ESTUDIO HIDROGEOLOGICO EN BASE A PROSPECCION GEOELECTRICA
AREA: MUTQUIN - SIJAN DEPARTAMENTO POMAN CATAMARCA
JULIO 2007.INTRODUCCION
A solicitud de la Dirección Provincial de Colonización dependiente del Ministerio de Producción y Desarrollo de la Provincia de Catamarca y con el propósito de evaluar posibilidades de Captación de Agua Subterránea por bombeo, mediante la construcción de Perforaciones, se llevo a cabo un Estudio de Evaluación Hidrogeológica, mediante Prospección Geoeléctrica del Subsuelo, en la zona de interés y con posibilidades a ser destinada a una explotación Agrícola-Ganadera, conocida como “ Campo de MutquinSijan” , limita a caminos de acceso a dichas localidades y a Ruta Provincial Nº 46, Departamento Pomán de la Provincia de Catamarca. El presente trabajo de evaluación, pretende interpretar mediante el envío de corriente eléctrica, las propiedades resistivas del subsuelo. Siendo el objetivo principal, reconocer la continuidad o cambios que podrían producirse en las Formaciones Porosas ya reconocidas y que permiten la Captación de Agua Subterránea en los Campos vecinos de explotación Olivícola. Existen antecedentes de Estudios Geoeléctricos y Perforaciones en Explotación, realizado con anterioridad, limítrofes a la zona de interés y que demuestran la existencia de agua subterránea.
AREA DE TRABAJO La zona de estudios, se ubica en el sector central-este de la gran Cuenca del Salar de Pipanaco, la cual se caracteriza por un drenaje de estilo semiendorreico, se encuentra flanqueada hacia el este por la Sierra del Ambato cuyo estilo tectónico favorece la recarga de los acuíferos inferiores. Geomorfológicamente corresponde a Conos aluviales y depósitos modernos superficiales que responden a medanos móviles de constitución arenosa, conformadas por sedimentos muy permeables constituidos principalmente por material clástico depositados por los ríos y arroyos que se originan en la Sierra del Ambato. Estos Sedimentos que tienen una gran permeabilidad vertical permiten rápidamente la infiltración del agua hacia las capas inferiores, el flujo principal adquiere una dirección Este-Oeste con niveles piezométricos menos profundos en esa dirección y se infiere que existiría un acuñamiento sedimentológico hacia el Salar. Los antecedentes de perforaciones profundas indican una potente cubierta de sedimentos clásticos continentales, los cuales han permitido obtener caudales superiores a los 250 m3/h en algunos puntos de la Cuenca.
METODOLOGIA
En los trabajos de campo, se aplico el método de exploración indirecta, mediante los denominados Sondeos Eléctricos Verticales (SEV), cuya metodología se ajustó a la diseñada por Schlumberger, que consiste en la disposición simétrica de los electrodos de corriente y de potencial, sobre una línea de orientación definida. Los Sondeos Eléctricos Verticales, se realizaron con un Instrumental, tipo compensador digital, el cual esta integrado por un Resistivímetro, constituido por un milivoltímetro con compensador de Potenciales naturales, cuya resolución es de 0,01 mv. Además, el equipo, consta de un amperímetro, con resolución de 0,01 ma. El mismo funciona con un convertidor de corriente continua, accionado por una batería de 12 volts, el cual genera como máximo 500 volts, a una potencia de 250 Watt, siendo regulada digitalmente en tensión y corriente. Se realizaron en función de lo programado un total de 4 (cuatro) SEV, cuyas ubicaciones se observan en el croquis que se adjunta. El espaciamiento máximo de los eléctrodos de corriente AB, fue de 650 m, abertura que permitió analizar profundidades del orden de los 230 m. Con los SEV realizados, se construyo dos perfiles Geoeléctrico simplificado, de orientación Este-Oeste y Norte-Sur, que sintetizan las condiciones eléctricas del subsuelo. (ver planos adjuntos).
1. INTERPRETACION - SECTOR MUTQUIN
La interpretación de los datos obtenidos en campaña, se efectuó mediante métodos analíticos y gráficos. Los valores registrados se volcaron en una planilla para cálculos electrónicos, ingresándose los mismos en un programa para computadora, conocido como Zhody 1989, extraídos de la curva de campo confeccionada, en papel de tipo bilogarítmico. Como resultado, se obtiene un corte eléctrico, con un alto número de capas con los valores reales de resistividad y los espesores correspondientes. Es necesario simplificar este número de capas, para lo cual se aplican los parámetros de Dar Zarrouk. Por último, como correlación y ajuste final del modelo obtenido, se realiza la interpretación por el método gráfico manual, basado en la superposición de la curva de campo con curvas teóricas, calculadas matemáticamente, empleándose en este caso, el catalogo de Curvas teóricas de Orellana -Mooney. La posición de los SEV queda definida con instrumental del tipo GPS Marca Garmin en latitud y longitud, parámetros que se detallan en la siguiente tabla:
SEV Nº
Latitud (Sur)
Longitud (Oeste)
Altitud Aprox.
1
28º 17`246”
66º 13`599”
976 m
2
28º 17`405”
66º 14`547”
907 m
RESULTADOS OBTENIDOS La interpretación realizada permitió elaborar un modelo de las resistividades verdaderas integrado por tres capas principales con los espesores correspondientes que a su vez representan una secuencia sedimentaria clástica específica. El análisis y observación de las dos curvas de campo de resistividad aparente, permiten establecer que se trata de una misma familia de curvas, que se ajustan a un similar patrón geológico del subsuelo, asociado a cierta homogeneidad en las condiciones hidrogeológicas. Surgieron de los cálculos y los posteriores análisis tres capas resistivas, se infiere como capa productiva la número tres. Las curvas de campo presentan una rama final ligeramente descendente en los dos SEV realizados. En el cuadro siguiente se detallan para cada punto de estudio los parámetros calculados:
PARAMETROS Calculados
SEV Nº 1
SEV Nº 2
CAPA Nº 1 CAPA Nº 2 CAPA Nº 3
Espesor Resistividad Espesor Resistividad Espesor Resistividad
0.87 m 1.300 Ω.m 146 m 850 Ω.m Infinito 485 .m
0.69 m 847 Ω.m 127 387 Ω.m Infinito 267 .m
PERFIL GEOELÉCTRICO Si bien la densidad de los SEV es baja dada la naturaleza del subsuelo, a los fines de analizar las variaciones verticales que pudieran ocurrir y afectar las condiciones hidrogeológicas, se construyó un corte simplificado, sobre una línea de orientación Este – Oeste, coincidente con el camino de acceso a la Localidad de Mutquin. El corte construido, permite apreciar una primera capa superficial muy resistiva, que se extiende hasta los 0.85 m aproximadamente en todo el perfil. Los valores calculados son de 1.300 Ω.m en el SEV Nº 1, disminuyendo el valor eléctrico a los 847 Ω.m en el SEV Nº 2. Los materiales que la integran son sedimentos de textura muy gruesa, arenosos, con niveles de gravas gruesas en los primeros metros del perfil, sedimentos secos, sin cobertura vegetal y sin horizontes edáficos definidos, con muy alta permeabilidad vertical, las variaciones eléctricas es posible que se vean afectadas por el estado actual, de la cubierta de suelos. Infrayace una segunda capa, que se presenta, con valores eléctricos tan bien muy altos y más heterogéneos en la dirección del corte coincidente con la posición de la estructura sedimentaria. El punto donde se realizo del SEV Nº 1, el ubicado más al Este, presenta ligeras variaciones verticales de los valores eléctricos acorde a su posición topográfica, en este caso la resistividad media para un espesor de 146 m es de 850 .m . Para el otro punto ubicado mas al Oeste, se infiere que la estructura sedimentaria del Cono Aluvial presenta una textura diferente, mas ordenada y fina, asociada a valores mas conductivos, en tal caso se midieron 387 .m para el SEV Nº 2 para un espesor de 127 m. Esta capa no saturada, presenta una gran heterogeneidad en la dirección del corte. Las formaciones sedimentarias existentes en este nivel estarían representadas por: cantos rodados, gravas, arenas gruesas, con niveles de matriz limosa y algo carbonatada.
La tercera capa resistiva, la cual podría ser la unidad de interés hidrogeológico, los valores eléctricos calculados si bien son altos presentan una interfaz muy bien marcada con la Capa Nº 2, esta diferenciación obedece a cambios texturales que influyen en las propiedades hidrogeológicas. Se extiende desde los 146 m en el SEV Nº 1 y desde los 127 m en el SEV Nº 2, hasta por debajo de la profundidad investigada estimada en unos 230 m . Los valores resistivos calculados para el SEV Nº 1 son de 485 .m , mientras que mas hacia el Oeste en el SEV Nº 2, la formación presenta valores bajos de 267 .m , considerando valores similares con lo cual las condiciones hidrogeológicas mantendrían ciertas semejanzas en todo el corte. Esta capa de interés hidrogeológico presentaría sedimentos clásticos de textura muy gruesa de buena permeabilidad hidráulica. Esta unidad alojaría los acuíferos libres y semiconfinados del sistema hidrológico.
Por debajo de esta línea o interfaz eléctrica, ubicada desde los 128 m profundizándose hacia el Este a los 147 m, la curva de campo presenta una tendencia ligeramente descendente, considerando que por debajo de esa cota hay continuidad de la zona productiva, en esta cuenca de génesis clástico continental.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El corte Geoeléctrico simplificado, construido en base a los valores de resistividad del subsuelo, obtenidos en el área, ubicada próximos a la Localidad de Mutquin, de la Provincia de Catamarca, representa un modelo hidrogeológico simplificado, basado en las variaciones de la resistividad, con relación a la profundidad y muestran las características de las formaciones geológicas del subsuelo. Las condiciones de porosidad y permeabilidad de las formaciones arenosas, a juzgar por los valores eléctricos, presentarían buena condiciones para la explotación de agua subterránea, dada la existencia de conos aluviales de gran desarrollo regional con una estructura existente que permite una gran infiltración del agua pluvial hacia el subsuelo, favorecido por la presencia de materiales muy gruesos. Esta unidad corresponde a materiales geológicos modernos de edad Cuaternaria, no registrándose valores de resistividad que hagan suponer la existencia de sedimentos del Terciario o una base impermeable arcillosa.
Las formaciones porosas que presentan interés hidrogeoló gico , se extienden aproximadamente desde los - 147 m de prof undi dad, por el Este, SEV Nº 1 y a partir de los 128 m el SEV Nº 2 ubic ado mas al Oeste. Si bien existen ligeras variaciones en los valores eléctricos, en la zona superior o el techo de las formaciones saturadas del perfil, este fenómeno podría obedecer a cambios en la constitución litológica, considerando que el agua alojada en las formaciones porosas resulta de buena calidad y no afectaría las mediciones eléctricas y resistivas de los sedimentos existentes. Según los resultados obtenidos, que surgen de los Sondeos Eléctricos realizados, el área que presentaría, mejores condiciones para la explotación, mediante perforaciones profundas de agua subterránea para riego, sería la ubicada en el lugar donde se ejecuto el SEV Nº 2. El SEV Nº 1, ubicado a unos 400 m hacia el Este, si bien presenta valores similares al punto 2, las condiciones hidrogeológicas, como recarga y circulación del agua subterránea presentaría anomalías significativas en su desarrollo, lo cual no es beneficioso para una explotación sostenida. En tal sentido, se recomienda realizar una perforación de carácter exploratorio, con toma de muestras de los sedimentos y la realización de un electroperfilaje, con medición de potencial espontáneo y resistividad, que permita definir las zonas porosas a captar, la misma debería alcanzar una profundidad no menor a los 250 metros.
2. INTERPRETACION - SECTOR SIJAN
De igual forma que el caso anterior, la interpretación de los datos obtenidos en campaña, se efectuó mediante métodos analíticos y gráficos. Los valores registrados se volcaron en una planilla para cálculos electrónicos, ingresándose los mismos en un Programa para PC, conocido como Zohdy 1989, extraídos de la curva de campo confeccionada, en papel de tipo bilogarítmico. Como resultado, se obtiene un corte eléctrico, con un alto número de capas con los valores reales de resistividad y los espesores correspondientes. Es necesario simplificar este número de capas, para lo cual se aplican los parámetros de Dar Zarrouk. Por último, como correlación y ajuste final del modelo obtenido, se realiza la interpretación por el método gráfico manual, basado en la superposición de la curva de campo con curvas teóricas, calculadas matemáticamente, empleándose en este caso, el catalogo de Curvas teóricas de Orellana -Mooney. La posición de los SEV fueron localizados con GPS Garmin en latitud y longitud, parámetros que se detallan en la siguiente tabla:
SEV Nº
Latitud (Sur)
Longitud (Oeste
Altitud Aprox.
1
28º 15`494”
66º 14`825”
908 m
2
28º 14`817”
66º 14`578”
903 m
RESULTADOS OBTENIDOS Los cálculos realizados permitieron construir un modelo basado en las resistividades verdaderas que reflejan la existencia básicamente de cuatro capas principales. En el mismo se observan además los espesores correspondientes a una columna geológica integrada por una estructura sedimentaria clástica de textura muy gruesa. La interpretación de las dos graficas de campo de resistividad aparente, nos muestran claramente que ambas pertenecen a una misma familia de curvas. Se infiere en consecuencia que el subsuelo presenta una secuencia sedimentaria similar a lo largo del corte de dirección Norte/Sur, con cierta homogeneidad en las condiciones hidrogeológicas. Surgieron de los cálculos y los posteriores análisis unas 4 capas resistivas, de la cual se infiere como capa productiva la número cuatro. Las curvas de campo presentan una rama final ligeramente descendente en los dos SEV realizados. En el cuadro siguiente se detallan para cada punto de estudio los parámetros físicos calculados:
CAPA Nº 1 CAPA Nº 2 CAPA Nº 3 CAPA Nº 4
PARAMETROS Calculados Espesor Resistividad Espesor Resistividad Espesor Resistividad Espesor Resistividad
SEV Nº 1
SEV Nº 2
0.69 m 1.138 Ω.m 83.20 m 890 Ω.m 41 m 714 Ω.m Infinito 515 Ω.m
0.89 m 950 Ω.m 97.50 m 850 Ω.m 50 m 615 Ω.m infinito 525 Ω.m
PERFIL GEOELECTRICO El perfil realizado en sentido Norte – Sur, muestra capas de muy alta resistividad en todo el corte. Los valores calculados son superiores a los 1.000 Ω.m en el SEV Nº 1 y disminuyen ligeramente en el SEV Nº 2 con 950 Ω.m, representando la capa superficial del perfil eléctrico. Los materiales que la integran serían sedimentos de textura gruesa, arenosos, con niveles de gravas gruesas y algunos depósitos de cantos rodados en los primeros metros del perfil. Una Segunda capa se presenta con valores eléctricos sensiblemente más bajos comprendidos entre los 890 Ω.m como en el SEV Nº 1 y unos 850 Ω.m promedio hacia el Norte del corte, SEV Nº 2. El espesor que se observa presenta ligeras variaciones, extendiéndose hasta los 98 m en el SEV Nº 1, y hasta los 84 m de profundidad hacia el Norte, SEV Nº 2. Las formaciones sedimentarias existentes en este nivel estarian representadas principalmente por arenas gruesas y gravas. Si bien los valores eléctricos no reflejan un fuerte contraste resistivo con la capa superior e inferior, se infiere como una unidad que presenta variaciones texturales, y demás parámetros físicos que la individualizan. La Tercera capa es también resistiva, reflejando variaciones similares a los señalados para la capa Nº 2, siendo una clara y manifiesta tendencia que se observa en todo el perfil en relación con la profundidad. Los valores eléctricos calculados, fueron de 714 Ω.m para el SEV Nº 1, bajando hacia el Norte a 615 Ω.m en el SEV Nº 2. Esta capa geológica se extiende hasta los 147 m por el Sur, alcanzando los 125 m en el extremo Norte de la línea investigada. Los valores indican sedimentos gruesos a muy gruesos La Cuarta capa de interés hidrogeológico estaría ubicada, por el Norte a partir de los 125 m, con un ligero incremento en la profundidad hacia el Norte, donde se estima ubicada alrededor de los 147 m. El contraste con la capa superior no es muy evidente, no obstante ello, se observa una clara tendencia en ese sentido, lo cual queda en evidencia por los valores más bajos de resistividad, comprendidos entre los 515 .m, como en el SEV Nº 1, mientras que hacia el Norte se mantiene casi el mismo valor con 525 .m. Esta capa presenta un buen desarrollo en todo el sector, extendiéndose hasta más allá de los 230 m de profundidad. Los sedimentos que conforman esta unidad que alojaría los acuíferos semiconfinados del sistema hidrológico, estarían representados por materiales clásticos, de texturas muy
gruesa, en general muy heterogéneos en su desarrollo vertical y con algunas capas de arenas finas arcillosas con matriz calcárea, que actúan como niveles semiconfinantes. En este perfil no se ubicó una formación geológica, hasta la profundidad investigada, que pudiera representar la base confinante o impermeable de las formaciones acuíferas, por lo tanto, la cuarta capa es posible que se extienda a una mayor profundidad de la reconocida en este estudio de carácter indirecto.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El modelo Geoeléctrico Simplificado, presenta en base a los valores eléctricos obtenidos en esta zona, ubicada en el Departamento Pomán, un esquema hidrogeológico basado en las variaciones de la resistividad, con relación a la profundidad y muestra las características mas importante de las formaciones sedimentarías del subsuelo. Las condiciones para la explotación de agua subterránea serían favorables en este sector de la cuenca, dada la existencia de conos aluviales de gran desarrollo regional hacia el Oeste del Sistema Orográfico del Ambato, que a pesar de la limitación en las precipitaciones anuales, que estarían en el orden de los 200/250 mm, existe una gran infiltración de las mismas, hacia el subsuelo, favorecido por la presencia de materiales muy permeables. Los niveles hidrostáticos se encuentran muy profundos en la zona, lo cual caracteriza a una típica zona de Recarga del sistema hidrogeológico regional. Se interpreta según el esquema realizado, que las formaciones porosas que presentan interés hidrogeológico, se extienden aproximadamente desde los 147 m de profundidad en el SEV Nº 1, y siguiendo la línea de los SEV de orientación NorteSur, en el extremo Norte la profundidad seria de 125 m. A partir de esta profundidad se ubicarían los acuíferos libres y semiconfinados. Si bien existen ligeras variaciones en los valores eléctricos, en la zona superior o el techo de las formaciones saturadas del perfil, este fenómeno podría obedecer a cambios en la constitución litológica, considerando que el agua alojada en las formaciones porosas resulta de buena calidad química y no afectaría l as mediciones eléctricas. Esta capa, estaría constituida por materiales sedimentarios clásticos de texturas muy heterogéneas, pero característicos de depósitos fluviales modernos. Si bien los valores de resistividad son altos en general para esta unidad, es de esperar intercalaciones de estratos de escaso desarrollo de carácter limos-arcilloso. No fue detectada la capa conductora o confinante del sistema acuífero, por cuanto los valores obtenidos al final de la curva de resistividad, siguen siendo muy altos. En consecuencia, se estima que las formaciones productivas se extienden por debajo de los 230 m de profundidad. Según los resultados obtenidos, que surgen de la densidad de Sondeos realizados, el área presenta condiciones hidrogeológicas similares en todo el corte. En tal sentido, se justificaría la realización de una perforación profunda no menor a los 250 metros en carácter exploratorio, con toma de muestras de los sedimentos y la
realización de un Eléctroperfilaje que permita definir el potencial hidráulico de las zonas porosas a captar.
Geól. Miguel Angel Castro
San Fernando Del Valle de Catamarca, 30 de Julio del 2007-
GRAFICA DE LOS SONDEOS GEOELECTRICOS
