III - Sistema de Bibliotecas de la Universidad de Panamá ... · 2 2 Aspectos generales de la...
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7 a UNIVERSIDAD DE PANAMÁ "Erstmón Bolívar 1111111111 111 1 1 11111 III 00270805 VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIÓN Y POST GRADO FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES EXACTAS Y TECNOLOGÍA ESCUELA DE FÍSICA TESIS PARA OPTAR POR EL TITULO DE MAESTRÍA EN CIENCIAS FÍSICAS "APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS MAGNÉTICO Y GEOELÉCTRICO EN LA EXPLORACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS" Presentado por IDANIA PANAMÁ BALLESTEROS MOSCOSO Cédula 7— 84- 2592 PROFESOR ASESOR Dr ALBERTO CABALLERO 2015
Transcript of III - Sistema de Bibliotecas de la Universidad de Panamá ... · 2 2 Aspectos generales de la...
7 a
UNIVERSIDAD DE PANAMÁ
"Erstmón Bolívar 1111111111 111 1 1 11111 III
00270805
VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIÓN Y POST GRADO
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES EXACTAS Y TECNOLOGÍA
ESCUELA DE FÍSICA
TESIS PARA OPTAR POR EL TITULO DE
MAESTRÍA EN CIENCIAS FÍSICAS
"APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS MAGNÉTICO Y GEOELÉCTRICO EN
LA EXPLORACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS"
Presentado por
IDANIA PANAMÁ BALLESTEROS MOSCOSO
Cédula 7— 84- 2592
PROFESOR ASESOR Dr ALBERTO CABALLERO
2015
Titulo dede la Tesis "Aplicación de los Métodos Magnético y Geoeléctrico en la Exploración de Aguas Subterráneas ."
TESIS
Sometida para optar al título de Maestría en CIENCIAS FÍSICAS
Vicerrectoría de Investigación y Postgrado
Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y Tecnología
APROBADO POR
Doctor Alberto Alberto Caballero
macho
lit a .
Mgtr. NéstortLuque Miembro
REFRENDADO POR:
PRESENTfl DÉ LA VICERRECTOR DE INVE I ACIÓN Y POSTGFtADO
FECHA: 7/5'izols•
'Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas'
TABLA DE CONTENIDO
\
'Aplicación de los metodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
PAGINA
XVI DEDICATORIA
XVIII AGRADECIMIENTO
CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN 1
1 1 Aspectos Generales 2
1 2 Objetivos Generales 5
1 3 Objetivos Especificos 5
1 4 Antecedentes 5
1 5 Justificacion 7
1 6 Climatologia 8
1 7 Localizacion del Proyecto 9
CAPITULO 2 CONTEXTO GEOLOGICO E
HIDROGEOLÓGICO 11
2 1 Introducción 12
12 2 2 Aspectos generales de la geología de Panama
2 3 Aspectos generales de la geologia del area de
estudio 13
2 4 Formaciones geologicas de la Peninsula de Azuero 15
2 5 Geologia del area de Santa Maria 18
'Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas'
PAGINA
2 6 Aspectos generales sobre la hidrogeologia de la
región 22
2 6 1 Algunas caractensticas hidrogeológicas de las
formaciones geologicas de la region 24
CAPITULO 3 METODO MAGNETICO 27
3 1 Introduccion 28
28 3 1 1 Aspectos generales
3 2 Antecedentes del Metodo geomagnetico 29
3 3 Fundamentos Fisico-matematicos del Metodo 31
Magnetico
\
34 Unidades del Campo Magnetico 34
3 5 Ecuaciones basicas en geomagnetismo 36
3 6 Caractensticas Magnetica del área de Santa Maria 36
CAPITULO 4 SONDEOS ELECTRICOS VERTICALES
(SEV) 38
4 1 Introducción 39
4 2 Historia 40
4 3 SONDEOS ELECTRICOS VERTICALES (SEV) 41
4 4 La Resistividad 42
'Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
PAGINA
4 4 1 Factores que influyen en la resistividad 43
4 4 2 Resistividad 44
4 5 Ley de Archie 45
46 FUNDAMENTOS MATEMÁTICOS DE MÉTODO
RESISTIVO 46
4 7 Distribucion de electrodos y tipos de arreglos 49
4 8 Configuraciones electródicas y su uso 50
4 8 1 Arreglo Wenner 50
4 8 2 Arreglo Schlumberger 51
4 8 3 Arreglo Wenner — Shlumberger 52
4 9 Modelo Estratificado y Supresion 53
4 10 Pnncipio de Equivalencia y Supresión 55
4 10 1 Principio de Equivalencia 56
4 102 Principio de Supresión 57
4 11 Profundidad de la Investigación 57
4 12 Tomografia Eléctrica 58
4 12 1 Usos de la tomografia 59
4 13 Analisis e interpretacion de datos 60
'Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
PAGINA
4 13 1 El Problema directo 61
4 13 2 El Problema inverso 64
4 133 Tecnicas de inversion en 20 65
CAPITULO 5 METODOLOGÍA 69
5 1 Introducción 70
5 2 Metodologia de los datos Aeromagnéticos 71
5 3 Trabajo de campo 71
54 Equipo utilizado 72
5 5 Metodologia de campo 72
5 6 Colocación de dispositivo y adquisicion de datos 73
5 7 Error en las mediciones 74
CAPÍTULO 6 RESULTADOS 75
6 1 Introducción 76
6 2 Resultados de los datos aeromagneticos de Santa
Maria 76
6 3 Resultados de las Tomografias de Pedas' 78
63 1 Tomografia Ti 79
6 3 2 Tomografia T2 81
"Oplicacion de los metodos magnéticos y geoelectricos en la exploracion de aguas subterráneas"
PAGINA
63 3 Tomografia T3 83
634 Tomografia T4 85
6 35 Tomografia T5 86
6 3 6 Tomoarafia T6 88 ...
64 Resultados de las tomografia en El Rincon de Santa
Maria 89
6 4 1 Tomografia TRS1 91
64 2 Tomografia TRS2 93
64 3 Tomografia TRS3 94
6 44 Tomografia TRS4 96
64 5 Tomografia TRS5 98
646 Tomografia TRS6 100
64 7 Tomografia TRS7 101
648 Tomografia TRS8 103
649 Tomografia TRS9 105
64 10 Tomografia TRS10 106
CAPITULO 7 ANALISIS DE LOS RESULTADOS 109
71 Introducción 110
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas'
PAGINA
7 2 Analisis 111
CAPITULO 8 CONCLUSIONES 125
8 1 RECOMENDACIONES 130
BIBLIOGRAFIA 132
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctncos en la exploración de aguas subterráneas'
TABLA DE ILUSTRACIONES Y TABLAS
'Aplicación de los métodos magneucos y geoeléctricos en la exploración de aguas subtertaneas'
PAGINA
FIGURA 11 Mapa de ubicación del Arco Seco de Panamá 3
FIGURA 1 2 Localizacion del área de estudio en El Rincon
de Santa Maria 9
FIGURA 1 3 Área de la investigacion corregimiento
cabecera de Pedas' (C G R, 2010) 10
FIGURA 2 1 Distnbución de las principales estructuras del
Istmo de Panamá indicando el movimiento relativo de las
placas (Adaptado de Montero 2001, Trencamp et al 2002 ) 13
FIGURA 2 2 Pnncipales alineamientos estructurales en la
Peninsula de Azuero (MICI 1998, Caballero 2010) 15
FIGURA 2 3 Esquema geologico simplificado de la geologia
de la Peninsula de Azuero, tomado de MICI (1991) 16
FIGURA 2 4 Esquema Geológico de la región de Santa
Maria 20
FIGURA 2 5 Esquema Geológico del area de Pedasi,
tomado del Sistema Nacional de Información Ambiental
ANAM 2014 21
FIGURA 3 1 Diagrama esquemático que muestra el campo
geomagnetico con sus lineas de fuerzas Se muestra el norte
geográfico, el norte magnético, la inclinacion y la declinacion
del campo magnetico total (adaptado de Roy, 2008, Telford
et al 1990) 34
FIGURA 4 1 Disposicion básica de los electrodos para el
metodo resistivo 43
FIGURA 4 Disposicion de electrodos en un arreglo
'Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctncos en la exploración de aguas subterráneas'
PAGINA
Wenner FIGURA 50
FIGURA 4 3 Disposicion de electrodos en un arreglo
Schlumberger 51
FIGURA 4 4 Disposicion de electrodos en un arreglo
Wenner — Schlumberger 52
FIGURA 4 5 Distnbucion espacial del subsuelo de acuerdo a
la distnbucion de la resistividad (a) Homogenea, (b) vertical,
(c) distnbución honzontal y (d) distribucion irregular
(Adaptado de Caballero 2010) 54
FIGURA 6 1 Anomal:as aeromagneticas del Sector de Santa
77 Maria
FIGURA 6 2 Mapa en relieve de anomallas aeromagneticas
de Santa Mana Las letras A, B y C indican grupos de
alineaciones positivas en la direccion NW-SE, y negativas en
las direcciones NW-SE y NE-SW La flecha señala la 77
dirección de iluminación del mapa
FIGURAS 3 Mapa de sitios de las Tomografias 79
FIGURA 6 4 Sitio de tomografia Ti y pozo existente en el 80
área
FIGURA 6 5 Interpretación de la T-1 Dispositivo Wenner-
Schlumberger 80
FIGURA 6 6 Tomografia TI Dispositivo Wenner 81
'Aplicación de los métodos magneticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas'
PAGINA FIGURA 6 7 Drenaje existente en el sitio donde se realizó la
tomografia T2 82
FIGURA 6 8 Suelo arcilloso de color pardo encontrado en el
área 82
FIGURA 6 9 Interpretacion de la Tomografia T2 83
FIGURA 6 10 Sitio en donde se realizo la Tomografia
T3
84
FIGURA 6 11 Interpretación de la Tomografia T3 84
FIGURA 6 12 Fotografia del area donde se realizo la
Tomografia T4 86
FIGURA 6 13 Interpretación de la Tomografia T4 86
FIGURA 6 14 Sitio e imagenes donde se realizó la
Tomo grafia T5 87
FIGURA 6 15 Interpretación de la Tomograha T5 87
FIGURA 6 16 Fotografias del sitio donde se realizo la
Tomografia T6 Se observa un terreno 88
FIGURA 6 17 Interpretación de la Tomografia T6 89
FIGURA 6 18 Mapa de ubicación de las Tomografias 90
FIGURA 6 19 Tomografia RS1 Arreglo Wenner Inversion
robusta 92
FIGURA 6 20 Tomografia RS1 Arreglo Wenner 92
FIGURA 6 21 Tomografía RS1 Arreglo Wenner —
Schulmberger con 10 m de separacion 93
FIGURA 6 22 Tomografía RS2, arreglo Wenner 94
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoelectncos en la exploración de aguas subterráneas"
PAGINA
FIGURA 6 23 Sitio de la tomografia RS3 95
FIGURA 624 Tomografia RS3, dispositivo Wenner con 10
m de separacion electrodica 96
FIGURA 6 25 Sitio de la tomografia RS4 97
FIGURA 6 26 Tomografia RS4 Suavizado forzado e
inversion robusta 98
FIGURA 6 27 Sitio de la Tomografia RS5 99
FIGURA 6 28 Perfil de la tomografia R55, inversion
mediante suavizado forzado 100
FIGURA 629 Disposición de cables Tomografia R56 101
FIGURA 6 30 Tomografia RS6 101
FIGURA 6 31 Tomografia RS7 102
103 FIGURA 6 32 Perfil de Tomografia R57
FIGURA 633 Sitio de la Tomografia RS8 104
FIGURA 6 34 Tomografia RS8 con inversion por s avizado
forzado y robusta 105
106 FIGURA 6 35 Sitio de tomografia RS9
106 FIGURA 6 36 Tomografia RS9
107 FIGURA 637 Tomografia RS10
108 FIGURA 638 Tomografia RS10
112 FIGURA 7 1 Tomografia Ti Arreglo Wenner-Schlumberger
113 FIGURA 72 Tomografia Ti Arreglo Wenner
FIGURA 7 3 Diseño de Pozo 3-2002, existente en el área de
la Tomografia Ti 113
'Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
PAGINA
FIGURA 7 4 Tomografia T2 114
FIGURA 7 5 Tomografia T4 115
FIGURA 76 Tomografia T3 115
FIGURA 7 7 Registro de pozo 4-2000, entrada al Rincon,
proximo al area donde se realizo la tomografia RS1 116
Tabla 4 1 RESISTIVIDADES DE ALGUNAS ROCAS Y
SEDIMENTOS (Adaptado de Telford, 1990 y Caballero 2010) 45
Tabla 6 1 Denominación, coordenadas y sitios de las
78 tomografias realizadas en Pedasi
Tabla 6 2 Coordenadas y ubicación de sitios de tomograflas de El
Rincón 90
FIGURA 78 Tomografla RS1 arreglo Wenner-Schulmberger 117
FIGURA 79 Litología del Pozo 2-98 en la entrada de El Rincón,
proximo al sitio de la Tomografla RS6 118
FIGURA 7 10 Tomografla RS6
118
FIGURA 7 11 Litología del pozo 6-98 póximo a la iglesia 119
FIGURA 7 12 Tomografía RS3 realizada en las cercanías de la
línea en donde se realizó el esquema geológico 120
FIGURA 7 13 Esquema geológica obtenido a través de los
resultados de las tomografías 121
FIGURA 7 14 Esquema Geológico carretera Nacional, Chitré-
Divisa Entrada a El Rincón 122
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
PAGINA
FIGURA 7 15 Tomografla RS4, carrretera Nacional hacia Santa
María 122
FIGURA 7 16 Perfil Litológico de pozo 3-2000 carretera Nacional
entrada a El Rincón 123
FIGURA 7 17 Tomografia RS2, carretera Nacional entrada El
Rincón 124
'Aplicación de los metodos magneucos y geoeléctncos en la exploración de aguas subterráneas'
DEDICATORIA
CON TODO MI AMOR A
MI PADRE EUCLIDES BALLESTEROS (q p d), A MI MADRE DALLYS HAYDEÉ MOSCOSO DE BALLESTEROS
Y A MI ADORADO HIJO PEDRO BATISTA
XV II
'Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
AGRADECIMIENTOS
Primero a Dios por haberme dado la vida, salud y perseverancia para
el logro de este sueño tan anhelado
A mi asesor, Dr Alberto Caballero, por haber creido en mi, por su
paciencia y por todas sus enseñanzas
A mi Madre, mis hermanos, sobrinos muy especialmente a mi hijo por
su apoyo incondicional
Al Dr Gerardo Delgado Barrio por su apoyo a que continuara y
culminara este trabajo
Al Magister Arkin Tapia, del Instituto de Geocienaas de la Universidad
de Panamá, por su apoyo en la geologia y la geomorfologia del área de
estudio
A mis profesores de los cursos de la maestria, mil gracias
A Humberto Edward por su contribución con los perfiles de pozos
A la SENACYT por su apoyo al proyecto ITE-10-05, en el que se
encuentra enmarcada esta investigación
A todos los que de una u otra forma han contribuido para que este
sueño se hiciera una realidad, mil gracias, Dios les bendiga
XIX
CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN
"APLICACIÓN DE LOS nitropos MAGNÉTICOS Y GEOELÉCTRICOS EN LA EXPLORACIÓN DE AGUAS SUBTERRANEAS°
1 1 Aspectos generales
El agua representa uno de los recursos naturales más importantes
para la vida y el desarrollo de los seres humanos, además de ser un
elemento fundamental en el desarrollo de la agroindustna y el transporte
El rápido crecimiento de la población mundial, lleva a la par un
crecimiento en la agncultura y la industna, dando como resultado un
incremento en la demanda de agua
Aproximadamente el 95 % del agua sobre la Tierra es agua de mar, 2%
es agua no utilizable pues se encuentra en estado sólido en glaciares o en
los casquetes polares y el resto, casi en su totalidad, es agua subterránea
(Pnce 2003)
Estas arras demuestran la importancia de las aguas subterráneas,
consideradas la fuente de agua dulce más grande existente y en algunos
lugares es la unica fuente con que se cuenta, ya que no está uniformemente
distnbuida en el planeta
Debido a sus multiples usos y que no es un recurso ilimitado sus
fuentes tienden a agotarse y además son propensas a la contaminación
Por estas razones son un recurso valioso que debe explotarse de manera
responsable, evitando al máximo su contaminación
Nuestro Pais no escapa de esta realidad y segun el Instituto de
Acueductos y Alcantanllados Nacionales (IDAAN), el 6,5% del agua utilizada
en Panamá para el abastecimiento doméstico se obtiene de fuentes
subterráneas (ANAM 2013)
2
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
En muchos lugares del interior, sobre todo en la estación seca. los
pozos tienden a bajar su nivel y en situaciones extremas se agotan Esta
situación obliga a buscar lugares con potencial para nuevas perforaciones.
Este proyecto se lleva a cabo en la Península de Azuero, en la región
conocida como el "Arco Seco" de Panamá. Esta región incluye parte de las
provincias de Herrera, Los Santos, Veraguas y Coclé, tal y como se muestra
en la figura 1.1. Tiene una extensión aproximada de 18 000 km 2 , en ella se
encuentran establecidas importantes ciudades del interior del país en las que
habitan alrededor de 250 000 personas (ANAM 2013).
Arco Seco de Panamá
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FIGURA 1.1: Mapa de ubicación del Arco Seco de Panamá
La presencia del agua subterránea en las rocas está controlada por la
geología, la hidrología y su interrelación con la topografía (Rodríguez 2001),
esto obliga a incluir estos aspectos en estudios cuyo objetivo sea la
determinación de lugares propicios para este fin
El estudio del subsuelo en forma directa no es posible, lo cual hace
necesano la aplicaaón de métodos indirectos para determinar sus
propiedades físicas e hidrológicas En este sentido los métodos de
exploración geofisicos son metodologias ampliamente utilizadas a nivel
mundial con esta finalidad (Caballero 2010)
Los métodos de exploración geofísica son empleados en la
investigación del subsuelo en estudios geológicos, arqueológicos, de
ingenieria, ambientales e hidrológicos Su uso es muy comun para el estudio
de aguas subterráneas, para su localización y protección Dentro de estos
métodos están el magnético y el electroresistwo
Esta investigación integra estudios geofisicos, geológicos y el análisis
de perforaciones realizadas en el área de estudio Se pretende establecer
una metodologia que pueda ser utilizada en lugares donde sea necesano
realizar una perforación Su aplicación se amplía a la realización de
estudios de las zonas de recarga o de contaminación de acuiferos
En nuestro pais, estas técnicas se han utilizado en diversos
escenanos, tal es el caso de estudios en el Arco Seco de Panamá (Caballero
2010, ETESA 1999, ANAM 2013)
En este estudio se emplearon los métodos Magnético a nivel regional
y el Geoeléctnco a nivel local
El uso de estos métodos permite hacer análisis de las caractensticas
fisicas de las rocas del subsuelo y la posibilidad que ellas almacenen
suficiente agua para su explotación Es indispensable que estos métodos se
complementen con la información geológica de las perforaciones para hacer
interpretaciones adecuadas (Ruiz y González 2000)
4
1 2 Objetivos generales
> Determinar estructuras geológicas que constituyan reservan° de
agua subterránea
> Proponer una metodología de investigación aplicable a zonas con
características geológicas similares
1.3. Objetivos específicos.
> Determinar los pnnapales alineamientos estructurales de la zona
de Santa María
> Establecer mediante el empleo de la tomografla eléctnca, lugares
propicios para la perforación de pozos
> Determinar la presencia de acuíferos en zonas de °rocas duras'
> Sistematizar la información geológica de las áreas de estudio
1.4. Antecedentes.
El aprovechamiento de las aguas subterráneas tiene gran importancia
a nivel mundial, especialmente en zonas ándas o en lugares en donde es la
unce fuente disponible
En la región del Arco Seco de Panamá, con un amplio uso de las
aguas subterráneas, se presentan problemas como la degradación de la
calidad y la sobreexplotaaón Esto sucede pnncipalmente en las zonas
5
costeras debido a esto, se provoca descensos en el nivel freático, lo cual
pone en nesgo las reservas de aguas subterráneas en la región (ANAM
2013)
El estudio se realiza en los distritos de Santa Maria, en la Provincia de
Herrera y en el distnto de Pedas', en la Provincia de Los Santos, donde el
abastecimiento de agua potable depende de la extracción de aguas
subterráneas
El Distrito de Santa Mana se localiza al Noreste de la Provincia de
Herrera, en la cuenca del Río Santa Mana Cuenta con una población de
7 421 habitantes, segun el censo de población y vivienda de la Contralona
General de la Republica (C G R) del 2010
La región se caractenza por tener zonas bajas y depresiones,
propensas a inundaciones en época de lluvia Estas se acumulan en las
ciénagas de Las Macanas y Las Pitahallas
El distrito de Pedasl, segun el censo de población y vivienda del 2010,
tiene una población aproximada de 4 275 habitantes (C G R 2010) Es una
región costera de bajo relieve y en los uñimos años ha tenido un auge como
destino tunstico Como resultado de esto, su población es venable En
épocas de mayor afluencia de personas, sobre todo en la estación seca, el
nivel de los pozos tiende a disminuir, produciéndose en muchas ocasiones,
desabasteamiento de agua
Estas razones obligan, en ambas regiones, a buscar lugares para
perforación de nuevos pozos que den respuesta a la necesidad de
abastecimiento de agua a la población
6
1 5 Justificación.
La exploración de aguas subterráneas en la Republica de Panamá,
tradicionalmente se ha basado en la prospección geológica superficial y en
algunas ocasiones se han aplicado los métodos geofísicos (geoeléctncos y
sísmicos) Mediante estas metodologías tradicionales, los resultados no
siempre han sido los esperados y generalmente el rendimiento de los pozos
es bajo y en algunos casos se agotan (Caballero 2010)
Problemas como la deforestación, la baja precipitación pluvial, y en
muchas ocasiones prolongadas sequías, provocan que en el área de
estudio, durante la estación seca, las fuentes superficiales reduzcan
significativamente su nivel
La perforación de pozos suele ser costosa, por lo que ésta debe
realizarse con cntenos científicos a fin de garantizar su uso sostenible Los
procedimientos hidrogeológicos que incluyen las técnicas geofísicas y
geológicas, representan una alternativa para dar respuesta a esta necesidad
Estas técnicas permiten caradenzar el acuífero y tomar una mejor decisión
al momento de realizar la perforación
Esta investigación se basa en la utilización de métodos magnético y
geoeléctnco, específicamente el uso de la tomografia eléctnca,
complementados con la información obtenida en pozos perforados por el
Instituto de Acueductos y Alcantanllados Nacionales (IDAAN)
7
1.6 Climatología.
El clima es un factor muy importante en la formación de las aguas
subterráneas
Dos factores que determinan el clima de Panamá son su posición
geográfica y su relieve (ETESA 1999)
Panamá se localiza en la Zona Intertropical entre los 7° 12' y los 9° 39'
de latitud Norte En ella se distinguen tres zonas climáticas (Clasificación
segun W Képpen) clima tropical muy humedo, clima tropical de sabana y
clima tropical humedo con influencia del monzón La temperatura promedio
anual varía de 22,5 a 27°C (ANAM 2013)
En Panamá en general hay una estación seca de enero a abnl y otra
humeda de mayo a diciembre El régimen de lluvia se debe a la influencia de
los vientos alisios del NE (Caballero 2010)
Las lluvias en nuestro país se caractenzan por ser intensas y de corta
duración Los niveles de precipitación media anual están comprendidos entre
1 000 y 7 000 mm (ETESA 1999)
La región de Azuero, donde se realiza esta investigación, ubicada
dentro del Arco Seco de Panamá, tiene valores de precipitación anuales
que varían de 1 600 a 4 500 mm Las mayores se observan en las partes
altas al Norte de las cuencas de los dos Santa Marfa y San Pablo Las
menores precipitaciones, entre 1 300 y 1500 mm /ano se observan en los
alrededores de la Bahía de Parda (ANAM 2013)
8
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
1.7. Localización del proyecto.
El distrito de Santa María se encuentra localizado al Noreste de la
Provincia de Herrera. Limita al Norte con la Provincia de Coclé, al este con el
Océano Pacífico y al Sur con los corregimientos de Cabuya y Potuga.
El área de estudio cubre los poblados de El Rincón, El Rodeo y en la
cercania a la Ciénaga de Las Macanas. La figura 1.2, muestra en el recuadro
el en área donde se realizó.
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FIGURA 1.2. Localización del área de estudio en El Rincón de Santa María
El estudio también se realiza en el poblado de Pedasí. en el Distrito
de Pedasí, ubicado en el extremo sur oriental de la Provincia de Los Santos
(Figura 1.3).
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
DIVISION POUTICA ADMINISTRATIVA DE LA REPÚBLICA DE PANAMÁ, PROVINCIA DE LOS SANTOS, DISTRITO DE PEDAS!
POR CORREGIMIENTO AÑO: 2010
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DISTRITO DE pocR,
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FIGURA 1.3. Área de la investigación corregimiento cabecera de Pedasi (Adaptado de C.G.R, 2010)
CAPÍTULO 2 CONTEXTO GEOLÓGICO E
HIDROGEOLÓGICO
l'APUCACION DE LOS MÉTODOS MAGNÉTICOS Y GEOELÉCTRICOS EN LA EXPLORACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS"'
2.1 Introducción.
La diversidad de factores que influyen en la presencia de aguas
subterráneas y las muchas formas en que ellos puedan combinarse provoca
una gran dificultad al establecer reglas generales en un estudio para detectar
la presencia de ellas Solamente el conocimiento completo de la geología y la
hidrología del área puede identificar la situación, si lo datos son bien
interpretados y relacionados con la topografía (Rodríguez, 2001)
De allí la importancia de resaltar las pnnapales características
geológicas del área de estudio
2 2 Aspectos generales de la geología de Panamá
La evolución geológica de Panamá está íntimamente relacionada con
la evolución del Istmo Centnaamencano (Montes et al 2012, Buchs et al
2011)
Panamá está ubicada en la micro placa llamada Bloque de Panamá, la
cual se encuentra rodeada de cuatro placas tectónicas al norte la placa del
Canbe, al Sur, la placa la Placa de Nazca, al Sudoeste la Placa de Cocos y el
este la Placa Suramencana (Caballero 2010, Camacho et al 2003) (Figura
2 1)
12
'Aplicación de los métodos magnettcos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas'
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FIGURA 2 1 Distribución de las principales estructuras del Istmo de Panamá indicando el movimiento relativo de las placas (Adaptado de Montero 2001 Trencamp et al 2002 )
Las rocas en el temtono de la Republica de Panamá vanan en edad
desde el Cretáceo al Reciente e incluyen tanto sedimentos mannos como
terrestres y rocas intrusivas y extrusivas (ETESA 1999, Bacon el al 2012)
El Istmo de Panamá tiene su origen a partir de Corteza Oceanica
(Kesler, 1978, Caballero 2010) Las rocas volcánicas y sedimentanas se
depositaron durante el Cretáctco Superior (del Giudice & Recchi 1969,
Arrnbrust et al 2003)
2 3 Aspectos generales de la geologia del área de estudio
La geología del istmo de panamá es conocida de forma parcial, sobre
todo en aquellas zonas que han sido de interés minero o para las obras del
canal de Panamá En este sentido se han realizado estudios para propositos
de explotación minera El conocimiento que se tiene proviene, pnncipalmente,
'Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctitcos en la exploración de aguas subterráneas'
del mapa geológico a escala 1 250000 (MICIN 1991), del mapa
Hidrogeológico de Panamá a escala de 1 1 000 000 (ETESA 1999) Se han
realizado estudios que intentan explicar la evolución del Istmo en los que se
ha determinado en profundidad las rocas constitutivas (Bacon et al 2012,
Buchs et al 2011, Hidalgo et al 2011)
Desde el Cretáaco hasta el tiempo Reciente la geologia del Arco Seco
se caractenza por la penódica acumulación de lavas, intrusivos y sedimentos
de ongen volcánico manno, transportados por flujos fluviales (ANAM 2010,
Bacon et al 2012) Estos procesos están estrechamente relacionados con la
evolución del Istmo Centroamencano
En el área surocadental de la Peninsula de Azuero se han encontrado
afloramiento de rocas básicas, tales como volcandas básicas y ultrabásrcas
pertenecientes al Cretáaco, las cuales, aparentemente, tienen continuidad en
el Océano Pacífico (Ferenáló 1971, Buchs et al 2011) También al sur de la
Peninsula de Azuero se han identificado flujos de lava y basaltos
almohadillados (Armbrust et al 2003, Bacon et al 2012) rocas volcánicas
pertenecientes al Teraano Del mismo periodo se han encontrado al Norte,
Este y en la parte central de la Peninsula, tobas continentales
Los sedimentos más abundantes en la zona son lutitas, areniscas,
calizas, tobas y pirodástos (Caballero 2010)
Es importante el análisis las estructuras geológicas de una zona para
establecer su modelo geológico La Península de Azuero presenta
estructuras lineales con rumbo Norte — Sur, Este — Oeste, NW — SE y WNW
— ESE Estas estructuras se caractenzan por fallas y facturas en diversas
direcciones (figura 2 2)
'Aplicación de los metodos magneticos y geoeléctncos en la exploracion de aguas subterráneas"
Las estructuras lineales con rumbo E-W, están constituidas por
fracturas y/o fallas con dirección Este-Oeste, paralelas a las zonas
magnéticas del fondo del Pacifico (Mapa Aeromagnético de la Zona de
Azuero) (del Giudice & Recchi 1969) Las Estructuras lineales con rumbo
WNW-ESE, se ubican pnnapalmente en la parte SW de la Peninsula de
Azuero (M/C/ 1998)
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FIGURA 2 2 Pnncipales alineamientos estructurales en la Península de Azuero (MICI 1998 Caballero 2010)
2 4 Formaciones geológicas de la Peninsula de Azuero
En la Península de Azuero se han identificado diversas formaciones
geologic,as de acuerdo al mapa Geológico de Panamá (MICI 1998) Las
principales formaciones geologicas identificadas en el area de estudio se
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
presentan en la figura 2.3, estas son:
a. Formación Playa Venado (K - VE)
b. Formación Valle Riquito (TEO - RIQ)
c. Formación Macaracas (TO - MAC)
d. Formación Rio Hato (QR- Aha)
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Falla Geolóprca
FIGURA 2.3. Esquema geológico simplificado de la geología de la Península de Azuero, tomado de MIC1 (1991).
a. Formación Playa Venado (K - VE)
Esta formación está compuesta por rocas de origen volcánico. Se
encuentran rocas que van desde el Cretácico hasta el terciario (Oligoceno-
Mioceno) tales como andesitas, basaltos, aglomerados, piroclásticos, tobas y
gabros. Constituye el basamento sobre el que descansa la formación
Macaracas. Esta formación contiene las rocas volcánicas más antiguas, de
edad Cretácica (Buchs et al. 2011) y tiene una amplia distribución en el
ámbito sur de la Península (del Giudice & Recchi 1969).
La pnnapal característica de su evolución en su intensa y continua
actividad volcánica con emisiones de tobas y lavas basálticas y andesitica
basálticas
b Formación Valle !lignito (TEC - RHO)
Esta formación de orden intrusivo está constituida por cuarzodiontos,
nontas y gabro Cubre una amplia zona paralela a la carretera Las Tablas —
Pedasi desde el Río Mensabé hasta el Rio Pocn y una amplia región de
cerros y colinas de Valle Rico y Valle Riquito (Buchs et al 2011)
e Formación Macaracas (TO - MAC)
Esta formación contiene rocas tanto volcánicas como sedimentanas,
tales como aglomerados, tobas continentales, areniscas, calizas, lutitas,
conglomerados, prodásticos andesitas y basaltos
Esta formación de ongen sedimentano, es la más extensa del área de
estudio Son rocas del Teraano Oligoceno Los sedimentos pertenecen a
depósitos mannos y terrestres consistiendo los unimos de elásticos
volcánicos, despojos y sedimentos mannos de aguas poco profundas
Muchas de las poblaciones de la Peninsula de Azuero, que se
encuentran ubicadas dentro de las Formaciones del Grupo Macaracas, se
abastecen de aguas subterráneas (ETESA 1999) Se trata de depósitos
arcillo — limosos a limo — arcillosos con limitado contenido de arenas
Los depósitos de esta formación son pocos o medio permeable y no
permiten extraer grandes caudales, excepto cuando se presentan gnetas o
17
fracturas (ANAM 2013)
d Formación Ruo Hato (QR- Ana)
Esta formación contiene rocas sedimentanas del Cuatemano
Reciente, tales como conglomerados, areniscas, lutitas, tobas, areniscas no
consolidadas y pómez (ETESA 1999)
2 5 Geología del área de Santa María
La región de Santa María y pnnapalmente el área de estudio,
comprende zonas bajas o llanuras las cuales son inundadas año tras año por
las crecidas del Rio Santa Maria Corresponde a una sene de terrenos de
ongen de un karst cubierto, camuflado bajo un flujo de tobas, y matenales
volcánicos y secuencias vulcano-sedimentanas (Sánchez 2011)
En esta región afloran rocas volcánicas no consolidadas, de edad
cuaternaria, representadas por las formaciones Rio Hato (QR-Aha) (figura
2 4), constituida por conglomerados, areniscas, lubtas, tobas, areniscas no
consolidadas, pumitas y materiales pirodásticos provenientes del macizo
volcánico del valle de Antón
En el Terciario afloran rocas que constituyen la Formación Macaracas
(TO-MAC), constituida por tobas y areniscas tobáceas
En el área de Pedas' la geologia está conformada en su mayoría por
las formaciones Macaracas y Playa Venado (figura 2 5)
La geologia de esta región es similar a la del resto de la Provincia de
Los Santos, tal y corno puede verse en la figura 2 3 La zona esta cruzada
18
por fallas regionales con tendencia NE—NW, donde se destaca la falla de
Pedasi
Segun el Mapa Geológico de Panamá en la región se encuentran
basaltos de la formación Playa Venado y rocas volcánicas - sedimentanas en
la formación Macaracas
En general los rasgos de la zona pueden considerarse favorables para
la acumulación de reservas subterráneas (MIDA 2001)
19
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
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FIGURA 2.4. Esquema Geológico de la región de Santa María
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
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FIGURA 2.5. Esquema Geológico del área de Pedasí, tomado del Sistema Nacional de Información Ambiental ANAM 2014
26 Aspectos generales sobre la hidrogeologla de la región
El conocimiento hidrogeológico en la Republica de Panamá se ha
documentado a partir de la creación del Mapa Hidrogeológico realizado en
conjunto con la UNESCO, para la realización de un "Mapa Ilidrogeológico del
Istmo Centroamencano y México" (ETESA 1999)
En 1999 se desarrolló la pnmera compilación de la información
hidrogeológica a nivel Nacional y se confeccionó el Mapa Hidrogeológico de
Panamá a escala de 11 000 000 (ETESA 1999)
En el 2004 Sjunnesson & Svendenius realizaron un estudio
hidrogeológico en el área de Pesé y en el 2005, Piersol, lo realiza en la
región de Aguadulce (Caballero 2010)
En el 2013 la Autondad Nacional del Ambiente (ANAM) presenta un
informe sobre las Aguas Subterráneas de la Región del Arco Seco (ANAM
2013)
Este estudio detectó la presencia de tres tipos de acuiferos en la
región un pnmer actufero ubicado debajo de la superficie (ander° freático)
en donde la profundidad de la mayona de los pozos está entre los 30,5 m y
los 45,7 m, un segundo acuífero confinado a mayor profundidad, desarrollado
en las rocas volcánicas andesíticas tercianas El tercero en rocas volcánicas
de la más antigua formación Cretácica (formación Playa Venado) (ANAM
2013)
22
El pnmer acuifero abarca los temtonos debajo de las zonas de recarga
de la Cordillera Norte y en las montañas bajas del Sur Los pozos allí
perforados presentan permeabilidades bajas y medias, generalmente con
bajos caudales (ANAM 2013)
La información hidrogeológiee en términos de transmisibilidad,
permeabilidad y coeficiente de almacenamiento es escasa (ETESA 1999) La
información técnica básica que se tiene corresponde a pozos realizados por
instituciones del Estado como el Instituto de Acueductos y Alcantanllados
Nacionales (IDAAN) y el Ministeno de Salud (MINSA)
En la provincia de Los Santos antes del 2002 había 484 pozos
perforados, entre el 2002 y el 2010 se han perforado 715 pozos, dando un
total de 1 179
En la provincia de Herrera existian antes del 2002 un total de 221 pozos
perforados y entre el 2002 y el 2010 se perforaron 653 dando un total de 874
perforaciones (ANAM 2013)
En los poblados de Pedasi y El Rincón de Santa Mana, lugares en
donde realizó el estudio, los pozos se han perforado, en su mayoría, en los
en los alrededores del poblado En Peda& se tienen 11 pozos perforados y
en funcionamiento
En El Rincón de Santa María existen 10 pozos perforados de los cuales
4 están en funcionamiento y 6 no funcionan por bajo rendimiento y uno
presenta contaminación con doruro (Comunicación personal L1C Iván
Cedeño de Fuentes Subterráneas (IDAAN 2013)
23
En las perforaciones realizadas en Pedas1 se encuentran areniscas,
andesitas, basaltos y gravas En El Rincón se han encontrado
arallas, basaltos, aglomerados tóbaceos, lutrtas y areniscas
2 6 1 Algunas características hidrogeológicas de las formaciones
geológicas de la región
a Formación Playa Venado (K - VE)
Esta formación se encuentra una unidad htdrogeológica que cuenta
con acuiferos locales restnngidos a zonas fracturadas, comprenden un
conjunto de rocas efusivas, en su mayona básicas y uftrabásicas, cuyas
fisuras han sido en muchos casos selladas por la deposición de minerales
secundanos La calidad quinta de las aguas es generalmente buena y sus
pozos inventanados tienen una productividad promedio de 96 m 3/dla
(ETESA 1999)
b Formación Macaracas (TO - MAC)
Se caractenza por tener permeabilidad venable con acuiferos de
productividad de moderada a baja y no permiten extraer grandes caudales,
excepto los casos cuando el pozo presenta gnetas y fracturas (ANAM 2013)
24
Esta formación se encuentra dentro del grupo de acuíferos
predominantes tisurados, los cuales son acuiferos locales restnngidos a
zonas fracturadas, conformados por una mezcla de rocas volcánicas
fragmentanas, consolidadas y poco consolidadas, sobrepuestas a rocas
igneas consolidadas, tales como aglomerados, tobas continentales,
areniscas, calizas, lutitas, conglomerados, pirodásticos, andestas y basaltos
Los pozos más productivos se localizan en las zonas fracturadas La calidad
quimica de las aguas es generalmente buena Los pozos inventanados en
esta formación tienen una productividad de 240 m 3 /día (ETESA 1999)
Las poblaciones de la Peninsula de Azuero que se encuentran dentro
de esta formación se abastecen de aguas subterráneas
c Formación Valle RIquIto (TEO -RIQ)
Esta formación se caractenza por poseer acurferos prácticamente
ausentes, constituidos por intrusiones multiples de composición vanable, con
estructura masiva, afectada por una sene de fallas y una fisurac.ión poco
desarrollada La ocurrencia de agua subterránea está limitada a la zona de
meteonzaaón o fracturaaón de las rocas sanas subyacentes La calidad
quimica de las aguas es buena Predominan granodiontas, daatas, gabros,
cuarzodiorrtas, manitas, serpentinas, esquistos e intrusivos ultrabásic,os
(ETESA 1999)
25
d Formación Río Hato (CIR-Aha)
Esta formación contiene rocas sedimentanas del Cuatemano
Reciente La mayor cantidad de pozos se localiza dentro del encierro manno
de Aguadulce
El promedio de la productividad de los pozos es de 312 m 3/dia, sin
embargo, se han reportado muchos pozos perforados sin éxito, razón por la
cual esta formación, se ha ubicado dentro de los acurferos moderadamente
productivos (ETESA 1999)
26
CAPÍTULO 3
MÉTODO MAGNÉTICO
-APUCACIÓN DE LOS MÉTODOS MAGNÉTICOS Y GEOELÉCTRICOS EN LA EXPLORACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS'
3 Introducción
3 1 Aspectos generales
Este capitulo, comprende el análisis de los datos magnéticos,
previamente adquindos en la zona de estudio y que están disponibles (Del
Gindice & Recchi G 1969) Los métodos potenciales, en general, no juegan
un papel preponderante en la exploración del agua subterránea Sin
embargo, puede ser de gran ayuda para determinar zonas favorables en
determinados contextos geológicos Estos pueden ser de ayuda en acuiferos
de rocas duras, como es el caso de la zona de estudio
El método magnético estudia campos de fuerzas naturales por lo que
se conoce como un método de potencial de campo natural, se basa en las
propiedades magnéticas de los matenales Este método permite la detección
de anomalias del valor del campo geomagnético debido a la presencia de
minerales ferromagnéhcos, diamagnéticos o paramagnéticos
La exploración geofísica por campos potenciales de ongen natural, como
i la prospección magnética, no permite la detección directa del agua
subterránea Esto sucede igual que con los demás métodos gecifisicos, a
excepción de la resonanaa magnética protóruca Tampoco responde tan
directamente a la existencia en el subsuelo de formaciones geológicas
susceptibles de almacenar agua, como los métodos eléctncos y
electromagnéticos Sin embargo, el método magnético puede ser de gran
ayuda para estimar la profundidad del basamento impermeable bajo las
cuencas sedimentanas El mismo facilita la localización de fallas y diques
28
subverticales que influyen de forma decisiva en el drenaje subterráneo de los
acuíferos en las denominadas "rocas duras ° (Angelillo et al 1991)
Los métodos potenciales de campo natural son de gran utilidad en la
identificación de los rasgos estructurales Esto es fundamental en zonas
complejas desde el punto de vista geológico Sobre todo si los afloramientos
son escasos y muy alterados Es por ello que, en esta investigación, se
consideró de gran interés compilar toda la información disponible y
completarla en la medida de lo posible Por tanto, en este capitulo se aborda
la compilación de los datos magnéticos y se presenta una interpretación de
los mismos orientada a los objetivos de este estudio Por ende, su aplicación
en el campo de la exploración de las aguas subterráneas (Caballero 2010)
32 Antecedentes del método geomagnético
El estudio del magnetismo de la Tierra es considerado la rama más
antigua de la geofisica Hace más de tres siglos es conocido que la Tierra se
comporta como un gran imán La primera investigación cientifica del
magnetismo terrestre la realizó Sir William Gilbert (1540-1603) El mismo
escribió en De Magneto el hecho de que una aguja magnetizada (una piedra
imán), tiene la propiedad de onentarse al Norte y que fue traida a Europa
desde China por Marco Polo Gilbert demostró que el campo magnético de la
Tierra era más o menos equivalente al de un imán permanente onentado en
una dirección norte-sur, próxima al eje de rotación de la Tierra (Telford et al
1990, Roy 2008, Nabighlan et al 2005)
La medición del campo magnético tiene la ventaja de que se realiza
con facilidad y se podna considerar como el más versátil de los métodos
29
empleados en la prospección geofisica Considerando a la mayona de los
métodos geofísicos, estas mediciones tienen costo menor Por otro lado, las
correcciones a realizar son mínimas En este sentido, la vanaaón del campo
magnético es a menudo, diagnóstico de estructuras mineralizadas y permite
en algunos casos discnminar estructuras regionales Es importante resaltar
que, al igual que todos los métodos potenciales, el método magnético carece
de singularidad en la interpretación (Telford el al 1990. Nabightan et al 2005,
Everett 2013)
Karl Fredenck Gauss realizo extensos estudios del campo magnético
de la Tierra en el penodo de 1830 a 1842, y muchas de sus conclusiones
siguen siendo válidas Mediante un análisis matemático, llegó a la conclusión
de que el campo magnético terrestre se debe exclusivamente a una fuente en
el intenor de la Tierra Debido a que el eje del dipolo no está lejos del de
rotación, sugiere su probable relación con la rotación de la Tierra (Telford et
al 1990, Nabighian el al 2005)
El campo magnético terrestre se ha estudiado casi continuamente
desde la época de Gilbert Von Wrede en 1843 utilizó por pnmera vez la
yanacón del campo para localizar depósitos de minerales magnéticos En
1879, Tobas Robert Thalén (fimo, matemático y astrónomo sueco), publica
su trabajo °The Examinatlon of ¡ron Ore Deposite by Magneto
Measurements" En este se descnbe, por pnmera vez, el uso del método en
la determinación de depósitos magnetizados (Telford et al 1990, Roy 2008)
Hasta finales de la década de 1940, las mediciones del campo fueron
hechas en su mayoría con balanzas magnéticas Estas median una
componente, por lo general la vertical Esto limitó las mediciones,
pnnapalmente, a la superficie de la tierra Durante la Segunda Guerra
30
Mundial, se desarrolló el magnetómetro fluxgate para la detección de
submarinos desde aviones Luego de este penado, el magnetómetro flux gate
(y la navegación por radar, otro desarrollo de guerra), hicieron las mediciones
aeromagnéticas posibles (Telford et al 1990, Nabighian et al 2005)
A mediados de la década de 1950, se desarrollaron los
ama gnetómetrosde precesión de protones" Estos son muy confiables y su
funcionamiento es sencillo y rápido En la actualidad son los instrumentos
más utilizados
El amagnetómetro de bombeo óptico", comenzó a utilizarse en 1962
Es una instrumentación precisa y los resultados más bien pueden ser
afectados por factores extemos al instrumento Por ello, en el tratamiento de
los datos magnéticos, debido a esta tecnología, se ha eliminado gran parte
del tedio que era la reducción de las medidas de los mapas magnéticos En
este sentido, los algoritmos de interpretación hacen ahora posible la
producción de perfiles que muestran la posible distribución de la
magnetización (Telford et al 1990, Roy 2008, Nabighian et al 2005)
3 3 Fundamentos Fisico-matemáticos del Método Magnético
El estudio del campo magnético de la Tierra ha contnbuido en gran
medida al desarrollo de la geofísica Se ha desarrollado una vanedad de
aplicaciones en las ramas de la geofisica global y la geofisica aplicada
31
Las aplicaciones de la geofísica, relacionados con la exploración
mediante la medición del campo magnético, de manera general se pueden
descnbir como (Roy 2008, Nabighian et al 2005, Everett 2013)
A El levantamiento aeromagnético, el cual es utilizado para
a Cartografía de grandes regiones con fines tectónicos,
b La rápida cobertura de zonas mineras en zonas inaccesibles
y accesibles
8 El levantamiento Terrestre, el cual es utilizado para
a La exploración de minerales,
b Mapeo del basamento para la exploración de petróleo,
c Para mapear el contacto de rocas félsicas y máficas
d Para el mapeo de rocas volcánicas y enjambre de diques
etc
e Estudios de contaminación
C En paleomagnetismo, se mide el campo magnético fosilizado y
congelado en el pasado geológico Esta información es util para
el estudio de
a La denva continental,
b La formación del "nfr en los continentes,
c Estudio de la denva polar y otros
El campo geomagnético se ongina debido a las comentes que circulan
en el nucleo de la tierra Este puede ser aproximado a un dipolo magnético
onentado aproximadamente a lo largo de la dirección norte-sur De acuerdo a
esto, el ángulo entre el norte geográfico y el norte magnético es denominado
con el nombre de declinación y es representado por la D El ángulo formado
por el campo total con la honzontal es la inclinación del campo y se designa
32
'Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
por 1 Por lo tanto, se puede escnbir (Telford et al 1990, Roy 2008, Everett
2013)
T = =11 2 + Z = (1)
donde T es el campo total, H y Z son, respectivamente, la componente
horizontal y vertical del campo magnetico Estos se presentan en la Figura
31. en donde
H = T cos/ (2)
Z=Tsull (3)
Tan 1 = —z
(4) u
Hx = HcosD (5)
?Ir = 1-1 sin D (6)
De manera que, los mapas isogónicos, isoclinos e isodinamicos son
respectivamente los mapas de contorno de igual declinacion, igual inclinación
e iguales valores de H o Z (Roy 2008)
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctncos en la exploracon de aguas subterráneas»
Z
z
FIGURA 3 1 Diagrama esquemático que muestra el campo geomagnético con sus lineas de fuerzas Se muestra el norte geográfico el norte magnético la inclinación y la declinación del
campo magnético total (adaptado de Roy 2008 Telford el al 1990)
3 4 Unidades del Campo Magnético
Para propósitos de exploración y en general, el campo magnético de la
Tierra se expresa en unidades fundamentales de la Fisica, las cuales se
describen a continuación (Everett 2013, Telford et al 1990)
La intensidad del campo magnético se define como el Testa en
unidades fundamentales estana definido por
1Tesla = 1 weber/(metro) 2 = 1 voltio segundo
La unidad practica de medición del campo magnético es el nanoTesla (nT),
10-9 Tesla o Gamas En la mayona de las exploraciones geofisicas en donde
se aplica el método magnebco, como unidad de medida se emplean los
nanoTesla o los gamma
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
1 gamma = 10 -5 Gauss
En una primera aproximación, este campo es dipolar y tiene una
intensidad aproximada de 50,000 nT, pero hay componentes armónicos
esféricos significativos adicionales de orden 13 (Nabighian et al. 2005).
A. El Potencial Magnético:
Un potencial V es una función que cumple la ecuación de Laplace,
11 2 = o (7)
En el caso de R = 6371.2 km, o sea el radio de la Tierra, la región del espacio
en donde r> R, se puede definir como:
B(P) = — FV(P) (8)
En donde V (P) es e/ potencial geomagnético.
La expansión en armónicos esféricos del potencial geomagnético en
coordenadas geocéntricas (r, e, q5) está dada por:
N
R n+I V(r,0,0) = H EI:cos m0 + h:sin nu;b1P: (cos O)
n=1 m=0
( 9 )
En donde P,17' cos 6 son los polinomios asociados de Legendre de grado n y
orden m, en tanto que e es la colatitud y 4) es la longitud. Aquí r, y
htnn son los denominados coeficientes de Gauss. Las funciones m4),
sin mo, and PrIn (cos O) aparecen multiplicadas en la ecuación (9) debido a
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctncos en la exploracion de aguas subterráneas"
que sus productos constituyen la solución general a la ecuacion de Laplace
en coordenadas esfencas (Arfken & Weber 2005)
3 5 Ecuaciones básicas en geomagnetismo
La definiaon matematica de los campos geomagneticos es muy
compleja, sin embargo, aqui se presentan las relaciones fundamentales
relacionadas con esta investigación (Roy 2008)
dm B= O (10)
B= pli (11)
Y xH=J (Para un campo rotacional) (12)
V xH= 0 (13)
3 6 Caracteraacion Magnética del área de Santa Maria
A Generalidades
El conocimiento geológico de las estructuras someras y profundas,
constituye un aspecto esencial, en la valoracion de sus perspectivas
hidrogeologicas En el área de estudio afloran dos formaciones geológicas
Macaracas y Rio Hato (Figura 2 4) La primera, mas antigua, principalmente
volcano-sedimentaria, compuesta por tobas y areniscas tobáceas Se
encuentra distribuida en el extremo SW de la región La segunda,
pnncipalmente sedimentaria, se conforma de conglomerados, areniscas,
lutttas, y algunas tobas y sedimentos volcánicos no consolidados Esta
abarca todo el extremo NE y centro de dicha región En la región de Santa
Mana se observan vanos sistemas de tallas con direcciones NW-SE y NE-
5W, atravesando toda el área
37
CAPÍTULO 4 MÉTODO GEOELÉCTRICO
'APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS MAGNÉTICOS Y GEOELÉCTRICOS EN LA EXPLORACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS"
41 Introducción
Las técnicas de prospección geofísica son metodologias de trabajo no
destructivas con las cuales se pretende obtener una imagen de la
distnbuaón de cierta propiedad fisica del subsuelo
Estas técnicas son recomendadas para usos multiples, ya que
proporcionan información de la Irtologia y de las estructuras geológicas del
subsuelo, lo cual es importante en todo tipo de proyectos de investigación
(Ruiz & González 2000)
Unas de las ventajas de estos métodos es que permiten la detección de
estructuras u objetos en el subsuelo con mediciones realizadas en la
superficie
Los métodos eléctncos permiten investigar las propiedades del
subsuelo que afectan a la propagación de comentes eléctncas y al valor de
los campos que éstas generan (Fernández 2004)
Dentro de los métodos eléctncos uno de los que mayor éxito ha
alcanzado debido a rápida y fácil utilización, sobre todo por los buenos
resultados que proporcionan es el método electro resisto/o
Cada método geofísico explora distintas propiedades físicas del
terreno
Para los métodos eléctncos, la propiedad física de mayor relevancia
en el estudio del suelo es aquella que hace referencia a la dificultad, que un
determinado volumen de terreno, ofrece al paso de las cargas eléctncas en
movimiento, es decir, su resistividad eléctnca ( Mora et al 2006)
39
La finalidad del método electro resistivo es detectar cuerpos y
estructuras geológicas basándose en su contraste resistivo De alli la
importancia de este método en estudios geofísicos y arqueológicos
(Fernández 2004)
El objetivo final de un estudio de resistividad es determinar la
distnbución de la resistividad con la profundidad sobre la base de mediciones
en la superficie de la resishvidad aparente e interpretada en términos de la
geología o la htdrogeología (Dewashish 2006)
Esta técnica se emplea como método de reconocimiento y detalle,
sobre todo en la prospección de aguas subterráneas (Anas 2002)
Los métodos eléctncos de resistividad más utilizados son los
Sondeos Eléctricos Verticales (SEV) y la tomografia eléctnca, también
conocida como sondeo eléctnco continuo (Dalhin 1998)
4 2 Historia
Los pnmeros estudios de la Tierra se onginaron en la Antigua Grecia,
pero el pnmer aparato de prospección geofísica fue creado por los alemanes
Thalen y Tiberg, quiénes en 1879 prospectaron con éxito el hierro
En 1830 Robert W Fox observó comentes eléctncas fluyendo en las
minas de cobre de Comish Expenmentos realizados por Carl Barus, en
1882, lo llevaron a concluir que este método podria utilizarse en la busqueda
de sulfato de cobre En la ultima década de 1800, Fred Brown, Alfred
Williams y Leo Daft hicieron los pnmeros intentos para determinar la
40
diferencia en la resistividad del suelo asociado con los depósitos de oro
(Molina 2006)
En 1912 Conrad Schlumberger, llevó a cabo el pnmer expenmento de
resistmdad geoeléctrica en los campos de Normandie Alrededor de 1915,
una idea similar fue desarrollada por Frank Wenner en los Estados Unidos de
Amencana (Aizebeokhai 2010)
Estos investigadores y sus grupos de trabajo, introdujeron el concepto
de resistmdad aparente y utilizaron arreglos de electrodos, los cuales llevan
sus nombres
Postenormente han aparecido nuevas técnicas de prospección eléctnca
que suministran más información sobre las capas internas del subsuelo, en
profundidad y lateralmente Una de estas técnicas, de gran uso en la
actualidad, es la tomografía eléctnca
43 SONDEOS ELECTRICOS VERTICALES (SEV)
El sondeo eléctnco vertical (SEV) es una técnica utilizada para
investigar el cambio de resistwidad de la formación del subsuelo con la
profundidad (Fernández 2004) Consiste en colocar cuatro electrodos en el
terreno, dos de comente (A y B) y dos de voltaje (M y N) (figura 4 1) Se
introduce una comente a través de los electrodos A y B y se mide la
diferencia de potencial entre los electrodos MyN A partir de los valores
medidos de la intensidad de la comente, la caída de potencial y la separación
de los electrodos se determinan la resistwidad aparente Si el subsuelo es
homogéneo el valor coincide con la resistividad verdadera, en el caso
41
'Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctncos en la exploración de aguas subterráneas"
contrano el valor obtenido depende de la resistividad de las distintas
formaciones que atraviesa la comente (Ruiz & González 2000)
Los valores obtenidos permiten calcular la resistividad en el punto
medio del dispositivo y a una profundidad determinada
_ Lineas de corrientes
— Lineas equipotenciales
FIGURA 4 1 Disposición básica de los electrodos para el método resistwo (Adaptado de Osella & Lanata 2006)
La finalidad de este método es determinar la distribucion en
profundidad de la resistividad aparente bajo el punto del sondeo (Loke
1999)
44 La Resishvidad
Como se ha dicho, la resistividad es la propiedad fisica del subsuelo,
que utiliza el método resistivo, para caractenzar los componentes que lo
conforman
De acuerdo con la Ley de Ohm siempre que se aplique una diferencia
de potencial a un conductor dado, la corriente eléctrica que se genera es
directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada al conductor
V a l
V=RI (1)
donde R es la resistencia del conductor y se mide en Ohm (fi) Para un
conductor homogéneo la resistencia queda determinada por la resisbvidad
del matenal y por la geometna del conductor, de manera que
R=pL/A (2)
Donde p es la resistividad del matenal
La resistividad es el inverso de la conductividad En el Sistema
Internacional de medidas se mide en 0 m y la conductividad en Siemens
44 1 Factores que Influyen en la resIstIvIdad
La resistencia R de un matenal depende de las caracteristicas
geométncas de éste, en cambio la resistividad p sólo depende del matenal en
cuestión y por esto es una magnitud física diagnóstica mediante la cual se
pueden identificar diferentes tipos de matenales, debido a esto es
considerada una propiedad física fundamental (Osella & Lanata 2006)
La resistividad de un matenal se ve afectada por factores como la
temperatura, la humedad y es propia de cada matenal Las propiedades
físicas de los suelos están fuertemente influenciadas por su porosidad y
grado de saturación, y además, las propiedades eléctricas dependen de la
salinidad del agua contenida en los poros (Tapias et al 2005)
43
442 Resistividad de las Rocas
La conducción eléctnca en mayona de las rocas es esencialmente
electrolítica, esto se debe a que son minerales aislantes, por lo que su
resistividad seria alta si no fuera porque son porosas o poseen fracturas y
estos poros o fracturas al llenarse total o parcialmente de fluidos, como el
agua, se convierten en conductoras (Ruiz & González 2000) Su resistividad,
puede vanar debido al contenido de agua, sales y del modo en que se
distnbuyen los poros
La resistmdad también vana dependiendo del tipo y por ende del
ongen de las rocas Las rocas sedimentanas por lo general son muy porosas
y tienen un gran contenido de agua Normalmente tienen valores muy bajos
de resistividad Los suelos humedos y el agua dulce subterránea presentan
valores más bajos aun (Loke 1999)
Los estudios de resistividad proporcionan una imagen de la resistividad
del subsuelo Para convertir una imagen de resistividad a una imagen
geológica se hace necesano el conocimiento de valores típicos de
resishvidad para diferentes matenales del subsuelo (Loke 1999) La Tabla 4 1
presenta los valores tipicos de la resistividad de las rocas encontradas en el
área de la investigación
44
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
Tabla 4.1. RESISTIVILIDADES DE ALGUNAS ROCAS Y SEDIMENTOS. (Adaptado de Telford 1990 y Caballero 2010).
Arcillas muy secas
Arenisca
Arenisca cuaternarias
Limos
Gravas
Basalto
Tobas (húmedas)
Tobas (secas)
Lutitas no consolidadas
Lutitas consolidadas
bu — 1 bU
1 — 6,4 x
50-100
50 -i0 7
100 (húmedo) - 1400 (seco)
10 — 1,3 x 10 7 (seco)
210 x 10 3
10 x 10 5
8 - 50
20 — 2 000
4.5. Ley de Archie.
Una fórmula empírica utilizada para relacionar la resistividad, con los
factores antes mencionados, como la porosidad o el grado de saturación del
terreno, con el fin de determinar la resistencia efectiva de una roca es la Ley
de Archie. Esta ley toma en cuenta la porosidad (0), la fracción de poros
que contiene agua (S) y la resistividad del agua ( pw)
p = p „ ( 3 )
Donde a y m son constantes de rango variable que dependen del tipo
de roca y n es un entero cercano a 2 si más del 30% del espacio entre poros
'Aplicación de los métodos magneticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
está lleno de fluido y puede ser mayor para menor contenido de agua El
valor de m depende del grado de cementación de la roca, vinculado
generalmente con su edad geologica ( Osella & Lanata 2006)
Es claro observar que la resistividad de las rocas al depender de
varios factores no es facil medirla
46 FUNDAMENTOS MATEMATICOS DEL MÉTODO RESISTIVO
Como se ha visto la propiedad de la resistividad de los matenales
presentes en el subsuelo es de vital importancia para su estudio
Los métodos eléctricos y electromagnéticos se definen por su
frecuencia de operaaon, la fuente origen de las señales y la manera por la
cual las fuentes y los receptores estan acoplados a la tierra (Aizebeokhai
2010)
En los métodos eléctncos donde se utiliza la resistividad, la comente
DC utilizada es de muy baja frecuencia, por lo tanto, las propiedades
magnéticas de los matenales pueden ser ignorados (Telford et al 1990)
En este tipo de estudio, en donde se aplica un flujo continuo de
comente, la utilizacion de las ecuaciones de Maxwell es la base para explicar
su comportamiento
Considerando el subsuelo como un medio isotropico y homogéneo, sin
considerar las propiedades magnéticas las ecuaciones de Maxwell se
reducen a
V • E = 2- (4) co
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctncos en la exploración de aguas subterráneas'
VxE = O (5)
Donde
E= Campo eléctnco
q= Densidad de carga
E0= Permisividad en el espacio (8 85 x 10 122c /N m2 )
El campo electrostatico se puede descnbir como el gradiente del
potencial eléctnco escalar CD
E= -VI' (6)
Para medios homogéneos e isotrópicos la densidad de comente se puede
definir, por medio de la Ley de Ohm como
I = crE=f- (7 ) P
Donde a es la conductividad y p es la resistividad Combinando las
ecuaciones 6 y 7 se puede obtener que
—1 (8)
P
Combinando las ecuaciones (4) y (6) se obtiene la ecuación fundamental de
Poisson para campos electrostáticos en tres dimensiones
V 2 0(x, y, z) = — q(x, y, z) ( 9 )
La ecuaaon de continuidad para un punto en el espacio definido por la
función delta de Dirac es
V j(x, y, z) = — 6 t ") 5(x)6(y)6 (z) (10) de.
Donde t es el tiempo Tomando la ecuaaon 8, la ecuaaon 10 se puede
reescnbir
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoelectncos en la exploración de aguas subterráneas'
—57 [a(x,y,z)vq5(x, y, z)] = Sq(jr,.1-3.1
6(x - - y,) 6(z - 2,) (11) 6-
donde vs , ys, z, definen el punto ongen de la fuente (Molina 2006)
En un estudio de resistividad se utilizan fuentes puntuales Si
(vs , ys, zs ) define el punto donde se ubica la fuente, la comente y la densidad
de comente en un elemento de volumen AV alrededor de la fuente estaran
dados por
y J .( —I
Ht - t »"[V- 1 )(5(.7 - z ) (12) AV s - "
donde 8 es la función delta de arao Por lo tanto, el potencial de
distnbucion en el suelo debido a una fuente de comente en ese punto es
-V. [a(T 1 Z)V 41 ( 1. ' z)]=(17}5(r - v. )8(1 - %,»(z - z.) (13)
Esta ecuación diferencial da la distnbución del potencial en el subsuelo
en 3 D en un medio isotrópico no uniforme producido por una carga puntual
Integrando la ecuación 10 sobre un volumen y aplicando el Teorema de
la divergencia de Gauss se obtiene una integral de superficie para la
densidad de comente J Sustituyendo el valor de J en la Ley de Ohm,
ecuación 7, e integrando, sobre una esfera de radio r se obtiene
E(r) = -IP 4ar2
(14)
De esta ecuación se puede obtener
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctrocos en la exploración de aguas subterráneas"
cP0-) = —1P 4nr
Esta expresión representa el potencial a una distancia r del punto de
aplicación de la comente, en un espacio homogeneo e isotrópico (Molina
2006)
4 7 Distribución de electrodos y tipos de arreglos
En un sondeo eléctnco vertical la distancia entre los electrodos se
AB mide con respecto a un punto central O (-
2 ) Si la distancia entre los
electrodos A y B con respecto a este punto se mantiene fija la comente
eléctnca llegará a la misma profundidad Con el fin de aumentar la
profundidad de la investigación, la separacion entre ellos se aumenta
paulatinamente De esta forma se obtienen valores de resistivtdad de capas
del sub suelo más profundo
La disposicion de estos electrodos define los tipos de arreglos que se
utilizan en la investigación Esta disposición de los electrodos recibe el
nombre de configuración electrodica Existen vanos tipos de arreglos o
dispositivos que se emplean en el trabajo de campo entre estos tenemos el
Wenner, Shlumberger, Wenner- Shlumberger y el dipolo- dipolo, entre otros
(Loke 1999)
(15)
A"
'Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
48 Configuraciones electródicas y sus usos
En los diferentes arreglos, los electrodos se colocan sobre una linea,
siguiendo el mismo orden, AMNB La separacion entre los electrodos y la
alternancia de los electrodos AMNB, diferencia el tipo de configuracion y
provoca vanaciones en la profundidad de la investigacion
48 1 Arreglo Wenner
En esta disposición electródica los electrodos se mantienen separados
a la misma distancia (AM = MN = NB) (figura 4 2)
1 —a —1—a —1—a —I A M N El
FIGURA 4 2 Disposición de electipdos en un arreglo Wenner
Este método presenta vanantes, pero su factor geométnco corresponde a
k = 2ira (16)
donde a corresponde a la separacion entre los electrodos Este dispositivo
es muy sensible a cambios de resistividad vertical en la superficie localizada
debajo del centro del dispositivo Sin embargo es menos sensitivo a cambios
honzontales en la resistividad (Caballero 2010) Esta configuración presenta
alta sensibilidad para detectar objetos soterrados a poca profundidad
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctncos en la exploración de aguas subterráneas'
Con el fin de lograr mayor profundidad en la exploración se separa los
electrodos manteniendo la misma separación entre ellos
482 Arreglo Schlumberger
En este tipo de arreglo el orden de los electrodos es el mismo que en
el arreglo Wenner, pero la distancia entre los electrodos de comente, A B,
es mucho mayor que entre los electrodos de potencial M - N (Figura 4 3)
(Osella & Lanata 2006)
Para que funcione como un método de gradiente, se acostumbra a
usar la regla AB>MN>AB/2, sin embargo, en la práctica se mantiene MN tan
pequeño como se pueda, siempre que la lectura del voltimetro sea adecuada
(Caballero 2010)
a —11---ABI2 —1-A M N B
FIGURA 4 3 Disposición de electrodos en un arreglo Schlumberger
El factor geométnco se obtiene por la relación
k _ n (AB) 2 (17)
— —a k 2 1
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctncos en la exploración de aguas subterráneas"
En este arreglo la sensibilidad del dispositivo disminuye con la
profundidad
4 8 3 Arreglo Wenner — Schlumberger
Este arreglo es una combinacion de las dos antenores (Figura 4 4)
Tiene una moderada sensibilidad a estructuras honzontales y verticales, por
lo cual suele utilizarse donde se analiza este tipo de estructuras
na a
A M N
na
B
FIGURA 4 4 Disposición de electrodos en un arreglo Wenner — Schlumberger
Su factor geométnco está dado por
k = irtz,(it + 1)a (18)
Este dispositivo permite hacer estudios a mayor profundidad La
profundidad media de investigación para este arreglo es de
aproximadamente 10 % mayor que la de un arreglo Wenner con la misma
distancia entre los electrodos extenores (Loke 1999)
Cada configuración posee su propia sensibilidad y resolución
dependiendo de las distancias entre los electrodos La sensibilidad es el
minimo cambio en la resistividad que la configuración puede percibir y la
resolución es la capacidad de distinguir dos objetos cercanos sin que sus
rasgos individuales se pierdan (Osella & Lanata 2006)
~macean Oe 105 MCLOCIUS magneumn y scuclictuitua cn tra calman anan uuuuu
La elección del arreglo dependerá de distintos factores tales como el
espacio disponible para realizado, su sensibilidad y su resolución
Los resultados de un SEV se representan generalmente en gráficos
logardmicos de resistmdad aparente en función de la distancia AB/2
Utilizando estas curvas se puede obtener información cualitativa de la
resistividad del subsuelo, cuando se trata de suelos compuestos por estratos
honzontales de resistividad constante (Osella & Lanata 2006)
49 Modelo Estratificado de Capas
La estructura del suelo en la mayona de los casos es compleja Los
elementos del suelo no están dispuestos de manera uniforme (Ruiz &
González 2000)
La homogeneidad no es una característica natural del suelo En un
medio no homogéneo la comente atraviesa medios con diferentes
resistmdades La resistividad que se obtiene dependerá de la geometría y la
geologia del terreno La geología del terreno, de acuerdo a su distnbuaón
puede ser homogénea, estratificada, de contacto vertical o aquellas de
distnbución de forma vanada o irregular (Caballero 2010)
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
._, .
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1111r.3 , ,
í, 411111
FIGURA 4.5. Distribución espacial del subsuelo de acuerdo a la distribución de la resistividad: (a) Homogénea, (b) vertical, (c) distribución horizontal y (d) distribución irregular. (Adaptado de Caballero 2010).
La figura 4 5 muestra la distribución espacial del subsuelo de acuerdo a
diferentes distribuciones de la resistividad. Si el terreno fuera homogéneo e
isotrópico. Figura 4.5-a, la resistividad que se obtendría sería la resistividad
real (p r ). Para su mejor estudio se puede considerar al suelo compuesto por
un número de capas homogéneas e isotrópicas
La resistividad que se obtiene de la medición realizada en un medio
estratificado se denomina resistividad aparente (p a). Debido a esto, los
valores obtenidos experimentalmente en una prospección geoeléctrica se
denomina resistividad aparente. Los valores reales se obtendrán mediante
diversas técnicas de interpretación y análisis de datos.
En el caso de un medio estratificado el potencial eléctrico y la
resistividad aparente se determinan por las ecuaciones (Caballero 2010)
'Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctncos en la exploración de aguas subterráneas'
V( r ) = I3-2 ni I+ + 2 f: O (A, k, 010 (2. r) 01 (19)
Y
Pr = pi [1+2r2 foa 9 (A, k , 0 I i (2.1") a dit] (20)
Donde I es la comente eléctnca aplicada, r es la distancia del punto de
A B medida a la fuente, V(r) es el potencial del electrodo a r = —
z ' p(r) es la
resistividad aparente, pi es la resistividad aparente de la primera capa, Jo y Ji
son las funciones de Bessel de orden cero y pnmero respectivamente, e( ,k,
t) es el kemel de Stefanesco, donde A es la vanable de integracion, K el
coeficiente de reflexion y t es el espesor de la capa (Hoversten, Dey &
Momson 1982)
En medios estratificados como estos, compuestos de medios
homogeneos e isótropos, para caractenzar cada medio estratificado bastará
dar el espesor t, y la resistividad p, de cada medio parcial isótopo Cada
uno de estos medios parciales sera denominado capa geoelectnca La
especificación de espesores y resistividades de cada medio estratificado,
recibe el nombre de "corte geoelectnco" Los cortes geoeléctncos se
clasifican dependiendo del numero de capas que lo componen (Caballero
2010)
4 10 Principio de Equivalencia y Supresión
A partir de un corte geológico se puede obtener una curva de
resisbvidad aparente, pero ellas pueden ser generadas, bajo ciertas
'Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctncos en la exploración de aguas subterráneas"
circunstancias, por diversos cortes geologicos Esto lo pueden explicar los
Pnncipios de Equivalencia y Supresión (Cosenza & Anas 2006)
Para explicar estos dos pnncipios es necesano conocer las
definiciones de la resistencia transversal (T,) y la conductancia longitudinal
Resistencia transversal se define como el producto de la resistividad
(p,) de una capa por su espesor (t ,)
T,= p i t 1 (21)
Conductancia longitudinal es el cociente entre el espesor de una
capa t, y su resistividad p,
S = — t Pi
t t (22)
4 10 1 Principio de Equivalencia
Se puede obtener la misma curva de resistividad para un corte
geológico que tenga una capa más resistiva que las adyacentes con T
grande y S pequeño, que otra con valores de espesor y resistividad
diferentes, pero con la misma resistencia transversal (T) De igual manera se
puede obtener una misma curva de resistividad para una capa mas
conductora que sus capas adyacentes, con T pequeña y S grande, que otra
con valores de espesor y resistividad diferente, pero con la misma
conductancia (S) (Cosenza & Anas 2006)
4 10 2 Principio de supresión
En cortes geológicos donde se encuentren capas delgadas con una
resistnndad intermedia con relación a la de sus capas adyacentes, éstas
pueden pasar desapercibidas en la interpretación Es decir que estas capas
pueden estar ocultas al interpretar las curvas del sondeo
Por ende el pnnapio de supresión corresponde al cambio del numero
de capas sin afectar la curva de resistividad aparente (Cosenza & Anas
2006)
4 11 Profundidad de la investigación
Un aspecto muy importante que hay que resaltar es la profundidad
máxima de la investigación Esta depende de la longitud del perfil, a mayor
longitud mayor será la profundidad Esto también será influenciado por el
dispositivo electródico utilizado
Para un terreno homogéneo la profundidad máxima se puede obtener
como AB/2, para un arreglo Wenner, siendo AB la separación entre los
electrodos de comente Con un arreglo Wenner-Schlumberger se puede
obtener un aumento del 10 al 15% con relación al arreglo Wenner
Cuando existan grandes contrastes de resistividad la profundidad de la
investigación puede vanar (Caballero 2010)
57
412 Tomografia Eléctrica
Los sondeos eléctricos verticales han sido ampliamente utilizados,
pero presentan la de dificultad que solo consideran yanacones de la
resistividad en profundidad
En las ultimas décadas se han desarrollado nuevos métodos
geofisicos de atta resolución adaptados para suministrar información precisa
sobre la profundidad, espesor y continuidad lateral del subsuelo Esto ha
dado lugar a una nueva disciplina conocida con la denominación de "Near
Surface Geophysics" Para este tipo de estudios es especialmente efectiva la
técnica geofisica denominada tomografia eléctnca (Tapia et al 2005)
La apanaón de sistemas computacionales que analizan gran cantidad
de datos en muy poco tiempo, ha permitido el desarrollo de esta técnica,
que puede considerarse como fruto de la evolución de los métodos
geoeléctncos clásicos, como el SEV y la calicata (Dahlin 1996)
Un modelo bidimensional (2D) del subsuelo es más preciso, donde la
resistividad cambia tanto en la dirección vertical como en la dirección
honzontal a lo largo de la linea del relevamiento ( Loke 2003)
La tomografia eléctnca es una herramienta importante en la
caractenzación del suelo y procesos de infiltración y/o contaminación Su
desarrollo constante a través de la mejora de los equipos para la obtención
de los datos, asi como de los programas de inversión para la interpretación,
hace que su utilización sea cada vez más frecuente en el estudio de suelos y
acuiferos (Weinzettel, Varni et al 2009)
58
A diferencia de los SEV, la Tomografia es una técnica multielectródica
donde las medidas se realizan de manera automática, utilizando una
secuencia predeterminada, controlada por un computador, sin necesidad de
mover los electrodos, logrando de esta manera obtener vana:iones de la
resistividad honzontal y verticalmente (Osella & Lanata 2006)
Usos de la tomografla
La tomografía eléctnca tiene muchos usos, se puede utilizar para el
estudio de áreas de compleja geologia, donde otros métodos son
inadecuados Entre algunos de estos usos, podemos mencionar (Ruiz y
González 2000)
-> Determinación del espesor y profundidad de los matenales, zonas
permeables e impermeables
• Localización de niveles de agua, existencia y profundidad del agua
subterránea
: Estudio de la secuencia de estratos y una estimación de la
profundidad y el espesor de dichos estratos
Cr Contaminación del suelo y aguas subterráneas
•:. Localización de fallas, diques, vetas, etc
• . Salinidad de las aguas
59
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctncos en la exploración de aguas subterráneas"
4 13 Análisis e interpretación de datos
Como se ha visto, diversos factores influyen para que los valores
obtenidos de la resistividad aparente difieran de los valores de la resisbvidad
real, como es el caso de la no homogeneidad del subsuelo
Con el fin de que estos valores de campo converjan al maximo se hace
necesario hacer un modelo de ajuste de los datos Para el caso de los SEV
(10) se utiliza la ecuacion 20 en el cálculo del modelo directo y se realiza
una expansión de Taylor de los parámetros estimados
11G=AAP+ E (23)
Con [ZIG Ji = G (P,x) —G (0, si) u= 1, n
Y
[Al aG(P X)I 1k-t i
i al ap, i ri-e9
(24)
Donde Ni , es la matriz de sensibilidad Además
[a] =P -P° , j =iju 1 1 1 (25)
P es el vector de parametros desconocidos, Po es el vector de parámetros
iniciales, Xi parámetros conocidos tales como AB/2, G (Po, X) la resistividad
aparente de la estructura estratificada indicada por Po, G (P, )C) la resistividad
aparente medida y e es el vector de error en los datos (Hoversten, Dey &
Momson 1982)
El análisis e interpretación de datos de una tomografia, debido al gran
numero de datos que se obtienen, requiere de la utilización de un software
En nuestro caso se utilizó el programa RES2DINV I Este programa permite
graficar las resistividades en forma de pseudo secciones, que dependen de
las resistvidades reales del subsuelo y del arreglo de electrodos utilizado
(Loke 1999)
Una pseudo sección es una visión deformada del subsuelo y solo
proporciona información cualitativa de los valores reales, que se obtienen a
través de cálculos numéncos
Los valores de la resistwidad aparente se procesan para obtener la
resistividad real, para lo cual es fundamental conocer la estructura geológica
del sub suelo y tener un método de procesamiento o inversión de datos El
proceso de inversión trata de obtener, a partir de la sección de reastividades
aparentes, un modelo de subsuelo que pueda considerarse una solución
válida compatible con los datos expenmentales, de forma que la respuesta
teónca de esta sea razonablemente parecida a las observaciones (Tapias et
al 2005)
El Problema directo
El análisis cuantitativo de los datos obtenidos en el campo se realiza
resolviendo el problema directo y/o el problema inverso, para lo cual es
necesano conocer en qué consisten cada uno de ellos
61
'Aplicación de los métodos magneticos y geoelectncos en la exploración de aguas subterráneas"
El problema directo predice resultados cuando la geologia y la fisica
del medio son conocidas A partir de la distribución de las resistividades del
subsuelo se calcula la resistividad aparente en superficie para una dada
configuracion (Weinzettel et al 2009)
Resolver este problema implica que se debe obtener una expresion
para la diferencia de potencial en funcion de la distnbucion de las
resistividades del medio, el arreglo utilizado y la comente de entrada Este
problema tiene una solución unica (Fernandez 2004)
En el modelo en 20 se consideran variaciones en los valores de
resistividad del subsuelo tanto en profundidad como lateralmente Para
calcular el potencial eléctnco en una superficie, dada una distnbución de
resistividades, se aplican básicamente tres métodos el de diferencias finitas
(Loke & Barker 1996), el de elementos finitos y el de Rayleigh-Founer Cada
uno de estos métodos encara la resolución del problema directo de modos
distintos (Osella & Lanata 2006)
En la resolución de este problema de dos dimensiones se utiliza el
programa RES2DINV5 El modelo 2-0 usado en este programa divide al
subsuelo en un numero de bloques rectangulares El propósito de este
programa es determinar la resistividad de los bloques rectangulares que es
producto de la pseudosecaón de resistividades aparentes y las medidas
(Molina 2006)
Utilizando como fuente un electrodo colocado en el suelo, el potencial
en 3D se obtiene a través de la ecuación de Poisson
-y [u(x, z)V0(x, y, z)] = 1(x, y, z) (26)
'Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la explotación de aguas subterráneas'
donde a (x z) es la distribución de la conductividad en 20, 0 (x, y, z) es la
distnbución del potencial eléctnco en 3D, I (x, y, z) es la amplitud de la
comente en 2D (Loke & Barker 1996)
Para resolver el problema de transformar la expresion 26, de 3D en 2D,
se utiliza la transformada de Founer y se obtiene
--17 La(x,z) 570(x, ky,41 + kyo(r, z)0(x, k ) z) = I (x, y, z) (27)
Donde 0(x, /), z) es la trasformada del potencial 0(x, k, ::), en 2D, en la
dirección Y y ky es la venable de transforrnacion (Loke & Barker 1996)
Para el estudio en 2D, además de conocer la geologia del terreno se
hace necesana la utilización de un modelo numenco
El modelo numénco en el caso de la geofisica, es una representación
matemática idealizada de una sección del subsuelo Este modelo esta
constituido por un conjunto de parámetros, que son las cantidades físicas que
se desea estimar a partir de los datos medidos Por otra parte, la respuesta
del modelo es el conjunto de datos sintéticos que puede calcularse a partir de
las relaciones matemáticas que lo definen para el conjunto de parámetros
dado Se busca entonces un modelo numénco que produzca una respuesta
similar a los datos medidos y que tenga una expresión geologica coherente
La diferencia entre los valores medidos y los calculados puede ser
minimizada por diversos métodos de optimización como el de minimos
cuadrados (Cosenza & Anas 2006)
'Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctncos en la exploracion de aguas subterráneas'
La relación matematica entre el modelo de parametros y la respuesta
del modelo para el 2-D y 3-D es proporcionado por diferencias finitas o
métodos de elementos finitos (Loke 1999)
La soluaon del problema directo permite determinar si existe un
modelo de resistividades particular que presente una respuesta similar a la
obtenida en el campo
El Problema inverso
Opuestamente a lo que sucede en el problema directo, la aplicacion del
problema inverso permite obtener un modelo de la distribución de
resistividades del subsuelo a partir de los valores de la resistividad aparente
medidos en el campo
Las ecuaciones que definen el problema inverso son las mismas que
las del problema directo El algoritmo de resolución del problema inverso,
debe incluir un algontmo para la resolución del problema directo
En general en el proceso de inversión de los datos a grandes rasgos,
se parte de un modelo de resistividades inicial, en 1D, 2D o 3D Se calculan
los valores de resistividad aparente, se comparan estos valores con los
medidos en el campo, si ellos coinciden se resuelve el problema (Osella &
Lanata 2006)
Todos los metodos de inversión se tratan esencialmente de determinar
un modelo del subsuelo cuya respuesta esta de acuerdo con los datos
medidos, a ciertas restncaones y dentro de los limites aceptables (Loke &
Barker 1996)
- - --a- ---••••••••• 17.-••..c..n1-133 cilio eXplOraCiOn ae aguas subterráneas'
El problema Inverso no tienen solución un:ce sino que hay infinitos
modelos que pueden reproducir los datos en forma adecuada Debido a esto
se le pide al algontmo de inversión que seleccione un modelo particular de
todos los posibles
Técnicas de inversión en 2D
El uso de la tomografia hoy dia tiene muchas aplicaciones en la
investigación, pnnapalmente en áreas donde la geologia del terreno es
compleja y el uso de otras técnicas resulta inadecuado ( Griffith & Baker
1992) Aunque la recopilación de datos es sencilla, su interpretación puede
ser difícil debido a la influencia de la equivalencia, la robustez del algoritmo
de inversión y al numero de capas o cuerpos que se utilizan para modelar los
datos (Olayinka & Yaramana 2000)
Gracias al desarrollo de equipos rápidos que procesan gran cantidad
de información en poco tiempo se ha logrado que los métodos de
interpretación se realicen automáticamente
En inversión geofisica, tratamos de encontrar un modelo que da una
respuesta que es similar a los valores reales medidos (Loke & Barker 1996)
Durante el proceso de inversión se adopta como cnteno de
convergencia el valor del error cuadrático medio (RMS) entre los datos
expenmentales y la respuesta del modelo actualizado en cada iteración Si el
valor del RMS se srtua por debajo de un valor predefinido se dice que la
inversión ha convergido y el proceso se considera terminado (Loke & Barker
1996)
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctncos en la exploración de aguas subterráneas'
A Inversión por suavizado forzado
El modelo en 2D usado por el programa para la inversión consiste en
un numero de bloques rectangulares de resistividad constante Una subrubna
de modelado directo se utiliza para calcular los valores de la resistividad
aparente y una técnica de optimización no-lineal de minimos cuadrados se
usa para la rutina de inversion (Olayinka & Yaramanci 2000), el cual puede
lineanzarse mediante un desarrollo en sene de Taylor del pnmer orden y el
empleo del modelado inicial estimado, la ecuación resultante puede ser
escrita en forma matncial como (Sasaky 1992, Caballero 2010)
Ad=AAP (28)
donde Ad es el vector que contiene las diferencias entre los datos del
modelo y las medidas, AP es el vector de ajuste del modelo de parámetros y
A es el Jacobiano o la matnz de las denvadas parciales de la función del
modelo con respecto a los parámetros (Caballero 2010)
La inversión se basa en el cálculo analitico de la matnz en denvadas
parciales o matnz Jacobiana para un espacio homogéneo (Olayinka &
Yaramanci 2000)
Para lograr que el proceso de inversión sea eficiente se deben
imponer restncciones sobre AP para que el cambio en el modelo se
mantenga dentro de los márgenes de tolerancia establecidos
El suavizado forzado establece un ajuste de parámetros dados por
á P = (A T A+ AC T C) -1 A T Ad (29)
'Aplicación de los métodos magneticos y geoelectricos en la exploración de aguas subterráneas'
Donde A es el multiplicador Lagrangiano, C es un operador 2D
Laplaciano que regula la vanacion del modelo de parametros (Loke & Baker
1996, Caballero 2010)
Cuando el numero de parámetros aumenta, como lo es el caso de los
modelos 20 y 3D, la respuesta es inestable, debido a esto, se plantea una
modificacion como
(A T A+ .1.F)AP = A T Ad — AF Pi (30)
Con
F = az CI Cz + ay C.; Cy az Cz (31)
Donde Cx Cy Cx son las matnces del operador en las direcciones x, y, z
a,, ay y az son los pesos relativos asignados al filtro suavizador en las
direcciones x, y, z, Pi es el valor de los parametros en la interacaon antenor
(Loke 2004, Caballero 2010)
En los casos en que la resistividad real del subsuelo se compone de
vanas regiones que son aproximadamente homogeneas y separadas por
limites definidos, el resultado por el metodo de suavizado forzado no es
optimo (Loke et al 2003)
B Inversión robusta
La inversión del suavizado forzado es aplicable en aquellos medios
geológicos en los cuales las propiedades electncas vanan de forma suave y
gradual (Loke et al 2003)
'Aplicación de los metodos magnéticos y geoeléctncos en la explotación de aguas subterráneas'
En aquellos ámbitos en los que la geologia tiene cambios abruptos, el
suavizado forzado no es aplicable Se ha propuesto una modificación a la
ecuación 30, en la que se minimizan los cambios absolutos de los valores de
la resistividad La funcion objetiva en este caso es conocida como inversión
Robusta o "Block inversion" (Caballero 2010)
En la inversión robusta la malla rectangular del elemento finito es
dividido en cuatro triángulos y la resistividad de cada tnangulo es definida por
las propiedades de los poligonos de los cuales está hecho el modelo
(Olayinka & Yaramanci 2000)
En este caso se hace una modificacion de la ecuacion 30, en la que se
minimizan los cambios absolutos de la resistividad (Loke 1999)
(AT A + ,IFIJAP = A T Rd ad — ,IFR Pi (32)
Donde
Fe= ax C1RC, + ay C; R,„Cy + as C • R m CI, (33)
Siendo R. y Rm matnces ponderadas de manera que los diferentes
elementos de los vectores diferencias de los datos y el vector de "rugosidad"
del modelo tengan igual peso en el proceso de inversión En este caso la
inversión asume que el subsuelo está constituido por regiones homogéneas,
con una interfase bien definida entre estas (Olayinka & Yamaranci 2000)
CAPÍTULO 5 METODOLOGÍA
"APUCACIÓN DE LOS MÉTODOS MAGNÉTICOS Y GEOELÉCTRICOS EN LA EXPLORACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS'
5 1 Introducción
En el estudio de campo se integran procedimientos magnéticos,
geoeléctncos y geológicos Se analizaron los datos aeromagnéticos ya
conocidos del área de estudio (Del Guidice & Recchi G 1969), como método
regional y se aplicó el método electroresistivo, utilizando la tomografía
eléctnca
Se realizaron tomografias en el área de El Rincón y El Rodeo en el
distrito de Santa Mana, en la Provincia de Herrera, y Pedasí, Provincia de
Los Santos Dichas tomografías se realizaron en diferentes sitios de las
poblaciones y sus alrededores
Se utilizaron arreglos Wenner y Wenner—Schlumberger con
separación entre electrodos de 5 m y 10 m Se emplearon 48 electrodos en
cada perfil Cuando el perfil se realizó con una separación de electrodos de
10 m su extensión fue 470 m, llegando a profundidades de exploración
entre 70 y 90 m, dependiendo del tipo de arreglo utilizado Cuando se utilizó
una separación de electrodos de 5 m, la extensión del perfil fue de 235 m
alcanzando profundidades de 45 m
Para la interpretación de los datos de campo se utilizó el programa
Res 2DINVI (Loke 1999)
Los datos obtenidos se compararon con los datos suministrados por el
Instituto de Acueductos y Alcantanllado, IDAAN, de perforaciones de pozos
realizadas en las áreas estudiadas
70
52 Metodología de los datos Aeromagnéticos
Se analizaron datos aeromagnétcos AT conocidos que cubren la
zona del área de Santa Maria Estos datos fueron obtenidos por Lockwood
Survey Corporation Limited, Toronto, Canadá, en 1966 (del Guidice & Recchi
G 1969) Las mediciones se realizaron a escala 1 50 000, con lineas de
vuelo N-S, separadas a 1 km La altura promedio sobre el terreno de 150 m
Con los datos sin corregir por IGRF, Lockwood Survey Corporation Limited,
confeccionó un mapa con un intervalo entre isolinea de 20 nT
Inicialmente se digrtalizó la imagen del mapa aeromagnético, luego se
comprobó la calidad de la matnz digital onginada de dicha digitalización, y por
ultimo se realizó la corrección por IGRF de los datos obtenidos, asi como la
representación de los mismos Postenorrnente se llevó a cabo una
interpretación preliminar de dicho mapa
53 Trabajo de campo
El éxito de una prospección geoléctnca depende en gran parte del
control de la calidad de los datos del trabajo de campo y el procesamiento de
los datos, para ello se requinó tener un gran control de todos los
procedimientos realizados en el campo al momento de realizar las
mediciones
71.
54 Equipo utilizado
Además del equipo humano, para la realización del estudio de campo se
requinó de la utilización gran cantidad de los matenales siguientes
• Electrodos
3 Cables
* Conectores
* Resistivimetro
* Batena o fuente de alimentación
* Ordenador portátil
El resistivImetro digital utilizado es el Syscal R1-Plue de Ins
Instruments con las siguientes especificaciones
» Potencia máxima de salida 250 W
» Voltaje máximo de salida 600 V
. Comente de salida máxima 2,5 A para gama de 12V y de 50 V
Y Tensión 600 V
55 Metodología de campo
Con el fin de obtener resultados confiables y mantener la calidad en el
control del trabajo de campo, se hizo la planificación del trabajo de campo
Para ello fue necesano
Y Definir claramente los objetivos a conseguir, es decir plantear
claramente el tema de investigación
72
> Recabar información sobre la estratigrafia del subsuelo, de manera
que se pueda elaborar un modelo, que debe ser verificado
> Elegir el o los arreglos más convenientes al problema planteado,
el numero de electrodos y su separación
> Definir la cantidad de medidas y la ubicación de los electrodos
para el sondeo
> Finalmente se realizó el procesamiento análisis e interpretación
de los datos
56 Colocación de dispositivos y adquisición de datos
Una vez elegidos el lugar, el tipo de dispositivo o arreglo y el
espaaamiento de los electrodos se procede a la recolección de datos
En el trabajo de campo, en pnmer lugar, se colocaron los electrodos
igualmente espaciados y en lineas lo más rectas posibles Fue necesano
identificar origen y el final del perfil (electrodo 1 y 48 respectivamente)
Debe garantizarse un buen contado de los electrodos, por lo que
deben clavarse lo suficiente en el terreno Se adiciona una solución de agua
y NaCI para garantizar una buena conductividad eléctnca
Antes de iniciar las mediciones se venfica, por medio del ordenador
que todas las conexiones funcionen
Un aspecto muy importante en el trabajo de campo es la segundad,
tanto del personal como del equipo que se utiliza
73
57 Error en las mediciones
Un factor muy importante y que puede repercutir altamente en la
calidad de las imágenes obtenidas para la interpretación de los datos de
campo, son los errores que se pueden cometer al momento de realizar las
mediciones La calidad de los datos o la contaminación por ruido que afectan
la resolución y fiabilidad de esta técnica dependen en todos los aspectos del
trabajo de campo (Zhou & Dahlin 2003)
Se hace necesano conocer las fuentes de error, conocer sus
propiedades y comprender su efecto sobre las imágenes
Fundamentalmente las fuentes de error se clasifican debido al
espaciado de electrodos y a los potenciales observados (Zhou & Dahlin
2003)
El error debido al espaciado entre los electrodos normalmente se debe
a factores humanos y puede minimizarse con un trabajo cuidadoso Estos se
producen al medir la separación de electrodos o que los electrodos no se
coloquen en linea recta Este tipo de errores afectan segun el tipo de arreglo
que se utilice
El error potencial puede tener muchas fuentes, tales como mal
contacto de los electrodos, daños en el aislamiento de los cables, ruidos de
fondo (comentes teluncas y ruidos en la linea de alimentación y problemas
instrumentales) (Zhou & Dahlin 2003)
74
CAPÍTULO 6 RESULTADOS
"APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS MAGNÉTICOS Y GEOELÉCTRICOS EN LA EXPLORACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS°
6 1 Introducción
Esta investigación se ha basado en la utilización de técnicas
magnéticas y geoeléctncas Los resultados se presentan analizando
pnmeramente los datos aeromagnéticos obtenidos previamente en el área de
Santa Maria Postenormente se analizan los resultados de las tomograflas
realizadas en el área de Pedas' y en El Rincón de Santa Mana
6 2 Resultados de los datos aeromagnencos de Santa María
Del mapa obtenido se observa que en el área de Santa Mana, el
campo magnético total varia entre -40 y 933 nT (Figura 6 1) Los valores
positivos de mayor intensidad se localizan en el extremo SW, conformando
una zona anómala alineada, con dirección NW-SE (Figura 6 1, letra A)
Siguiendo esta misma dirección y geometría, se observan vanas zonas con
bajos valores del campo magnético, en el NE y centro de la región de estudio
(letra B) Otra área de valores bajos del campo muestra una dirección WSW-
NE (letra C), cortando las zonas antenormente descntas, provocando, en el
extremo occidental, la interrupción de su continuidad, as, como el
desplazamiento de ellas, en el extremo NE La representación en relieve de
dichos datos muestra con mayor detalle las alineaciones mencionadas
(Figura 6 2)
De manera general el comportamiento del campo magnético sugiere la
existencia de zonas de fallas, siguiendo dos direcciones preferentes NW-SE
y SW-NE Las formas de las zonas anómalas, asi como sus desplazamientos
76
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas'
e interrupciones, indican que las mismas son producidas por estructuras
alineadas, probablemente zonas de fallas.
Anomalías magnéticas de Santa Maria (recuperado a partir de la digitallzación y corregido por IGRF)
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mal FIGURA 6.4. Anomalías aeromagnéticas del Sector de Santa María
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FIGURA 6.2, Mapa en relieve de anomalías aeromagnéticas de Santa Maria. Las letras A, B y C indican grupos de alineaciones positivas en la dirección NW-SE, y negativas en las direcciones NW-SE y NE-SW La flecha señala la dirección de iluminación del mapa.
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
6.3. Resultados de las Tomografías de Pedasí.
En los alrededores de Pedasí se realizaron 6 tomografías. Éstas
fueron realizadas en un plano horizontal con el fin de facilitar el modelo
interpretativo. Los sitios de las tomografías se presentan en la Tabla 6.1.
Tabla 6.1. Denominación, coordenadas y sitios de las tomografías realizadas en Pedasí.
607867 Aeropuerto Viejo
T 1 835289
607863 Finca de Medardo
T2 834116 Cano
608949 Camino Playa el Toro
T3 832014
607137 Hospital
T4 834162
607512 Terreno de Elio
T 5 834571 Ruiz
606939 Finca Camino
T 6 830559 Rocha
El mapa de la figura 6.3 se presenta los sitios en donde se realizaron
las tomografias.
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
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— - CARRETERA NACIONAL SITIOS DE TOMOGRAFIAS
- CARRETRA ASFALTADA — CAMINO
FIGURA 6.3. Mapa de sitios de las Tomografías
6.3.1. Tomografía T1.
Esta tomografía se realizó camino a la Playa El Bajadero o Arenal,
cerca al viejo aeropuerto. En este lugar existe una perforación (pozo
3- 2002) aún funcionando (Figura 6.4).
El suelo es areno-arcilloso de coloración parda. Se utilizaron los
arreglos Wenner y Wenner-Schlumberger. con una separación electródica de
10 m.
Los resultados de esta tomografía se presentan en las figuras 6.5 y
6.6. Se observa la presencia de una primera capa de arcilla arenosa. con
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléct ricos en la exploración de aguas subterráneas"
valores de resistividad menores a 45 Qm, a una profundidad menor a los
25 m. Entre los 25 y los 30 m de profundidad, se observa un estrato de
arenisca arcillosa, con valores de resistividad que oscilan entre 100 y 140
Qm. Luego se presenta un horizonte de gravas y areniscas alternadas, con
valores de resistividad que oscilan alrededor de 200 Qm. Finalmente se
observa un estrato de andesitas con una resistividad entre 300 y 460 Qm.
Los resultados obtenidos demuestran la efectividad de ambos dispositivos.
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FIGURA 6 4. Sitio de tomografia 1-1 y pozo existente en el área
Tomog radia T1
Dispositivo Wennor-Sclumborger
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FIGURA 6.5. Interpretación de la 7 -1 Dispositivo Wenner-Schlumberger
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
Tomogrelia T1
elude N yeleene
cIIia anewasa Poro Go hottoodaneente C4/1110 del Dispositivo
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FIGURA 6.6. Tomografía TI. Dispositivo Wermer
La diferencia en el uso de ambos dispositivos radica en la profundidad
de exploración que pueden alcanzar. Con el dispositivo Wenner el perfil
llega a una profundidad menor a 70 m mientras que con el dispositivo
Wenner Schlumberger se llega a una profundidad de 90 m
La información sobre la litología del terreno se conoce de la
perforación realizada por el IDAAN del pozo 3-2002. cercano al sitio de la
tomografía. Los datos de la perforación concuerdan con los valores obtenidos
en el perfil de la tomografía.
6.3.2. Tomografía T2.
Esta tomografía se realizó en los terrenos del Señor Medardo Cano
en la vía a la Playa El Bajadero o Arenal. La Figura 6.7 muestra el sitio en
donde se realizó. El punto central se tomo en el sitio donde hay una fractura
del terreno y se observa un drenaje. En esta área. donde se realizan trabajos
de construcción de una barriada, se observan rocas de origen sedimentario
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
en su parte más superficial. Este suelo arcilloso arenoso de color pardo
presenta un grado de oxidación en algunos sectores, lo que les proporciona
una coloración rojiza.
La figura 6.8 muestra la excavación realizada, lo que confirma los
resultados de la tomografía
FIGURA 6.7. Drenaje existente en el sitio donde se realizó la tomografía T2.
• _1< - • P
..déiir • -•
FIGURA 6.8. Suelo arcilloso de color pardo encontrado en el área donde se realizó la tomo gra fía T2.
La figura 6.9 presenta la interpretación de esta tomografía. Este perfil
presenta la existencia de una capa de arcillo-arenosa, delgada en la parte
central y más ancha hacia los extremos del perfil, cuya resistividad oscila
entre los 30 y 60 Qm. En el centro del perfil se observa la fractura del terreno
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
en dirección E-W. perpendicular a la línea de la tomografia. Por debajo de
los 20 m se observa un horizonte de aglomerado con valores de resistividad
cercanos a la 4 000 Qm.
Depth
2 SD 00
Ateilla ~ea
931:0
Temegratio T2
Gin(ro del Otimmilevo
1E0 3 24/
A. c Ella itublesa
4,12 ,
'28
24 9 111;111
391
I/ 3 Agio rack,
Aglomerado
04sposillvo ~nem Eta lo la Fractura
005 'MI, • 38 %
Irkerli Mxl,I Rere1b411 Sedo:
3uO 1110 :41 ¿81 ru
Fleusimiy e ;nm m
Une electrole swing D -
FIGURA 6.9. Interpretación de la Tomografia T2.
Esta fractura indica la posibilidad de la existencia de un buen acuífero,
por lo que el lugar presenta un potencial para el desarrollo de una
perforación
6.3.3. Tomografía T3.
Esta tomografía se realizó a orillas del camino a la Playa El Toro, en
un terreno plano, lo que se evidencia en la fotografía de la figura 6.10. Se
realizó con un espaciado entre los electrodos de 10 m, utilizando el
dispositivo VVenner.
NY< Areilia Arenosa Macla Podas, Centro 0•10filpositivo
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
El perfil obtenido se presenta en la figura 6.11, sugiere la presencia
de una capa de arena y arcillas hasta una profundidad de 15 m, con rango de
resistividades entre 30 y 60 Qm.
FIGURA 6.10. Sitio en donde se realizó la Tomografía T3
Tomografia T3
Auregle Weneer
Itt,441/1 5 ROS = 2 7 'I ~tu Model Reverely
11.1.11.1111.11..111111.1.11111E31.1111111111.1.11. 30 O
F ' 107 X13 3» 775 13/19 Renstnet elwr
ting w4,:my3a 515K,9 ;5 10 0 IT
FIGURA 6 11. Interpretación de la Tomogra fía T3.
A los 320 m del perfil y a una profundidad superior a los 30 m se
observa un aglomerado fracturado, con resistividad por encima de los 1 300
Qm.
Al sureste de este perfil se localiza un drenaje con un suelo arenoso
de coloración parda, que puede estar relacionado con el aglomerado
observado en la tomografía En el área de la playa aflora un aglomerado de
ongen volcánico que se podna estar correlacionado con éste
634 Tomografia T4
La tomografia T4 se realizó a onllas de la carretera de entrada al
poblado, en las proximidades del nuevo hospital Se utilizó un arreglo Wenner
con 10 m de separación entre electrodos La figura 6 12 muestra el sitio y la
disposición de los electrodos
La interpretación de la tomografia se presenta en la figura 6 13 La
misma presenta una capa de arana, cuya resisbvidad vana de 30 a 100 Dm
Debajo de esta capa, entre los 300 y los 400 m del perfil, a menos de 10 m
de profundidad, se observan depósitos volcánicos, un aglomerado con
resistividad de 960 Dm A mayor profundidad, entre los 170 m y el final del
perfil, se observa un aglomerado tobáceo alterado, con una resistmdad de
unos 500 flm
En el centro del perfil se ve una fractura con dirección NNE—SSO, la
cual puede observarse en la parte central de perfil Esta fractura ha onginado
una pequeña quebrada, tal y como puede observarse en la fotografía de la
figura 612
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
FIGURA 6.12. Fotografía del área donde se realizó la Tomografía T4 en las cercanías del nuevo hospital.
Tomografia T4
=Me leilmItqw eje de fractura Amplia Viena..
M4mI auchelly *ea tcluqleaal 4 Hasutal ceo, Topoirete bet tarda, S Alfa neo r 3
Will=~~=1.11~11/i1~11=1==1.0110~~ 100 031 1 13 .14 1 le %I
Fivuotaty e ohm m
mental» lu de d 33 2 lauda fe 1 Venza elegfrelirre s vended artrom &tale, • 0 tI)
rd ÑcIInd 1 areled al 0 0 on Ltd electrodo n lec alee .1 1700 m Lini Pechado S14C149 , IC
FIGURA 6.13.. Interpretación de la Tomografía T4.
6.3.5. Tomografía TS.
Esta tomografía se realizó en los terrenos del señor Elio Ruiz (figura
6.14). Se trata de un terreno plano y con características semejantes al resto
de la región.
Centro chN Dispownvo
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
FIGURA 6.14. Sitio e imágenes donde se realizó la Tomografía T5.
El perfil obtenido (figura 6.15), presenta una capa de arcilla con
resistividades menores a 50 nm, a una profundidad menor a 25 m. Luego, a
los 25 m de profundidad, se presenta un estrato con una resistividad de unos
200 Clm, lo que puede tratarse de un aglomerado alterado. Entre los 70 m y
el centro del perfil se presenta un aglomerado andesitico con una resistividad
de 680 C2m.
Este sector pudiera representar una microcuenca de acumulación,
tanto para acuíferos como para los sedimentos de arrastre
Tomografia T5
[v.:vi Zbi r ..•
Inane Mottel Posetudty Sectim 1..1111111.1Maggillia=MME1.11.11.1
310 Ice 191 E9 '10 2.112 91-xsix .11 Ohnl Une elEtwe swing 10 0 m
FIGURA 6 15. Interpretación de la Tomografía T5.
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la eKploración de aguas subterráneas"
6.3.6. Tomografía T6.
Esta tomografía se realizó en las afueras del poblado, a orillas de la
carretera hacia el poblado de El Limón. El lugar se conoce como Camino a
Rocha. Se trata de un área relativamente plana, con una capa superficial
constituida por arcillas, como lo demuestra la fotografía de la figura 16.
Próximo al sitio de estudio se puede observar la presencia de un drenaje.
Los resultados de esta tomografia se interpretaron en base al perfil de
la figura 6.17. Puede observarse una capa de arcilla de 10 m de profundidad.
con valores de resistividad entre 30 y 50 Qm. Por debajo de los 15 m de
profundidad de observa una región con una resistividad por encima de los
1200 nm, lo que denota la presencia de lo que podría ser un aglomerado
fracturado con un alto potencial para el desarrollo de una perforación.
FIGURA 6.16_ Fotografías de/sitio donde se realizó la Totnografía T6. Se observa un terreno areno arcilloso y el drenaje.
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
Tomografia T6
llamee, 5 Ft. • •TI , f , 4
------1 s =pon. camillpi maja NE Ea.
.11 ilfwv, mt M1,1,1d4 44,,4
FIGURA 6.17. Interpretación de la Tomografia T6
6.4. Resultados de las tomografías en El Rincón de Santa María.
En el poblado de El Rincón y sus alrededores se realizaron diez
tomografías, su ubicación aparece en el mapa de la figura 6.18 y las
coordenadas aparecen en la Tabla 6.2 .
Las características del terreno son, de manera general, diferentes a las
del área de Pedasí. Esta zona se caracteriza por estar constituída por
estratos volcánicos y sedimentarios.
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
, I i o ' - ' FlIo Santa Merla
o-
a El Rliicim 0
_ Sante Lierle
o El Rodeo ( \ .
.,
1 í / . Rio E molí .
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i 71- t ‘ i ■
i
1 7-1- - I 1--- I
. /
I I 1 1 1 I I 1000 538000 540000 542000 544000 548000 548000 550000 5520
Tomografias Geoelectricas —731"1) Do ".""m""Tr000 FIGURA 6.18. Mapa de ubicación de las Tomografias
Tabla 6.2. Coordenadas y ubicación de sitios de tomografías de El Rincón.
RS1
RS2
RS3
RS4
RS5
RS6
RS7
RS8
RS9
RS10
541109 896478
541168 895822
541847 897592 539930 896630 542357 898077 541582 897045
543635 897497
543517 897625
542641 895388
543027 895311
ENTRADA AL RINCÓN (DERECHA)
CARRETERA NACIONAL ENTRADA AL RINCÓN
FINCA A ORILLAS DE ARROZAL
CARRETERA NACIONAL DIVISA- CHITRÉ
FINCA FRENTA AL CEMENTERIO
ENTRADA AL RINCÓN (IZQUIERDA)
PROXIMA A LAS MACANAS
CAMINO ENTRE EL RINCON Y LAS MACANAS
SALIDA DE El RODEO A CARRETERA NACIONAL
PERIMETRO DE EL RODEO
900000
898000
896000
894000
892000
890000
888000
641 Tomografia TRS 1
Esta tomografía se realizó a onllas de la carretera a la entrada del
Poblado del Rincón, próxima al pozo 4-2000
El terreno corresponde a una llanura con suelo arcillo-arenoso En esta
tomografia se utilizaron dos tipos de arreglos, Wenner (Figuras 6 19 y
6 20) y Wenner- Schlumberger (Figura 6 21), con una separación entre
electrodos de 10 m
Para la interpretación se utilizó el algoritmo de inversión robusta
(Figura 6 19) y el de la inversión por suavizado forzado (Figura 6 20)
Al inicio y en la parte central del perfil, entre los 140 m y los 290 m
hasta la profundidad máxima de 30 m, se observa una región con
resistividades entre 15 y 30 Dm, que sugiere la presencia de arenisca-
arcillosa, lo que concuerda con la perforación del pozo 4-2000, cercano al
área de esta tomografía
En el perfil se observan regiones de baja resistividad, entre 5 y 10 Dm,
representativo de las arcillas Hacia el centro del perfil, a una profundidad de
10 m, se observa una región con resistmdades, entre 50 y 83 Dm En esta
zona sugiere la presencia de una fractura en la parte supenor, de la capa de
areniscas Lo cual a su vez puede ser la causa del valor reducido de la
resistividad de esta capa, porque facilita el drenaje subterráneo
Puede observarse que en el perfil con el arreglo Wenner-
Schlumberger los estratos del subsuelo están mejor definidos que en el
arreglo Wenner En algunas áreas puede observarse la presencia de arcillas
Las que no se observan daramente en el arreglo Wenner Además se
observa que en este arreglo el perfil alcanza una profundidad de exploración
"Apilcación de ios metodos magneticos y geoeiectricos en la exploracion de aguas subterraneas -
de 91,2 m. En tanto que en el arreglo Wenner solo alcanza una profundidad
de exploración de 67,5 m.
TomocisuinA RS1
Inversión robusta
Croo
rjrailli nti I e"..."00. Afttie Okrttna WC
Apta...lado abastl.> •11 ¶1 1 II 32 r
.4fraciun A,~~,.. Wao
FIGURA 6.19. Tomografia RS1. Arreglo Wenner Inversión robusta
Tomogrefia TR31 Surdazodo forzado
OW lw leal fig «RIP% Atril» Micas »tem NE
II III Id( ■ 231 $V.
2:1 l MI Tripli°11 1 ■
III I 1 91,
61 5! I rearlegieseiSOX Agbanewado durado
111111111111111111111011111•3•1111.••111
!N TE , 17 V loro r er rv Interim tougstlir
Arreglo: WENNER
FIGURA 6.20. Tomografla RS1. Arreglo Wenner. Suavizado forzado
O
Apitcacion de los metodos magneucos y geoeiectricos en la expioracion oe aguas suoterraneas
TOMOGRAFIA RS1 Dispositivo Wenner- Schulmberger
SIN Fractura NE tutee S kg Arcillas
esa Wel Feenbly Seim
Mall1111111111111111111111011••••• !rt Xi 11 Aglomerado tobaceo alterado He» %len It r Irlebti abi
FIGURA 6.21. Tomografía RS1. Arreglo Wenner - Schulmberger con 10 m de separación entre Electrodos
En la tomografía realizada con el dispositivo Wenner-Schlumberger se
identifica la capa de aglomerado tobaceo, al parecer alterado, ya que su
resistividad está en 25 Qm.
6.4.2. Tomografía RS2.
Esta tomografía se realizó a orillas de la carretera nacional y a la
entrada del poblado de El Rincón. Se trata de una llanura a orillas de un
sembradío de arroz
Se utilizó un arreglo Wenner con una separación de 10 m. El suelo es
areno arcilloso de color pardo. En el lugar del perfil existe un pozo en uso.
El perfil obtenido se muestra en la figura 6.22. En su parte central
presenta una región con valores de resistividad comprendidos entre 22 y 36
Qm, que corresponde a la arenisca arcillosa encontrada.
El perfil muestra dos regiones más resistivas, una corresponde al sitio
en donde existe un pozo en explotación.
CC
PI
heakétiletod) Seto
EIZIEN11111111111•311111111111 tt 77 110) III al 03 gh Sfl
RIt d5 rt
Toba alterada
Falla _fK M'ir/ 1(4179
- Apiicacion de los metodos magnettcos y geoeiectricos en la expioracion de aguas suoterraneas -
De la parte central del perfil hacia el final del mismo a una profundidad
mayor a 15 m, se observa una capa con resistividad mayor a 40 flm, la
puede estar correlacionada con la toba alterada, como lo sugieren las
perforaciones de los pozos 2-98 y 6-98 cercanas a esta área. Estas
perforaciones se muestran, respectivamente, en las figuras 7.8 y 710.
La diferencia de resistividad entre estas áreas sugiere la existencia de
una de falla entre ellas
TOMOGRAFiA RS2
FIGURA 6.22. Tornogra fía RS2. arreglo Wenner
6.4.3. Tomografía RS3.
Esta tomografía se realizó a orillas de un sembradío de arroz, en los
alrrededores del poblado (figura 6.23)
Se utilizó un arreglo Wenner con separación entre electrodos de 10 m.
El terreno corresponde a una extensa planicie con suelo areno arcilloso.
A pncacion ae los metoaos magneucos y geoeiectucos en la exploracion ae aguas suoterraneas
El perfil obtenido se muestra en la figura 6.24. Primeramente, se
muestra la interpretación obtenida utilizando el método por inversión de
suavizado forzado y posteriormente la inversión robusta.
Al inicio del perfil se observa una capa de arcilla con resistividades
menores a 8 Qm. Esta capa, de 25 m de profundidad, se extiende hasta los
200 m del perfil y luego se extiende a mayor profundidad en la parte central,
en donde se observa una alternancia de arcillas y areniscas
A partir de los 25 m de profundidad se observan capas de
sedimentos con rango de resistividades entre 10 y 30 Qm
Por debajo de los 40 m de profundidad se observa la existencia de un
aglomerado alterado, con resistividad mayor a 35 Qm_ Del centro y hacia el
final del perfil se observan estratos similares.
Las capas alternas de arcilla y arenisca puede tratarse de una falla en
el terreno
FIGURA 6.23. Sitio de la tomografía RS3
CIC
5IN
Deie In» !Ah 4nz C1 C
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INMIlltal RANA 51+~
• ..1.1.111•111.11.=.111111...1• 5 ,21 111 !2 111 51 *I 171
Flemtd~n
NE
11¿
-Apacacion de los melados magneutos y geoelectricos en la expioracion ae aguas suoterraneas
Tornograila Pl53
5W Sualdrado *orzado N5
GO Inut7:148 7 ‘21% II 0 El lIl I »II 111: 01 n
4 1
V31 ,111111111.1111h Vi
4.**/ Sdenis" 11"1"19
• 1111111•1111111111••113111111•11•• 5« 711 I I 73I 13! 07 17j
keeputral
ANarnancla do arcilla y arenisca arcilloaa
UNAK:9550C5p1 1 ;
TOMOGRAF1A RS3 Inversión Robusta
FIGURA 6.24.: Tomogra fía RS3, dispositivo Wenner con 10 m de separación
electródica.
Suavizado forzado (a) inversión robusta (b)
Este mismo perfil tambien se interpretó utilizando la técnica de
inversión robusta. Puede observarse que en esta interpretación se observan
la misma falla, pero las resistividades se ven mejor definidas que en la
inversión del suavisado forzado.
6.4.4. Tomografía RS4.
Esta tomografía se realizó a orillas de la carretera nacional, paralela a
dicha carretera, tal y como se observa en la figura 6.25.
04
-Apiicacton ce los metoaos magnetices y geomectrices en la expioracion cie aguas suoterraneas -
El perfil muestra capas de sedimentos con valores de resistividad por
debajo de 50 Clm En la parte central, entre los 10 y 30 m de profundidad, se
observa una región con resistividades, entre 5 y 10 flm lo que sugiere la
existencia de arcillas y areniscas A los 170 m y a una profundidad de 30 m
se observa una capa con valores de resistividad entre 25 y 50 flm, que se
extiende hasta los 430 m del perfil, hasta unos 12 m de profundidad, lo que
denota la presencia de areniscas
Estos valores concuerdan con la perforación del pozo 4-2000 ubicado
a poca distancia, en la entrada de El Rincón, en donde se presenta una capa
de arcilla de pocos metros de profundidad y luego una capa de arena de
grano medio
En la figura 6 26 se muestran los perfiles obtenidos para esta
tomografia utilizando tanto la inversión del suavizado forzado como la
inversión robusta, con resultados similares
FIGURA 6 25 Salo de la tomogralla RS4
07
SE
Arenisca arcillosa
" pocacion ae ios meioaos magneucos y geoeiecrucos en la expioracion ae aguas suoterraneas
Tornograila RS4 Suavisado forrado
NW Arcillas ast irmtes.- • n s
11 R 3/
: ■ ::
11
a 31 1131 -
.1011141
1731 Imo Inanti SPie
si, 73 XI Uf 215 Me U 112 70fflesi a MI
Coonkinaelas: Mg» ~O
Tomografía RS4 Inversión robusta
PON Fractura Don las va • I _
el
11 9
111 9 1
17 9 IMIRtsenti 54na
IZZIMMIIIMIIIIIIIMEIDUI11111111111• 5111 111 !SI 132 12 251 541 v
gannot alnn
Arcilla
Arenisca arcillosa atm@ nioni 311.
FIGURA 6.26. Tomografía RS4. Suavizado forzado e inversión robusta
6.4.5. Tomografía RSS.
Este perfil se confeccionó en una finca en los alrededores del pueblo
cercano al cementerio.
Se trata de una terraza aluvial, tal como se puede observan en la
fotografía de la figura 6.27. Cercano al lugar existe un sembrado de arroz.
QR
"Apncacion ae ios metoaos magneticos y geoeiectricos en la expioracion ae aguas suoterraneas
Se utilizó un arreglo Wenner con una separación de 10 m entre
electrodos
El perfil sugiera la existencia de capas de arcilla y arcilla arenosa,
propia de suelos sedimentarios.
La figura 6.28 presenta la interpretación de esta tomografía utilizando
la inversión de suavizado forzado.
Entre los 60 y los 330 m del perfil, una capa de arcilla con resistividad
menor a 8 Qm, que inicia prácticamente en la superficie y se va hasta una
profundidad de unos 40 m, hacia la parte central del perfil. Por debajo de los
40 m de profundidad, entre los 120 y los 260 m, se encuentra un área con
resistividad entre 15 y 22 Qm, lo que sugiere la presencia de arenisca
arcillosa.
Finalmente, entre los 330 y los 400 m del perfil, a una profundidad de
unos 25 m. se observa una superficie con una resistividad superior a 18 Qm,
lo que sugiere la existencia de un antiguo cauce de río o paleocanal, con un
gran potencial para una perforación.
FIGURA 6 27. Sitio de la Tomogra fía RS5
Q0
Tomografía RS5 Suavisado Forzado
11 sl1 2I:
Paleocanal
1 un
■
Arenisca arcillosa ~al INg4 rimmot5 Sean
.11.1111111111111.1111.1101.11.1....1 15 , 11 1J1 r I
Arcilla
1f 414 ,j ;
Apitcacion de los metodos magnetscos y geoesectricos en la expioracton de aguas sumerraneas -
FIGURA 6.28. Perfil de la tomografía RS5. inversión mediante suavizado forzado
6.4.6. Tomografía RS6.
Esta tomografía se realizó a la entrada del pueblo de El Rincón, la
figura 6.29 muestra el arreglo de electrodos utilizado en este sitio.
Se utilizó un arreglo Wenner — Schulmberger con una separación de
electrodos de 5 m. Se trata de un suelo plano, arcillo - arenoso.
El perfil obtenido se observa en la figura 6.30. se observa una capa de
arcilla arenosa, con resistividad menor a 8 0m, a una profundidad menor de
5 m, que se extiende de los 30 a los 90 m del perfil. Esta capa alcanza una
profundidad mayor a los 5 m desde los 90 m hasta el final del perfil.
A una profundidad mayor a los 20 m se observa la presencia de
arenisca arcillosa, con valores de resistividad entre 11 y 14 Qm que cubre
prácticamente el resto del perfil. Esta arenisca cae dentro del tipo de
areniscas cuaternarias, propia de la formación geológica predominante en el
área
1 nn
PI
~MI Icxv
•11111111111••11111111•1••111111•111 !ct u lit 412 tt , Patitst t *Pt rrritrha gin' 11 .,
-Apiicacion de los metodos magneticos y geoeiectricos en ta exptoracton de aguas subterraneas"
Entre los 60 y 80 m y a una profundidad de 5 m, se observa una
región con valores de resistividad entre 15 y 25 Dm, que puede tratarse de un
antiguo cauce de rio o un eje de fractura.
FIGURA 6.29. Disposición de cables. Tomografia RS6
Tomografta SR6 Suavizado
FIGURA 6.30. Tomogra fía RS6.
6.4.7. Tomografía RS7.
Esta tomografía se realizó en el camino a la Ciénaga de Las Macana
(figura 6.31). Se trata de una planicie compuesta de suelo arcillo arenoso. Se
1 nt
Apiicacton ae los mexoaos magneucos y geoeiecrricos en la expioracion ae aguas sumerraneas
utilizó un arreglo Wenner — Schulmberger con una separación de 5m entre
electrodos
La figura 6.32 presenta la interpretación de esta tomografía. Como en
los demás sitios del área de estudio, el perfil revela la existencia de una capa
superficial de arcilla, con resistividad menor a 7 Om, la que se extiende desde
el inicio hasta el punto medio del perfil, a una profundidad menor a los 16 m.
FIGURA 6.31 Tomografta RS7
Al final del perfil, entre los 180 y los 210 m, se observa un área que
presenta una arenisca arcillosa con más de 40 Qm de resistividad. Entre los
30 y los 80 m del perfil y a una profundidad mayor a los 10 m se observa
otra región similar con igual resistividad, lo que podría ser un antiguo cauce
de río o paleocanal.
1 n)
Apncaclon cie los met000s magneticos y geoeiectricos en la expioracion ce aguas suoterraneas
Tomograffla ItS7
Jek at• - „ Suavizado Arcilla ~rosa SVV
51 154 L. : 1
Posibte l'abocaos!
1 k archlkma s ■- la WX 111G.11K1 51.7
Dieposeehro %me, ScNumberger
.1111.1.111111.1.1.111117111.111111.111 11 1. .15 '51 ?I' C1
FIGURA 6.32. Perfil de Tomogra fía RS7.
6.4.8. Tomografía RS8.
Esta tomografía se realizó en el camino que va de el poblado de El
Rincón hacia la Cienega de Las Macana, la figura 6.33 muestra el sitio donde
se realizó.
Se trata de una planicie con suelo arcillo arenoso. Se utilizó un arreglo
Wenner con separación de electrodos de 10 m y se utilizaron tanto la
inversión robusta como el suavizado forzado para su interpretación (figura
6.34).
1nz
plicacion ae los metanos magneucos y geoelecuicos en la exploracIon °e aguas suokerraneas
FIGURA 6.33. Sitio de la Tomografia RS8
El perfil presenta regiones con capas de arcilla. con valoresde
resistividad menor a 10 Qm, lo que puede observarse desde su inicio,
luego se extiende hasta una profundidad de 40 m, hacia los 180 m del
mismo. En la parte central, iniciando a los 150 m del perfil. se ve otra capa de
arenisca arcillosa, con una resistividad superior a los 30 Qm. El resto del
perfil presenta alternancia a valores de resistividad por debajo de los 20 Qm.
Tomogratia RS8 Suavizado
Arc .11»
Dar loara Q1E • " % Ami%
lir-- 1:11
i »
1
4? SI 1111111 044~ Saco
111•••M11•11111IND•NII•IIIMI !3,1 • 1 • 1T y. 51 ,
Petrol r in • tuspota3vo werutar
irawznibuirepi ti: I
1 flit
Apitcacton ae tos metoaos magneucos y geoeiectricas en ia expiaracion ae aguas suoterraneas
Tomografla R5t1 Invereron robusta
wat thi Gessab 107
••.•1.111•1111111.0••.•.• 2.4 n! III III 1? Ql 4 kraielW 1.1 •
FIGURA 6.34. Tomografía RS8 con inversión por suavizado forzado y robusta
6.4.9. Tomografía RS9.
Como se muestra en la figura 6.35, esta tomografía se realizó a orillas
de la carretera que va del poblado de El Rodeo a la Carretera Nacional
Chitré -
Se trata de una llanura con suelo arcilloso de color pardo. Se utilizó un
arreglo Wenner con separación de electrodos de 10m
El perfil fue realizado paralelamente a la carretera (figura 6.36). El
mismo muestra estratos de arcilla. arcilla arenosa. arenisca arcillosa y la
presencia de posibles paleocanales.
Se presentan dos regiones con arcilla cuya resistividad es menor a los
70m. del inicio hasta los 140 m y entre los 200 m hasta el final, esta última
se observa hasta la profundidad máxima del perfil, en su parte central
Además se observan tres regiones con arenisca arcillosa con
resistividades mayores a 20 Qm. Estas tres regiones pueden ser parte de un
paleocanal
A plicacion de los met000s magneticos y geoeiectricos en la expioracion de aguas sudterraneas
'VI dilr -hír
FIGURA 6.35. Sitio de tomografia RS9. Carretera entre El Rodeo y la Carretera Nacional Chitré - Divisa.
Tomografía RS9 Suavizado
Arcilla
! ,§5, t 1 Ci t
204
20 4 ;
q Arenisca arcillosa
»su ;aural Sioi 1111...a...11.011..111111111. Posible paleocanal
.1w let1 11 , rí 21f Z ti" Dimnaí «en?
Dispositivo Wenner
FIGURA 6.36. Tomografia RS9
6.4.10. Tomografía RS10.
La figura 6.37 muestra el arreglo de electrodos y el equipo utilizado
para esta tomografía. El sitio corresponde a un camino que va diagonal a la
salida del El Rodeo hacia la carretera Nacional Chitré — Divisa. Se trata de
una planicie con suelo arcilloso color pardo.
1 flP
Apncacion ae los meroaos magneucos y geoeieuncos en la exploracion ae aguas suoterraneas
Se utilizó un arreglo Wenner — Schulmberger con una separación
electródica de 5m. por lo que la profundidad del perfil es inferior a 47 m
FIGURA 6.37. Tomografia RS10
El perfil obtenido, figura 6.38, denota la presencia de una capa de
arcilla hasta unos 25 m de profundidad. desde los 30 m de inicio del perfil
hasta el final con una resistividad inferior a 7 Qm. Desde los 30 m del perfil y
a una profundidad de unos 15 m se observa una capa de arenisca arcillosa
con una resistividad mayor a 23 Qm.
También puede observarse la alternancia de la arcilla y una arcilla
arenosa con resistividad entre 8 y 11 Qm,
Hpiicacion ae los metoaos magneucos y geoelectricos en la expioracion ae aguas suoterraneas
Arcilla arenola
II D1111105ilibrq:11/1
41 ti 11.1
Tomogralia SRIO Suavizado Forzado
Arcilla se MI 1
or Diri p0.1rilv0 Wein. r •Schlumbefrof
MWi lacn i
FIGURA 6.38. Tomogra fía RS10
La región de El Rodeo se encuentra cercana al área de las
ciénagas por lo que puede tener potenciales sitios para la perforación de
pozos, pero presenta la dificultad de que algunos tienden a salinizarse
1ruz
CAPÍTULO 7 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS MAGNÉTICOS Y GEOELÉCTRICOS EN LA EXPLORACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS°
7 1 Introducción
Los resultados obtenidos en esta investigación, representan una
contnbución al conocimiento de los recursos hídncos subterráneos de vanos
sectores de la Peninsula de Azuero Puesto que se encuentran ubicados en
el Arco Seco de Panamá, éstos son de interés práctico
Esta investigación se desarrolló a partir de la integración de datos
geológicos, geofísicos y fotografias aéreas, complementados con las
perforaciones realizadas en el área La integración de estas técnicas permitió
el logro de los objetivos propuestos
La investigación, si bien no es completa ni exhaustiva, aporta
información que permite proponer estrategias para facilitar la exploración de
las aguas subterráneas en la zona de estudio y en otras regiones, con
condiciones geológicas similares, en la Republica de Panamá
Desde el punto de vista geológico, la zona de estudio se conoce de
forma muy superficial Las caracteristicas estructurales y litológicas distan
mucho de ser homogéneas como se pudiera deducir del conocimiento
geológico regional que se tiene
Fueron muchas las dificultades técnicas para la realización de esta
investigación, por una parte la escasa información hidrogeológica y por otra
los escasos afloramientos Estos ultmos se encuentran altamente
meteonzados a causa de la vegetación y el clima, propio de las regiones
tropicales Ello, sin embargo, no impidió la realización de un levantamiento
litológico, que permite confirmar la geología, ya descrita, a grandes rasgos
110
7 2 Análisis
El punto central de esta investigación lo constituye el análisis de los
datos aeromagnéticos del área de Santa Mana y las tomografias realizadas
Éstas ultimas en las áreas de Santa María y Pedas', apoyadas en su
interpretación por las perforaciones suministradas por el Instituto de
Acueductos y Alcantanllados Nacionales (IDAAN)
Los datos aeromagnéticos del área de Santa Maria, reflejan la
estructura geológica profunda de la misma Destacando la extensión en
profundidad de las rocas que afloran (sedimentanas y volcano-
sedimentanas) Con ello, se infiere la ubicación, geometría y caractensticas
de las cuencas sedimentanas Se destacan alineaciones del campo
magnético, algunas de ellas relacionadas con fallas conocidas Estas
alineaciones apoyan la existencia de esas fallas, mostrando su geometria en
profundidad, y sugiriendo las rocas que afectan
Tanto El Rincón de Santa Mana, como en Pedas', para la realización
de las tomografias, se utilizaron arreglos Wenner y Wenner-Schlumberger
En ambos casos la separación de electrodos fue de 5 y 10 m
En el área de Pedas( la tomografia Ti, se realizó con ambos tipos de
arreglos (Figura 7 1 y 7 2) Se observa que el arreglo Wenner—Schlumberger
define mejor la estructura del subsuelo ya que, resuelve capas que no define
el arreglo Wenner
111
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
Se puede observar que por debajo del límite entre las arcillas-arenas y
las gravas, el arreglo Wenner—Schlumberger presenta una mejor definición
del subsuelo, además alcanza una mayor profundidad de exploración
Tomografia T1
ene a Ponme KAciA LA CAMERA
DI Arda zwesa Pum lackwoMebil Un» di Diepleiro Arolla armasa
O
Dispositivo Wermer -Sclumberger
bote 5111 ere 1 34 % bese *el Resisbete Secta
.111.11111111111111..0.1111111.111111 330 10 Fa 101 152 22 ;C. Ste
Pe!~ e D'Irt m Mete* len s 100 rn
FIGURA 7 1 Tomografía Ti,Arreglo Wenner-Schlumberger
Cercano al sitio donde se realizó esta tomografía existe un pozo (3-
2002) con buen rendimiento, cuyo diseño se muestra en la Figura 7.3. La
estratigrafia definida en esta perforación está representada. de manera
consistente, en la tomografía Ti.
1 n
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
Tomografia TI
Nade el potreo isma carretera
Ademen Panel tkactismielic Cene() dei Dispositivo arcilla arenosa DI4411
(1.6 / EG CO !I ) 24 D 211. " ' ' ' • 1 ' ' ' ' ' " ' ' ' ' 1 ' . . ' ' . ' .
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thoposillo ame»
»mei N15 eetr: »re kW Ilesateey Soso
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Intylt, cen "
llamee lana is 109 el!
FIGURA 7.2 Tomogra fía TI. Arreglo Wenner
1 ? 1
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Litologia Descripción
Diño Técnico se deo Pozo
NE
Plano de localización Hoja topográfica Escala it
N NI \
Pista de aterrizaje
Pozo 3-02
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Terrenos Sra. EsIlda de Moscos°
t ro c e ili
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72.ti.
3,4 o C> ,..‘ —
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1
Datos del Pozo Pozo fi" 3-2002 ototo del Pozo Incremento producción
Parf°raci°" N. 2 Shetodo de perforación percución por cable Profundidad 27.4 m
O ■ ametrus 0.36 ni 0,25m y u 20m Entubamiento 27.4 m Enrejillado 24.4 m
Fecha de construcción 2-942 al 11.10-02 Observaciones
,-- _ I Arena fina
- —7-7 .1 A r c i I la arenosa
__.
-61 .
O O I n Grava
Y 7' l Andesita — ,.._
— 'le.< ,--
-----V6,:i — — ESC.1/8 1,52 m
FIGURA 7.3 Diseño de Pozo 3-2002, existente en el área de la Tomografía Ti
1 1 3
II
Apiicacion ae tos mecoaos magneuros y geoeteuricus en i empurdtAUF1 Ue dgUelb SUUtel I dl led5
El perfil obtenido en la tomografía T2, Figura 7.4, identifica la presencia
de una fractura en el terreno. La misma está confirmada por el drenaje
existente en el área, el cual se visualiza en la fotografía 6.7.
De igual forma el perfil obtenido en la tomografía T4, Figura 7.5,
muestra la existencia de una fractura en el terreno, y la fotografía de la
Figura 6.12 comprueba la existencia de un drenaje en esta área.
Tomografia T2
Chapoutrvo Wennor Eje tia la Fractura
huir 5 NTS ro+ 38 %
In4ne liz4t1 AtitüNti Sittor
••••1111111.1111111•E.1111111111111 3DD 1 120 :«11 EU 'V? 194' 3339
Pel,MMIT r. *en m
t'fti ,/~ ;pm% -
FIGURA 7.4. Tomografía T2
Las figuras 7.4, 7.5 y 7.6 presentan los perfiles obtenidos en tres de
las tomografías realizadas en Pedasí Estos perfiles definen la existencia de
horizontes de material alterado en la zona superficial. Inmediatamente por
debajo se determina la presencia de un material volcánico, con resistividades
por encima de los 2 000 Qm. Estos valores se determinan en profundidad en
o en áreas donde la roca está fracturada. Esta es una característica común
114
Aplicacion ae las mewaas mdgneticas y geueleculcus en Id explurduun ue disucn. bLIUtel I duCclb
de toda el área de Pedasí, dominada por las formaciones Macaracas y Playa
Venado, de origen vulcano-sedimentario y volcánico. respectivamente.
Tomografia T4
mospolai da Padaat Cantto don apeatth o
lit) 3. tul
-330«
501,
X101
10O
100.
7001 lobetee -- alsondo
11114-01411, ont,rnii1 r4 Itoozdal ton lopearin br
I *frior 5 Lbs aria 3 5
31 0
6111 133 37 , te 955 t333 4373 Anneul tr otrr, m
~salid todo 0 33 ivaie1s Lel Al *lo
N/taxa!, arottdtton r medid resten da»! • 0 87 rito oemodo kg oled *O O fr, Ust árdrxhi rt otri M41OQm 1101 'ladrad, Sf 8C119 • I,
FIGURA 7.5. Tomogra fía T4
Tomografia T3
~.m5 PMS *Int 27 %. erene hfork1 %Mari Stemil
.1.111.11.11 1.111111.111111.11.01.1=111MMM 330 SE 7 1117 303 r+,r, 3591
Pinntml ohm ro
!. 1.41 flatard• SOK rol 5 10 en
FIGURA 7.6. Tomografía T3.
/
lis
Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctrtos en la apio:anon de aguas subterráneas"
La metodologia de analisis empleada en Pedasi se aplicó de manera
similar en el sector de El Rincón de Santa Maria
El registro del pozo 4-2000 (Figura 7 7), cercano al sitio de esta
tomografia RS1, se ha determinado la presencia de capas de arcilla y arenas
hasta los 20 m de profundidad y aglomerado tobáceo por debajo de los 20 m
En la figura 7 8 se presenta el perfil obtenido en la tomografia RS1 En
este perfil se muestra la correlación de la geologla del pozo 4-2000 con los
resultados de la tomografia
Litologia de pozo a la entrada de El Rincón de Santa María
Prasma 112=1
002"40 SqnnMrnfg
Localidad El Rincón Propietario 1.12.A.A.N.
utotow, i Desaipcon
1% it• 1111, m..p.
Nota N 4129011 Coordenadas N 02222 E ~
Cota del Suelo 12 Metros
Cuarta ilidzognIfica Rio Santa Maria
Desea° técnico 921:1211a del pozo Hola topográfica
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14. d de Pertaracen BIZSZCI1.21~1
1º.3.12slaa. Dw'os aUX.:25.32atall.:121
rignamnarD cr~cooa tocha de 1129291a9:42 ne......nrs
FIGURA 7 7 Registro de pozo 4-2000, entrada a El Rincón, próximo al área donde se realizó la Tomogralla RS1
11A
MlILdLIUII UC 1%. IIICUJUUb I I lahl y iseUelell.1 ILu tu a eAptur ell.11.011 %Je disuds NUULCI I dlledb
TOMOGRAFIA RS1
S1N hose Ski r 2 Arcillas
2
liest Wel ~id) beir
•••••••11111•111101111•111111Z 12 1 12 %S SI lD
;muro dier
Dispositivo Wenner- Schulmberger
Aglomerado tobaceo alterado ne n
FIGURA 7.8. Tomografía RS1, arreglo Wenner—Schulmberger
La perforación 2-98, Figura 7.9, cercano al sitio de la tomografía RS6,
presenta una capa de 25 m de material sedimentario como arcillas. lutita,
arcilla arenosa. entre los 25 y los 40 m un aglomerado tobáceo y a partir de
los 40 m una capa de arcilla y areniscas : lo que concuerda con los resultados
de la tomografía.
La figura 7.10 presenta el perfil obtenido de la tomografía RS6. En él
se observa una capa de arcillas desde el centro hacia el final del perfil, con
una profundidad hasta de 25 m. El resto del perfil muestra capas de
areniscas arcillosas a mayor profundidad. Existe la posibilidad de la
existencia de un paleocanal el cual podría estar constituido por
conglomerados. Lo cual estaría correlacionado con la información del pozo
2-98.
117
Cne E
MiJ11,11...,111 UC IV) , 11WW1JVD 11101511e1.1LIJ y 6CUCICI-LIILUN el I Id CAIJIUldllUil Ue dgUdS SUUlti I dflCdS
Provincia Herrara
Distrito Santa María
Localidad El Rincón
Propietario I.D.A.A.N.
RI.(11ti 1 ft( 1 1)1 11 )/( 1ti.
Hoja N ° 4040 II
Coordenadas N81378'E 80 °37'18.5 -
Cota del Suelo 10 Metros
Cuenca Hidrográfica Río Santa Maria Diseño técnico
del pozo Plano de localización Hoja topográfica
-o co ti -lo c =
o in w e'
Litologia
Descripción
v> 2
E Centímetros
II:1 2 2 lar El Rincón
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300 m
Carretera Nacional
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so
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Datos del POZO
Pozo N " 2_9$ Objeto de pozo Abastecimiento al Sistema Perforadora N° 9 Método de Perforación Rotativo de aire
Profundidad 57.9 metros Diámetros 57,9 m • 20crn,. Entubamiento Enrreliflado Fecha de construcción I3j4102d291
FIGURA 7.9. Litología de/pozo 2-98 en la entrada de El Rincón, próximo al sitio de la Tomografia RS6.
Tomografia SR6 Suavizado
FIGURA 7.10. Tomografía RS6
1 1R
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploracion de aguas subterráneas'
La litologia del pozo 6-98 (Figura 7 11) en la entrada del poblado,
próximo a la iglesia, describe la existencia de una capa de con un espesor
mayor a 6 m de arcilla Entre los 6 y 12 m de profundidad una capa de
aglomerado y después de los 12 m un estrato de lutita negra
En resumen el análisis de las tomografias y las perforaciones sugieren
la existencia de una capa de arcilla, otra de arenisca, un aglomerado y lutaa
negra hacia el área de la iglesia del poblado
11.1C1S111( 01 IN)/411
Provincia 1~ Hola N° 4040 II
Distntn Santa Liaría COOrderndas N r 07 8 e E t0 -36 aot Lccalldad FI Rill030 CORO dol Sudo Mimo Prootetano Liaba Cuenca Hidrográfica Ro Santa henrin
4 2 1 a
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Descripción
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1211102951222o. Pozo N • Lie Obseto 4000W áracasiaatzna Perloredora NI e ~do Ce Parearacenegii~ro. Przanclad 466 ~zoo Manen Silloiece-2.5siltia Enybarmento Enrojecido nOlo Os Cantrucchán ~USW Otacomactira
Figura 7 11 Litología del pozo 6- 98 próximo a la Iglesia
riQ
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctricos en la exploración de aguas subterráneas"
Tomografia R93
Suavizado forzado
ti
NI 010 Mei %
110 1411 I21/ ill)
Agiomerado alterado
Maca arcillosa
1111111E1111111111•11111 15! p.' 19 11 rn Alternancia de arcilla y arenisca arcillosa
'
FIGURA 7.12. Tomografía RS3 realizada en la cercanía de/a línea en donde se realizó el esquema Geológico.
En la investigación del área de El Rincón de Santa María los datos
aeromagnéticos analizados, las tomografías y las perforaciones de pozos
existentes, han permitido la realización dos esquemas geológicos.
El resultado de las tomografías RS1, RS3 y RS6, correlacionadas con
las perforaciones de los pozos 4-2000, 2-98 y 6-98, todos en la entrada al
poblado de El Rincón (figuras de 7.7 a 7.12), han permitido el diseño de un
esquema geológico de esta área, el cual se presenta en la figura 7.13.
Este esquema muestra la existencia de una capa de arcilla con una
profundidad de unos 15 m, luego una capa de arenisca con un espesor de
unos 5 m hacia el inicio del perfil, aumentando su espesor a unos 20 m hacia
los 1 300 m del mismo
Desde el inicio del esquema hasta los 1 700 m, se observa de una
capa de arenisca arcillosa, a una profundidad mayor de 10 m. El espesor de
"Aplicación de los metodos magnéticos y geoelectricos en la exploración de aguas subterráneas
este estrato oscila de menos de 10 m al inicio, hasta unos 25 m hacia los
1 350 m del perfil
A mayor profundidad se localiza un aglomerado, que se extiende
hasta el final del perfil, donde llega a tener entre 10 y 15 m de profundidad
Entre los puntos centrales de las tomografias RS3 y RS6 se sugiere la
existencia de una falla en direccion NW-SE
Hacia los 450 m del perfil y a 40 m de profundidad se encuentra otra
capa de arcilla
A partir de los 1 700 m y hacia final del perfil, a profundidades entre 20
y 30 m, se observa una capa de !Ata negra
ESQUEMA GELÓGICO EN LA ENTRADA AL RINCÓN Caniansia• 04073~1153
Polkanddadfml
• ~O 103 300 300 ~I
o
10
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0110 1110 003 MI Hm 1 100 1
~asan 510374 7.22
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Mg ES
ARCILLA 414111111CS •IIICILLIS• 404010WD0 LUTITS ~04
FIGURA 713 Esquema geológico obtenido a través de los resultados de las tomograflas
La figura 7 14 presenta otro esquema geológico realizado a partir de
los datos obtenidos de las tomografias RS4, RS2 y las perforaciones de los
pozos 4-2000 y 3-2000 Este esquema se realizó paralelamente a la carretera
nacional Chitré—Divisa, perpendicularmente a la entrada de El Rincón
171
11W Arcillas uyt• iv~1Si5.11.!›.
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Coadonides 539930 114630
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Aplicacion cle lOS TTICLOW5 magilein.ub y iscucic‘ki la cm.m.ro OLIIJIT uc auhos.c. s
ESQUEMA GEOLÓGICO CARRETERA NACIONAL
Falla
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A R*4 Pozo 4-2000 Pozo 3-.2000 R52 a
IDO 200 '1 300 4011 500 600 700 000 900 1000 1100 1 Alle 1 300 1 400 1 Id 1000 1700 1 0 '11011 2 000
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- • : Coorderudats 9113741195070
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Cooniarhados
.-- -.- — • • . •
539695 ' 096609
ARCILLA ARENA GRANO MEDIO AGLOMERADO TOBACE0 TOBA
FIGURA 7 14. Esquema geológico carretera nacional, Chitré-Divisa, entrada a El Rincón
El esquema muestra una capa de arcilla al inicio del perfil, con una
profundidad de unos 40 m, tal y como lo muestra la tomografía RS4 (Figura
7.15), la cual se realizó al inicio del perfil. Esta capa disminuye su
profundidad hacia la ubicación del pozo 3-2000, cuyo perfil litológico se
muestra en la figura 7.16. Luego se tiene una capa de arena de grano medio,
que al parecer no es continua después los 1 700 m.
Tomografia RS4 Suavizado forzado
SE
122
"Aplicación de los métodos magnéticos y geoeléctncos en la exploración de aguas subterráneas"
FIGURA 7 15 Tomogralia RS4, carretera Nacional hacia Santa María
INSTITUTO DE ACUEDUCTOS Y ALCAN- ARRILLADOS NACIONALES
REGISTRO DE POZOS
Provincia HERRERO. sobe ei- 4040 II Distrito SANTA ~Jala Conminas N ~CC t 540000 Lane/dad. el. RINCON Cota del ~lo 12 metros ~diario RUAR Cana Noroote Roo Sienta Mana
Ti i l litabact Diseño ?canco <MI Pozo
mala topoundaPleree de ~Ración
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Enandieledo Fecha de coadrucción ~ce 15401 Obsvacione No ~de Rae poto ea puede eafl en epoca coca. Vil s. Onil~ un acuden, de 411 se de ~ea
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~si Esatio•Pal rad de ~os ~1~1 Cena ~In ~I DeurnIco POI
Canoinsi lisp~c, ~da talad
FIGURA 7 16 Perfil litológico de pozo 3— 2000 Carretera Nacional entrada a El Rincón
De los 1 300 m del perfil hasta el final del mismo, se puede observar
una capa de tobas, aparentemente atravesada por una falla
La falla se puede asumir observando la tomografia RS2, Figura 7 17
En ella se observan tres regiones, una con arenisca arcillosa con resistividad
promedio de 30 Dm, otra una capa de toba alterada con una resistividad
mayor a 50 Dm y entre ellas una superficie con una resistividad alrededor de
20 Dm Esta diferencia hace presumir la existencia de la fractura o una falla
123
-- Apacacion ae 105 Me10001 megneutus y seueicLuILW el 1 10 C.114.111.0 01.0.01 LIC
Finalmente se observa la presencia de un aglomerado tobáceo,
afectado también por la falla existente.
TOMOGRAFIA RS2
Pozo en servicio
I 11\ 111 Arcilla . SE
iT3, Arenisca- arcillosa
me MI brito Ira Toba alterada
le 1V 110 u, at Falla ~oda II
' 11
FIGURA 7.17. Tomografía RS2, Carretera Nacional entrada a El Rincón
124
CAPÍTULO 8
CONCLUCIONES
125
'APLICACION DE LOS METODOS MAGNETICOS Y GEOELECTRIUOS EN LA
EXPLORACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS'
El aumento de la población y el desarrollo de la agrian& -"—
provocan una disminución de las reservas de agua a nivel mundial __ _
situación conjuntamente con problemas de contaminación de las aguas
superficiales y subterráneas puede conducir a un desabasteamiento de este
vital liquido
Nuestro país no escapa de esta realidad y la región del Arco Seco,
en este sentido, es quizás la más afectada
Todo esto hace necesano localizar acurferos y lugares aptos para
realizar nuevas perforaciones Esto obliga la utilización de técnicas
científicas, como la prospección geofisica, que garanticen la efectividad de la
perforación, tanto en rendimiento como en la calidad de agua y al menor
costo posible
Los resultados de esta investigación, obtenidos por los métodos
magnéticos y geolectncos, permiten obtener conclusiones que ayudan a
mejorar el conocimiento geológico de la región de estudio y por ende localizar
lugares aptos para la realización las nuevas perforaciones
Las anomalías magnéticas de campo total en la región estudiada están
claramente relacionadas con la geología superficial, reflejando su geometria y
estructura en profundidad
Las alineaciones del campo magnético sustentan la existencia de fallas
conocidas, mientras que otras alineaciones, no relacionadas con zonas de
fallas, sugieren la existencia de tales estructuras, probablemente, sin indicios
visibles en la superficie Estas estructuras corroboradas o infundas,
126
constituyen elementos esenciales del sistema hidrogeoiogico ce ia zona
Quizás estén relacionadas con zonas de cargas y recargas de los acuíferos
También es importante considerarlas al momento de valorar las probables
vías de contaminación de las aguas subterráneas
El análisis de los perfiles obtenidos con ambas arreglos permiten
concluir que si bien ambos son efectivos, el Wenner-Schlumberger define
mejor las capas del subsuelo y es más efectivo en estructuras complejas,
debido a su sensibilidad a estructuras tanto honzontales como verticales y a
su capacidad de exploración a mayor profundidad Si la geología en estudio
no es muy conocida, es recomendable el uso de ambas configuraciones
El empleo de las tomografías realizadas, conjuntamente con la
información de las perforaciones, ha permitido la confección de dos
esquemas geológicos en el área de El Rincón, mostrados en las figuras 7 13
y7 14
Estos esquemas ayudan a ampliar el conocimiento de la geología
local, de suma importancia al momento de elegir un sitio para una
perforación
El esquema obtenido a la entrada de El Rincón permite determinar la
existencia de una capa de arana, entre 10 y 20 m de espesor, en la parte
supenor del acuífero Esta capa sirve de protección del acuifero, el cual no
debena ser vulnerable a la contaminación, sin embargo, las zonas de recarga
deben ser protegidas, sobre todo por el tipo de actividades que se realizan en
el área
127
El perfil presenta una segunda capa constituida por arenisca, la que
varia de profundidad y espesor en los diferentes sectores estudiados La
misma no es homogénea lo que podría ser indicativo de que se onginó en
diferentes eventos En algunos sectores, ésta podría contener un alto
porcentaje de arcilla, ello se infiere a partir de los valores de resistividad
obtenidos
En el área de El Rincón de Santa Mana, en los sitios de las
tomografias R54, Carretera Nacional, RS7 y RS8, ambas camino a Las
Macana y RS10, a la salida del poblado de El Rodeo, se presentan como
regiones con buen potencial para la realización de perforaciones
El análisis de las tomografias realizadas en el área de Pedas'
demuestra la validez del método electroresistivo, ya que se han observado
las áreas de fracturas, que concuerdan con la estructura regional También
se ha podido comprobar la coincidencia de los resultados con las tomograflas
y de las perforaciones realizadas en el área
En general las tomograflas realizadas en el área de Pedasí muestran
honzontes con valores de resistividad bajo, sobre capas más profundas con
valores de resistividad cercanos a los 4 000 Dm Esto concuerda con las
caractensticas de las formaciones de la región, Macaracas (TO—MAC) y
Playa Venado (K—VE)
Por otro lado, los resultados obtenidos en El Rincón de Santa María
muestran valores por debajo de 100 Dm, lo que es propio de matenal nco en
arcillas, dominantes en la formación Macarácas (TO—MAC)
128
Debido a la diferencia entre los tipos de suelos en estas regiones
puede verse que en las interpretaciones realizadas se utilizaron valores de
referencias de resistividad diferentes En el caso de El Rincón debido a que
se trata básicamente de suelos sedimentarios, la resistividad se toma en
base a 5 Dm, en cambio en Pedasí, debido a que la geología es de ongen
volcánico, el valor de referencia se tomó en 30 Dm
El análisis de las tomograflas realizadas en el área de Pedas( permite
sugenr sitios con alto potencial para la realización de perforaciones, como lo
son en terreno del señor Medardo Cano, camino a la Playa El Bajadero (T2),
el camino a la Playa El Toro (T3), en el Camino de Rocha (T6) y en el área
cercana al sitio donde se construye el nuevo hospital (T4) En cambio el
terreno donde se realizó la T5, no presenta características para una
perforación, lo que se comprueba por la existencia de un pozo cercano de
bajo caudal
A pesar que el uso de la Tomografia ha dado buenos resultados, no
debe ser la unics técnica a utilizarse Una manera de obtener resultados
óptimos en la investigación sena el empleo simultáneo de vanas técnicas de
prospección, como la sísmica de refracción, la resonancia magnética
protónica entre otras
La metodologia aplicada dependerá en gran medida del contexto
geológico y de las condiciones de cada región
Para la interpretación de las tomografías se utilizaron las técnicas de
inversión del suavizado forzado y la inversión robusta Se observó que en
algunos casos los perfiles mostraban diferencias significativas al utilizar
129
ambas técnicas Estas diferencias se deben a que la geoiogia cei terreno es
complicada, por lo que en este tipo de geologia la técnica apropiada ha de
ser la inversión robusta, por la vanaaón lateral de la geologia
Todos los resultados señalados permitirán realizar futuros trabajos
hidrogeológicos más efectivos, así como onentar trabajos geológicos y
geoftsicos, y sugenr ubicaciones de pozos de agua
Las interpretaciones de las tomografías realizadas tanto en Pedas(
como en El Rincón de Santa Mana, se han analizado con valores del RMS
del orden de 3,5 %, lo cual indica que los valores obtenidos de la
resistividad aparente están cercanos a los valores de la resistividad medida
Esto es indicativo de que el modelo de interpretación es el apropiado
En algunas de las interpretaciones de las tomografías de El Rincón se
ha asumido la existencia de paleocanales La posibilidad de la existencia
de estos paleocanales o antiguos cauces de ríos se basa en observaciones
satelttales del área Para comprobar su existencia se deben realizar
estudios que venfiquen su secuencia y en consecuencia su existencia
81 RECOMENDACIONES
Debido a la importancia del agua para la vida y para las actividades
del hombre, éste es un recurso que debe explotarse de manera racional y
proteger sus fuentes Para este fin es necesano conocer, de manera
aentifica, las reservas con que se cuenta
130
Las técnicas geofisicas representan una alternativa para ello, por lo
que se hace necesano contar con el equipo y el recurso humano profesional
para hacerlo
Es indispensable la planificación racionalizada de los pozos a explotar
Igualmente es necesana la fiscalización eficaz del uso de las aguas
subterráneas y el fiel cumplimiento de las normas vigentes para su
explotación
Es imprescindible reforzar las políticas ambientales con que se cuenta
para proteger tanto las aguas superficiales y subterráneas Es recomendable
reforestar las cuencas de los nos y controlar penódicamente los desechos
que se viertan en ellos para evitar su contaminación
También se recomienda la promoción y desarrollo de nuevas
investigaciones para aumentar el conocimiento cualitativo y cuantitativo de
los recursos hidncos existentes
Finalmente, se recomienda contar con un plan de contingencia para
dar respuesta a la población en caso que se produzca una situación de
desabasteamiento o contaminación, como el ocurndo con el no La Villa El
conocimiento de las reservas de agua subterráneas puede ayudar a
encontrar una solución viable
131
CAPÍTULO 9 REFERENCIAS
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