Ciertos minerales, como la magnetita, son valorados por su papel de cápsulas magnéticas del tiempo, que fijan la dirección e intensidad del magnetismo de la Tierra en el momento en que se formaron. Esta memoria magnética, llamada remanencia, es una herramienta útil para determinar la fecha de las rocas y las secuencias de rocas, pero puede ser engañosa para los geofísicos que modelan los datos magnéticos y gravitacionales.
En 2010, Ivanhoe Mines solicitó la experiencia de Barry de Wet y Nick Williams, ambos geofísicos de Ivanhoe Australia en ese momento, para ayudar a superar este problema de remanencia en su emblemático proyecto Platreef en el Complejo Ígneo de Bushveld (BIC), a 280 kilómetros al noreste de Johannesburgo en Sudáfrica.
El Platreef, un filón de alta ley de mineralización de elementos del grupo del platino (Platinum Group Element, PGE), níquel, cobre y oro, se encuentra justo debajo de un contacto regional dentro del BIC que puede rastrearse a lo largo de más de 30 kilómetros. Los geólogos de Ivanhoe correlacionan el filón con los famosos filones de PGE Merensky y UG2, que representan el 60 % de la producción anual de PGE del mundo.
Ivanhoe Mines había estado explorando la extensión descendente de su descubrimiento original de Platreef, ahora conocido como el yacimiento de Flatreef, desde 2007. Aportaron datos aeromagnéticos, una base de datos de mediciones de propiedades físicas de fondo de pozo de varios centenares de sondeos de perforación, e información cartográfica regional a de Wet y Williams, quienes, junto con el equipo de Ivanhoe, se propusieron ver si la densidad significativa y el anomalismo magnético asociado al contacto podían utilizarse para predecir la profundidad de las extensiones hacia el oeste del Flatreef.
“El área mineralizada, tal y como la habían definido en ese momento, se había reducido a unos 800 metros por debajo de la superficie”, afirma el Dr. Nick Williams, geofísico global de High Power Exploration (HPX), que presentó este trabajo por primera vez en una conferencia magistral en la 25ª Conferencia y Exposición Geofísica Internacional celebrada en Adelaida (Australia del Sur).
“La resolución de cualquier método de campo potencial, gravitacional o magnético, es insuficiente a esas profundidades, y solo es capaz de obtener imágenes de cuerpos realmente grandes y gruesos”, afirma Williams, “Era fundamental encontrar la forma de optimizar la resolución teniendo en cuenta la debilidad de las señales”.
Una solución paleomagnética
La solución para eliminar esta sobreimpresión de magnetización remanente y modelar la variabilidad magnética intrínseca de las rocas se encontró en los estudios paleomagnéticos publicados que caracterizaron las propiedades magnéticas de las rocas del BIC.
El propio de Wet, que se graduó en la Universidad de Pretoria en 1972, publicó uno de estos trabajos y durante gran parte de su carrera se interesó por encontrar una solución de interpretación magnética a la complejidad de la firma magnética del Complejo ígneo de Bushveld. En 1995, de Wet y el profesor Hattingh de la Universidad de Pretoria publicaron un estudio en el que se detallaba cómo las inversiones magnéticas eran frecuentes en algunas de las rocas intrusivas del Bushveld.
“En cualquier interpretación o modelado predictivo había que tener en cuenta estos efectos, pero adquirir los datos paleomagnéticos de todas las unidades rocosas del Complejo sería prácticamente imposible”, dice de Wet, que se retiró de su cargo de geofísico jefe en HPX en junio de 2016. “La única solución era eliminar todos los efectos magnéticos vectoriales de los datos magnéticos y utilizar esos datos vectoriales para ayudar a distinguir la litología”.
Para extraer la verdadera estructura magnética de las unidades geológicas en profundidad y crear modelos predictivos para la exploración, necesitaban integrar los datos aeromagnéticos estándar recogidos en el área en 2004 con otros datos de propiedades físicas procedentes de los registros de perforación y de la literatura, como la densidad, la velocidad, la conductividad y la capacidad de carga.
“Geosoft VOXI MVI era el único algoritmo de software de inversión que podíamos utilizar para hacer el modelado, para ajustar la alta magnetización remanente que estábamos notando en las rocas”, afirma Williams.
Ivanhoe Australia y Geosoft colaboraron para desarrollar el software de Inversión del Vector de Magnetización (MVI) de Geosoft VOXI. Contrario a otros paquetes de software de inversión donde se asume que la magnetización de la roca es paralela al campo inductor de la Tierra, VOXI resuelve la magnetización a lo largo de cualquier dirección sin un conocimiento previo de la remanencia, lo que le permite considerar las inversiones del campo magnético registradas y las variaciones termoquímicas dentro de los minerales magnéticos.
Éxito en materia de perforación
Para identificar las verdaderas anomalías se integraron todos los conjuntos de datos disponibles. Según los primeros modelos generados, se predijo una extensión profunda del contacto regional y de las rocas receptoras del Flatreef en un área de unos cuatro kilómetros cuadrados, aproximadamente 1.5 km al oeste de la perforación anterior. El objetivo se perforó en 2011 y golpeó el contacto y el arrecife a 200 metros de la profundidad prevista de 1300 metros. “Un programa de perforación tan grande no podría llevarse a cabo sin un potente modelado geofísico”, afirma Williams.
Se utilizó nueva información de perforación y un estudio de gradiómetro de gravedad aerotransportado FALCON realizado en 2012 para actualizar los modelos de inversión y mejorar la geometría del arrecife plano. De Wet y Williams se trasladaron de Ivanhoe Australia a HPX en 2012 y continuaron el trabajo de Platreef, generando tres grandes iteraciones de modelos utilizando Geosoft VOXI durante un periodo de cinco años. En los modelos de inversión que incorporan el sondeo FALCON se identificó una extensión hacia el sur del Flatreef a profundidades relativamente bajas, que se perforó en 2013.
“Ivanhoe Mines ha perforado unos seis agujeros y ha interceptado el contacto y el arrecife a unos 50 m de la profundidad prevista. Todos los pozos intersectaron mineralización”, señala Williams.
El Dr. David Broughton, Vicepresidente ejecutivo de exploración de Ivanhoe Mines, habló sobre el valor de un enfoque integrado para la exploración profunda en Platreef: “Sin el potente modelado geofísico desarrollado por Barry y Nick, no habríamos podido predecir y perforar con seguridad las extensiones profundas del arrecife”.
Tras la concesión de un derecho de explotación minera en noviembre de 2014 y la presentación de un estudio de viabilidad previo positivo en enero de 2015, la construcción del pozo n.º 1 del proyecto Platreef está actualmente en marcha.
Geofísica de última generación
Los dos mayores desafíos a los que se enfrentó el proyecto Platreef fueron la relación de las mediciones de las propiedades físicas de la roca a escala fina con los grandes volúmenes de roca implicados, y la limitada resolución de los conjuntos de datos gravimétricos y magnéticos en profundidad.
“La futura generación de geofísica se basará en el registro rutinario de propiedades físicas en todos y cada uno de los pozos, tal y como se viene haciendo en la industria petrolera desde hace décadas”, afirma Williams. Las mediciones de las propiedades físicas, señala, son una herramienta muy valiosa que permite identificar los problemas geofísicos y establecer los conjuntos de datos que proporcionarán los mejores resultados.
Williams y de Wet también son partidarios de utilizar la sísmica 3D y otros métodos más potentes como herramienta de fase inicial de exploración para obtener una mejor resolución en profundidad. Los métodos sísmicos y eléctricos se complementan y proporcionan más información intrínseca en 3D que los datos gravimétricos y magnéticos, pero son más caros y obedecen a diferentes variaciones de las propiedades físicas. Las geometrías identificadas mediante el modelado de esos conjuntos de datos pueden utilizarse para reforzar los modelos gravitacionales y magnéticos revisados, que a su vez pueden utilizarse para encontrar nuevos objetivos.
“Una verdadera integración implica que todas las propiedades físicas y los datos de perforación se encuentren en una única plataforma, y esto solo puede lograrse cuando la estructura de las propiedades físicas puede modelarse con precisión utilizando las restricciones geológicas adecuadas. El proceso se vuelve viable con VOXI MVI y la plataforma de integración de Geosoft”, señala de Wet.