Métodos Geofísicos e Integración de Datos en Investigaciones         Hidrogeológicas - Innovaciones Tecnológicas          ...
propicias de ser estudiadas en detalle, como pueden ser fallas o fracturas en terrenos rocosos. Ladefinición específica de...
Secundarios. Estructuras de origen tectónica (fracturas, fallas,…) o secundaria                  (Karsts,…) que pueden alm...
•     Definición y Caracterización de Acuíferos Secundarios         En áreas donde el substrato rocoso es somero, el flujo...
Sección de Resistividad (SEV) en la caracterización de una cuña salobre.       •     Localización y Monitoreo de Contamina...
Anomalía de conductividad (geonics EM-34) asociada a una pluma contaminante originada en una planta deherbicidas.El éxito ...
Diseño de la Adquisición GeofísicaPara realizar el diseño de una exitosa adquisición geofísica, hay que definir claramente...
El éxito de cada técnica geofísica depende no solo de un cuidadoso diseño de adquisición sinotambién de la cantidad de con...
METODOS GEOFISICOS       Métodos Eléctricos         Los métodos de resistividad estudian, por medio de mediciones efectuad...
curva bi-logarítmica, en función de las distancias crecientes entre electrodos. La finalidad del SEV esaveriguar la distri...
En la aplicación del SEV el subsuelo se supone formado por capas horizontales, en entornos dondeexiste una tridimensionali...
Resistividad (SEV) Interpretación bidimensional en caracterización de acuíferos       2) Tomografía Eléctrica (ERT)- Imagi...
Resistividad (Tomografía) Localización de fracturas con tomografía eléctricaEl uso de esta configuración tiene como finali...
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Métodos Electromagnéticos        En los últimos años los métodos de inducción electromagnética han resultado de sumautilid...
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Métodos EM en el Dominio Temporal (Campo Transitorio) - TDEM        El principio operativo del método TDEM (Time Domain EM...
El método TDEM tiene varias ventajas sobre los métodos EM en el dominio de frecuencias y sobrelos métodos eléctricos galvá...
Métodos Magnetotelluricos – AMT - CSAMTEl método magnetotelúrico, magnetotelúrico de fuente natural y el magnetotelúrico d...
El método “hibrido” AMT – CSAMT se basaen el hecho de que la relación entre el campoeléctrico y el campo magnético a una c...
Perfil CSAMT trasversal a una cuenca e inversión 2DAunque este método es a menudo menos susceptible que otras técnicas al ...
SONDEOS POR MÉTODOS GALVANICOS (SEV) y EM (TDEM – AMT/CSAMT)PROFUNDIDAD DE INVESTIGACION, LOGISTICA - VELOCIDAD DE ADQUISI...
Ventajas.    Método robusto y ampliamente aceptado como el SEV. Como todos los métodoselectromagnéticos resulta meno sensi...
grande ocurrencia de ruido EM asociado a “spherics”, tendría que ser aclarada con correlaciones conotros datos geofísicos ...
Radar        El radar de penetración del subsuelo es una técnica electromagnética para medición dedesplazamiento de corrie...
Nuevas aplicaciones del GPR en hidrologia son experimentadas en el tema de la       caracterización del contenido de agua ...
Sísmica         La sísmica de refracción es un métodoaltamente efectivo y económico para obtenerinformación en estudios hi...
investigación pueden ser ligeramente diferentes dependiendo si está por debajo o por encima de los100 metros.Para acuífero...
Resonancia Magnética Nuclear PMR        Es el único método geofísico capaz de detectar directamente la presencia de agua e...
Métodos Magnéticos       La presencia del campo geomagnético es utilizada por la geofísica para detectar la presencia(o au...
TESTIFICACIÓN GEOFÍSICA DE SONDEOS – DIAGRAFIALa integración de los resultados de la aplicación de los precedentes métodos...
• “Resistividad Corta y Larga”. Da la conductividad del agua de formación y limites de capas.• “Resistividad Lateral”. Res...
CONCLUSIONES   Método Geofísico                Técnicas                  Parámetro                  Aplicaciones          ...
requerirá la aplicación de la técnica o técnicas más adecuadas en función del contexto geológico y delos demás condicionan...
Ejemplos de aplicación de métodos geofísicos en estudios hidrológicos en VenezuelaAcuíferos Primarios Aluviales.Ejemplos d...
REFERENCIASChapellier, D., 1987. Diagraphies appliquées à l’hydrologie, Technique et documentation,Lavoisier.Dobrin and Sa...
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Geofisica agua

  1. 1. Métodos Geofísicos e Integración de Datos en Investigaciones Hidrogeológicas - Innovaciones Tecnológicas Versión Julio 06 El crecimiento y sostenimiento de las sociedades humanas siempre ha estado íntimamenterelacionado a la disponibilidad y fácil acceso de agua dulce para consumo directo, riego, cría deanimales y mantenimiento de la infraestructura industrial. A raíz del crecimiento demográfico, el aguarepresenta el elemento fundamental para un desarrollo sustentable. En otras palabras, ladisponibilidad de agua para el consumo, está relacionada directamente con el crecimiento ydesarrollo de la población. A nivel mundial se estima que cerca de 1 billón de personas (aproximadamente una quintaparte de la población) carecen de acceso a agua potable y cerca de 3.4 millones de personas muerenanualmente por la misma causa. A pesar de las ingentes cantidades de agua existentes en el planeta,tan solo un 0.1% es útil para actividades humanas, y principalmente están concentradas en glaciares,ríos y en el subsuelo, y en muchos casos, estas fuentes de agua dulce se encuentran alejadas de losprincipales centros urbanos, o contaminadas por la actividad humana. En Venezuela existen áreas donde se presentan problemas de disponibilidad de agua dulce,como en Falcón (Península de Paraguaná), La Isla de Margarita, los Llanos (Guarico, Apure,Portuguesa) y la Región Capital, incluyendo el Estado Vargas. La escasez de agua potable de fácilacceso frena el desarrollo Industrial, Agrícola y Turístico de estas zonas, así como también disminuyela calidad de vida de sus habitantes. Toda esa problemática puede llegar a dar origen a conflictos detipo social. Si aunado a esto mencionamos los problemas de contaminación que presentan algunasde las reservas de agua dulce de nuestro país, como el lago de Maracaibo y el lago de Valencia, y lasvariaciones climáticas observadas en los últimos años, capaces de alterar los regímenes de lluvias yde sequía, encontramos un panorama preocupante que nos estimula a la planificación deexploración, caracterización y monitoreo de recursos acuíferos subterráneos. Las aguas subterráneas representan entonces una fuente de agua suplementaria,generalmente de mejor calidad que las aguas superficiales. Aunado a la escasez de fuentes de aguadulce de fácil acceso hacen de su localización y monitoreo una actividad de vital importancia en elmundo actual. Metodología de investigación en un proyecto de hidrogeología Para el aprovechamiento o explotación de los sistemas de aguas subterráneas de un área esnecesaria la realización de una secuencia de estudios que permitan caracterizar estos sistemas y asíobtener una mejor comprensión y evolución del sistema acuífero estudiado. En forma general, sedistinguen tres etapas principales. a) Estudios preliminares o de reconocimiento. Su objetivo es localizar los acuíferos másimportantes, estimar sus dimensiones, parámetros hidrológicos, zonas de recarga y descarga de susaguas. Por lo general se hacen a escalas de 1:200.000 a 1:100.000, por lo que la recopilación dedatos se hace con ayuda de mapas geológicos y topográficos regionales e información de fotografíasaéreas e imágenes de satélite. También se estima recopilar información de pozos antiguos presentesen el área. En este ámbito la geofísica puede contribuir a través de la ejecución en los pozosexistentes (activos y abandonados) de logs (tipo gamma) que permiten reconstruir la estratigrafía ylas condiciones geológicas. En las zonas petroleras venezolana el uso de pozos no activos para laejecución de diagrafías podría ofrecer excelentes informaciones regionales y locales sobre losmodelos hidrológicos. Toda esta información, integrada en un sistema de información geográficaSIG puede definir ambientes aluviales con potenciales acuíferos primarios y estructuras a gran escala Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  2. 2. propicias de ser estudiadas en detalle, como pueden ser fallas o fracturas en terrenos rocosos. Ladefinición específica de estas áreas a nivel local podría ser hecha con fotografías aéreas de detalle amayor escala (1:25000 - 50000), mapas geológicos y observaciones de campo. b) Estudios generales. Una vez definidas las posibles zonas de interés o estructurassusceptibles de almacenar aguas, se procede a planificar un estudio de superficie, mediante lacombinación de distintas técnicas de investigación geofísica. El uso de estas técnicas es legitimadopor su carácter no destructivo, su compatibilidad ambiental (no afecta el entorno) y sus ventajastécnico-económicas. Se debe tener en cuenta que no tiene sentido efectuar sin más una campaña deinvestigación geofísica “para buscar agua” si no se ha efectuado antes un estudio hidrogeológico quehaya fijado el modelo del acuífero (ocurrencia – distribución geométrica, materiales y estructuras) y sehaya escogido la metodología mejor para caracterizar el modelo de acuífero esperado en la condicióngeológica – estructural especifica del sitio investigado. No existe una metodología universal deinvestigación que funcione para cualquier modelo de acuífero o ambiente geológico. Para el éxito delestudio es importante una correcta planificación que considere todos los parámetros geocientíficos yel test de diferentes métodos y configuraciones. Se tiene que poner en evidencia que, a excepción dela resonancia magnética protónica (NMR - PMR), no existe método que permite la detección directade agua en el subsuelo. c) Estudios de detalle. Al finalizar la etapa anterior, se pueden emplazar pozos exploratorioscon gran precisión sobre aquellas áreas y estructuras geológicas más promisorias. De esta forma, sepuede lograr una efectividad de pozos productores cercana al 80%. Todo esto tiene como principalimplicación el ahorro de tiempo, de dinero y la optimización de los resultados. Sírvase notar que laexistencia de una perforación en un sitio donde se conoce, a través de la integración de datos en unSIG, el entorno geológico, estructural e hidrológico, permite el monitoreo del acuífero y suclasificación en una base de datos global que permita planificar y regular la gestión de los recursoshídricos. Geofísica Superficial en Estudios Hidrológicos Las técnicas geofísicas superficiales son utilizadas para obtener información acerca de lasunidades del subsuelo que controlan el almacenamiento, movimiento y calidad de las aguassubterráneas. Todos los métodos geofísicos se basan en la medición de una propiedad físicaespecífica de los materiales que conforman el subsuelo, por ejemplo, la resistividad y la conductividadeléctrica, la velocidad de propagación del sonido, el campo magnético, el campo gravitacional, entreotras. Algunas de las herramientas de mayor uso y eficacia en la exploración de aguas subterráneas,tanto someras como profundas son: Métodos Eléctricos o Galvanicos (SEV y Tomografía eléctrica),Métodos Electromagnéticos (FDEM, VLF, TDEM y AMT/CSAMT), Sísmica de refracción/reflexión,Radar (GPR y Borehole Radar) y Resonancia Magnética Nuclear (NMR o PMR), cada una de ellascorresponde a una de las propiedades físicas anteriormente mencionadas. El uso de la geofísica es ampliamente aceptado y usado en las comunidades y organizacionesinternacionales y es, en algunos casos como Brasil, una rutina (soportada en la legislación ynormativas de los estados) para la ubicación de pozos. Las investigaciones geofísicas de este tipo generalmente alcanzan a estudiar los primeros300m de la superficie terrestre. Dentro de este rango de profundidades, las técnicas geofísicas hansido aplicadas con éxito en la caracterización de acuíferos de diferentes tipos, sintéticamenteclasificados como: Primarios. Aluviales en secuencias permeables de arenas y gravas alternadas a unidades impermeables de limos o arcillas, o en niveles/formaciones permeables continuas asociadas a rocas como calizas, carbonatos, areniscas, etc. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  3. 3. Secundarios. Estructuras de origen tectónica (fracturas, fallas,…) o secundaria (Karsts,…) que pueden almacenar agua.Fig. Acuíferos primarios en: 1. sedimentos clásticos (arenas y arenas/gravas), 2. Rocas permeables (calizas o carbonáticas), y, 3. Acuíferos secundarios en fracturasA continuación se presentan brevemente las definiciones de estos entornos hidrológicos y algunos delos posibles problemas asociados al desarrollo hidrológico de una área (la penetración de la cuňasalobre en zonas costeras y la contaminación de aguas por actividades industriales o urbanas). • Definición y Caracterización de Acuíferos Primarios Son formaciones subterráneas de rocapermeable y material poco consolidado quepueden almacenar cantidades importantes deagua. Pueden clasificarse en Confinados, cuandoel agua se encuentra entre dos capasimpermeables, a presiones superiores a laatmosférica; o no Confinados, donde su límitesuperior viene dado por el nivel freático. Estasclases de acuíferos primarios pueden seroriginados por: a) secuencias aluviales clásticasde arenas y gravas permeables alternadas aarcillas y b) formaciones sedimentarias permeables (carbonatos, calizas, areniscas). En amboscasos, las propiedades físicas de los materiales en contacto son tan diferentes, que las técnicasgeofísicas permiten definir la extensión y el espesor de los depósitos, así como también permitendefinir la calidad y el tipo de agua que estos almacenan (NMR). La problemática más marcada sepresenta, en geofísica, para la caracterización de secuencias aluviales espesas donde se alternancapas permeables de arenas y arcillas (Sierra de Guanipa). Este caso necesitaría la comprensión delmodelo geológico y, seguramente, la integración multidisciplinaria de datos que incluyan diagrafías enpozos existentes para la calibración de los métodos. En términos generales, para la selección delmétodo geofísico apropiado para esto tipo de investigación se tiene que considerar la escala deltrabajo, la profundidad de investigación necesitada y las condiciones geológicas locales que puedenlimitar la aplicación de algunos de los métodos descritos mas abajo. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  4. 4. • Definición y Caracterización de Acuíferos Secundarios En áreas donde el substrato rocoso es somero, el flujo de agua en zonas de fracturas, fallas ocavidades (karsts en calizas) puede ser la principal fuente de aguas subterráneas. Muchas técnicasgeofísicas pueden ser útiles para localizar, identificar y caracterizar estas fracturas y cavidades.Desde el inicio del siglo 20 campañas de estudios geofísicos (Eléctrica – EM) han sido exitosas en laidentificación de fracturas en áreas áridas y semiáridas de África. Con el progresar del tiempo laproblemática de ubicación de nuevas fuentes de agua ha permitido la ampliación de la aplicación delas metodologías geofísicas para aplicaciones mas profundas (AMT/CSAMT – sísmica de reflexión). Esquema de un sistema de acuíferos mostrando las fracturas o acuíferos secundarios • Localización y Monitoreo de Cuñas de Intrusión Salina En algunos casos, como en la Isla de Margarita, el desarrollo no planificado (construcción deedificios), actividades agrícolas / industriales en zonas costeras ha producido una explotaciónirracional de los acuíferos de la zona causando como posible consecuencia una invasión de aguassalobres y la contaminación de los acuíferos existentes. Condición similar de intrusión de la cuňasalobre es observada en áreas costeras como la península de Paraguaná, la de Paria o en el estadoFalcón donde se encuentra una configuración geológica local que permite la penetración del nivelsalobre hacia el interior de la costa. El contacto entre el agua salobre y el agua dulce es una interfasedinámica que puede ser fácilmente mapeada con ayuda de métodos geofísicos, debido a que estapresenta un fuerte contraste de conductividad. Gracias a esto, se pueden desarrollar programas demonitoreo de acuíferos costeros, ambientes extremadamente sensibles y de importancia vital para laseconomías locales. Este tema es de gran importancia no solo para la ubicación exitosa de pozos deproducción de agua, sino también para el monitoreo y su protección (la explotación no controlada delacuífero determina una contaminación irreversible de la parte dulce por la parte salobre). En estecaso los métodos mas apropiados son, en función de la escala e de las profundidades a investigar,los métodos de conductividad FDEM - resistividad / ERT, y TDEM. Los primeros permiten caracterizarrápidamente amplias áreas hasta profundidades de aproximadamente 100-200 m. Los otros dospermiten una definición cuantitativa le las variaciones verticales hasta profundidades de hasta 500 m. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  5. 5. Sección de Resistividad (SEV) en la caracterización de una cuña salobre. • Localización y Monitoreo de Contaminantes La geofísica de superficie puede ser usada para identificar la presencia de infraestructurasenterradas, como tuberías, cables, tanques, bidones, etc. que deben ser evitados al momento derealizar una perforación, pero también permite definir la presencia y el impacto potencial demateriales y sustancias contaminantes en el subsuelo. Sin embargo, los métodos geofísicos presentan algunas limitaciones que hay que tomar encuenta, o Debe existir un contraste importante en las propiedades físicas entre las unidades litológicas de interés. o La profundidad de penetración y la resolución de un método específico puede ser un factor limitador. Como regla general, a mayor profundidad de penetración, menor resolución o detalle puede obtenerse. o En algunos casos, la presencia de ruidos externos puede imposibilitar la interpretación de los datos.Las metodologías geofísicas de alta efectividad en este tipo de estudios son: • Electromagnetismo en el dominio de la frecuencia (FDEM). • Ground penetrating radar (GPR). • Resistividad Eléctrica. (IP, ERT). • PID-IR Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  6. 6. Anomalía de conductividad (geonics EM-34) asociada a una pluma contaminante originada en una planta deherbicidas.El éxito de la aplicación de métodos geofísicos es la integración de sus datos con diferentesinformaciones geocientíficas del área estudiada tanto durante la fase de diseño del estudio como enla fase de interpretación. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  7. 7. Diseño de la Adquisición GeofísicaPara realizar el diseño de una exitosa adquisición geofísica, hay que definir claramente un grupo deobjetivos (entre estos algunos de ingeniería) y la elección de los métodos apropiados. Los objetivosdeben estar basados en criterios geofísicos correctos. Para esto es importante que el objetivogeofísico tenga propiedades físicas que sean distintas a las respuestas de su entorno (rasgosgeológicos e hidrogeológicos) y al ruido ambiental (ruido cultural junto al ruido geológico).El siguiente paso en la definición del proyecto, es estar dispuesto a proveer de una adecuadadescripción del sitio a través de datos del área previamente recopilados, mapas del sitio u otros datosque pudiesen pertenecer al área. Esto incluye características logísticas como el acceso al sitio,fuentes de ruido y restricciones de trabajo. El cliente debe especificar previamente en losprocedimientos el tipo o la forma de entrega de los resultados finales.La aplicación de los métodos geofísicos apropiados y la utilización correcta de los métodos garantizael éxito del estudio. Solo una vez que el objetivo está definido claramente y en pleno acuerdo entre elcliente y el contratista, se puede seleccionar el método geofísico correcto. El control de calidad encada estación de trabajo es primordial para un trabajo exitoso. El control de calidad en campo debeincluir, procedimientos de calibración básica del equipo, un preciso reporte de campo, revisión dedatos digitales grabados y descargados a los computadores, medidas repetidas en los puntos base,o puntos de calibración. Durante el procesamiento este control de calidad incluye cálculos de losdatos procesados, documentación de los pasos de procesamiento y separación de la revisión de losdatos por personas independientes no directamente envueltas en el proyecto.Parámetros de Investigación y Técnicas de adquisiciónTodas las técnicas geofísicas miden variaciones de las propiedades físicas de los materiales. Parasuelos y rocas, las propiedades pueden ser divididas en matriz y la componente del contenido deporos. Diferentes materiales exhiben diferentes parámetros de respuestas tales como su resistividado su inverso la conductividad, la velocidad acústica, la permitividad magnética y la densidad. Estosparámetros están influenciados por el tipo de mineral, arreglo de granos, porosidad, permeabilidad ycontenido de poros. En general ninguna propiedad es única de un solo material, pero cada materiales descrito en un rango de cada propiedad.Para la investigación de aguas subterráneas los parámetros de más significancía que han sidousados para describir un sistema de acuíferos son los relacionados a la porosidad y permeabilidaddel acuífero y sus acuitardos adyacentes. Las propiedades geofísicas que pueden ser asociadas a laporosidad / permeabilidad son: Conductividad Eléctrica y su inverso la resistividad: Es el factor de proporcionalidad relativa al flujo de corriente eléctrica en un medio al cual se le aplica un campo eléctrico. Esta habilidad de las cargas eléctricas de moverse a través del material ha sido correlacionado con la porosidad. La relación se establece a través del contenido de arcilla y el tipo de fluido presente en la roca. Velocidad sísmica para ondas compresionales y de cizalla está relacionada con los módulos elásticos y la densidad del material. La velocidad de las ondas compresionales ha sido correlacionada con la porosidad y usadas para determinar el contenido de fluidos. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  8. 8. El éxito de cada técnica geofísica depende no solo de un cuidadoso diseño de adquisición sinotambién de la cantidad de consideraciones geológicas que se tengan en cuenta además del factorcultural junto a los datos geofísicos:Naturaleza del objetivo: La respuesta del objetivo geofísico debe ser diferenciada del entornogeológico e hidrogeológico.Geometría del objetivo: Se tiene que tener en cuenta si se están buscando medios estratificadoshorizontales (y si son eventuales repeticiones) o medios subverticales o locales. Hay técnicasespecificas y optimas para los diferentes modelos hidrológicos.Profundidad del objetivo: La profundidad del objetivo es importante debido a que diferentes técnicastienen diferentes rangos de penetración. El rango de penetración es una relación entre laprofundidad de penetración y la resolución de la técnica con respecto al rasgo de interés. Una técnicaque puede ver a gran profundidad en la tierra generalmente tiene menor resolución que una técnicaque vea objetivos someros.Dimensión del objetivo: Una estimación de la dimensión del objetivo (en términos de extensiónhorizontal y vertical) es necesaria previo a la selección de la técnica apropiada. La dimensión delobjetivo debe ser considerada en conjunto con el rango de profundidad por técnicas individuales.Intervalo de las estaciones de medición: Esto dependerá de la profundidad del objetivo susdimensiones y la técnica seleccionada. La adquisición geofísica ha sido tradicionalmente llevada através de perfiles o mallados, por esta razón el espaciamiento entre estaciones debe ser calculadojunto con la separación entre líneas para no perder la dimensión de un objetivo particular u obteneraliasing espacial del objetivo. A groso modo, una anomalía geofísica será aproximadamente dosveces el tamaño del objeto que la causa por eso se debe dar el máximo espaciamiento entreestaciones y líneas.Calibración de los datos: La clave del éxito de una adquisición geofísica es la calibración de los datosgeofísicos con información geológica e hidrogeológica verdadera del subsuelo. La Calibración de losdatos puede ser suministrada por datos de geofísica de pozo, muestras derivadas de pozos por unmuestreo continuo o por ripios. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  9. 9. METODOS GEOFISICOS Métodos Eléctricos Los métodos de resistividad estudian, por medio de mediciones efectuadas en superficie, ladistribución en profundidad de alguna magnitud eléctrica de los materiales del subsuelo.Todos losmétodos de resistividad / conductividad para la localización de aguas subterráneas, dependen de lacorrelación de las propiedades eléctricas del subsuelo con la presencia de aguas y su interacción conlas rocas que la contienen. Sintéticamente, los principios básicos de la aplicación de métodos deresistividad/conductividad en investigación de agua son: Las rocas frescas sin poros o fracturas y una arena seca sin agua o arcilla son altamente resistivas (hasta miles de ohm*m) Una roca porosa o fracturada capaz de almacenar agua, tiene una resistividad la cual depende del agua y de la porosidad de la roca (cerca de unos cien y mil de ohm*m). El comportamiento absoluto depende del contraste con la roca a su alrededor. Una arena o grava con agua es relativamente resistiva si localizada en contacto o comparada a una arcilla, es conductiva si es por debajo de un nivel de la misma arena seca. Las resistividades de arenas con agua varían entre las decenas y unos cientos de ohm*m. Una capa de arcilla impermeable, que ha confinado el agua, tiene baja resistividad, entre uno y 10 ohm*m. Una fractura en roca competente y rellena de agua es generalmente meno resistiva de la roca a su alrededor. Entre las modalidades de estas técnicas de investigación, las más usadas en investigacioneshidrogeológicas son: 1) Sondeos Eléctricos Verticales (SEV)Se conoce como sondeo eléctricovertical (SEV) a una serie dedeterminaciones de resistividadaparente, efectuadas con elmismo tipo de dispositivo yseparación creciente entre loselectrodos de emisión y recepciónde corriente. En lasconfiguraciones de adquisición,dos electrodos son usados paraenergizar el suelo y dos electrodospara medir la diferencia depotencial. La correlación entre lacorriente inyectada, la diferenciade potencial medida y uncoeficiente geométrico relativo a ladisposición de los 4 electrodos determina el valor de la resistividad aparente en el sitio. Este valor deresistividad aparente corresponde a una cierta profundidad, función de la separación entre loselectrodos (y configuración usada) y de las secuencias electro-estratigráficas investigadas. Estosfactores y los objetivos de investigación determinan la programación de la longitud o extensión delsondeo. Los datos de resistividad aparente obtenidos en cada SEV se representan por medio de una Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  10. 10. curva bi-logarítmica, en función de las distancias crecientes entre electrodos. La finalidad del SEV esaveriguar la distribución vertical de resistividades bajo el punto sondeado. Esto es posible a través dela modelizacion numérica de la curva de resistividad aparente. Las configuraciones geométricas posibles para la ejecución de los SEV son generalmentetres, Schlumberger, Wenner y Dipolo Dipolo. Lo que se suele buscar con este procedimiento son estructuras y capas acuíferas, y ladiferenciación entre materiales permeables e impermeables (acuitardos y estratos confinantes). Los tipos de problemas y condiciones hidrogeológicas más importantes entre las susceptiblesde estudio por medio del SEV son los siguientes. a) Formaciones con sedimentos incoherentes Son formaciones caracterizadas por tener materiales con tamaño de grano que va desde las arcillas hasta las gravas. La permeabilidad aumenta con el tamaño de grano, por lo tanto el objetivo de estos estudios se traduce en buscar materiales permeables con suficiente continuidad lateral, y esto se logra definiendo zonas resistivas, ya que las arcillas tienen resistividades menores a las arenas y a las gravas, de mayor tamaño de grano. b) Aluviones Siempre que éstos presenten suficiente contraste de resistividad con la formación subyacente, se puede detectar su espesor. Además se pueden detectar cambios en la naturaleza de los aluviones, lentejones arcillosos intercalados entre estos, etc. c) Rocas efusivas En zonas volcánicas es frecuente encontrar rocas efusivas con bastante permeabilidad y que constituyen excelentes acuíferos, como algunos basaltos. En algunos casos, tales formaciones pueden delimitarse mediante SEV. d) Rocas compactas En estos casos, las aguas subterráneas sólo pueden encontrarse en las grietas o fracturas, o en la zona de alteración superficial. En este caso los SEV ayudan a determinar la profundidad del techo de la roca sana y, si se usan más SEV a lo largo de un perfil, se pueden definir zonas de fracturación. Una configuración radial de varios SEV permite definir la orientación de las fracturas. e) Rocas calcáreas La resistividad de las calizas depende en gran medida de su estado de fisuración y del relleno de sus grietas y cavidades. Los valores mayores corresponden a rocas muy compactas con fracturas vacías, los intermedios a calizas con fisuras llenas de agua dulce, y los menores a rocas muy fracturadas o rellenas con agua salada. f) Diferenciación entre aguas dulces y saladas Las aguas saladas presentan mayor conductividad que las aguas dulces, por lo que pueden ser diferenciadas mediante métodos geoeléctricos, en especial el SEV. Gracias a esta propiedad se puede distinguir entre acuíferos de agua dulce y de agua salada, determinar, en planta, el límite de la zona de contaminación marina en regiones costeras, y establecer la marcha en profundidad del contacto entre el agua dulce y la salada. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  11. 11. En la aplicación del SEV el subsuelo se supone formado por capas horizontales, en entornos dondeexiste una tridimensionalidad de las estructura el método carece de aplicabilidad. Desde el punto devista de la profundidad de investigación ésta se establece comúnmente del orden de 0.1 a 0.3 de laapertura AB dependiendo de las características eléctricas que presente el entorno investigado.El método eléctrico es sin duda el mas conocido y, a pesar de ser engorroso en su aplicación,representa una solución tecnológicamente valida y robusta en investigaciones hidrológicas someras(<100 m de profundidad) en proyectos pequeños y de bajo presupuesto. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  12. 12. Resistividad (SEV) Interpretación bidimensional en caracterización de acuíferos 2) Tomografía Eléctrica (ERT)- Imaging ElectricoInvestigaciones eléctricas con configuraciones multi – electrodos tipo Wenner, Schlumberger o Dipolo– Dipolo (Polo – Dipolo) en un perfil permiten un estudio de detalle de las variaciones verticales yhorizontales de las propiedades eléctricas del subsuelo. Estas investigaciones posibles por laevolución de la tecnología de adquisición y procesamiento, están entre las herramientas másnovedosas para la investigación con métodos de resistividad.Prácticamente, usando instrumentación multi canal, “switch” - “multi plexer” y cables multi – polaresse puede adquirir en breve tiempo un tendido electródico de amplia dimensión. El ordenador y laelectrónica del sistema de adquisición permiten controlar la secuencia y la geometría del arreglo. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  13. 13. Resistividad (Tomografía) Localización de fracturas con tomografía eléctricaEl uso de esta configuración tiene como finalidad estudiar en particular las variaciones laterales deresistividad del subsuelo. Se trata de un método de investigación muy apropiado (por su altaresolución lateral) para detectar cambios geológicos verticales o inclinados, relativamentesuperficiales (< 50-100 m), tales como diaclasas o fracturas.La profundidad de investigación depende del número de electrodos (canales) y su espaciamiento.Considerar que aumentar el numero de electrodos / canales implica también usar un transmisor dealta potencia para garantizar una relación señal/ruido alta y una logística mas complicada. Comoregla general la profundidad máx. de investigación es 0.2*L (largo del tendido). Espaciamiento Largo del Profundidad No Electrodos Electrodos tendido Max (m) 5 240 24 - 48 48 10 480 64-96 5 360 48-72 72 10 720 128-144En investigaciones hidrológicas (y problemas asociados) el método es particularmente indicado paracaracterización de acuíferos secundarios, penetración de cuña salobre y estudios de contaminación.A pesar de que pueda ser usado para la caracterización de secuencias aluviales a profundidadesmenores de 100 m, la aplicación de este método tendrá sentido solo si en el modelo geológico se Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  14. 14. evidencia que las secuencias permeables del área sean muy variables lateralmente, asociadas alentejones y se requiera una alta definición lateral. En secuencias aluviales relativamente regularesen extensión y para estudios regionales el método no es el óptimo. Resistividad (Tomografía) Mapeo de paleocanales con tomografía eléctrica Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  15. 15. Métodos Electromagnéticos En los últimos años los métodos de inducción electromagnética han resultado de sumautilidad para detectar y medir pequeños cambios causados por la presencia, calidad y tipo de lasaguas subterráneas. Estas técnicas son necesarias en ambientes donde los contrastes deconductividad son altos, pero donde los materiales y las condiciones superficiales no permiten laaplicación de métodos resistivos, como por ejemplo en regiones muy áridas. Entre los métodos electromagnéticos tenemos tres grandes categorías, métodos en el dominiode la frecuencia (FDEM), métodos en el dominio del tiempo (TDEM), y métodos como el MagnetoTelúricos donde se combina la medición de los campos eléctricos y magnéticos naturales de la tierraen función de diferentes frecuencias.Métodos EM en el Dominio de la Frecuencia - FDEM a) FDEM (Calicata y Tomografía Electromagnética) Pequeñas bobinas llamadas dipolos son usadas como transmisores y receptores de ondaselectromagnéticas de diferentes frecuencias. Varias configuraciones son usadas para diferentesaplicaciones. Pares de bobinas pueden ser usadas en configuración coplanar horizontal, coaxialvertical o coaxial horizontal. En algunos sistemas el Tx y el Rx son ubicados en el mismo contenedory transportados por una sola persona a lo largo del perfil. Sistemas con separación mas grandes yoperadas por dos personas presentan una bobina Tx y una Rx separadas de unas decenas demetros. Dependiendo del objetivo de la investigación, se adquirirán frecuencias singulares omúltiples. FDEM Principios operativos Las separaciones pueden variar en función de la frecuencia o, a paridad de separación, sepueden usar diferentes frecuencias para investigar a diferentes profundidades. Estas técnicas son comúnmente utilizadas en investigaciones hidrogeológicas superficiales,de hasta 60 – 100 m de profundidad. Su habilidad para detectar cambios en la conductividad con altaresolución lateral permite su utilización tanto en caracterizaciones de potenciales acuíferossecundarios (fracturas), como en caracterización de cuñas salobres y en estudios de contaminación Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  16. 16. de aguas subterráneas. En el caso de las cuñas salobres los métodos FDEM permiten un rápidomapeo espacial y la eventual optimización de otras investigaciones geofísicas profundas (SEV yTDEM) o la ubicación directa de perforaciones. En el caso de estudios de contaminación, una grancantidad de contaminantes contienen ácidos, sales, etc., que aumentan la conductividad del subsueloy de las aguas, en cambio, los contaminantes con hidrocarburos, al presentarse en grandescantidades disminuyen la conductividad del medio.Como la conductividad es el recíproco de la resistividad eléctrica, las aplicaciones de los métodoseléctricos, anteriormente explicadas, también son válidas con estos equipos. Los métodos FDEMson definitivamente una herramienta muy útil en la fase de caracterización espacial de propiedadeseléctricas en proyectos de exploración relativamente someros. EM. Definición en planta de una cavidad Karstica EM Caracterización de una falla a lo largo de un perfil rellena de agua (alta conductividad)Very Low Frecuency o VLF Es un método electromagnético muy utilizado en la exploración de aguas subterráneas en fallas geológicas y zonas de fracturas en rocas competentes. Consiste en la medida de los efectos de la irradiación de una corriente generada por transmisores VLF ubicados alrededor del mundo en el suelo. Esta corriente tiende a concentrarse a lo largo de estructuras geológicas conductoras causando una distorsión cuantificable del campo magnético. Se grafican las cantidades medidas en cada sitio de prospección permitiendo la interpretación de zonas de fracturas. El método es muy económico y rápido. Permite investigaciones hasta 50- 100 m de profundidad en función de las características geológicas del sitio (mas resistivo es el entorno mas profundidad puede ser alcanzada). VLF Aplicación de VLF para localizar un cuerpo conductor vertical (fractura con agua) Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  17. 17. Métodos EM en el Dominio Temporal (Campo Transitorio) - TDEM El principio operativo del método TDEM (Time Domain EM) consiste en hacer circularcíclicamente, en cortos periodos de tiempo, un campo eléctrico alterno alrededor de una bobinatransmisora. Durante el periodo de conexión se origina un campo magnético primario estable en elsubsuelo. Cuando se corta de forma instantánea la corriente que circula por la bobina transmisora (ypor tanto cesa el campo magnético primario) el campo EM inducido en el subsuelo causa corrientesparásitas (EMF) que se propagan tanto a través del terreno como en los conductores próximos. Comoconsecuencia de pérdidas de resistencia calórica estas corrientes disminuyen con el tiempo,provocando un campo magnético secundario decreciente en la superficie.Como el campo magnético secundario se genera cuando el campo primario está desconectado,puede medirse con relativa facilidad. Cuando en el subsuelo hay cuerpos de conductividad eléctricaelevada, la atenuación de las corrientes parásitas es significativamente menor que en los malosconductores. Por tanto, la medida de la relación de decrecimiento del campo secundario proporcionauna forma de detectar la presencia de cuerpos conductores en el subsuelo y estimar suconductividad.El dispositivo de medida común consiste en situar la bobina receptora en el centro de la bobinaemisora (generalmente cuadrada), e incluso utilizar la misma bobina para las dos funciones. En estaconfiguración, la medida del campo decreciente en el centro de la bobina es equivalente a la medidade la resistividad en función de la profundidad (análoga al método de SEV en corriente continua).La profundidad de investigación es función del retardo (delay time) del campo decreciente y esindependiente de la separación entre las bobinas emisora y receptora. Al aumentar el tiempo, laintensidad de corriente se propaga a mayores profundidades. El método es rápido (pocos minutos demedida por cada sondeo) y permite alcanzar, en función de las dimensiones de las bobinas (bucles)usados y de la potencia del transmisor, desde pocas decenas de metros (NanoTEM para estudios dealta resolución) a algunos km de profundidad (LoTEM donde se utiliza un gran dipolo transmisor y ungenerador de alta potencia).Los valores de un sondeo TDEM (llamados también SEDT) se representan en forma de curvas devariación de la resistividad aparente en función del tiempo, y su interpretación se lleva a cabo deforma análoga a los de los SEV’s. Los datos de SEDT y SEV se pueden correlacionar e integrarperfectamente y son usados en forma conjunta para optimizar modelos de interpretación. Pseudossecciones de conductividad y secciones 2D de resistividad pueden ser compiladas para lacaracterización y definición geométrica de la secuencia electro estratigráfica. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  18. 18. El método TDEM tiene varias ventajas sobre los métodos EM en el dominio de frecuencias y sobrelos métodos eléctricos galvánicos. Entre estas podemos destacar: Respecto al FDEM Usar más frecuencias (respecto al FDEM) y por lo tanto proveer mayor resolución vertical. Capacidad de un mayor poder de penetración. Mayor resolución en definición de estructuras estratificadas. El efecto negativo con respecto a los métodos FDEM es la menor resolución lateral. Respecto a los métodos eléctricos La disminución de las influencias laterales y la relativa insensibilidad al ruido geológico. No necesita contactos electródicos y la posibilidad de sondear a través de recubrimientos resistivos (donde no penetraría corriente usada por los métodos eléctricos). Mayores profundidades de investigación con relativo menor esfuerzos logístico. Mayor rapidez y productividad en la adquisición. Sección de resistividad aparente a través de un perfil de TDEM Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  19. 19. Métodos Magnetotelluricos – AMT - CSAMTEl método magnetotelúrico, magnetotelúrico de fuente natural y el magnetotelúrico de fuentecontrolada, utiliza las componentes magnéticas y eléctricas de los campos magnetotelúricosnaturales con la finalidad de mapear variaciones en las resistividades del subsuelo a profundidadesde hasta algunos kilómetros. CSAMT es una derivación específica de los métodos magnetotelùricosque permite una señal más fuerte y confiable permitiendo detectar objetivos someros que seríaimposible observar con las bajas frecuencias de las señales naturales.Variaciones temporales en la ionosfera y magnetosfera de la tierra, causadas por factores tales comovientos solares y variaciones diurnas del campo magnético terrestre, resultan en camposmagnetotelúricos de baja frecuencia a través del globo el cual induce corrientes alternantes telúricasen el subsuelo. Señales de alta frecuencia resultante de tormentas eléctricas alrededor del mundoestán superpuestas a estos campos de baja frecuencia. Similarmente las frecuencias en el espectrode las radio ondas contribuyen a incrementar esta señal natural que se transmite en el subsuelo yrepresenta la fuente de señal de estos métodos EM.Las heterogeneidades geológicas (cavidades, zonas de fractura, transiciones litológicas verticales ylaterales etc.) pueden causar cambios medibles en el factor de atenuación y fase de la onda EM. Lasondas secundarias que se producen por dispersión desde las zonas anómalas se atenúanrápidamente con la distancia en los medios conductores y representan objetivos excelentes deinvestigación.Los métodos magnetotelúricos convencionales utilizan el campo magnético y eléctrico naturales conla finalidad de mapear variaciones de resistividad en el subsuelo a grandes profundidades. Esto esposible a través de la medida de señales de baja frecuencia. En este espectro de frecuencias, lanaturaleza errática de estas fuentes en términos de fuerza y dirección impone la necesidad de apilardatos por largos periodos de tiempo en una estación. En el caso de investigaciones mas superficialesse puede usar la porción del espectro que incluye la ondas radios (método AMT). La ausencia deuna cobertura homogénea del rango de frecuencias que permitirían una investigación optima delsubsuelo y la variabilidad en la intensidad de estas señales introdujo la idea de usar una fuentecontrolada de transmisión de señal (cuya interacción con el subsuelo es investigada para reconstruiruna sección de conductividad). El método CSAMT utiliza una fuente artificial en el rango de los 0.1 y10 hasta 100 kHz para proveer una señal fuerte y confiable además de rapidez en la adquisición.Modernos instrumentos de CSAMT también pueden medir señales magnetotelùricas tanto naturalescomo de audiofrecuencia para suministrar una rango de profundidad mas extenso en exploración.Medidas de los cambios en los campos eléctricos y magnéticos, en un rango de frecuencias permitenconstruir una curva de sondeo de resistividad aparente. La resistividad aparente es combinada conmedidas de diferencia de fase entre los campos magnéticos y eléctricos. En un medio isotropicohomogéneo, la componente magnética está desfasada con respecto a la eléctrica de π/4. Como laresistividad varia con la profundidad, la diferencia de fase medida será diferente. La inversiónconjunta de los datos usando tanto la fase como la resistividad aparente provee una interpretaciónmás robusta. Los datos son normalmente presentados como resistividad aparente versus frecuenciay fase versus gráfico de frecuencia. La combinación de la inversión 1D de resistividad junto con lainversión fase/resistividad permite la formación de pseudos secciones 2D de resistividad versusprofundidad. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  20. 20. El método “hibrido” AMT – CSAMT se basaen el hecho de que la relación entre el campoeléctrico y el campo magnético a una ciertafrecuencia es constante para una ciertaresistividad. Esta relación puede ser obtenidamidiendo señales naturales, sin embargoestas no siempre están presentes. El métodoAMT – CSAMT soluciona este problemacombinando el uso de señales naturales conel uso de una antena transmisora, con la quese transmiten frecuencias desde 1kHz hasta70 kHz, frecuencias que generalmente sondébiles en el espectro de frecuenciasnaturales. En la imagen a lado, seesquematiza la instrumentación empleada eneste método. Con este método se puedeseleccionar la banda de frecuencias a utilizar,que pueden ir desde 10 Hz hasta 100 kHz,asi como el tiempo de integración o “stacks”.Generalmente el tiempo de integración va de 5 a 10 minutos, tiempo en el cual se realiza un sondeocompleto. Tomando en cuenta el tiempo necesario para la puesta en sitio de la instrumentación, unsondeo puede ser realizado en aproximadamente 15 o 20 minutos. Los datos pueden ser procesadose interpretados en sondeos en 1D, que posteriormente son combinados para generarpseudosecciones en 2D de la resistividad. La profundidad de investigación dependerá de laresistividad del medio y de las frecuencias empleadas. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  21. 21. Perfil CSAMT trasversal a una cuenca e inversión 2DAunque este método es a menudo menos susceptible que otras técnicas al ruido geológico, en lainterpretación debe tenerse en cuenta efectos culturales en la estática superficial así como efectosgeológicos multidimensionales que no pueden ser modelados con facilidad.La aplicación de este método ha sido comprobada en la caracterización de variaciones laterales deconductividad asociadas a modelos geológicos relativos a zonas de fracturas, cuerpos mineralizadoso plumas geotérmicas. En aplicaciones hidrológicas el método ha sido aplicado con éxito en el rápidomapeo de acuíferos primarios continuos asociados a formaciones permeables profundas o en laidentificación de fracturas al interior de un substrato rocoso. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  22. 22. SONDEOS POR MÉTODOS GALVANICOS (SEV) y EM (TDEM – AMT/CSAMT)PROFUNDIDAD DE INVESTIGACION, LOGISTICA - VELOCIDAD DE ADQUISICION (VdA),VENTAJAS Y DESVENTAJAS, APLICABILIDAD DEL METODO, CONSIDERACIONES PARAVENEZUELAInvestigación de Acuíferos PrimariosSEVProfundidad de investigación. Como regla general la profundidad de investigación varia entre un 0.1 y0.3 veces el largo del tendido AB, llegando en algunos casos a penetraciones aun menores. Enpráctica un SEV de AB=600 (AB/2=300m) puede llegar a cien metros de profundidad deinvestigación. Una profundidad similar puede ser el resultado de SEV mas largos (AB/2=800-1000m)en áreas con secuencias muy conductivas. Esto es el caso de la Sierra de Guanipa donde SEV deAB/2=1000m (AB=2000m) proveen información hasta 120-200 m. La implicación relativa al uso detendidos largos es la necesidad de usar transmisores de corriente muy potentes (500-1000Wmínimo).Logística – VdA. La logística y velocidad de adquisición está fuertemente condicionada por el largodel tendido y por el entorno de trabajo. Comúnmente en Venezuela se pueden ejecutar entre 2 y 3SEV de AB/2=1000 m diarios.Ventajas. Método robusto y ampliamente aceptado. Permite a técnicos expertos de controlar losresultados y la calidad de los datos del sondeo en campo. Su universalidad permite la fácilinterpretación numérica y la integración de datos de diferentes estudios. Es un método que puedeser usado en ambientes con fuertes conductivos superficiales (típicos de áreas tropicales). Excelenteen la caracterización de variaciones eléctricas verticales en medios subhorizontales. Seguramente lasolución técnico/económica óptima para investigaciones superficiales a pequeña escala.Desventajas. Lento y con necesidad de largos tendidos para investigar profundidades mayores de100m. No es fácilmente aplicable en ambientes con alta resistividad superficial asociadas a zonasmuy áridas y con sedimentos compactados (ej. Valle de Quibor), suelos laterizados, etc. Otradesventaja es la necesidad de usar electrodos clavados en el suelo (contactos galvánicos) y el sersensible al ruido geológico asociado a estructuras 2D y a condiciones de capas no planas y paralelas.TDEMProfundidad de investigación. La profundidad de investigación es función de la dimensión/numero devueltas en la bobina o largo del dipolo de transmisión y de la potencia del transmisor. Esta puedellegar y superar los 500 - 1000m, con instrumentación diseñada para investigaciones superficiales eintermedias, y a algunos km con instrumentación tipo LOTEM (Long Offset Transient Domain). Lapenetración es función de la resistividad superficial y secuencia electro-estratigráfica investigada.Logística – VdA. La logística es práctica y rápida si se usan bucles reducidos (5-10 m) con másgrande número de vueltas en la bobina (8). En este caso cada set-up y medida (sondeo) podríatomar un máximo de 20-30 minutos. En el caso de bucles más grandes (100m) la operación podríaser más lenta y tomar un 30 % de tiempo adicional. Un promedio de 10 sondeos TDEM diarios escomún en áreas sin mayores limitaciones asociadas a vegetación y topografía. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  23. 23. Ventajas. Método robusto y ampliamente aceptado como el SEV. Como todos los métodoselectromagnéticos resulta meno sensible a ruido de tipo geológico que los SEVs. Método activo, lageneral alta relación señal / ruido permite adquirir datos confiables en cualquier ambiente. Es unmétodo excelente en ambientes tropicales y es el estándar operativo para investigacionesintermedias y profundas en países como Australia, Norte América, Europa y África. Excelente en lacaracterización de variaciones eléctricas verticales en medios subhorizontales estratificados(secuencias sedimentarias y aluviales). No necesita electrodos puestos a tierra y es más rápido quelos SEV.Desventajas. No es tan sensible a variaciones laterales de la resistividad (elemento no relevante eninvestigación de acuíferos primarios). Podría ser engorroso en términos de velocidad de adquisiciónporque para llegar a profundidades mayores se necesitan bucles de mayor tamaño.AMT / CSAMTProfundidad de investigación. La profundidad de investigación, en el rango de frecuencias relativas aaplicaciones comunes de 1-10 Hz hasta 90 KHz, puede llegar y superar los 500m en función de laresistividad superficial y secuencia electroestratigráfica investigada.Logística – VdA. La logística y velocidad de adquisición es una de las más práctica y rápida entre losmétodos analizados. Cada setup y medida (sondeo) podría tomar un máximo de 20-30 minutos.Ventajas. Método rápido y de gran potencialidad si se comprueba su aplicabilidad local. El ambienteoptimo donde ha demostrado a pleno su capacidad investigativa para investigaciones hidrológicasson áreas donde se investigan cuencas sedimentarias donde se quiere identificar un horizonteasociado a rocas permeables (calizas - areniscas en acuíferos continuos) o zonas fracturadasprofundas. Como todos los métodos electromagnéticos resulta fácilmente aplicable en áreas conaltos resistivos en la cobertura y es meno sensible a ruido de tipo geológico de los SEVs. EnVenezuela este método seria altamente productivo en ambientes geológicos como los de la zona deBarquisimeto donde los acuíferos productivos están asociados a la permeabilidad primaria y afracturas del substrato carbonático cubierto por una secuencia aluvial arcillosa de baja permeabilidad.El método es excelente en aplicaciones donde se necesitan resolver variaciones laterales deconductividad (geotermia, minería).Desventajas. A pesar de ser un método evolucionado en términos teóricos e instrumental es unmétodo pasivo y más susceptible a fuentes de ruido que los métodos activos. La combinación híbridaCSAMT permite reducir esta limitación para ciertas frecuencias. El campo de las frecuenciasinvestigadas solapa el rango de las frecuencias de las comunicaciones y de transmisión eléctricasproveyendo limitaciones en la aplicación del método en áreas próximas a instalaciones industriales yfuentes de ruido EM. Como para el método PMR la relación señal / ruido puede ser pequeña,introduciendo ambigüedades en la representatividad de la data en caso de presencia de ruido EM.Es un método muy sensible a variaciones topográficas que pueden provocar fuertes distorsiones endatos AMT adquiridos con los campos eléctricos perpendiculares al rumbo geológico. Sensible aefectos estáticos superficiales y a efectos multi-dimensionales. Su aplicabilidad en estudioshidrológicos tendría que ser confirmada localmente, en función del modelo geológico y posible ruidoEM en entornos geográficos y latitudes específicas.No se encuentran experiencias publicadas y confrontadas con datos de perforación de la aplicaciónde AMT / CSAMT en Venezuela. Su efectividad, especialmente en condiciones de baja latitud con Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  24. 24. grande ocurrencia de ruido EM asociado a “spherics”, tendría que ser aclarada con correlaciones conotros datos geofísicos y de perforaciones. El método MT ha sido aplicado en el oriente de Venezuelaconjuntamente al LOTEM en los aňos 80 (Intevep) para objetivos profundos.En el caso de modelos geológicos (como el de la sierra de Guanipa) donde se identifica un acuíferoaluvial, la aplicabilidad del método CSAMT / AMT en la resolución de secuencias de arcillas y arenastendría que ser comprobada tramite la correlación con perforaciones. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  25. 25. Radar El radar de penetración del subsuelo es una técnica electromagnética para medición dedesplazamiento de corrientes superficiales en el subsuelo. Los desplazamientos de corriente segeneran por un movimiento de las cargas del subsuelo por polarización y pueden estar relacionadasa la permitividad eléctrica o la constante dieléctrica del terreno. Es una técnica para investigaciones superficiales (hasta un max de 30-50 m). El método essimilar a la sísmica de reflexión a offset constante en lo que respecta la adquisición y elprocesamiento de los datos, sin embargo la sísmica utiliza ondas acústicas mientras el radar utilizaondas electromagnéticas de muy alta frecuencia. Un breve pulso de energía electromagnética esirradiado por un transmisor (Tx), con una frecuencia característica única que puede estar entre 25 y2000 Mhz. Cuando este pulso alcanza interfases donde existe un contraste de la constante dieléctricao cuerpos que presenten diferencias en dicha constante con el medio que los rodea, ocurrenfenómenos análogos a los que se dan en sísmica cuando cambia la impedancia acústica: unafracción de la energía de la onda es reflejada, regresa hasta la superficie y es detectada en unaantena receptora (Rx), mientras la energía remanente continúa hasta la próxima interfase. Debido aque utiliza ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia, su profundidad de penetración es devarias decenas de metros, por lo que es ideal en investigaciones hidrogeológicas superficiales. Elradar genera una imagen del subsuelo con altísima resolución lateral y vertical, que permite definir lasdistintas estructuras presentes en el subsuelo somero. Las dos configuraciones generales del radarson las siguientes:a) Ground Penetrating Radar (GPR) Es el método moderno de más éxito en investigaciones del subsuelo no invasivas. Por esto es un método que no afecta el medio ambiente y es excelente para las fases de planificación y desarrollo de proyectos industriales. Adicionalmente no necesita establecer contacto físico de ningún tipo (tipo electrodos) con el suelo, es rápido y de fácil aplicación en todos los ambientes. Siendo un método electromagnético activo, permite investigar áreas urbanas (con antenas blindadas) y ambientes geológicos donde las condiciones superficiales limitan la aplicación de otros métodos. Sus principales aplicaciones hidrogeológicas superficiales son: • Definición del nivel freático (la mesa de agua es identificada como un reflector) • Delimitación del acuífero primario (no confinado) • Caracterización del substrato y su morfología (paleocanales ..) • Determinación del grado de saturación de agua • Localización de fracturas y fallas • Localización de plumas contaminantes GPR Definición del Nivel Freático con GPR GPR Identificación de Paleocanales con agua Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  26. 26. Nuevas aplicaciones del GPR en hidrologia son experimentadas en el tema de la caracterización del contenido de agua en medios porosos.b) Borehole RadarEl método de Borehole Radar se basa en el mismo principio que el GPR, pero en este caso el pulsoelectromagnético es transmitido por una antena emisora ubicada en un pozo y es recibido por unaantena receptora colocada en el mismo pozo o en otro colocado a una cierta distancia.Debido a que la presencia de agua modifica la conductividad del medio el método permite definir loslímites de los acuíferos, su grado de saturación, así como también, la estratigrafía del área. GPR Definición del Nivel freático y estratigrafía con Borehole Radar Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  27. 27. Sísmica La sísmica de refracción es un métodoaltamente efectivo y económico para obtenerinformación en estudios hidrogeológicos. Estatécnica ha sido muy utilizada en casos en dondese presentan discontinuidades de velocidadessísmicas entre las unidades hidrológicas. Elprincipal uso de estas técnicas en este campo deinvestigación es generar un marco hidrogeológicodel área y localizar los límites del acuífero. Aquellos ambientes en donde la velocidadde propagación de las ondas sísmicas aumentacon la profundidad, donde no se presentan capasdelgadas y donde existe una diferenciasignificativa entre las velocidades sísmicas de lainterfase hidrogeológica son ideales para laaplicación de un estudio de sísmica derefracción. Normalmente la velocidad de lasrocas consolidadas es mayor a la de las rocas noconsolidadas, y dentro de un mismo tipo de roca, Sísmica Modelo de Velocidades Sísmicas en profundidadaquellas que estén saturadas presentaran unamayor velocidad de propagación. En aquellos casos en donde estas condiciones no se cumplan, la técnica de sísmica derefracción no es apropiada. Aparte de estas limitaciones físicas, la sísmica de refracción no permitedetectar (1) capas de bajas velocidades que se encuentran por debajo de una capa de alta velocidad,(2) dos unidades hidrogeológicas diferentes que posean la misma velocidad sísmica, o (3) capasdelgadas de velocidades sísmicas intermedias en una secuencia de capas cuya velocidad sísmicaaumenta con la profundidad. Otra limitación del método es la necesidad de usar fuentes a percusión(martillo o explosivos) cuya potencia está relacionada con la profundidad de investigación necesaria yal tipo de material aflorante que puede limitar la penetración de la señal. En el caso de la sísmica de reflexión, el método es extremadamente eficaz en lacaracterización de la geometría de rocas permeables (carbonatos, areniscas) en secuenciassedimentarias.Sísmica de alta resolución aplicada en superficie.Por muchos años, la sísmica de reflexión fue descartada para caracterizar la geometría de acuíferos.Ahora es posible trabajar en acuíferos profundos usando las mismas herramientas de procesamientosísmico que en la industria petrolera una vez definidos los parámetros que deben ser adaptados a lasespecificaciones del acuífero en cuestión.Acuíferos aluviales y continuosUn acuífero contínuo está formado por formaciones de arenisca o caliza con buena porosidad ypermeabilidad protegido por formaciones suprayacentes. Este primer tipo de acuífero es más comúny puede ser seleccionado tomando en cuenta la profundidad de la formación. Los métodos de Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  28. 28. investigación pueden ser ligeramente diferentes dependiendo si está por debajo o por encima de los100 metros.Para acuíferos continuos, la sísmica de reflexión puede ayudar a determinar la geometría y lainterconexión de acuíferos de diferentes formaciones al igual que las facies laterales o verticales yotros elementos requeridos para un buen modelado. Para objetivos mas profundos a los 100 metros,la sísmica de refracción y los métodos eléctricos pueden ser aplicados. Debido a que los acuíferos delos niveles someros se han contaminado y las aguas superficiales no abastecen la demanda, laexploración de aguas subterráneas ha alcanzado los 2000 metros de profundidad. Para un buenconocimiento de los recursos, ha sido incrementado el uso de la sísmica de alta resolución, tanto en2D como en 3D, dependiendo de la complejidad y la precisión requerida. Esta tecnología originada enla industria petrolera permite obtener información muy útil cuando se hacen las consideracionesgeológicas necesarias al momento de su interpretación. Esta tecnología está siendo adaptada paraesta aplicación agregándole valor a los costos del recurso.Un ejemplo de un acuífero continuo es presentado en la figura a continuación. Un estudiomicroestructural podría ayudar a definir la orientación preferencial de fracturas abiertas y permite lacorrelación con el fracturamiento obtenido de datos densos de sísmica 2D. Las herramientassísmicas usadas para caracterizar campos petroleros, como los atributos, pueden ser adaptadas sindificultad a la exploración de reservorios de agua.Acuífero continuo (Violeta) por debajo de un tope arcilloso (Amarillo). La mesa de agua se alimentacon agua del oeste con gas por una falla visible en el este. La implicación es que el método es caro y aplicable en áreas donde los objetivos sonprofundos. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  29. 29. Resonancia Magnética Nuclear PMR Es el único método geofísico capaz de detectar directamente la presencia de agua en elsubsuelo, ya que como se ha visto, los demás sólo pueden proporcionar información estratigráfica yestructural. Se basa en la medición de la resonancia magnética de los protones del núcleo de losátomos de agua. La resonancia magnética nuclear o resonancia magnética del protón, es unapropiedad de los protones del átomo de hidrógeno que cuando son expuestos a un campo magnéticoexterno son excitados y producen una respuesta cuantificable en superficie. El procesamiento de losdatos permite localizar el acuífero y determinar otros parámetros de importancia, como su contenidode agua en función de la profundidad y el tamaño de grano de la roca saturada (porosidad). Tambiénda una idea del tipo de acuífero, lo que permite determinar la mejor posición para ubicar el pozo deextracción. El método permite investigaciones hasta 150 m de profundidad. Ruidos electromagnéticos de cualquier tipo, como líneas eléctricas, tuberías enterradas,vallas, postes eléctricos, antenas de radio, ciudades, tormentas atmosféricas, etc., limitan laaplicación de este método que ha de medir señales extremadamente pequeñas. La presencia derocas magnéticas (principalmente las de origen volcánico) no son favorables debido a las variacioneslaterales del campo magnético estático de la Tierra. Pero por otra parte es una excelente herramientaen casos en donde los datos de resistividad no pueden ser relacionados a la presencia de aguas. En Venezuela seria un método optimo en la investigación de agua en Los Llanos. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  30. 30. Métodos Magnéticos La presencia del campo geomagnético es utilizada por la geofísica para detectar la presencia(o ausencia) de elementos ferromagnéticos en el subsuelo. A escala microscópica, los momentosmagnéticos de los minerales magnéticos que se encuentran en objetos metálicos, suelos, sedimentosy rocas se alinean en la dirección del campo geomagnético, produciendo un momento magnéticomacroscópico neto que se observa como una magnetización inducida. Como en la mayoría de loscasos, la magnetización inducida es proporcional a la susceptibilidad magnética macroscópica delcuerpo, propiedad que puede ser medida por los magnetómetros.Para las investigaciones hidrogeológicas, el magnetismo puede ser utilizado en algunas de lassiguientes aplicaciones: • Mapeo geológico de unidades que muestran contrastes de susceptibilidad • Mapeo estructural (fallas, fracturas, etc.) • Detección de profundidad del substrato y del basamento Magnetismo Fracturas (potenciales acuíferos) Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  31. 31. TESTIFICACIÓN GEOFÍSICA DE SONDEOS – DIAGRAFIALa integración de los resultados de la aplicación de los precedentes métodos geofísicos, sensoresremotos y la compilación geológica e hidrológica de un área permitirá determinar el mejor sitio para laperforación de un pozo de investigación. Este pozo debe estar situado en la zona mas profundad delacuífero para permitir obtener una información sobre toda la columna. En el transcurso de laperforación se efectuará el control del lodo, principalmente en lo relacionado al peso específico,viscosidad y contenido de arena, el registro de la tasa o tiempo de penetración y la toma de muestraslitológicas por cada metro de avance pera el análisis macroscópico. En forma simultánea, durante laperforación exploratoria se llevará un control continuo de algunos parámetros mediante una sonda.En una diagrafía se compilan todos los datos levantados en un pozo, es decir a lo largo de un cortevertical por el subsuelo. En una diagrafía geológica se compilan las propiedades geológicas,mineralógicas y estructurales de los distintos estratos como el tamaño de grano, la distribución deltamaño de grano, la textura y la fábrica de las rocas, su contenido en minerales, su contenido enfósiles, su estilo de deformación.En una diagrafía geotécnica se compilan las propiedades mecánicas de las rocas de un pozo comopor ejemplo su grado de resistencia, la tensión de cizallamiento y la cantidad de fracturas por unidadde volumen.En general una diagrafía geofísica puede incluir mediciones nucleares, espectrométricas, de potencialpropio (espontáneo), de resistividades y sísmicas. Las técnicas aplicadas en sondeos sedesarrollaron independientemente de los métodos geofísicos empleados en la superficie, pero a partirde los sondeos realizados durante la fase de exploración, donde los métodos geofísicos contribuyena la correlación estratigráfica, al levantamiento geológico y al diseño del pozo (ubicación de la rejillasde producción). La diagrafía geofísica comúnmente entrega datos múltiples grabados mediante unúnico proceso de medición. Estos datos incluyen informaciones litológicas, estratigráficas yestructurales, indicadores de la mineralogía y de la concentración de las menas e indicadores para laexploración geofísica a partir de la superficie. Los parámetros medidos permiten la determinación deparámetros hidrogeológicos como la porosidad, la permeabilidad, la velocidad y dirección de flujos.Los registros de pozo mas utilizados en hidrogeología son los siguientes:• “Natural Gamma Ray” Log o diagrafía de rayos naturales gamma. Es el método más importanteen hidrogeología. Permite obtener información sobre los límites de las capas y el contenido de arcillas(indicando indirectamente la permeabilidad y donde ubicar las rejillas). Este método puede seraplicado también en pozos entubados (hierro/acero o PVC) y representa una importantísimacontribución a la comprensión (junto a los aforos y a la telecámara en pozo) del estado de un pozo yespecialmente si la ubicación de las rejillas fue ejecutada en forma apropiada. El método representatambién un enorme y económico aporte informativo en zonas petrolíferas donde la testificación de lospozos no se ejecuta en los primero 500-1000 m. Prácticamente se podrían usar pozos petroleros noactivos para investigar las secciones hidrológicas de una zona complementando perfectamente lainformación derivada de la geofísica superficial. Este es el caso del oriente Venezolano donde sepodría reconstruir el comportamiento hidrológico regional usando pozos petroleros descontinuados.• “Potencial Espontáneo”. Este método se utiliza de manera puntual para resolver los problemas delímites del acuífero o movimientos del agua. Da la conductividad de las formaciones y permite definirla velocidad y dirección del flujo. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  32. 32. • “Resistividad Corta y Larga”. Da la conductividad del agua de formación y limites de capas.• “Resistividad Lateral”. Resistividad de las formaciones.• “Conductividad de Fluido”. Conductividad de los fluídos presentes en las formaciones geológicas.• “Gamma Log”. Detecta los rayos gamma dispersados y reflejados (backscattered rays) por lasformaciones geológicas emitidos por una sonda en el pozo proveyendo una diagrafía de la densidadde las formaciones.• “Neutron Log” o diagrafía de neutrones emplea una fuente, que emite neutrones y un detectorcorrespondiente. Permite obtener la porosidad neutrónica.• “Sondeos de Resonancia Magnética”. Da la porosidad y permeabilidad de las formacionesgeológicas.• “Sónico” (de velocidad acústica). Informa sobre la fracturación y litologías, especialmente enacuíferos carbonatados, rocas ígneas o metamórficas.• “Temperatura”. Permite la identificación de acuíferos, aportes de aguas de diferentes temperaturas,gradiente térmico. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  33. 33. CONCLUSIONES Método Geofísico Técnicas Parámetro Aplicaciones Sondeo eléctricos Geometría del acuífero verticales (profundidad de Conductividad o formaciones impermeables Tomografía Eléctrica resistividad y estructura del subsuelo), Geoeléctrico eléctrica extensión lateral, Polarizaciòn Inducida propiedades de las formaciones (arena-arcilla), Potencial Espontáneo salinidad del agua, plumas de contaminación Depósitos secos-saturados, espesores de diferentes Sísmica de refracción Velocidad de estratos y detección de Sísmica propagación de un zonas de fracturamiento Sísmica de reflexión esfuerzo mecánico Zonas de fallas, cartografías de estructuras de recubrimiento Zonas de relleno, Caracterización del basamento, localización de Gravimetría Gravedad terrestre Densidad fallas fracturas y zonas de hundimiento y cavidades. Detección de fracturas y Magnetometría Magnetismo Susceptibilidad fallas magnética Frequency domain Localización de las áreas más conductivas, detección Electromagnetismo Time Domain EM Conductividad o de fracturas, detección de resistividad plumas de contaminación, Very Low Frequency eléctrica y caracterización y salinidad magnetismo del suelo, intrusión de Ground Penetrating Radar aguas salinas. Controlled Source audio Magne totelluricsEste breve repaso al desarrollo de los métodos geofísicos aplicados a la hidrogeología ha puesto demanifiesto que en la última década se han producido avances muy significativos. Actualmente sedispone de métodos más rápidos, económicos y sobre todo más resolutivos. En particular, el métodode la resonancia magnética protónica (RMP) abre grandes expectativas que habrán de confirmarsecon nuevas investigaciones y más casos de aplicación. Hay que hacer constar, sin embargo, queningún método puede considerarse como panacea o superior a los otros, ya que cada estudio Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  34. 34. requerirá la aplicación de la técnica o técnicas más adecuadas en función del contexto geológico y delos demás condicionantes ambientales.En función del ambiente geológico, escala de estudio y la profundidad de investigación, el siguienteesquema sintetiza en forma esquemática la aplicabilidad de los diferentes métodos. Tipo Escala Profundidad Metodo Ac 1. Aluviones pequena <150m SEV Ac 1. Aluviones pequena >150m SEV, TDEM Ac 1. Aluviones grande <150m TDEM, PMR Ac 1. Aluviones grande >150m TDEM Ac 1. Formaciones permeables pequena <150m SEV Ac 1. Formaciones permeables grande >100m TDEM, AMT/CSAMT, sismica reflexion Ac 2. Fracturas pequena <100m VLF, FDEM, ERT Ac 2. Fracturas grande <100m VLF, FDEM Ac 2. Fracturas grande >100m AMT/CSAMT, sismica reflexion Cuna salobre <100 m FDEM, ERT Cuna salobre >100m TDEM, AMT/CSAMT Contaminacion < 50m FDEM, ERTAc 1 = Acuífero primarioAc 2 = Acuífero secundarioEscala pequeña = Estudio de bajo presupuesto y/o bajo volumen de trabajoEscala Grande = Estudio de alto volumen de trabajo y/o mas alto presupuesto o requerimientos técnicosLa siguiente tabla comparativa correlaciona la diferentes técnicas en exploración de aguasubterranea. Tabla Comparativa Cualitativa de Distintas Tecnicas 5 Max 4 Electricas y Electromagneticas para la Exploracion de 3 Aguas Subterranea 2 1 Min PROFUNDIDAD DE RESOLUCION RESOLUCION METODO PRODUCTIVIDAD PENETRACION VERTICAL HORIZONTALSEV 3 4 3 2ERT 2 3 4 3FDEM 2 3 5 5TDEM 4 5 3 4CSAMT 5 3 4 4PMR 3 4 3 3 Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  35. 35. Ejemplos de aplicación de métodos geofísicos en estudios hidrológicos en VenezuelaAcuíferos Primarios Aluviales.Ejemplos de aplicaciones para escalas pequeñas donde se buscan acuíferos en los primeros 150 m(Villa de Cura, Cagua, Litoral Mirandino, Región Capital, Valle del Tuy…) indican que el SEV semantiene como una metodología robusta y económicamente valida. Experiencias en el occidentedonde la secuencias aluviales subyacen a una cobertura altamente resistiva que limita la inyección decorriente (ej. cuenca de Quibor) soportan el uso de métodos como el TDEM que manteniendo laresolución vertical y robustez del SEV proveen mayor aplicabilidad. Para investigaciones en áreasmas delicadas (en termino de escasez de agua y existencia de un modelo con horizontes productivosmas esporádicos) a profundidades menores (como Los Llanos donde también no se hipotiza lapresencia de un nivel de ruido que limite la aplicación del método) el método PMR representaría unasolución eficaz.Para escalas de trabajos mayores donde se necesita mayor profundidad de investigación y rapidezde ejecución (productividad) el TDEM representa la solución ideal. Seguramente el TDEM seria unametodología eficaz para cuencas de profundidad mayor (Valencia) y para investigar secuenciasaluviales repetidas a profundidades mayores de 150m (sierra de Guanipa).Acuíferos Primarios Continuos (en calizas-carbonatos, areniscas,..).Ejemplos conocidos para estudios a pequeñas escala y a baja profundidad reportan el SEV comométodo exitoso de exploración (valle de Barquisimeto). Para otras escalas y profundidad deinvestigación aún no se conocen ejemplos de aplicaciones, pero el TDEM, el AMT/CSAMT y lasísmica de reflexión (focalizada a caracterizar los primeros cientos de metros), podrían ofrecerefectividad y productividad.Acuíferos Secundarios en fracturas.Para investigaciones de pequeña escala el método FDEM ha demostrado grande efectividad (AltosMirandinos, Escudo Guayanes,…). Aun no se han focalizado como objetivo sistemas de fracturasmas profundas donde la sísmica de reflexión y el AMT/CSAMT podrían ofrecer una gran contribucióna nivel técnico.Caracterización de Cuñas Salobres y acuíferos por debajo de las mismas. Ejemplos exitosos deaplicación de SEV y FDEM a pequeñas escalas han sido reportados en Falcón, costa Mirandina yMargarita. Estos métodos serian de básica importancia (especie el FDEM para mapeo espacial) enáreas como la Península de Paraguaná y Paria. En esta ultima el próximo desarrollo industrial podríaponer en peligro, si no se monitorea la cuña salobre, el equilibrio hidrológico de la zona.Caracterización de contaminación. Métodos FDEM y ERT (asociados a medidas atmo geoquímicaPID-IR) han sido aplicados exitosamente (campos petrolíferos de oriente y occidente, zonasindustriales mirandina y de Carabobo y Aragua) en la definición de contaminación orgánica(hidrocarburos y rellenos sanitarios) e inorgánica y representan la herramienta de mas potencial en lahidrología ambiental. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com
  36. 36. REFERENCIASChapellier, D., 1987. Diagraphies appliquées à l’hydrologie, Technique et documentation,Lavoisier.Dobrin and Savit, 1988. Introduction to Geophysical Prospecting, 4th Edition, McGraw-Hill.Meyer de Stadelhofen, C., 1991. Application de la géophysique aux recharges d’eau,techniqueet documentation, Lavoisier.Olmo Alarcón, M., López Geta, J.A. Ed. 2000. Actualidad de las técnicas geofísicas aplicadasen hidrogeologia. IGME, España.Parasnis, D. S., 1997. Principles of Applied Geophysics (5th edition), Chapman and Hall.Reynolds, John M., 1997. An Introduction to Applied and Environmental Geophysics, Wiley.Sankar Kumar, N, Haria Pada, P, Shamsuddin, S., 2000. Geophysical prospecting forgroundwater, Primera.Telford, W.M., L. P. Geldart, and R. E. Sheriff, 1990. Applied Geophysics (2nd Edition),Cambridge. Avenida Francisco Solano López, Centro Solano Plaza II, Ph. B, Sabana Grande, Caracas - Venezuela Telefax: +58 212 7614408 / 7610775 Celular Personal: +58 412 6285426 email acataldi@trxconsulting.com & info@trxconsulting.com www.trxconsulting.com

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