PROSPECCIO PROSPE CCION ELE CTRICA. ELE ¿Qué se mide y qué se obtiene de la prospección eléctrica? EXPLORACIÓN o PROSPECCIÓN, son términos similares que significan búsqueda y en relación a la Hidrogeología, se refieren a la ubicación de reservorios de agua subterránea con características que a priori resulten apropiadas para una posterior explotación o aprovechamiento del recurso. La prospección eléctrica en corriente continua es una técnica basada en un dispositivo tetraelectródico que inyecta corriente en el terreno y mide la diferencia de potencial que se genera. Los cambios de la resistividad calculados permiten modelizar la estructura del subsuelo. Se aplican métodos como el sondeo eléctrico vertical (SEV) para obtener imágenes profundas unidimensionales del terreno, y métodos de tomografía eléctrica que proporcionan perfiles bidimensionales. La profundidad máxima alcanzada con esta segunda metodología se sitúa en torno a los 150 m.
INTRODUCCIÓN Los métodos de prospección eléctrica son una parte de la geofísica, que estudia el comportamiento de la corriente eléctrica cuando ésta es inyectada en el suelo. Pueden dividirse en dos grupos: los métodos decampo natural y los de campo artificial. La diferencia entre ambos radican que en el primero se utilizan las corrientes naturales existentes en el suelo, con respecto al segundo es necesario inyectar corriente artificialmente en el mismo. Los métodos de prospección eléctrica son aquellos que aprovechan las propiedades eléctricas del suelo para llevar a cabo estudios sobre las estructuras del interior de la tierra basada en la resistividad eléctrica delos distintos materiales. La resistividad es una propiedad inversa a la conductividad eléctrica y generalmente se expresa, ohm por metro (Ω-m). La resistividad de la mayoría de las rocas y sedimentos secos es elevada, por lo que actúan como semiconductores, o conductores de baja capacidad. Este comportamiento cambia significativamente cuando las fisuras o los poros están ocupados por agua, lo que genera una disminución de la resistividad, o lo que es lo mismo, un aumento en la capacidad de conducción de la corriente eléctrica. Además el grado de saturación de agua también incide en la resistividad del medio. El contenido salino del agua; a mayor salinidad, menor resistividad y viceversa. Los contrastes en las resistividades son los que permiten aplicar exitosamente los métodos de prospección geoeléctrica, mediante la inyección de corrientes continuas. Los valores de resistividad de una roca están determinados por su composición mineralógica, granulometría y saturación de agua, aunque hay que tomar en cuenta la porosidad y salinidad del agua. Todo esto hace que la resistividad de cada tipo de roca, presente una gran variación
DESCRIPCIÓN. Mediante el método geoeléctrico se busca obtener una imagen del subsuelo en términos de la distribución de resistividades eléctricas. Esta imagen muestra las variaciones de la resistividad de la corteza tanto laterales como en profundidad lo que permite detectar y caracterizar cuerpos o estructuras cuya resistividad difiera de las del medio circundante. Para obtener dicha imagen se emplea una fuente artificial de corriente continua mediante la cual se inyecta corriente de intensidad I a través de un par de electrodos A y B y se realizan mediciones de la diferencia de
potencial (∆V) en otros dos electrodos M y N –sensores
cuyas posiciones se eligen convenientemente. Midiendo la intensidad de corriente inyectada en el suelo, la diferencia de potencial y las distancias relativas entre los electrodos, se obtienen los datos de campo a partir de los cuales se calcula la distribución de resistividades subsuperficiales
RESISTIVIDAD DE LOS MATERIALES NATURALES La resistividad en los materiales naturales varía desde nativos en micas (perpendicularmente a la foliación)
,
en los metales
A mayor salinidad implica mayor conductividad Todo esto hace que la resistividad de cada tipo de roca presente una gran variabilidad. En general, en el campo encontraremos valores de este orden: Rocas ígneas y metamórficas inalteradas: Rocas ígneas y metamórficas alteradas, o fuertemente diaclasas:
Calizas y areniscas: Arcillas: Limos: Arenas: Gravas:
Es importante que en materiales detríticos la resistividad aumente con el tamaño de grano. Por tanto, en una investigación Hidrogeológica en materiales detríticos, buscaremos resistividades elevadas que indican los materiales más gruesos, mayor permeabilidad. En rocas compactas buscaremos las resistividades más bajas, que indicaran las zonas en que la formación presenta la mayor fracturación. En una región determinada, la experiencia nos indicará que los valores concretos de resistividad presentan cada una de las formaciones. En otras ocasiones, estos valores pueden obtenerse de digrafías o realizando sondeos eléctricos en el mismo punto donde existía una perforación de la que conozcamos su columna litológica (SEV paramétricos). En el SEV se toman mediciones de los valores de resistividad aparente en un punto de sondeo fijo, para distintas profundidades de penetración de la corriente. Esto permite detectar cambios de resistividad vertical en el subsuelo. Así se puede obtener información sobre la profundidad de estructuras. Este tipo de sondeo
resulta óptimo para estudiar y caracterizar capas subsuperficiales horizontales o de inclinación suave que posean diferentes resistividades Se utiliza sobre todo para detectar y establecer los límites de capas horizontales de suelo estratificado. La profundidad de penetración de la corriente eléctrica depende de la separación de los electrodos de corriente AB. Si la distancia entre los electrodos AB aumenta, la corriente circula a mayor profundidad pero u densidad disminuye. Para un medio isótropo y homogéneo, el 50% de la corriente circula por encima de la profundidad AB/2 y el 70.6% por encima de una profundidad AB (Orellana, 1982). La mayor eficacia del método corresponde al caso en los que los sondeos se efectúan sobre un terreno compuesto por capas lateralmente homogéneas en lo que respecta a la resistividad y limitada por planos paralelos a la superficie del terreno, medio estratificado. Es tolerablemente válida para estratos inclinados hasta unos 30°. Durante mucho tiempo, en prospección eléctrica, la profundidad de investigación ha sido considerada sinónimo de la profundidad de penetración de la corriente. Sin embargo, el efecto de una capa en los potenciales o campos observados en superficie no depende únicamente de la densidad de corriente que la atraviesa.
REALIZACIÓN DE UN SEV. CURVA DE RESISTIVIDAD APARENTE Las distancias a las que se sitúan los electrodos dependen de los objetivos planteados y del modo de trabajo del investigador. Por ejemplo, si queremos investigar a una profundidad de 150 metros, el SEV podría empezar con AB/2=2 metros y terminar en AB/2=300 metros, realizando en ese intervalo de 15 a 25 mediciones de resistividad aparente. Las distancias se van espaciando de modo que al representarse en escala logarítmica quedan equidistantes. Los resultados se representan en un gráfico logarítmico: en abscisas las distancias AB/2 de cada medida, y en ordenadas la resistividad aparente de cada punto, Esta curva es la que vamos a interpretar para conseguir los espesores y resistividades de las formaciones geológicas de la zona en que hemos realizado el SEV.
Sondaje Eléctrico vertical (SEV)
Un SEV permite obtener información 1D del terreno mediante la aplicación de un pulso de corriente como estímulo y el simultáneo registro de la diferencia de potencial generada por el terreno a modo de respuesta. Utilizando la Ecuación de Laplace es posible deducir el perfil estratigráfico a partir de un set de datos "Estímulo / Respuesta" obtenido en terreno.
Notas:
La profundidad de penetración depende de la abertura dipolar. Se cuenta que los rusos han utilizado este método en Siberia con dipolos de 80 Km Al crecer la abertura dipolar se requerirá una mayor potencia eléctrica para conseguir una lectura fiable de V, debido a que el volumen de suelo que participa en la conducción eléctrica es mayor
Este método permite caracterizar el subsuelo, detectar napas subterráneas, calificar el estado del basamento rocoso, conocer la subtopografía, etc.
Arreglo Dipolo Dipolo (ADD)
El ADD entrega información 2D del terreno y es muy utilizado en minería para detectar zonas con alta concentración de minerales metálicos. La fase de terreno genera un mapa "Aparente" del subsuelo, el que debe ser convertido en un mapa "Real" por intermedio de la Ecuación de Laplace Notas:
Según el tipo de exploración, a veces puede ser suficiente la información que entrega el mapa aparente. Pasar del mapa aparente al real tiene obviamente - un costo asociado Se cuenta que los "buenos" Geofísicos pueden deducir mentalmente el mapa real con sólo echarle un vistazo al mapa aparente
Aplicaciones: El SEV es aplicable cuando el objetivo tiene una posición horizontal y una extensión mayor que su profundidad. Tal es el caso del estudio de capas tectónicas, búsqueda de agua subterránea, infiltración de agua marina en zonas costeras, estratificación y todo tipo de situaciones geológicas donde el modelo 1D se aproxime al modelo verdadero. El SEV no es adecuado para contactos verticales tales como, fallas, diques, cavernas y discordancias. Identificación de estratos con potencial minero Apoyo indispensable para la malla de tierra Detección de acuíferos Estratigrafía, etc.
Ejemplos:
En la figura 20 se reproduce la configuración hidrogeológica de un acuífero 1) libre costero, sobrepuesto a una secuencia de margas terciarias en la península del Cabo Verde (Dakar). Las curvas de resistividad, muestran el contacto del agua subterránea salada con el sustrato margoso a 45 m de profundidad, con un incremento de 1 a 7 ohm.m (perfil I). Tierra adentro, la curva muestra una disminución desde la duna seca (90 ohm.m), pasando por el cuerpo de agua dulce y finalmente disminuyendo hasta 1 ohm.m en el acuífero con agua salda de origen marino (de 15 a 64 m de profundidad), para luego aumentar a 4 ohm.m en las margas (perfil II). En el perfil III se aprecia una disminución continuada de la a desde la duna seca, al acuífero con agua dulce y a las margas. En este caso la prospección geoeléctrica brinda buena definición por el marcado contraste de resistividades de las capas y además, la interpretación se simplifica por el conocimiento que se tiene respecto al comportamiento de los acuíferos costeros. La figura 21 representa el 2) perfil geoeléctrico de un valle intermontano, con el basamento hidrogeológico compuesto por rocas graníticas a menos de 100 m de profundidad. Se ubica en la Provincia de Catamarca, en el valle del Río Abaucán, entre las sierras de Zapata y de Vinquis, en el paraje conocido como Angosto de Andaluca. El contraste de resistividades entre el basamento y la cobertura sedimentaria integrada por gravas y arenas es notable, por lo que puede determinarse el espesor de sedimentos con bastante precisión.
Referencias: http://www.geofisica.cl/electric.htm /Cosultada:09-09-16/Autor(es): Registro de Propiedad Intelectual Nº 148.917 © GeoEnterprises "TGTwww.geofisica.cl" DOCUMENTO: Métodos Geoeléctricos para la Prospección de Agua Subterránea”/Autor: Dr. Geól. Miguel Auge Profesor Titular de Hidrogeología Universidad de Buenos Aires Buenos Aires 2008/ Consultado: 09-09-16. “
