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ESTUDIO HIDROGEOLOGICO DEL ACUIFEROALMONTE -MARISMAS

ESTUDIO GEOFISICO DE LA INTERFASE AGUADULCE-SALADA,

DICIEMBRE, 1,083

L

356's

I N I C

I N D I C E pág.

1.- INTRODUCCION. ANTECEDENTES Y OBJETIVOS ........ 1

2.- METODOLOGIA PROPUESTA ......................... 1

3.- ESQUEMA GEOLOGICO ............................. 2

4.- TRABAJO REALIZADO .................... - ........ 4

S.- INTERPRETACION DE LOS DATOS ................... 5

6.- ANALISIS CUALITATIVO .......................... 5

7.- MAPAS DE ISORRESISTIVIDADES APARENTES ......... 6

8.- PERFILES GEOELECTRICOS ........................ 8

9.- CONCLUSIONES .................................. 10

A N E X 0

ENSAYO ELECTROMAGNETICO GENIE

1L

P L A N 0 S

1.- SITUACION DE SEV

2.- ISOLINEAS DE RESISTIVIDAD APARENTE AB/2 300

3.- 500

4.- 700

300

6.- 500

7.- 700

8.- PERFILES GEOELECTRICOS

9.- PERFILES ELECTROMAGNETICOS GENIE

1.- INTRODUCCION. ANTECEDENTES Y OBJETIVOS

La localización de la interfase agua dulce

agua salada en el Sistema acuífero Almonte-Marismas, ya -

ya sido objeto de estudios en el pasado. El antiguo pro—

yecto de la FAO da una posición para la interfase basándo

se en análisis de muestras de agua tomadas en sondeos y -

una campaña de Sondeos Eléctricos Verticales (SEV). Poste

riormente, en el año 1982, CGS realizó un ensayo geofísico

sobre una zona limitada aplicando el método de SEV con ex

celentes resultados.

Con el presente trabajo pretendemos deter-

minar si en el tiempo transcurrido ha habido evolución en

la posición de la interfase como consecuencia del régimen

de recarga y explotación que experimenta el acuífero, den

tro de la amplia zona indicada en el plano n9 1..

Aparte de información geológica y de sondeos

mecánicos, disponemos de las curvas de SEV de la campaña -

realizada en el año 1969. Haremos un tratamiento similar -

de las dos campañas de SEV al objeto de compararlas y ver

si se dan variaciones en este tiempo.

2.- METODOLOGIA PROPUESTA

El estudio por métodos indirectos de la lo-

calización de la interfase se basa en nuestro caso en la -

relación entre la salinidad del acuífero y la resistividad

que presenta. Es sabido que un pequeño aumento de la concen

tración de sales disueltas en el agua provocan un aumento

notable en la conductividad eléctrica, de modo que utili—

zando un método prospectivo de resistividades es previsi—

ble que podamos detectar la interfase.

2.

Se ha adoptado el método de resistividades

en su variante de SEV por ser el más adecuado tanto por -

su capacidad para detectar discontinuidades litoeléctri-

cas horizontales, Como porque posibilita la ejecución de

un muestreo de resi.stividades en la vertical de cada punto.

Distribuyendo los SEV en perfiles perpendi

culares a la supuesta traza de la interfase tratamos de -

localizar ésta en planta, dentro de los rangos de profun-

didad correspondientes.

3.- ESQUEMA GEOLOGICO

La zona de estudio se integra en la Depre-

sión del Guadalquivir.

Geol6gicamente está constituida por sedimen

tos marinos del Ne6geno y fluvio~marinos del Cuaternario,

dispuestos prácticamente horizontales, pues no han sido --

afectados por movimientos tect6nicos importantes. Describi

remos a continuación las características más importantes -

de estos terrenos.

Margas azules.-

De edad Mioceno Superior-Plioceno inferior

esta formación está constituida por margas de facies mar¡

na, masivas y que en el techo tienen con frecuencia inter

calaciones de limos y arenas. El techo de esta formación

es de topografía irregular con profundidades en el orden

de 200-300 metros. Es la base impermeable del acuífero Al-

monte Marismas.

3.

Limos basales.-

Durante el Plioceno Medio la, sedimentación

continuo con niveles de limos arenosos calizos en los que

la proporci6n arena-arcilla es muy variable de un lugar a

otro. Se presentan como alternancias de capas arenosas y

lumaquelas de ostreas.

Arenas basales.-

En el Pliocuaternario se deposita en forma

discordante un tramo de arenas bien clasificadas con po—

tencias que en la costa llegan a alcanzar los 10-30 m. --

Son el acuífero más importante por su gran extensi6n late

ral y la alta permeabilidad.

Marismas.-

Con edad Cuaternaria se superpone a las are

nas basales un paquete constituido por gravas, arenas y -

arcillas.

Los datos de sondeos indican que hay dos ni

veles de gravas con arenas e intercalaciones de arcillas.

El primero reposando directamente sobre el Pliocuaternario

sobre él un nivel de arcillas y encima el otro paquete de

gravas seguido de nuevos niveles de arcillas.

Las potencias de las gravas son del orden de

5 a 30 metros y el de la formaci6n completa entre 60 y 120

metros seg�in las zonas.

Los altimos sedimentos del corte son limos

arcillas, arenas* y evaporitas que están actualmente ter-

minando la colmataci6n de la cuenca.

4.

El acuífero principal presenta en al zona

de trabajo una litología bastante homogénea con potencias

sensiblemente uniformes lo que simplifica la interpreta—

ci6n. Por contra los niveles superiores, son arcillosos

con intercalaciones de arenas salinízadas que pueden en—

mascarar los resultados o, cuando menos, dificultar la --

interpretación.

TRABAJO REALIZADO4.

El trabajo de campo consistió en la ejecu-

cion de cuatro perfiles de SEV perpendiculares a la traza

conocida de la interfase con 6 6 7 SEV cada uno.

En la ejecución de cada SEV se mantuvieron

las alas paralelas a esta traza para conseguir condiciones

de ejecución lo más homogéneas posible. No obstante difi-

cultades de paso impuestas por alguno de los muchos cana-

les de drenaje obligaron a elegir otra dirección para las

alas en ciertos casos.

La finalización de cada SEV se decidió cuan

do la curva presentaba la bajada final que denotaba la pre

sencia del conductor asociado a la zona salinizada.

El total de puntos de medidaha sido de 25

con aperturas máximas entre electroüús �l,e emisión de 1600

a 3200 metros. Su posición en planta se da en el plano nº 1.

Se había previsto la realizaci6n de una cal¡

cata paralela a la línea de costa y a lo largo de la pla-

ya entre Torre Carbonero.y Torre del Zalabar, para obviar

la dificultad de extender las alas de los SEV en la zona

de dunas. El objeto de tal calicata era conocer el límite

occidental de la intrusión en las proximidades del mar.

S.

Se estaquilló un tramo de la calicata si-

guiendo el borde Suroeste de la primera línea de dunas;

pero fué imposible hacer las medidas debido a los elevados

valores de potencial espontáneo lo que no permitió leer -

con el voltímetro. Pensamos que la justificación de este

hecho puede deberse a que la proximidad del mar crea un -

fuerte gradiente de salinidad en corto espacio lo que --

constituye una de las posibles vías de generación del po-

tencial espontáneo. La dificultad se vió aumentada por --

las altísimas resistencias de contacto en el circuito de

emisión. En consecuencia a pesar del alto voltaje aplica-

do (800 V) las lecturas de intensidad no sobrepasaron al-

gunos miliamperios.

Hubo por tanto que renunciar a la ejecución

de la citada calicata dada la imposibilidad física de su

realización.

S.- INTERPRETACION DE LOS DATOS

Aunque se ha hecho la interpretación clási-

ca de todos los SEV, en términos de potencia de cada nivel

litoeléctrico y resistividad real, se ha considerado más

ilustrativo en este caso obtener la distribución de ¡so-

rresistividades aparentes a diferentes rangos dc profun-

didad lo que indudablemente estará en relación directa

con la salinidad del agua.

6.- ANALISIS CUALITATIVO

Las curvas de SEV se han agrupado repre—

sentando en un mismo impreso las de cada perfil para per-

mitir su estudio comparativo kfig. 1 a 4).

Despreciendo en este análisis el tramo ¡ni

cial de las curvas (por debajo de 100 metros de semiaper-

tura) que refleja el comportamiento superficial del terreno,

6.

muy variable por las diferentes condicines locales de cultivos, canales de saneamiento, etry fijándonos en su tramofinal podemos establecer tres tipus básicos de curvas.

a) Aquellas que presentan en su tramo final un acusado --

descenso de resistividad que, en litologías homogéneas

como en este caso, están relacionadas con una mayor sa

linidad del acuífero.

Son las curvas número 1 y 2 de los perfiles 1, 3 y 5 y

las 2 y 5 en el perfil 4.

b) Curvas poco afectadas por la salinidad. Su trazado re-

fleja resistividades aparentes más altas que las del -

conjunto anteriormente considerado, en todos sus tramos.

En el perf il 1 son las 4, 5 y 6 y en el perf il 3 las 5,

6 y 7.

c) En este grupo se incluyen aquellas cu rvas que presentan

un comportamiento de transici6n de modo que, según el

tramo de curva que se considere se decantarían hacia

uno de los dos primeros tipos.

Asi, por ejemplo, en el perfil 5 la curva

3 tiene un comportamiento resistivo hasta los 300 6 400

metros de AB/2 pero su ránido descenso final la incluiría

en el grupo delas zonaE salinizadas.

En las figuras 5 a 8 presentamos las cur-

vas de SEV de la campaña del año 1969 con las que se ha

hecho un estudio comparativo.

7.- MAPAS DE ISORRESISTIVIDADES APAREUTES

Si para cada apertura de dispositivo que

elijamos dibujamos un mapa en el que vamos tomando -direc

tamente de lascurvas de campo- el valor de resistividad

aparente que presenta cada SEV para esa apertura y dibuja

7.

mos las isolínas corrcspondientes podremos obtener una -imagen directamente relacionada con el trazado en plantasigue la zona de transición acuífero dulce-salinizado ala profundidad asociada con esa apertura.

Este procedimiento no permite determinar -exactamente la profundidad correspondiente a cada apertu~ra pero es bastante informativo saber que está en el ordende 1/3 a 1/4 de la separación entre electrodos AB.

Hemos dibujado los planos números 2 a 4 conlos datos de la campaña de SEV actual y los 5, 6 y 7 de lacampaña del año 1969, para compararlos.

El tramo ascendente de las curvas se debeal comportamiento resistivo de los niveles detríticos mássuperficiales y la bajada final es la respuesta conducti-

va debida a la salinizaci6n en el acuífero más profundo.

Se eligieron las semiaperturas de 300, 500y 700 m por ser en general esta zona de las curvas de SEV

la que presenta un comportamiento más significativo res-

pecto a la influencia de la salinizaci6n.

La determinac-i6n de la zon,,A de transici6n,

señalada en los planos por la línea más destacada, está -

en función del trazado de las curvas de SEV para la aper~

tura de dispositivo de que se trate. La zona salinizada co

rresponde a resistividades aparentes menores o iguales a

3 6 4 ohm.n y la de agua dulce de 66 7 ohm.m como mínimo.

Comparando por parejas de la misma apertura

los mapas de isolíneas de la campana anterior y la actual

no se observan diferencias significativas en la posición

de la interfase que denoten un avance de ésta durante el

tiempo transcurrido.

8.

No obstante se insinúa un levantamiento oavance de la zona de transición hacia el Lucio de Mar¡ -L6pez; pero no podemos confirmar este dato sin el apoyode análisis químicos comparativos.

8.- PERFILES GEOELECTRICOS

Se realizó la interpretación de las curvas de

SEV, obteniendo para cada punto la sección litoeléctrica,definida por el número de capas y sus espesores y resistividad característicos.

Se utilizó para ello el procedimiento de -

superposición con el ábaco de curvas patrón del modelo de

dos capas por el método del punto auxiliar empleando losgra:ftcos de Ebert.

Haciendo la correlación lateral de los dife

rentes niveles litoeléctricos se obtienen los perfiles geoe

léctricos que presentamos en el plano n2 8. Comentaremos

brevemente los resultados de estos perfiles porque los con

sideramos suficientemente explícito como jara que su sola

observación sea suficiente.

El corte es uniforme en cuanto a litologías

en todo el ámbito de estudio:

Niveles superficiales de pequeña potencia con resistivi-

dad variable que responde a condiciones locales de culti

vos, etc.

Un nivel con profundidad máxima de 10 m, muy conductivo,

con resistividades en el entorno de 0,4 ohm.m correspon-

diente a litologías de limos, arcillas, arenas y evapori

tas.

9.

Sigue un nivel de limos y arcillas que se presenta con

resistividades entre 1 y 4 ohm.m y que alcanza profun-

didades de 30 6 40 metros. En algunos puntos no se ha

detectado y, localmente su profundidad llega hasta 70 m.

El acuífero propiamente dicho, constituido por gravas,

arenas y conglomerados alcanza profundidades de más de

200 m.

Las resistividades que presenta, con ser -

las mayores de la zona de estudio, son muy variables, con

valores entre 30 ohm.m y 5 ohm.m. Estas variaciones cabe

atribuirlas a variaciones en el contenido arcilloso o a -

intercalaciones de lentejones arenosos con agua salobre.

Cuando un nivel no tiene suficiente potencia y contraste

de resistividad con el encajante para individualizarse -

como una capa produce una ligera inflexión que en nuestro

caso baja la resistividad de la capa en que se integra,

ocasionando estas diferencias de resistividad en el mismo

nivel.

Conductivo basal para el que existen dos posibilidades

de interpretación: cambio litol6gico en que el último -

nivel detectado serían los limos basales o las margas -

azules y zona salinizada en que el último contacto sería

la transición agua dulce-agua salada en el acuífero de-

trítico.

En esta situación no podríamos discernir -

entre una interpretación y la otra porque el comporta--

miento en los dos casos sería el mismo con resistivida-

des por debajo de 3 ohm.m.

La interpretación que creemos más plausible

es que en el caso general de la zona en que la profundidad

del último contacto está sobre los 200 a 300 m éste sea el

techo de los limos basales o las margas azules y que en

10.

puntos como los 1 y 2 del perfil en que este contacto su

be, se deba al frente salino que provoca el desplazamien~to,de la zona conductiva a los niveles inferiores del --acuífero principal.

En los SEV 3, 4 y 5 del perfil y los 1 y 2del perfil 5 el acuífero principal presenta resistividades

anormalmente bajas. Creemos que puesto que no existe un -

contraste neto, de resistividad entre estos puntos y las

adyacentes, sino una especie de transición, este hecho re

fleja precisamente el efecto de la diferente salinidad en

tre unos y otros puntos.

9.- CONCLUSIONES

El análisis de los da'Gos obtenidos en esta

fase, conjuntamente con los antiguos aportados por el pro

yecto de la FAO permiten llegar a las siguienteE conclusio

nes:

a) Los valores de resistividad, tanto aparentes como rea-

les, responden con efectividad a las variaciones de sa

linidad de los acuíferos. De hecho los cambios en los

valores de resistividad se dan de una manera gradual.

b) En términos cuantitativos aproximados la relaci6n sal¡

nidad-resistividad aparente viene dada para este caso

por la relación siguiente:

2 gr/1 .......... 3 ohm.m

1,5 gr/1 ........ 4-5 ohm.m

1 gr/1 .......... 6 ohm.m

c) El contacto inferior del acuífero principal no puededefinirse con precisi6n ya que su sustrato de margasazules es muy conductor y ello representa una ambi~-güedad interpretativa cuando el acuífero está salini-zado dada su baja resistividad en este caso.

d) En base a la comparaci6n de los datos de resistivi--dad obtenidos por nosotros con los del proyecto FAO nose definen cambios apreciables en la posici6n de la interfase salvo en la zona del Lucio de Marilopez,

e) Proponemos para el futuro control de la zona el esta-blecimiento de una red de puntos fijos donde se efec-tuen peri6dicamente medidas de resistividad, en con—

diciones equivalentes, que permitan deducir de su evo

lución en el tiempo los posibles cambios en las condi-

ciones del acuífero.

Madrid, Diciembre de 1983

FDO/ A. GRANDA SANZ FDO/ A. PEREz TEREÑES

A N E X 0 S

ENSAYO ELECTROMAGNETICO GENIE

L1L

ENSAYO DEL METODO ELECTROMAGNETICO "GENIE"

El equipo SE-88 ha sido denominado GENIE por

abreviatura de Geometry Normalized In-phase Electromagne-

tic system, que define sus características básicas.

La medición se basa en la transmisión simultá-

nea de dos señales de frecuencias bien separadas y la com-paración de las amplitudes de las dos señales en el recep-

tor.

Las dos frecuencias son sintonizadas por una -

bobina receptora, amplificadas y filtradas de ruido.

Se obtiene un voltaje, proporcional a la ampli-

tud de la parte en fase de cada señal, que se promedia a lo

largo de un tiempo preseleccionado para filtrar el ruido, y

el resultado se presenta en una pantalla digital como:

Vseñal, - Vseg ) x 100Vref

La señal de referencia se utiliza por el siste-

ma para la medición de la distancia emisor-receptor siendo

innecesaria ninguna ligazón física entre los dos operadores.

Pueden hacerse mediciones útiles hasta 200 m de

distancia entre emisor y receptor pudiendo detectarse con-

L ductores bajo un recubrimiento de hasta 85 m, si bien con-

diciones locales pueden limitar estos valores.1L

El ensayo se planteó sobre un perfil coinciden-

te con el número 1 de SEV. Estaba previsto medirlo con dos

distancias emisor-receptor de 50 y 100 m y con las frecuen-

cias de señal 337,5; 1.012,5 y 3.037,5 Hz para una frecuen-

cia de referencia de 112,5 Hz.

En el trabajo de campo resultó que la distan-cia de 100 m no era utilizable pues la intensidad de lasseñales recibidas eran muy bajas, con una relación señal-ruido tan baja que invalidaba la repetitibilidad de las medidas y por tanto su fiabilidad.

Con separación emisor-receptor de 50 m se re-gistraron 4 km de perfil con estaciones cada 50 m. Las distancias se midieron con el propio sistema.

Los datos obtenidos se representan conjuntamente en el Plano nº 9.

Interpretación.-

Los perfiles corresponden a las tres parejas de

frecuencias de referencia/señal siguientes: 112,5/337,7;

112,5/1012,5 y 112,5/3037,5 Hz.

Observando los perfiles puede verse que hay doszonas en ellos. Desde el extremo SE hasta la estación 24 la

respuesta aumenta gradualmente. A partir de esta estaciónhay estabilización de la respuesta con una subida hacia elNO muy ligera.

Es en la primera parte del perfil donde se sitúala zona de transición agua salada/dulce.

Los "picos" a lo largo del perfil corresponden

a las zonas con lentejones salinizados que como se ve tie-nen desarrollo local.

Es significativo el hecho de que los rasgos fun

damentales de los tres perfiles obtenidos se repiten con toda precisión. Entendemos que este hecho refleja la corres—

pondencia de los resultados con los cambios litoeléctricos

del subsuelo.

Ahora bien en términos generales la interfase

se caracteriza por ser una zona de cambio gradual de sal¡

nidad .-consecuentemente también representa un cambio gra~

dual de resistividad y ello se traduce en una respuesta del

método con escasos contrastes y desde luego no interpreta-

ble en términos geométricos como sería el caso típico en -

prospecci6n minera donde cualquier conductor representa una

brusca discontinuidad muy localizada.

En resumen se puede concluir que el método GE-

NIE solo puede utilizarse con carácter complementario para

el estudio de la distribuci6n de la interfase en el acuífe

ro Almonte-Marismas y ello condicionado a la selecc-i6n de

las parejas de frecuencias más adecuadas lo que dependerá

tanto del rango de profundidad a investigar, como de las

condiciones superficiales de cada zona.

P L A N 0 S

í 1

ESTUDIO HIDROGEOLWICO DELACUIFERO ALMONTE -MARISMAS

ESTUDIO GEOFISICO DE LAINTERFASE�,7AGUA DULCE -SALADA

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PERFIL 1

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/7/7/INTERFASE AGUA DULCE-SALADA

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PERFILES GEOELECTRICOS

PLANO N28

FRECUENCIAS ESTUDIO HIDROGEOLOGICO DEL112.5/337.5 ACUIFERO ALMONTE - MARISMAS

------112,5/1012.5----112.5/3037.5 PERFILES ELECTROMAGNETICOS GENIE

PLANO Nt 9

NW. SE.20

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ESCALA 1 10.000