Sondeo Electrico Vertical

PRIVADA 14 C SUR # 6303-A R.F.C.: ASO080910HN7 TEL: 01(222) 2443537

COL. VILLA UNIVERSITARIA PUEBLA, PUE. [email protected]

Con Calidad, Conocimiento y Experiencia

Garantizamos su Inversin.

ESTUDIO GEOFSICO

TCNICAS

Resistividad Modalidad Schlumberger

UBICACIN

Boulevard va Atlixcyotl ACCESO NORTE A

LOMAS DE ANGELOPOLIS

Para

GRUPO JHOSPI S.A. DE C.V.

Septiembre de 2014





ndice

1. Introduccin 3

2. Localizacin 4

3. Objetivos 6

4. Marco Geolgico 7

4.1. Fisiografa 7

5. Trabajo de Campo 10

5.1. Trabajo de campo Sondeo Elctrico 10

6. Procesamiento de Datos 13

7. Resultados 16

7.1. SEV-01 17

8. Conclusiones 26

9. Bibliografa 28

10. Caractersticas del equipo 29

11. Certificado de calibracin 33

12. Fotografas 38





1. Introduccin

Se contrataron los servicios de ANIMAL SOIL S.A. de C.V. para realizar una

exploracin indirecta por medio de estudios geofsicos en la modalidad de sondeos elctricos

verticales tipo Schlumberger. Los cuales son comnmente empleados para obtener una

estratigrafa del suelo relacionando parmetros elctricos del suelo. En este caso el

parmetro de resistividad elctrica y el de conductividad elctrica. Los cuales se pueden

asociar a diferentes tipos de materiales por los que pasa las lneas de flujo elctrico.





2. Localizacin La zona de estudio se ubica en la ciudad de Puebla en el estado de Puebla. En el Boulevard via Atlixcyot a la altura de Lomas de Angelopolis.. Vase las figuras 1, 2 y 3

Figura 1. Localizacin de la zona de estudio en el estado de Puebla. (Imagen tomada de Google Earth, 2014)





Figura 2. Localizacin de la zona de estudio en la ciudad de Puebla (Imagen tomada de Google Earth, 2014)

Figura 3. Localizacin de la zona de estudio en la boulevard va Atlixcyotl (Imagen tomada de Google Earth, 2014)





3. Objetivos

Las mediciones de resistividad tiene como objeto conocer el valor real de la resistividad de la tierra, en trminos de ohms metro.

Estimar la profundidad y espesor de cada una de las capas que conforman el modelo geoelctrico.





4. Marco Geolgico

4.1. Fisiografa

En ciencias de la tierra, una regin se considera provincia o regin fisiogrfica cuando presenta un origen geolgico unitario sobre la mayor parte de su rea, as como una morfologa y litologa propias y distintivas. Estas unidades a su vez pueden ser divididas en una serie de subprovincias fisiogrficas, que pueden presentar elementos discordantes conocidos como discontinuidades fisiogrficas.

Las regiones fisiogrficas en que se ha dividido nuestro pas son: Pennsula de Baja California, Llanura Sonorense, Sierra Madre Occidental, Sierras y Llanuras del Norte, Sierra Madre Oriental, Gran Llanura de Norteamrica, Llanura Costera del Pacfico, Llanura Costera del Golfo Norte, Mesa el centro, Sistema Volcnico Transversal, Pennsula de Yucatn, Sierra Madre del Sur, Llanura Costera del Golfo Sur, Sierras de Chiapas y Guatemala, y Cordillera Centroamericana.

La mayor parte de las regiones fisiogrficas estn formadas por montaas y planicies que en ocasiones dan lugar a terrenos muy accidentados, y en otras a paisajes con suaves pendientes.

El hecho de que el relieve de algunas regiones sea muy accidentado, ha constituido una barrera para integrarlas al desarrollo del pas; pero tambin ha sido un reto para la sociedad mexicana, que ha efectuado un gran esfuerzo construyendo carreteras, puentes, presas y otras grandes obras de ingeniera. (Vase la figura 4)

Figura 4. Fisiografa (Imagen tomada de INEGI, 2010)

La regin fisiogrfica Sistema Volcnico Transversal.





El Cinturn Volcnico Transmexicano (CVT) constituye una expresin fisiogrfica con una extensin de unos 920 km (Figura 20), que bisecta a la porcin intermedia de la Repblica Mexicana desde el Ocano Pacfico hasta el Golfo de Mxico, es decir, desde Baha Banderas en el estado de Jalisco, hasta Punta Delgada es el estado de Veracruz. La zona volcnica del CVT en su extensin norte-sur es variable; en su porcin central, desde la ciudad de San Luis Potos hasta el poblado de Chaucingo en el estado de Morelos, tiene alrededor de 400 km; mientras que entre el poblado de Teziutln, Puebla y la ciudad de Orizaba, Veracruz, hacia el Golfo de Mxico, tiene aproximadamente 100 kilmetros.

La provincia tectnica del Cinturn Volcnico Transmexicano est en proceso de emersin, afectada por esfuerzos distensivos que generan sistemas estructurales de fosas y pilares en algunos lugares complejos, y cuyo arreglo geomorfolgico es el de un desarrollo numeroso de valles escalonados hacia el centro del Cinturn Volcnico Transmexicano. Muchos de estos valles estn elevados, por ejemplo, en los estados de Nayarit y Colima, en la Cuenca de Colima, al occidente de Mxico, tienen una altitud de unos 400 metros sobre el nivel del mar y se elevan hasta unos 2600 metros en las cuencas de Toluca y Tlaxcala.

Se han distinguido cuatro regiones geomorfolgicas mayores en las que se localizan grandes fosas tectnicas: 1) Tepic-Chapala, 2) Colima, 3) Michoacn, y 4) cuencas de Toluca, de Mxico, de Puebla-Tlaxcala y la Oriental. Estas regiones de grandes planicies contienen sedimentos lacustres, aluviales, fluviales y volcano-sedimentarios (tobas, piroclastos arenosos y breccias); la secuencia sedimentaria est interestratificada e interdigitada con derrames volcnicos de diferente composicin mineralgica y qumica, emitidas en distintas pocas.

La mayor actividad volcnica en el Cinturn Volcnico Transmexicano se manifest en el Plio-Cuaternario, por lo que al CVT se le considera de esta edad. A las rocas volcnicas oligo-miocnicas que les subyacen se les asocia con la prolongacin de la Sierra Madre Occidental. Sin embargo, existen evidencias locales en los estados de Michoacn y Jalisco, que sealan que el vulcanismo pre-Plio-Cuaternario y el Plio-Cuaternario forman parte del Cinturn Volcnico Transmexicano, ya que las secuencias volcnicas estudiadas en esta regin son similares al resto de las rocas gneas que constituyen al CVT. Los dos periodos de vulcanismo, del Oligoceno-Mioceno y del Plioceno-Cuaternario, estn separados por una etapa de inactividad volcnica. El intervalo de estabilidad en la regin de los Humeros, Michoacn, comprende desde el cese de la actividad, hace 3 500 000 de aos, hasta su reactivacin, hace 1 000 000 de aos. Sin embargo, estas desactivaciones volcnicas no son consistentes geocronolgicamente, puesto que varan en magnitud y de un lugar a otro, en el tiempo y en el espacio.

Geologa

El Cinturn Volcnico Transmexicano tiene caractersticas geolgicas multigenticas, puesto que aparenta ser consecuencia del desplazamiento sucesivo de las tres placas tectnicas mencionadas, desplazamiento en el que la Placa de Cocos obstaculiza el movimiento de la de Norteamrica, dando origen a una fisura cortical. En esta zona de debilidad se manifiesta la expulsin volcnica como producto de la subduccin o asimilacin de la Placa de Cocos; as el Cinturn Volcnico Transmexicano contina en emersin, por lo que se generan esfuerzos distensivos de occidente a oriente, que dan origen y forman la fosa de Baha de Banderas, los grabenes de Chapala y de Cuitzeo, las cuencas de Toluca, de Mxico, de Puebla-Tlaxcala y la oriental, que se prolonga hasta Punta Delgada en el estado de Veracruz (Aguayo y Marn, 1987). La ruptura cortical en Baha de





Banderas pudo ser propiciada por la Placa Rivera, que al ser subducida actu como cua e hizo que, en la regin de Cabo Corrientes se manifestaran sistemas conjugados de fallas y de fracturas que son sumamente complejos (Figura 12).

Debido a la subduccin de la Placa de Cocos y a la efusin del magma hacia la superficie, los primeros esfuerzos fueron compresivos y produjeron estratovolcanes generalmente de composicin variable: andesitas, riolitas y dacitas. Durante este proceso la provincia tectnica del Cinturn Volcnico Transmexicano sigui su desarrollo y pas por etapas sucesivas de distensin con vulcanismo, erosin y sedimentacin aluvial, fluvial y lacustre. Cuando los bloques de origen distensivo se conformaron escalonadamente hacia la porcin central del Cinturn Volcnico Transmexicano, se presentaron otros episodios volcnicos de tipo explosivo con lavas y piroclastos de composicin bsica a intermedia (Vase la figura 5)

Figura 5. Geologa (Imagen tomada de INEGI, 2010)





5. Trabajo de Campo

5.1. Trabajo de Campo de Sondeo Elctrico Vertical

Para realizar las lecturas en campo:

1. Antes de iniciar con las lecturas geofsicas, se debe se ubicar el punto central del sondeo elctrico.

2. Posteriormente se determina la direccin donde se colocaran los electrodos. Ya que se debe de hacer una inspeccin del sitio y valorar los posibles obstculos que pudieran interrumpir con la aberturas.

3. Primer paso. Se debe coloca una referencia por medio de una varilla metlica. Esta referencia, nos sirve como punto de inicio para tomar las distancias electrodicas. Es decir las distancia de separacin entre cada uno de los electrodos de potencial y electrodos de corriente. Siempre respetando estas distancias.

4. Segundo paso. Posteriormente se empieza a tomar las lecturas de corriente que se inyecta al medio por medio de los electrodos metlicos, los cuales deben de estar clavados en el suelo natural. Es importante cuidar en todo momento que las aberturas de las mediciones, sean colineales, es decir que se siga una lnea recta imaginaria.

Figura 6. Muestra segmentos colineales.





Estas lecturas de la corriente inducida al subsuelo se miden por medio de un multmetro. El cual nos proporciona los valores de la corriente medida en miliamperes.

5. Tercer paso De igual manera, se coloca los electrodos de potencial, en el terreno natural, de acuerdo a las separaciones del arreglo Schlumberger. Estas lecturas, tambin se realizan por medio de un multmetro digital, el cual nos proporciona primero el potencial natural del terreno y posteriormente, el potencial generado por el flujo de corriente inducida por el resistivimetro. Nos proporciona los valores del campo potencial medido, en milivolts.

Cada lectura de estos parmetros. Se anotan en hojas debidamente preparadas para este trabajo. Donde se colocan los valores de corriente, de potencial natural, potencial inducido, resistividad calculada y se grafica en una grafica logartmica. Donde se observa y analiza el comportamiento de la curva, durante la adquisicin de datos en campo. Lo cual es de suma importancia, ya que nos permite corregir y/o repetir lecturas durante los trabajos en campo.

6. Cuarto paso. Es importante revisar los principios de este mtodo, para evitar errores en campo. Se utilizan cuatro electrodos dos para introducir corriente elctrica al terreno (A y B). Al igual que otros dos electrodos para medir la diferencia de potencial (M y N). La idea en este dispositivo es mantener los electrodos de potencial M y N fijos, mientras los electrodos de corriente A y B van alejndose paulatinamente del centro.(Vase la figura 7)

Figura 7. Sondeo Elctrico Vertical





Se aplic el mtodo de sondeo elctrico vertical en la modalidad Schlumberger (SEV), Tiene su origen en el ao 1920 debido al trabajo de los hermanos Schlumberger. Por casi 60 aos las interpretaciones cuantitativas se realizaron usando este mtodo en conjunto con los algoritmos Koefoed (Koefoed 1972) En este mtodo, el centro del arreglo es fijo y es el punto atribuible al sondeo. Las lecturas se llevan a cabo empleando la siguiente metodologa. Se utilizan cuatro electrodos colineales, ubicados simtricamente respecto al punto central, sobre una lnea trazada en la superficie: Es decir dos electrodos de corriente, los cuales sirven para introducir corriente elctrica al terreno (A y B). Al igual que los electrodos para medir la diferencia de potencial (M y N). La idea en este dispositivo es mantener los electrodos de potencial M y N fijos, mientras los electrodos de corriente A y B van alejndose paulatinamente del centro, manteniendo su simetra central, para cada una de las estaciones de medicin. (Vase la figura 1) Las resistividades aparentes se calculan en campo mediante la frmula.

= Es la resistividad.

K = Factor geomtrico del arreglo.

V = Voltaje

I = Corriente elctrica.

Los datos de resistividad aparente obtenidos en cada SEV, se grafican por medio de una curva en funcin del espaciamiento entre los electrodos. Para lograr esto, es necesario que estas distancias puedan expresarse por medio de una sola variable, pues de lo contrario habr que recurrir a una superficie y no a una curva.

.





6. Procesamiento de Datos

La etapa de procesamiento de datos, consisti en el anlisis y lectura de las curvas de resistividad aparente obtenidas con el arreglo Schlumberger, La curva fue invertida a travs de procedimientos grficos para obtener un modelo 2D inicial. Posteriormente, mediante procesos iterativos de cmputo con el programa Resix-Plus, se determinaron diversos modelos estratificados que se ajustaron a las curvas de resistividad aparente observadas en campo, con dicho modelo se form el corte electro-estratigrfico donde se determina la resistividad de los materiales.

Primero se introdujeron los valores de resistividad aparente, por medio del men de EDIT en el programa de computo (vase la siguiente figura).

FIGURA 8 MUESTRA EL MENU DEL REXIS.

Muestra la ventana EDIT DATA VALUES donde se ingresan los datos crudos de campo.

Muestra el men general del programa para procesar los datos de resistividad aparente, a resistividad real.





Posteriormente se realiza una primera iteracin de varios ajustes de la curva de resistividad aparente con varias curvas que representa las posibles soluciones. Es decir la computadora calcula varias posibles curvas de datos que se pudieran ajustar a los datos de campo. Posteriormente se obtiene una primera grafica de varias curvas de resistividad real.

FIGURA 9 MUESTRA EL MENU DEL REXIS.

Despus se regresa al men principal, y se escoge la opcin de Calculate donde escogemos la sub-opcin de estmate y posteriormente de interpret, donde se realiza un modelado de la curva real, a partir de la inversin matemtica de los datos de campo.

FIGURA 10 MUESTRA ITERACIONES DEL PROGRAMA.

Muestra, en la parte superior la grfica de las lecturas, en la parte inferior, el men de operacin y los valores de resistividad y profundidad.





En esta opcin, es donde se realiza la interpretacin de los datos. Para determinar cules son los datos que ms se ajustan a la curva de campo. Es decir se encuentra un modelo electro estratificado con valores de resistividad real.

FIGURA 11 MUESTRA LA CURVA Y MODELO RESULTANTE.

Muestra el resultado final del procesado y la interpretacin.





7. Resultados





7.1. SEV 01

FIGURA 12 SE OBSERVA LA UBICACIN DEL SONDEO SEV 01 EN LA CIUDAD DE PUEBLA EN LA BOULEVARD VIA. ATLIXCYOTL Y CRUCE CON BOULEVAR DE LOS REYES.

FIGURA 13 MUESTRA LA UBICACIN DEL SONDEO. SEV-02 EN LAS COORDENADAS 190027.5 Y 98161.4

SEV 02

SEV 02





Tabla 2. Resultados sondeo elctrico

SONDEO ELECTRICO VERTICAL

UNIDAD RESISTIVIDAD ESPESOR PROFUNDIDAD CONDUCTIVIDAD

U1 27.77 m 2.40 De 0 a 2.40 36.01 S/m

U2 5.36 m 6.25 De 0 a 8.65 186.56 S/m

U3 28.73 m 4.04 De 0 a 49.05 34.80 S/m

U4 20.76 m indeterminado indeterminado 48.16 S/m

Muestra los valores de resistividad en unidades de ohm metro y valores de conductividad en

microSiemens metro

FIGURA 14 MUESTRA LA CURVA DE RESISTIVIDAD REAL EN UNA GRAFICA LOGARTMICA, SE

OBSERVA LOS VALORES DE RESISTIVIDAD Y SU PROFUNDIDAD.





FIGURA 15 MUESTRA EL MODELO ELECTROGEOLGICO A PARTIR DE LA CURVA DE RESISTIVIDAD REAL.

UNIDAD U1 TIENE UNA RESISTIVIDAD DE 27.77 - m. CON UN ESPESOR DE 2.40 m DESDE LA SUPERFICIES

DEL TERRENO.

UNIDAD U2 TIENE UNA RESISTIVIDAD DE 5.36 - m. CON UN ESPESOR DE 6.25 m

UNIDAD U4 TIENE UNA RESISTIVIDAD DE 20.76 - m.

UNIDAD U3 TIENE UNA RESISTIVIDAD DE 28.73 - m. CON UN ESPESOR DE 4.04 m





FIGURA 16 MUESTRA MODELO DE EQUIVALENCIAS, MUESTRA LAS POSIBLES COMBINACIONES PARA EL AJUSTE DE LA CURVA. EN COLOR AZUL MUESTRA EL MODELO USADO.





Tabla 7. Valores caractersticos

ROCA/MINERAL/MATERIAL/AGUA RESISTIVIDAD m

ARCILLAS 1 - 20

ARENAS 20 500

ARENISCAS 50 - 5,000

ARENAS Y GRAVAS SECAS 1,000 -10,000

ARENAS Y GRAVAS CON AGUA DULCE 50 500

ARENAS Y GRAVAS CON AGUA SALADA 0.5 5

ARENAS ARCILLOSAS 50 300

ARENAS DE CUARZO 30 -10,000

AGUAS SUBTERRNEAS EN GRANITO Y ROCAS METAMRFICAS 20 100

AGUAS SUBTERRNEAS EN CALIZAS Y ACARREOS 20 50

AGUAS SALOBRES 1 10

AGUA POTABLE SUPERFICIAL 20 300

AGUA DE MAR 500

CONGLOMERADO 1,000 10,000

CALIZAS 300 - 10,000

BRECHA VOLCNICA 100 2000

ESQUISTOS GRAFITOSOS 0.5 5

ESQUISTOS ARCILLOSOS O ALTERADOS 100 300

ESQUISTOS SANOS 300 - 3,000

GRANITO 300 - 10,000

GNEISS Y GRANITO ALTERADO 100 - 1,000

GNEISS SANO 1,000 - 10,000

GRAVAS 100 - 10,000

BASALTOS 300 - 10,000

LIMOS 10 500

MARGAS 50 - 5,000

PIZARRAS 100 - 1,000

TOBAS VOLCNICAS 20 100





8. Conclusiones SEV 01

Unidad U1. Comprende el segundo estrato, con una profundidad de 0 a 2.40 m.

Tiene un valor de resistividad de 5.36 - m.

Y un valor de conductividad de 186.56 S/m.

Asociado a material arcilloso

Unidad U2. Comprende el estrato superficial, con una profundidad de 2.40 a 8.65 m.



Asociado a material arenoso.

Unidad U3. Comprende el tercer estrato, con una profundidad de 8.65 a 49.05 m.



Asociado a material ms competente posiblemente tepetate.





9. Bibliografa

Anderson, L. J. & E.Gosk (1989): Applicability of vulnerability Maps.- Environ Geol Water Sci

Geotomo Software. Rapid 2-D Resistivity & IP inversion using the least squares method

RES2DINV ver. 3.54 for Windows. Febrary 2006

Kirsch R., Sengpiel K.P. Voss W. 2003. The use of electrical conductivity mapping in the

definition of an aquifer vulnerability index. Near Surface Geophysics. Vol. 1 pp.13-19

Koefoed O. Geosounding Principles 1. Resistivity Sounding Measurements. Elsevier Science

Publishers B.V., 1979

Loke, M. H. and Barker, R. D. 1996. Rapid least-squares inversion of apparent resistivity

pseudosections using a quasi-Newton method. Geophysical Prospecting, 44, 131-152

Loke, M.H. and Barker, R.D. 1995. Least-squares deconvolution of apparent resistivity

pseudosections. Geophysics, 60, 1682-1690

Modin I.N., Shevnin V.A., Bobatchev A.A., Bolshakov D.K., Leonov D.A., Vladov M.L. 1997.

Investigations of oil pollution with electrical prospecting methods. 3rd Meeting Environmental

and Engineering Geophysics. Aarhus, Denmark

Normas de la Comisin Federal de Electricidad NRF-011-CFE-2004 seccin 7.1.4.

Procedimiento de medicin en campo.





10. Caractersticas del equipo elctrico





Resistivimetro ARES:

Caractersticas

Transmitter:

Power up to 850 W

Current up to 5.0 A

Current resolution 24 bits

Voltage 2000 Vp-p (actually applied voltage automatically level of measured potential)

Protection full electronic protection

Receiver:

Input voltage range 5 Vp-p (10 Vp-p optionally)

Voltage resolution 24 bits

Input impedance 20 M

Mains frequency filtering 50 or 60 Hz selectable notch filter

Measuring methods:

2D/3D Multi-Electrode Resistivity and IP Tomography VES - Vertical Electrical Sounding (resistivity and IP) RP - Resistivity and IP Profiling SP - Self Potential

Supported arrays:

Wenner Alpha / Beta / Gamma, Wenner-Schlumberger, Dipole-Dipole, Pole-Dipole, Reverse Pole-Dipole, Pole-Pole, Equatorial Dipole-Dipole, Cross-Hole, Borehole-Surface, user defined configurations

Measurement - features:

Self-adapting control system Automatic ranging and calibration





Automatic pulse cycling and checking of measured values Easy interruption of the measurement Capability of profile prolongation by means of multi-electrode cable rolling

Total accuracy: better than 1 % (typically)

IP - Induced Polarization (Chargeability): up to 10 adjustable IP-windows, each max. 30 s, step 20 / 16.66 ms

Pulse: 0.3 s - 30 s, step 0.1 s

SP compensation: constant and linearly varying SP cancellation

Stacking: manual or automatic (with self-adaptive setting) adjustable optimum measured voltage and maximum acceptable measurement error

Stored values: position of the measured point, output current, input voltage, SP, apparent resistivity, standard deviation, chargeability with standard deviation for up to 10 IP windows

Number of electrodes: max. 200 in one array

Line length for ME cable: max. 10 km

Control unit

Easy-Control system, no need of PC for the measurement Alphanumeric keyboard, large LCD display Measuring system can be upgraded via Internet Safety switch Memory:

16 Mbit, up to 100 files, 70,000 readings PC interface:

RS232 and USB PC software:

provides data download and export for processing programs (RES2DINV / RES3DINV, Surfer, IPI2WIN and others) as well as upload of measuring procedures

Power supply: 12 V car battery, 12 V attachable battery pack or generator AC/DC adapter for office

Connectors: for PC, battery and a universal one for all measuring accessories (Multi-Electrode Cable, VES-Adapter, Switch box), measuring current and potential clamps

Dimensions: 15 x 21 x 40 cm

Weight: 5.9 kg

Ambient conditions: -10C to +60C, weatherproof





FIGURA 17. SE OBSERVA LAS DIFERENTES PARTES DE LA CONSOLA ARES





11. Certificado de Calibracin





Calibracin 1 MUESTRA CERTIFICADO DE CALIBRACIN DEL FABRICANTE.





Calibracin 2 MUESTRA CERTIFICADO DE CALIBRACIN DE CANHEFERN.





12. Fotografas





12.1. SEV 01

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