Estudio Geoelectrico Al Sur Este de Characato Final

Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología

Universidad Nacional de San Agustín Facultad de Geológica geofísica y Minas Escuela Profesional de Ingeniería geofísica

TEMA: “ESTUDIO GEOFISICO DE SONDAJES ELECTRICO VERTICALES EN EL SUR-ESTE DEL DISTRITO DE CHARACATO”

(Juventud Characato)

Realizado por : Alvarez Pillco Miguel Tejada Perfecto Kellwi Villilli Vargas Noelia

Docente

: M.Sc. Ing. Jorge Soto Vasquez

Curso

: Seminario de Geofísica Aplicado a la

Hidrogeología

Arequipa - Perú 25-01-2011 1


CONTENIDO Pag. RESUMEN

01

I.

GENERALIDADES

03

2.1 2.2 2.3 2.4

INTRODUCCION OBJETIVOS UBICACIÓN ACCESIBILIDAD

03 04 05 07

II.

FISIOGRAFIA

8

2.1 2.2 2.3 2.4

CLIMA Y VEGETACION GEOMORFOLOGIA DRENAJE RELACION HIDROGEOLOGICA DE LAS GEOFORMAS CON LA ZONA DE ESTUDIO

III.

GEOLOGIA

11

3.1 3.2

GEOLOGIA REGIONAL GEOLOGIA LOCAL

11 13

IV.

PRINCIPIOS DE LA PROSPECCION GEOFISICA

23

MÉTODOS GEOELÉCTRICOS PARA LA PROSPECCIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA 4.1

ELECTRICIDAD TERRESTRE

4.2

CONDUCCION ELECTRICA EN LAS ROCAS.

4.3

UTILIZACIÓN DE MÉTODOS DE RESISTIVIDAD EN LOS ESTUDIOS HIDROGEOLÓGICOS

4.4

LOS MÉTODOS ELÉCTRICOS Y LA PRESENCIA DEL AGUA EN EL SUELO

2

Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología 4.5

LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD

4.6

CONSIDERACIONES MATEMÁTICAS SOBRE EL QUE SE FUNDAMENTA EL MÉTODO DE LAS RESISTIVIDADES

4.6.1 POTENCIAL ELÉCTRICO EN EL SUELO CASO DE UN ELECTRODO EN SUPERFICIE 4.6.2 DISPOSITIVOS TETRAELECTRODICOS 4.6.3 POTENCIAL ELÉCTRICO EN EL SUELO CASO DE DOS ELECTRODOS QUE INYECTAN CORRIENTE EN SUPERFICIE 4.64 DISPOSITIVO SCHLUMBERGER 4.6.5 DISPOSITIVO WENNER 4.6.6 RESISTENCIA DE CONTACTO 4.6.8 RESISTENCIA (R) 4.6.9 RESISTIVIDAD ELECTRICA( ) 4.6.10 CONDUCTIVIDAD ( ) 4.7

RELACION

DE

LA

RESISITIVIDAD

DE

LAS

ROCAS

CON

SU

ESTRUCTURA 4.8

RESITIVIDAD VERDADERA

4.8.1 RESISTIVIDAD EN ROCAS SEDIMENTARIAS 4.8.2 RESISTIVIDAD EN ROCAS ERUPTIVAS 4.8.3 RESISTIVIDAD EN ROCAS METAMÓRFICAS 4.9

RESISTIVIDAD APARENTE

4.10 SONDAJES PARAMETRICOS. V.

LABOR DE CAMPO PARA LOS SEVs

5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.2.6

GENERALIDADES ETAPAS DEL TRABAJO DE CAMPO Planteamiento del problema La elección del Método Geofísico Programación del Trabajo de campo Trabajo de campo propiamente dicho Preparación de dispositivo y ejecución del sondeo Calidad de curvas de campo

43

3

Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología 5.2.7

Ajuste de la curva de campo

VI.

INTERPRETACION DE LOS SONDAJES ELECTRICOS VERTICALES 63

6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6

GENERALIDADES INTERPRETACION CUANTITATIVA INTERPRETACION CULITATIVA TABLA DE DISTRIBUCION DE RESISTIVIDADES Y ESPESORES PERFILES GEOELECTRICOS CUADRO DE CONDUCTANCIA LONGITUDINAL TOTAL Y RESISTENCIA TRANSVERSAL EN CORTE GEOELECTRICO CARTA DE ISOPACAS PARA EL HORIZONTE CUADRO DE ISOBATAS AL TECHO Y PISO CARTA DE ISOBATAS AL TECHO DEL ACUIFERO CARTA DE ISOBATAS AL PISO CARTA TRIDIMENSIONAL DE LAS ISOBATAS TANTO AL PISO COMO AL TECHO DEL ACUIFERO CARTA DE RESISTIVIDAD VERDADERA AL ACUIFERO

6.7 6.8 6.9 6.10 6.11 6.12

CONCLUSIONES

80

RECOMENDACIONES

81

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA ANEXOS

4


RESUMEN En el trabajo de “Sondaje eléctrico para prospección de suelos y ubicación de napas subterráneas , se presentan diferentes aspectos relativos a este importante método de prospección, con énfasis en la ubicación de acuíferos. Se ha procurado entregar una visión general de aquellos métodos más utilizados, con el fin de interiorizar al lector, en diversos métodos de prospección

para

ubicación

de acuíferos,

con

sus

aplicaciones

más importantes. Se ha realizado un análisis de los fundamentos teóricos de algunos de ellos, en especial del método de electrodos lineales como es el caso del método SCHLUMBERGER usado para la prospección y ubicación de acuíferos efectuados para el pueblo joven “Juventud Characato”, donde se desarrolló este trabajo, el cual fue realizado con el asesoramiento del Ing. Jorge Soto y el Instituto Geofísico de la Universidad Nacional San Agustín de Arequipa,

q u e consistió en ubicar napas

subterráneas. Empleando el método tetraelectródico simétrico lineal de la configuración SCHLUMBERGER, se tomaron los datos obtenidos de los Sondajes Eléctricos Verticales para ser procesados nuevamente mediante el uso de ábacos de 2 capas principales y ábacos auxiliares, el software IPI2WIN para poder obtener las diferentes resistividades y espesores, se usó también el Software SURFER 9.0 para realizar mapas de Resistencia Transversal, Conductancia Longitudinal, Isópacas, Isóbatas al Piso, Isobatas al Techo, etc. Una vez realizado el procesamiento de los SEVs, se procedió a interpretar los datos para esto nos ayudamos de tablas de resistividades de diferentes materiales luego, se realizaron perfiles geoeléctricos con el Software AUTOCAD 2007 en el que podemos asumir claramente la predominancia de

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología arenas y gravas con tufos volcánicos con material orgánico en la superficie 3 metros de profundidad aprox. , la presencia de conglomerados aluviales muy resistivos de 20 metros aproximadamente en la cual se y flujos de ceniza volcánica en donde se encontraría nuestra capa freática y debajo de esta encontramos a la estructura de otro conglomerado pero menos compacto q el primero quien vendría hacer un conglomerado aluvial volcánico con fracturamiento el cual permite q se infiltre la humedad y el agua a la parte inferior donde se encuentra el ultimo horizonte investigado el cual se asume q se tratase de flujos de lodo con material tufaceo (Ignimbritas) el cual posee abundante fracturamiento por el cual se transmite el agua pero , por la resistividad de su suelo pareciera q no es agua muy potable para el consumo humano ya q varía entre 50 y 80 Ωm. De los cortes cortes geoeléctricos obtenidos se concluyó que el área más favorable para la ubicación del pozo de exploración-explotación, se ubicaría entre los SEV’s 04 y 05, con una profundidad

entre 15 y 30 metros,

constituido por flujos de lodo y ceniza volcánica.

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CAPITULO I GENERALIDADES

1.1. INTRODUCCIÓN

No es posible empezar un estudio geofísio en una zona aplicando cualquier método geofísico es por ello, que necesariamente debemos conocer la geología del lugar; tanto el prospector geofísico como el geólogo se ocupan de la parte sólida de la tierra, por lo que frecuentemente atacan el mismo problema pero usando diferentes métodos. La relación entre la geofísica y la geología, es necesaria en cualquier trabajo de de prospección y de la calidad de relación de esta depende la exactitud y confiabilidad de los resultados requeridos.

Sabemos también, que el agua es un recurso vital en la vida del hombre por lo que sin ella no existiría vida, debido al crecimiento urbano, industrial, agrícola es necesaria la captación de nuevos afluentes, es por eso que se realizan estudios para poder captar aguas subterráneas, de dicha labor se encargaría la HIDROGEOLOGÍA que trata de la búsqueda y captación de aguas subterráneas, también el de evaluar las condiciones técnicas y económicas, delimitar las zonas estimadas como más favorables a la existencia, facilidad de acceso y buena calidad química del agua buscada.

7

Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología En el presente informe, realizado en el sur-este del distrito de Characato en el pueblo joven (juventud Characato) se

realizaron estudios

Hidrogeológicos para abastecer la zona en estudio, mediante Sondajes Eléctrico Verticales (SEV), cuyo principal objetivo es la de deducir la variación de la resistividad eléctrica con la profundidad, bajo un punto determinado de la superficie terrestre, y relacionarlo con los datos geológicos disponibles (geología de la zona), para inferir con mayor detalle la estructura del subsuelo. Debemos mencionar que en el presente trabajo sólo se procesará e interpretará nuevamente los datos obtenidos en campo de los 9 Sondajes Eléctrico Verticales realizados por el autor de la tesis, para darle una nueva interpretación tanto cualitativa como cuantitativa.

1.2. OBJETIVOS:

 Principalmente búsqueda de aguas subterráneas ( nivel freático)  Determinar las diferentes zonas acuíferas económicamente más favorables a la existencia, facilidad de acceso y buena calidad química del agua buscada  Determinar las zonas favorables para la perforación de pozos.  Conocer la secuencia litológica del subsuelo.  Conocer el espesor de cada capa o estrato.  Conocer y determinar la profundidad del nivel del agua subterránea  Determinación de la capacidad de resistencia de un suelo o una roca.  Determinar según resistividades el tipo de agua con el que se esta Tratando.

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1.3. UBICACIÓN Nuestra zona de estudio se encuentra ubicada en el distrito de Characato, provincia de Arequipa, región de Arequipa. Geográficamente, se encuentra en el flanco oeste de la cordillera occidental de los andes del sur del Perú, siendo la zona de mayor interés el área del pueblo joven juventud Characato. Dentro de los márgenes de las coordenadas UTM: 8176706 Norte

233990 Este

8176749 Norte

233840 Este

8176491 Norte

233924 Este

8176531 Norte

233776 Este

FIG Nº. 1 Mapa de ubicación de la zona de estudio (Juventud Characato)

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FIG Nº 2. Carta geológica de la zona Characato

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1.4. ACCESIBILIDAD

Esta localidad (Juventud Characato) es accesible a través de la carretera asfaltada que une la ciudad de Arequipa con la localidad de Characato, siguiendo la ruta que conduce a Yarabamba, la misma que conduce al Santuario de la Virgen de Chapi.

Zona de Estudio

FIG Nº. 3 Vista panorámica de la zona de estudio

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CAPITULO II FISIOGRAFIA 2.1 RELIEVE Y ALTITUD: El área de estudio forma parte de la región Sur Occidental del Perú el flanco occidental esta constituido por perfiles poco abruptos formados por flujos de barro, depósitos aluviales, piroclásticos y cenizas volcánicas. La acumulación de material volcánico ha sido un factor positivo el cual ha modelado el relieve que actualmente presenta el sector de Characato; su altitud aproximada de la zona de estudio es 2500 msnm

2.2 CLIMA Y VEGETACION: Por su ubicación geográfica la localidad de Characato presenta un clima templado y seco (semiárido), con días soleados, pero por las noches se presentan

bajas

temperaturas principalmente en las madrugadas, siendo una característica típica dela región Quechua mostrando la transición de un clima periglaciar tropical seco sobre los volcanes (+4000 m.s.n.m.) al clima semiárido de la meseta de Arequipa a 2400 m.s.n.m. Esta región muy particular, se sitúa en el borde de la diagonal árida que corta el continente sudamericano. El promedio mensual de precipitación, es de 90.0mm para los meses de enero a marzo y los valores mínimos para los meses de abril a diciembre. Su promedio mensual de temperatura para los meses de enero a marzo es de 22.1 ºC; sin embargo junio y julio, que son los meses más fríos, las temperaturas mínimas oscilan entre 6.3 y 7.8 ºC. La vegetación se presenta muy esparcida distinguiéndose algunos "Céreus" sobre los cerros de la caldera y en la zona de los volcanes, la parte baja una estepa con 9 cactus y a más altitud el “tolar” (lepidophyllum) y polylepis. La zona de la meseta de Arequipa presenta zonas irrigadas con las aguas del río Chili donde se cultivan varios productos de pan llevar y principalmente cebollas y ajos. En ninguna parte la vegetación es lo bastante densa para evitar una fuerte escorrentía, y consiguiente erosión en la época de lluvias.

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología 2.3 GEOMORFOLOGIA: Geomorfológicamente la zona de Characato forma parte del flanco occidental de los andes de sur y está representada por suaves elevaciones (2700 metros), numerosas quebradas formadas por acción de las aguas superficiales sobre los flujos de lodo y depósitos aluviales poco consolidados que constituyen el suelo y el subsuelo. Topográficamente la acumulación del material volcánico ha sido un factor positivo en esta región y las diferentes erupciones han dado origen a rocas que se les considera integrantes de las formaciones Tacaza, Capillune, Chila y Barroso; entre las que se han distinguido tres superficies de erupción: superficie Puna, superficie Maure, y superficie Capollune. En general, dentro del área se han diferenciado tres unidades geomorfológicas: El flanco occidental de los andes; la cadena del Barroso, y el Altiplano. 2.4 UNIDADES RELACIONADAS AL NEVADO PICHU – PICHU: La Avalancha de lodo que se desplomó y progradó desde el flanco occidental del Pichu- Pichu, fueron grandes masas de barro volcánico con agua fría. Estos depósitos mayores de 200 m. de espesor son flujos que arrastraron todo lo que encontraron a su paso (bloques de tufos de más de 400 m. de diámetro), y bloques angulosos de volcánicos andesíticos y tufáceos. La masa es caótica no mostrando ninguna clasificación ni estratificación y cubre todas las rocas que afloraban (volcánicos). Esta litología es fácilmente erosionable dando lugar a quebradas profundas con paredes escarpadas de hasta 200 m. de altura. Esta unidad está afectada por la erosión eólica alveolar dando lugar a oquedades en la matriz. Los materiales más finos se encuentran en las partes más dístales alcanzados por estos flujos de lodo. El frente de estos flujos de lodo forman colinas de poca altitud que se alzan hasta 50 a 100 m. encima de las planicies inundadas por los depósitos fluviátiles; uno de estos frentes se ve muy bien inmediatamente al este del Terminal terrestre, subiendo hacia el sector de Cerro Juli.

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología El Batolito de la Caldera, gran geoforma que representa una barrera que limita la llanura de Arequipa por el sur, está constituida por una cordillera de rocas intrusivas de edad terciaria, que solo fue parcialmente transpuesta por las potentes nubes ardientes que depositaron los tufos. 2.5 DRENAJE El drenaje principal lo constituye el rio Mollebaya que tiene su origen en el nevado Pichu Pichu, con influencia de varias quebradas y se le puede considerar de tipo paralelos, es características de todas las aguas que van por cursos laterales en tiempo de precipitación pluvial de Enero a Marzo pero actualmente hay una escases de precipitaciones. 2.6 RELACION HIDROGEOLOGICA DE LAS GEOFORMAS CON LA ZONA DE ESTUDIO 

FLUJOS DE BARRO:

Como señala J. Pierre Bernac 1972 , los flujos de barro son los acuíferos básicos de la margen oriental de arequipa, especialmente en las partes bajas de esta, como en la zona de interés, donde los flujos de barro son mas homogéneos, el tamaño de los clastos son mas reducidos favoreciendo de esta manera a la acumulación de agua. La acumulación de agua subterránea se inicia con la infiltración de aguas meteóricas provenientes de los deshielos del Pichu-pichu , de las precipitaciones pluviales, que caen en los distritos que componen la cuenca oriental de Arequipa así como la misma ciudad; y además del agua de infiltración de los terrenos de cultivo. El escurrimiento de agua en los flujos de barro puede ser: 1. La circulación del agua que descompone la matriz areno tufacea, abre un sistema de fisuras entre los grandes bloques andesiticos, de este modo el escurrimiento viene a ser fisural. 2. Pero aguas debajo de los depósitos de flujos de barro son más homogéneos, se observa que el tamaño de los clastos se reducen y la matriz es más compacta, por lo que su material se considera de moderada permeabilidad, de tal manera que predomina el escurrimiento de tipo poroso.

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Podemos concluir que, la circulación de las aguas subterráneas es una materia figurada y errática del flujo de lodo predominando el escurrimiento, entonces, de tipo poroso para nuestra zona. 

CUATERNARIO RECIENTE ( ALUVIALES Y ELUVIALES)

Estos depósitos no ofrecen mayor significado en las circunstancias hidrológicas de una cuenca, por su textura son considerados como clásicos acuíferos, con débil escurrimiento en los periodos de lluvia formando resumideros o bofedales en las partes bajas se transforman en terrenos de cultivo. La napa del flujo de barro se extiende en las demás formaciones permeables con las cuales está en contacto, siendo la más notable en los depósitos de relleno aluvial y/o eluvial.

CAPITULO III GEOLOGÍA 3.1. GEOLOGÍA REGIONAL Las unidades geológicas que se encuentran en la región, comprenden rocas metamórficas, sedimentarias, ígneas y volcánicas, que van desde el paleozoico (gneis Charcani), mesozoico (volcánico Chocolate, formación Socosani, grupo Yura), Terciario (volcánico Sencca) y actuales (aluvionales). 3.1.1 Gneis Charcani (NPe-gn) Está constituido por escasos afloramientos reconocidos en las inmediaciones de la planta hidroeléctrica de Charcani V. Corresponde a un gneis marrón grisáceo de feldespato, cuarzo y biotita. Presenta una marcada foliación con una inclinación general hacia el noroeste.

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3.1.2 Volcánico Chocolate (Ji-cho) Su litología está constituida por andesitas, calizas y volcarenitas. Presenta una coloración pardo a marrón en superficie intemperizada que resalta en el paisaje. Su extensión es limitada por la potente cubierta volcánica, aflora como islas de roca antigua entre la toba rosada.

3.1.3 Formación Socosani (Jm-so): Está constituido por un reducido afloramiento de calizas en el fondo del río Chili, 2km aguas abajo de la bocatoma de la planta hidroeléctrica Charcani V. Corresponde a calizas grises de 90m de espesor, intercaladas en su nivel superior por lutitas negras fosilíferas con ausencia total de material volcánico. Esta unidad se asocia con la parte superior de la Formación Socosani. 3.1.4 Grupo Yura (JsKi-yu): Está constituido por un reducido afloramiento de areniscas y lutitas, expuesta en la quebrada Agua de Fierro, a unos 50m al N de la carretera que da acceso a la casa de Maquinas de Charcani V. Las areniscas son de color gris claro con tonalidades verdosas; tienen grano fino de forma subangular a subredondeada, cemento calcareo, bien cohesionadas y estratificadas en capas de 5 a 30cm. Las lutitas son de color gris claro, que por intemperismo son abigarradas; poco friables y finamente laminadas, buzamientos de 20°NE. Secuencia de 30m. 3.1.5 Volcánico Sencca o Formación Añashuayco (NP-añ); Que comprende rocas volcánicas de naturaleza ignimbrítica denominadas tobas. Estas tobas presentan diferentes grados de compactación, que van desde soldadas, macizas, ligeramente compactas y puzolanas. Esta afloran en ambas márgenes del

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología río Chili, son de coloración rosácea, masiva y textura granular, con inclusiones de líticos y pómez, en algunos casos presenta fracturas subverticales por donde las aguas del subsuelo pueden circular. 3.1.6 Flujos de Barro (Qpl-fb); Que corresponden a depósitos aluvionales, en este caso de las laderas del Misti. Compuesta en su gran parte por arenas limosas (60 a 80%), con bloques (20 a 30%), de color pardo a gris oscuro, con una cierta compacidad, que permite ver cortes y laderas escarpadas. Se presentan en la margen izquierda del río Chili, de notable espesor. 3.1.7 Depósitos Aluvionales (Qh-al_1); Que corresponden a depósitos gruesos, en algunos casos con bolonerias, que en algunos casos descansan directamente sobre las tobas ignimbríticas de Añashuayco. Presentan coloraciones grises, cementada, presenta algunas capaz de pómez. Afloran principalmente en la margen derecha del río Chili. 3.1.8 Depósitos Aluvionales (Qh-al_2); Que corresponden a los depósitos actuales y aledaños del río Chili, comprenden depósitos gruesos, con boloneria, en la llanura aluvional presentan una cobertura de material más fino (arena limosa).

3.2. GEOLOGÍA LOCAL La geología está representada por flujos de lodo y depósitos aluviales. Los flujos de lodo presentan una textura brechosa y grado de consolidación variable; litológicamente están formados por fragmentos más o menos angulosos de rocas volcánicas andesititas, de variables dimensiones, hasta bloques de un metro de diámetro, en una matriz areno-tufácea y algo de arcilla sin estratificación ni selección

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología definida. Los depósitos aluviales están formados por gravas y arenas intercaladas con arcilla; están notoriamente vistas en el cauce del río Sabandía y quebradas de Characato. Las aguas subterráneas de la zona de Characato, están formadas por las infiltraciones de aguas meteóricas provenientes de precipitaciones pluviales y deshielos de las estribaciones del Pichu-Pichu, comprendidas en la cuenca imbrífera. Las partes bajas hacia el Oeste del Observatorio están formadas por áreas más o menos planas, denominadas “Pampas” (2400 metros).

FIG Nº. 4 Columna estratigráfica de la zona de estudio

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CUADRÁNGULO DE CHARACATO

Figura Nº 05: Carta del Cuadrángulo de Characato (33-t)

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CAPÍTULO IV

MÉTODOS GEOELÉCTRICOS PARA LA PROSPECCIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA

4.1 ELECTRICIDAD TERRESTRE La variación del campo magnético terrestre no puede interpretarse debidamente sin poseer algunos conocimientos sobre las corrientes eléctricas que circulan por el cuerpo sólido de la tierra y por la atmósfera y los océanos que la envuelven. Todas ellas constituyen un complejo sistema de cargas móviles ampliamente relacionadas entre sí. A gran profundidad dentro de la tierra gran parte de la circulación de la corriente puede que sea electrónica, pero en las rocas sedimentarias saturadas de agua, en los océanos y en la atmósfera es netamente iónica. La diferenciación entre estas dos formas de conducción es cuestión que depende de que las cargas móviles sean electrones libres, como en el caso de la conducción electrónica, o bien partículas cargadas de tamaño atómico o mayores, como en el caso de la conducción iónica. La conducción electrónica es el tipo más familiar, debido al empleo común de metales y válvulas de radio para la conducción de la corriente en muchas aplicaciones de gran utilidad. El ejemplo más clásico de una conducción iónica lo encontramos en una batería de acumuladores, en la que la carga se traslada de una placa a otra en forma de corriente electrolítica, constituida por los iones de sal disuelta que se dirigen a los polos opuestos de la batería.

4.2 CONDUCCION ELECTRICA EN LAS ROCAS. En las rocas, cerca de la superficie la conductividad queda ampliamente determinada por la distribución de agua salina en los poros de la roca. Debajo de las capas sedimentarias e incluso algunos sedimentos enterrados a mayor profundidad, la presión es probablemente tan elevada que todos los poros quedan cerrados y para efectuar la conducción de la corriente únicamente queda la conductividad de la

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología estructura de la roca sólida. Las conductividades de las rocas secas son mucho más bajas que las saturadas de aguas. Por esta razón, la mayor parte de las rocas ígneas y metamórficas son menos conductoras que el promedio de formaciones sedimentarias, como se indica en la tabla: Valores típicos de resistividad de algunos materiales (Benjamin E. Howell, jr. - Introducción a la geofísica) Los métodos de prospección eléctrica responden a los dos criterios siguientes: - Utilizan el paso por el terreno de una corriente natural y artificial. - No hacen intervenir campos magnéticos. Estos métodos son muchos y variados. Pueden clasificarse de la forma siguiente:

Otros métodos menos utilizados son: sondeos eléctricos bipolares, sondeos de frecuencia, corrientes telúricas, AFMAG (audio frecuencia magnética). En los últimos tiempos se ha difundido el método conocido como imagen eléctrica o tomografía eléctrica. Entre todos estos métodos, el de resistividades es el más empleado en Hidrogeología. A este método es al que se dedica una mayor atención en el presente trabajo.

4.3 UTILIZACIÓN DE MÉTODOS DE RESISTIVIDAD EN LOS ESTUDIOS HIDROGEOLÓGICOS Los métodos eléctricos son muy utilizados en la exploración hidrogeológica gracias a las relaciones que tiene la resistividad eléctrica por una parte con la porosidad de la roca y la salinidad del agua y por otra parte con la arcillosidad de la roca. Las mejoras recientes traídas a los aparatos de campo para medir la resistividad del suelo permiten ahora adquirir datos con más precisión y con rendimiento más alto que en el pasado. Estas mejoras instrumentales conciernen:

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología - La potencia y el voltaje de salida, de los cuales depende la profundidad de investigación máxima. - La sensibilidad del receptor que permite disminuir la influencia del ruido natural o artificial y aumentar la calidad de medición. - La facilidad de uso, con la utilización de una memoria interna y la transferencia de los datos a una computadora PC. - La utilización de electrodos inteligentes que conmutan automáticamente y que permiten efectuar secuencias de medidas preseleccionadas en un tiempo reducido.

4.4 LOS MÉTODOS ELÉCTRICOS Y LA PRESENCIA DEL AGUA EN EL SUELO Los métodos eléctricos de corriente continua son unos de los métodos geofísicos más utilizados para buscar aguas subterráneas: constituyen un apoyo muy eficiente para el geólogo a fin de determinar la zona más favorable donde se tiene que hacer una perforación y lograr el caudal más importante posible. En efecto, el agua contenida en las capas del subsuelo tiene suficientes sales para asegurar la conducción de la corriente eléctrica aplicada al suelo; la medida de la resistividad eléctrica traduce la aptitud de los terrenos a permitir el paso de la corriente en relación con la presencia del agua. Hay tres factores principales que influyen directamente sobre la resistividad de un terreno: 1. La porosidad de la roca: a mayor porosidad, ya sea intrínseca o de fractura, menor resistividad. 2. La resistividad del agua: a menor resistividad del agua (más salada), menor resistividad de la roca. 3. La arcillosidad del terreno: a mayor arcillosidad, menor resistividad. Una arcilla que constituye un terreno impermeable tiene mucha agua intersticial que hace bajar la resistividad de la roca, pero que no produce caudal. Para medir la resistividad de un suelo, se transmite una corriente en el suelo por intermedio de dos electrodos y se

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología mide una diferencia de potencial por intermedio de otros dos electrodos. De estas medidas de corriente y potencial se define la resistividad del suelo para una profundidad de investigación que aumenta con la distancia entre los electrodos de corriente. Cuando se desea conocer las variaciones de la resistividad del subsuelo con la profundidad se utiliza el sondeo eléctrico, donde se hacen mediciones a lo largo de una línea dada en incrementos crecientes de distancia entre los electrodos de corriente A y B. Las distancias cortas entre los electrodos A y B corresponden a una investigación superficial, y las distancias mayores a una investigación más profunda. Con un programa de interpretación se puede determinar a partir de la curva de sondeo experimental los espesores y las resistividades de las diferentes capas del subsuelo. Se puede así definir cuál terreno constituye el acuífero potencial más interesante y que lugar de la zona estudiada tiene el mayor espesor. Cuando se desea conocer las variaciones laterales de resistividad del subsuelo, se utiliza una longitud de línea de corriente fija, determinada en relación con la profundidad de investigación esperada, y se mueven los cuatro electrodos (de corriente y de potencial) al mismo tiempo, a lo largo de un perfil de medida. Se utiliza generalmente este dispositivo de « perfilaje eléctrico » cuando se buscan zonas alteradas o fracturadas sobre un basamento duro tipo cristalino. Las zonas más conductoras corresponden en este caso a las zonas más alteradas, donde se tendrá más posibilidad de encontrar agua.

4.5 LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD En la mayoría de los casos los aparatos de medición de la resistividad del suelo incluyen la emisión de corriente y medición del potencial en la misma caja. Los aparatos tipo SYSCAL JUNIOR (400V, 50W, 0.8A) y SYSCAL R2 (800V, 2A, 250W con batería y 1200W con grupo electrógeno) son de esta categoría. En los casos de resistencia de electrodos muy elevada o de profundidad de acuíferos muy grande, se pueden utilizar emisores tipo VIP 4000 (4kW, 3000V, 5A) o VIP

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología 10000 (10kW, 3000V, 10A) separados de los receptores tipo ELREC 6 (6 dipolos) o ELREC 10(10 dipolos). La compensación automática de los potenciales naturales (Polarización Espontanea) y el apilamiento de los datos permiten disminuir la influencia relativa del ruido para mejorar la calidad de las medidas. Una tendencia reciente en prospección eléctrica consiste en utilizar sistemas de conmutación automática de electrodos para realizar rápidamente secuencias de medidas preseleccionadas y obtener imágenes de resistividad del subsuelo que combinan los efectos de sondeo vertical y de perfilaje horizontal. En unos tipos de aplicaciones puede ser interesante medir también la cargabilidad de los terrenos que traduce la aptitud de las rocas de almacenar y devolver cargas eléctricas cuando se transmite y se corta una corriente eléctrica (Polarización Inducida). En estudios hidrogeológicos, este parámetro puede ser indicador de material arcilloso. Los ejemplos de aplicación que siguen describen el uso de diferentes dispositivos de electrodos en la búsqueda de aguas subterráneas.

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4.6

CONSIDERACIONES

MATEMÁTICAS

SOBRE

EL

QUE

SE

FUNDAMENTA EL MÉTODO DE LAS RESISTIVIDADES Antes de comenzar el método es necesario hacer unas consideraciones teóricas, sobre el que se fundamentan. A) La ley de la conservación de la carga puntual

B) La ley de Ohm Considerando el caso de régimen estacionario la densidad de carga espacial será constante y la ley de la conservación de la carga se simplifica a:

No hay acumulación de cargas en el sistema Haciendo uso de las leyes fundamentales para régimen estacionario y cuerpos isótropos tenemos:

Debido a que no hay variación del vector densidad de corriente en todas las direcciones (x,y,z)

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La conductividad es constante dentro del medio, al igual que la densidad de corriente eléctrica no varía en ninguna de las direcciones (x,y,z)

Variación (gradiente V)= 0 “nulo” „³ Que es la ecuación de Laplace (Cuanto varia el potencial con respecto a una distancia)

Vamos a aplicarlo ahora al estudio de un medio formado por un terreno infinito, homogéneo e isótropo

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología Para ello aplicaremos el Laplaciano en coordenadas esféricas:

Como el sistema presenta simetría con respecto a . y a ö, el potencial depende sólo de la distancia r al electrodo, con lo que la ecuación de Laplace se reduce a:

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Para encontrar A relacionamos el potencial V a la corriente I, conocida por la Ley de Ohm.

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La corriente sigue un camino radial a partir del electrodo. La corriente que atraviesa una superficie esférica, entonces es igual a:

Utilizando la ecuación

Por

lo

tanto

29


OTRA FORMA DE DEMOSTRAR (V) La Corriente se distribuye radialmente

30


4.6.1 POTENCIAL ELÉCTRICO EN EL SUELO CASO DE UN ELECTRODO EN SUPERFICIE

4.6.2 DISPOSITIVOS TETRAELECTRODICOS En la práctica hay siempre dos electrodos de corriente, uno positivo por donde la corriente penetra en el terreno, y otro negativo por donde sale, por otra parte, lo que medimos no es nunca un potencial como tal, sino una diferencia de potencial expresada en voltios.

31

Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología A, B son las tomas de tierra puntuales, denominadas de emisión por donde se introduce una corriente eléctrica en el terreno de intensidad I, de cualquier fuente de corriente continua. Entre dos puntos del terreno y con ayuda de dos tomas de tierra M y N de medición situados en estos puntos y mediante el correspondiente instrumento de medida, se miden las diferencias de potenciales que surgen.

4.6.3

POTENCIAL

ELÉCTRICO

EN

EL

SUELO

CASO

DE

DOS

ELECTRODOS QUE INYECTAN CORRIENTE EN SUPERFICIE

32


33


Para el electrodo A El potencial para el electrodo A observado en el punto M:

34


35


4.6.5 DISPOSITIVO WENNER

4.6.6 RESISTENCIA DE CONTACTO

36

Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología Considerando que la gráfica es la de un cable diremos que la resistencia en la misma es mayor en cuanto mayor longitud tiene el cable y es mucho menor cuanto más grande sea su superficie. Si el cable es de cobre la resistencia tiende a cero, sin embargo, si el cable fuese de caucho la resistencia va a ser elevadísima, prácticamente no va a pasar corriente.

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; Justamente es en este punto tiene una resistencia muy grande, en teoría como lo acabamos de demostrar tiene una resistencia infinita. Para , = 4 y un radio de r1=1 y r2=2  R = 1 Para , = 4 y un radio de r1=2 y r2=3 R = 1/3 Para , = 4 y un radio de r1=3 y r2=4 R = 1/6 ... Esto quiere decir que cuanto más me alejo del electrodo la resistencia de cada una de las semiesferas (grosores) es cada vez más pequeña.

La corriente I va atravesando sucesivamente capas semi-esféricas cuyas resistencias respectivas decrecen con el cuadrado de la distancia. Por lo tanto las capas de mayor radio influirán muy poco en la resistencia total, que dependerá esencialmente de las próximas al electrodo.(Ernesto Orellana, 1972) La resistencia de contacto de los electrodos es el factor que limita en la práctica el valor de la intensidad I. El medio más conveniente para aumentar ésta no es elevar la tensión del generador, sino disminuir las resistencias de contacto de los electrodos A y B. Para esto puede emplearse alguno de los siguientes procedimientos

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología e incluso, si fuese necesario, todos ellos simultáneamente. Clavar más profundamente los electrodos (no en las primeras estaciones) Disminuir la resistencia del terreno en contacto con los electrodos regándolos con agua salada. En consecuencia de lo que se acaba de explicar se puede decir que en el circuito de emisión donde inyecto corriente en A y en B se obliga a que pase dicha corriente. Se puede decir que I es más o menos aproximado a la diferencia de potencial sobre la resistencia.

4.6.7 RESISTIVIDAD TRANSVERSAL Y CONDUCTANCIA LONGITUDINAL La Conductancia Longitudinal (S) y la Resistencia Transversal (T) de una capa son respectivamente iguales al cociente y al producto de su espesor por su resistividad.

Donde: S: Conductancia Longitudinal T: Resistencia Transversal e: Espesor de la capa ñ: Resistividad verdadera

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Por comodidad, se utilizan los términos Conductancia (S) y Resistencia (T) en lugar de Conductancia Longitudinal y Resistencia Transversal. La Conductancia Longitudinal y Resistencia Transversal se conocen también como “Parámetros de Dar Zarrouk”, estos parámetros geofísicos están relacionados con la transmisividad del medio.

4.6.8 RESISTENCIA (R) Mide la oposición al paso de una corriente eléctrica. La ley de Ohm dice que la corriente está dada por el cociente del potencial V aplicado a los extremos de un material, por la corriente I que circula, es decir que:

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Sin embargo, en prospección eléctrica la noción de resistencia realmente carece de significación. En efecto, si se toma dos muestras del mismo material pero de longitud diferente , estas no tendrán la misma resistencia, mientras que si las dos muestras son de materiales diferentes el valor de la resistencia podria ser el mismo. Puesto que la resistencia depende de la geometría del cuerpo debemos basarnos en una propiedad que, sin dejar de caracterizar la facilidad de dejar pasar corriente, sea independiente de la geometría de la muestra escogida. Esta propiedad se llama Resistividad Eléctrica. 4.6.9 RESISTIVIDAD ELECTRICA ( )

Está directamente relacionado a la resistencia puesto que también se le asocia a la dificultad del paso de corriente, pero en este caso se debe a las características físico químicas de la roca y a la presencia de un factor adicional que involucra la forma como se mide el valor de la resistencia. A este valor se le conoce como factor geométrico y será visto con mayor detalle más adelante.

Su unidad de medida es el  m (ohm.m-1). La resistividad eléctrica es una de las magnitudes físicas de mayor amplitud de variación, es la propiedad física que muestra los más fuertes contrastes en geofísica.

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4.6.10 CONDUCTIVIDAD ( ) La conductividad es simplemente la inversa de la resistividad y nos indica el grado con el cual la roca deja fluir la corriente por medio de ella.

Su unidad de medida es el siemens. Los cuerpos eléctricamente conductores lo son porque permiten el paso a su través de portadores de cargas eléctricas. Estos portadores pueden ser electrones o iones, por lo que puede distinguirse dos tipos de conductividad: electrónica e iónica.

Son conductores electrolíticos todas las soluciones acuosas de sales, el ejemplo más típico es el de sal en agua; ambos componentes, el agua pura (no se encuentra en la naturaleza) y sobre todo la sal seca son extremadamente pobres conductores en su estado natural.

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología 4.7 RELACION DE LA RESISITIVIDAD DE LAS ROCAS CON SU ESTRUCTURA

ISOTROPIA Y ANISOTROPIA Propiedad que presentan algunos cuerpos, de que una magnitud física (en nuestro caso la conductividad), sea la misma en cualquier dirección. Por el contrario, se define como anisotropía la propiedad de que la conductividad varié con la dirección que se considere dentro del cuerpo. Cuando en una roca el esqueleto mineral y poros están orientados en el espacio desordenadamente, la resistividad de la roca será la misma en cualquier dirección.

Cuando en una roca el esqueleto mineral y poros tienen forma alargada. Esto lleva a que las condiciones de paso de la corriente en la roca sean distintas para las diversas direcciones.

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología 4.8 RESITIVIDAD VERDADERA A una roca como conductor de la corriente eléctrica, se le puede considerar como un agregado que consta de un esqueleto sólido mineral, de liquidos y gases. En la resistividad de un tal agregado influyen los siguientes factores: X La resistividad de los minerales que forman la parte sólida de la roca (su esqueleto) X La resistividad de los líquidos y gases que rellenan los poros de la roca X La humedad de la roca X La porosidad de la roca X La textura de la roca y la forma y distribución de sus poros X Los procesos que ocurren en el contacto de los líquidos de los poros y el esqueleto mineral En condiciones naturales la resistividad mínima (1  m ) la poseen las aguas profundas fuertemente mineralizadas y también las marinas. La resistividad de las aguas subterráneas oscila, en función de su mineralización entre 10 -2y 10 ²  m. Las resistividades muy altas (del orden de decenas y centenas de  m corresponden a aguas fluviales débilmente mineralizadas, tienen aún mayores resistencias (hasta 1500  m) a causa de su escasa mineralización las aguas de lluvia.

4.8.1 RESISTIVIDAD EN ROCAS SEDIMENTARIAS Se caracterizan por resistividades bajas en comparación con los otros tipos de rocas. Esto se explica por su gran porosidad y, en caso de yacer bajo nivel de las aguas subterráneas, también por su humedad elevada. Sin embargo entre las rocas de estos grupos se pueden encontrar algunas rocas que se caracterizan por una resistividad elevada. A ellos pertenece por ejemplo, las arenas secas y los sedimentos hidroquímicos compactos y de baja porosidad: Yeso, anhidrita y otros. Es característico de las rocas sedimentarias, que la resistividad de las arcillas sea habitualmente menor que el de las arenas. Esto se explica por una parte, por la considerable influencia del agua vinculada a la superficie de separación de las fases sólida y líquida y, por otra, a que en las arcillas a causa de su baja permeabilidad las

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología aguas subterráneas se estancan y aumenta la mineralización a cuenta de las sales minerales preexistentes en el esqueleto sólido de la roca. La mineralización de esas mismas aguas en rocas arenosas que filtran bien por lo general es más baja que la resistividad de estas mismas con precipitaciones atmosféricas dulces.

4.8.2 RESISTIVIDAD EN ROCAS ERUPTIVAS Se caracterizan por los valores más altos de la resistividad. La resistividad de las rocas eruptivas compactas se mide por miles y a veces decenas de miles. La resistividad de las rocas fisuradas, en el caso que las fisuras sirvan como vías para la circulación de aguas subterráneas es más baja que la resistividad de estas mismas en estado masivo (la resistividad de las rocas muy fisuradas alcanza centenas de  m). 4.8.3 RESISTIVIDAD EN ROCAS METAMÓRFICAS En cuanto a su resistividad ocupan una posición intermedia entre las rocas sedimentarias y eruptivas. L a porosidad y humedad en las rocas metamórficas depende

principalmente

del

grado

de

su

metamorfizacion.

Neises

muy

metamorfizados se mide por miles de  m próxima a la resistividad de los esquistosarcillosos, en estado suficientemente húmedo, puede valer solo algunas decenas de  m. Resistividad baja: rocas grafitizadas y carbonificadas.

4.9 RESISTIVIDAD APARENTE Se debe de entender que cada vez que uno realiza cálculos para determinar el valor de la resistividad del suelo en realidad no determina la resistividad verdadera puesto que el suelo no es homogéneo, sino una resistividad aparente la cual se encuentra condicionada a dos aspectos importante: X El tipo de configuración seleccionado X Las condiciones resistivas del subsuelo (visto en el apartado anterior)

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4.10 SONDAJES PARAMETRICOS. Como es muy sabido, la resistividad de las rocas depende de muchos factores como para poder atribuírseles un solo valor, ni siquiera un margen moderadamente pequeño de variabilidad, a la de cada tipo de roca; por el contrario, a cada uno de ellos se les puede atribuir un campo de variación de unos tres órdenes decimales, ya que aunque la naturaleza de la roca sea la misma, influyen las condiciones locales de alteración y de contenido de agua, conductividad de esta, tamaño de granos, porosidad, metamorfismo, efectos tectónicos, etc. Entonces, dado un valor de resistividad, tampoco puede identificarse como correspondiente a un solo tipo de roca. Por eso cuando se realiza una campaña geoeléctrica, se debe tener en consideración los SEVs paramétricos, que los efectuaremos junto a perforaciones o en afloramientos, nos permitirán obtener modelos como información previa. Aparte de servirnos como mediciones de apoyo, lo harán como calibrado, lo que los hace muy importantes para la interpretación.

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CAPITULO V

LABOR DE CAMPO PARA LOS SEV REALIZADOS EN LA ZONA SUR ESTE DE CHARACATO

5.1 GENERALIDADES

Los resultados obtenidos de un trabajo de SEV, así como de cualquier otro método geofísico, debe garantizar seguridad y precisión en las conclusiones obtenidas. Además debe procurarse también, realizar la campaña en el mínimo tiempo posible y minimizar los gastos, sin descuidar la alta calidad del mismo. Debe tomarse, por todo esto, las precauciones necesarias para evitar la repetición total o parcial de algún sondaje. De acuerdo a los condicionamientos que se presentan en este tipo de estudios tan económicos como de tiempo, nos lleva a la normalización de las operaciones de campo, pero esta no debe ser excesivamente regida, sino adaptable a los diferentes problemas que se puedan presentar en el transcurso de este trabajo. Los instrumentos usados para la prospección deben poseer una gran exactitud y sensibilidad conveniente, deben estar bien protegidos para evitar desgastes, deterioros y tal vez descalibraciones. El estudio de la prospección eléctrica con el método de sondaje eléctrico vertical (SEV) que se utilizó para este trabajo en la etapa de campo, se realizó en el mes de noviembre y diciembre del 2010, con la participación del ing., Jorge Soto y los alumnos del 8vo semestre de la universidad nacional de san Agustín de Arequipa.

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5.2 ETAPAS DEL TRABAJO DE CAMPO

En este trabajo de campo de prospección eléctrica, como en todos los de geofísica, se hace una planificación previa, pudiendo dividirla en varias etapas. Para una mejor organización de la campaña y entendimiento en el presente estudio las etapas son las siguientes:

5.2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En nuestro caso el planteamiento del problema debe estar orientado a la localización de aguas subterráneas, que constituye nuestro principal objetivo. En el caso de encontrarse tal recurso, lo que se buscara con este trabajo prospectivo es localizar capas constituidas por materiales permeables y saturados con agua, así como identificar la capa impermeable diferenciando una de las otras por el cambio de resistividades. Junto con esto debe considerarse todas las características que se presentan en la zona que se va a prospectar, además de la recopilación de datos topográficos, geológicos, junto con mapas, esta información previa es de mucha importancia ya que contribuirá a la solución de múltiples problemas durante la ejecución e interpretación y por consiguiente en los resultados finales del trabajo geofísico. Los datos topográficos, nos servirán para reconocer las irregularidades del relieve que presenta el área, así nos permitirá elegir las zonas más adecuadas para ejecutar la prospección y evitar interpretaciones erradas. Los datos geológicos, nos sirven de apoyo para el trabajo geofísico ya que el conocimiento de las características geológicas del lugar nos ayudaran a comprender mejor los datos geofísicos y así realizar una óptima interpretación. Los datos geológicos, tipográficos urbanos, climáticos, de drenaje, de ubicación de área de trabajo, etc. se tomaran en cuenta.

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5.2.2 LA ELECCION DEL METODO GEOFISICO

Una vez planteado el problema y tomando en cuenta los datos recogidos previamente se continua con la elección el método, este debe ser capaz de localizar con gran seguridad y precisión aguas subterráneas, por las propiedades que presenta el método de sondaje eléctrico vertical, es el más apropiado para este trabajo, porque como sabemos el método investiga la distribución vertical de resistividades ajo el punto sondeado y ante la presencia de una capa saturada por agua frente a otra no saturada nos dará como resultado una diferencia de resistividades notoria, además de basarse en la búsqueda de capas impermeables frente a las permeables.

5.2.3 PROGRAMACION DEL TRABAJO DE CAMPO

En esta etapa se incluye cuestiones de organización previa al trabajo de campo previamente dicho es decir, la realización de un plan de trabajo hecho en gabinete y basado en los puntos basados anteriormente así podemos aspectos como:



La designación del personal necesario debe estar de acuerdo a la magnitud del proyecto una vez conformada la brigada geofísica se asignara lo correspondiente a cada uno de los integrantes de acuerdo a su especialidad, esta brigada estará conformada por estudiantes con conocimientos en la aplicación de este método, utilizando esta experiencia para alimentar sus conocimientos en los cursos respectivos aprendidos.



Para este trabajo se planeo efectuar 9 SEVs y se confecciono tres perfiles geolectricos, los cuales estuvieron estratégicamente distribuidos a las exigencias de esta investigación y de la base que se tiene en la información geológica y topografía del lugar; dando prioridad a las zonas donde se ubican

49

Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología el área verde de la zona de estudio debido a la necesidad de conocer las características del subsuelo y su posible explotación. 

La orientación de las alas de cada SEV se hizo con sumo cuidado, ya que como sabemos la zona de estudio posee construcciones que podrían dificultar el estudio, buscando zonas de mejor aproximación de homogeneidad en el terreno para poder obtener una buena curva de SEV.



El dispositivo que se escogió para este trabajo es el de schlumberger, por las ventajas que estos presentan frente a los demás.



También se ha designado a cada SEV por un número de orden, el de ejecución.



La preparación de las hojas de campo donde ya se encuentra establecidos la separación de los electrodos A B y MN; también está calculado el valor de K para cada distancia AB/2 y MN. A continuación están las columnas designadas para apuntar los valores ∆V (diferencia de potencial), I (intensidad), la columna de ρa ( resistividad aparente que se calcula con los datos anteriores de la formula (ρa=K∆V/I) y por ultimo una columna designada para apuntar las observaciones que se presentan en campo las que ayudaran a la posterior interpretación. Además de todo esto en la parte superior de la hoja esta un membrete, donde se apuntan datos necesarios para identificar cada SEV, como nombre del estudio, lugar, numero de SEV, técnico y asistente, fecha, hora de inicio y hora final.

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología 5.2.4 TRABAJO DE CAMPO PROPIAMENTE DICHO

Para realizar las mediciones en campo mediante el método de sondaje eléctrico vertical, se necesita de una serie de elemento que serán nombrados a continuación: 

Un circulo de emisión, su finalidad es la de hacer circular por el terreno una corriente eléctrica de intensidad (I) y constante, por medio de dos electrodos de emisión A y B. este circuito se compone de una fuente de alimentación ( motor generador), las tomas de tierra de emisión se montan con electrodos hechos de acero, reuniéndolos en este caso en sartas de 3 piezas, para aumentar la conductividad de estos electrodos; un amperímetro para medir la corriente(I) y cable con sus respectivos carretes que los contienen.



Un circuito de recepción o de potencial, este circuito nos mide la diferencia de potencial ∆V, utiliza la misma fuente de alimentación del circuito de emisión, está compuesto por dos electrodos de recepción M y N que están hechos de cobre, este material resulta ser impolarizable; un mili voltímetro. Cable y carretes más pequeños que los del circuito anterior.



Las características del equipo de resistividad, mencionado en los puntos anteriores se detalla en la tabla siguiente:

a) Emisor DIAPIR:

Sensibilidad máxima

: en micro voltios

Medición de resistividad

: 10-1 10-4

Ganancia en 7 valores (G)

: 3 - 3000

Colocación de coeficiente geoeléctrico

: 100 - 900

Impedancia de entrada

:5m

Controla automáticamente al emisor.

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología c) accesorios: Multitester elemento auxiliar del receptor 4 bobinas con cable eléctrico de longitud variable Electrodos de cobre (impolarizables) Electrodos de acero (polarizables) Equipo de radio para comunicación con sus respectivos accesorios Una batería de 12V

5.2.5 PREPARACION DEL DISPOSITIVO Y EJECUCION DEL SONDEO

La ejecución de un SEV depende en parte de la distancia final AB, por lo que existe una clasificación de SEV’s de acuerdo a esto: 

SEV cortos, con AB final de hasta 200m



SEV normales, con AB final entre más de 200m hasta 2 o 3Km



SEV largos, con AB final comprendido entre 2 o 3 Km hasta 30 o 40 Km.



SEV muy largos con AB final de hasta 1200Km.

En nuestro trabajo utilizamos, según esta clasificación, los SEV cortos.

Ahora describiremos la técnica utilizada en este trabajo: Se comienza por fijar en el terreno el punto elegido para iniciar el SEV, donde se llevara todo el equipo, en este punto se coloca una señal ( una piedra), la cual indica el número de orden correspondiente. Luego se señala el rumbo del sondaje de acuerdo con lo previsto en el programa del trabajo. Se tienden luego, las líneas de emisión i de recepción, cabe mencionar, los cables correspondientes tanto para los electrodos AB como para los MN llevan señales numeradas que indican las sucesivas posiciones de los electrodos.

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Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología Primero se tienden los cables de emisión, cuyo centro de medida para ambas alas será el punto central del SEV, el origen de estos cables, en forma de lasos, se colocan en la estaca central del metal. Estos cables se llevan hasta la primera separación AB/2, que para nuestro caso es de 2m, luego en esta marca se clavan las tomas de tierra A y B (tres electrodos para cada ala respectivamente). Lo mismo se procede a hacer con los cables de recepción, pero la disposición inicial de los electrodos MN será de 0.5m y en este caso se pone un electrodo impolarizable a cada ala en vez de los tres electrodos como se colocaron para A y B. El resistivimetro se instala cerca del punto de inicio con todas las instalaciones respectivas para los cables de AB y MN, como fuente de alimentación y excitador de corriente se utilizan un motor generador (batería), este se coloca muy cerca del resistivimetro. El equipo de radio debe estar cerca del operador ya que debe estar en comunicación constante con los encargados de las tomas de tierra AB, situados en cada ala, ya sea para darles instrucciones o para recibir mensajes de ellos, indicando que los electrodos ya están clavados, que se les presento alguna dificultad u obstáculo, etc. Terminada la preparación el operador lee rápidamente los valores que nos darán la diferencia de potencial (SP y SI) y la intensidad, anotando estos datos de SEV, en la hoja de campo, que se explicó en el punto de programación de trabajo de campo. Para el traslado de los puntos A y B a la siguiente separación AB/2 se debe hacer luego de que el calculista haya obtenido el valor de la resistividad aparente de los datos obtenidos por el operador. La resistividad aparente se lleva a un papel transparente de escala bilogarítmica donde las distancias AB/2 van en el eje de las abscisas y la resistividad aparente calculada en el eje de las ordenadas, de esta manera se va dibujando la curva del SEV construida a partir de cada medición en los diferentes puntos de AB/2 la construcción de esta curva en campo, se hace con el fin de ir comprobando la calidad de los resultados que se van obteniendo, ya que de estos dependerá la obtención de una interpretación optima; se debe repetir y comprobar aquellos puntos que en la curva muestren mucha variación con respecto a la secuencia.

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Después de graficar la curva y haber comprobado que todo ande bien; el operador confirma el cambio de AB a su siguiente punto para esto los electrodos AB se retiran del suelo y se jala el cable en la dirección señalada hasta encontrar la siguiente marca donde se tomaran otros datos. Así se procederá en cada estación correspondiéndole a cada una distancias de AB/2 que van aumentando a medida que se avanza en el sondaje y que son 2, 3, 5, 7.5, 10,15, 20, 25, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300 metros, este último valor fue el de mayor extensión obtenida en los sondeos, la variación dependió de las condiciones del terreno con respecto a su topografía. Los valores de variación de voltaje

son muy irregulares variando de estación a

estación, resultando necesario aumentar la separación de electrodos MN. A esta operación se le denomina empalme, después medir por ejemplo en AB/2= 30m y MN= 5m se trasladan los electrodos MN a 15m y ahí se realiza otra medida sin mover los electrodos AB. Las estaciones siguientes de AB/2 se harán con MN = 15m hasta que sea necesario otro empalme

que en nuestro caso sería en el punto AB/2

= 100m. Después de haber finalizado los sondeos los cables se enrollan se desmonta el equipo y nos trasladamos al punto siguiente. Para nuestro trabajo se han realizado 9 SEV con el dispositivo schlumberger simétricos.

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5.2.6 CALIDAD DE LAS CURVAS DE CAMPO

Es de máximo interés conseguir la mejor calidad posible de las curvas de campo, es decir, que debe conseguirse la mayor precisión en las mediciones. Si las curvas de campo son deficientes, los resultados de interpretación lo serán también. Es necesario tener bastante cuidado, no solo en la elección del centro y azimut de cada SEV, sino en todas las circunstancias que pueden influir en las mediciones, tales como estado de los cables, accesorios e instrumentos, ubicación de los electrodos, medida correcta de las distancias, etc. Se le debe dar importancia a la curva de campo y a las mediciones que parezcan dudosas, repitiendo para cada esto dichas medidas, ya que así nos daremos cuenta de que existe un error en el proceso de medición, tales como fuga de corriente, errores instrumentales, etc. Y así eliminar estas causas de error.

5.2.7 AJUSTES DE LAS CURVAS DE CAMPO Las curvas obtenidas en campo se representan por segmentos, esto se debe a los saltos de empalme realizado, para poder hacer la interpretación de estas curvas debe ser corregido, para conseguir una curva continua; para lograr esto se debe hacer una compensación a la curva de campo. Esta corrección consiste simplemente al desplazamiento vertical de los trozos correspondientes a los diversos MN hasta que coincidan. El trozo mayor de MN debe ser el que permanezca fijo (según zohdy – 1975,van zijl-1980, Orellana), por que al estar más distantes dichos electrodos la zona superficial situada entre ellos es más extensa y representativa, y por qué el efecto de una hetogeneidad próxima a uno de los electrodos de potencial es tanto más pequeño cuanto más separados estén estos electrodos.

55


Ubicación de SEVs y Secciones Geoeléctricas

Figura Nº 06 a: Ubicación de los SEVs

Figura Nº 06 b: Ubicación de los SEVs y de las Secciones Geoelectricas

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5.3. TRABAJO DE GABINETE Data obtenida de los SEVs 1 al SEVs 9

HOJA DE CAMPO DEL SEV 1 Nombre Del Estudio: Estudio Hidrogeológico con fines de abastecimiento de agua potable al pueblo joven juventud Characato.

Lugar : Juventud Characato

N° SEV: 1

Técnico : Ing. Jorge soto

AB/2

2 3 3 5 7.5 10 10 15 20 25 30 30 40 50 75 100 100 150 200 250 300

MN

0.5 0.5 1.5 1.5 1.5 1.5 5 5 5 5 5 15 15 15 15 15 50 50 50 50 50

K

24.74 56.16 17.67 51.18 116.6 208.3 58.9 137.4 247.4 388.8 561.6 176.7 323.3 511.8 1166.3 2082.6 589 1374.4 2474 3887.7 5615.6

SP

54 102 91 84 63 65 106 112 113 114 117 46 43 42 40 40 25 21 17 16 13

PI

1576 1109 2390 628 511 206 527 792 411 318 152 154 116 145 62 73 133 65 26 23 19

ΔV

1522 1007 2299 544 448 141 421 680 298 204 35 108 73 103 22 33 108 44 9 7 6

I

138 165 158 75 112 57 60 192 132 133 35 36 56 140 80 210 208 252 121 164 223

ρa

Observaciones

273 343 257 371 466 515 413 487 559 596 562 530 421 377 321 327 306 240 184 166 151

57


HOJA DE CAMPO DEL SEV 2

Nombre Del Estudio: Estudio Hidrogeológico con fines de abastecimiento de agua potable al pueblo joven juventud Characato.

Lugar : . . Juventud Characato

N° SEV: 2


AB/2

2 3 3 5 7.5 10 10 15 20 30 30 40 50 75 100 100 200 300

MN

0.5 0.5 1.5 1.5 1.5 1.5 5 5 5 5 15 15 15 15 15 50 50 50

K

24.74 56.16 17.67 51.18 116.6 208.3 58.9 137.4 247.4 561.6 176.7 323.3 511.8 1166.3 2082.6 589 2474 5615.6

SP

PI

23 24 1 6 9 14 26 27 27 27 22 23 23 23 22 4 15 19

249 96 252 82 21 28 82 339 60 47 78 31 81 32 28 26 26 22

ΔV

226 72 251 76 12 14 56 312 33 20 56 8 58 9 6 22 11 3

I

19 19 22 24 85 18 19 252 45 70 63 15 168 64 90 83 290 248

ρa

Observaciones

294 213 202 162 16 162 174 170 181 160 157 172 177 164 139 156 94 68

58




N° SEV: 3


AB/2

3 5 7.5 10 10 15 20 30 30 40 50 75 100 100 200 250

MN

1.5 1.5 1.5 1.5 5 5 5 5 15 15 15 15 15 50 50 50

K

17.67 51.18 116.6 208.3 58.9 137.4 247.4 561.6 176.7 323.3 511.8 1166.3 2082.6 589 2474 3887.7

SP

13 11 8 5 118 131 137 140 105 113 116 118 120 109 129 132

PI

965 393 114 202 829 501 321 280 519 136 237 186 136 158 134 134

ΔV

952 382 106 197 711 370 184 140 414 23 121 68 16 49 5 2

I

101 84 42 125 168 151 108 153 145 14 127 203 99 100 91 72

ρa

Observaciones

167 233 294 328 249 337 421 514 505 531 488 391 337 289 136 108

59




N° SEV: 4

Técnico : Ing. Jorge soto AB/2

3 5 10 10 15 20 30 30 40 50 75 100 100 150 200 250

MN

1.5 1.5 1.5 5 5 5 5 15 15 15 15 15 50 50 50 50

K

17.67 51.18 208.3 58.9 137.4 247.4 561.6 176.7 323.3 511.8 1166.3 2082.6 589 1374.4 2474 3887.7

SP

PI

64 65 65 52 48 47 47 75 75 74 74 74 95 94 92 90

497 134 97 213 130 314 77 178 124 82 77 77 108 95 96 96

ΔV

433 69 32 161 82 267 30 103 49 8 3 3 13 1 4 6

I

20 8 18 23 33 237 83 81 78 22 17 35 38 8 80 169

ρa

Observaciones

383 441 370 412 341 279 203 225 203 186 206 179 202 172 124 138

60




N° SEV: 5


AB/2

3 5 7.5 10 10 15 20 30 30 40 50 75 100 100 150 200 250 300

MN

1.5 1.5 1.5 1.5 5 5 5 5 15 15 15 15 15 50 50 50 50 50

K

17.67 51.18 116.6 208.3 58.9 137.4 247.4 561.6 176.7 323.3 511.8 1166.3 2082.6 589 1374.4 2474 3887.7 5615.6

SP

5 5 6 8 3 7 9 10 25 23 23 23 23 94 96 98 100 101

PI

1510 279 90 95 248 280 266 54 66 34 68 37 42 156 105 101 102 107

ΔV

1505 274 84 87 245 273 257 44 41 11 45 14 19 62 9 3 2 6

I

43 19 11 18 18 41 68 29 29 9.2 71 56 166 176 77 45 64 107

ρa

Observaciones

618 738 890 1007 802 915 935 852 250 387 324 292 238 207 161 165 121 315

61




N° SEV: 6


AB/2

3 5 7.5 10 10 15 20 30 30 40 50 75 100 100 150 200 250 300

MN

17.67 51.18 116.6 208.3 58.9 137.4 247.4 561.6 176.7 323.3 511.8 1166.3 2082.6 589 1374.4 2474 3887.7 5615.6

K

SP

35 37 38 39 82 85 86 87 18 26 25 25 26 4 23 25 26 27

374 176 174 74 208 154 158 120 93 256 69 28 31 13 26 26 29 30

PI

339 139 136 35 126 69 72 33 75 230 44 3 5 9 3 1 3 3

ΔV

12 28 43 18 18 20 31 32 27 178 54 11 37 35 23 16 63 107

I

17.67 51.18 116.6 208.3 58.9 137.4 247.4 561.6 176.7 323.3 511.8 1166.3 2082.6 589 1374.4 2474 3887.7 5615.6

ρa

Observaciones

499 254 369 405 412 474 575 579 491 418 417 318 281 151 179 155 185 157

62



Lugar

: Juventud Characato

N° SEV: 7


AB/2

3 5 7.5 10 10 15 20 30 30 40 50 75 100 100 150 250 300

MN

1.5 1.5 1.5 1.5 5 5 5 5 15 15 15 15 15 50 50 50 50

K

17.67 51.18 116.6 208.3 58.9 137.4 247.4 561.6 176.7 323.3 511.8 1166.3 2082.6 589 1374.4 2474 3887.7

SP

PI

37 36 37 37 83 78 76 75 37 29 13 9 3 14 18 20 23

199 96 64 547 1521 171 211 161 579 68 21 113 26 53 25 21 25

ΔV

162 60 27 510 1438 93 135 86 542 39 8 104 23 39 7 1 2

I

19 10 8 226 226 26 54 68 178 22 7 281 143 140 61 8 60

ρa

Observaciones

194 188 189 194 209 236 212 231 120 222 189 182 149 183 164 83 83

63


HOJA DE CAMPO DEL SEV 8 Nombre Del Estudio: Estudio Hidrogeológico con fines de abastecimiento de agua potable pueblo joven juventud Characato.


N° SEV: 8

Técnico: Ing. Jorge soto

AB/2

3 5 7.5 10 10 15 20 30 30 40 50 75 100 100 150 200 250 300

MN

1.5 1.5 1.5 1.5 5 5 5 5 15 15 15 15 15 50 50 50 50 50

K

17.67 51.18 116.6 208.3 58.9 137.4 247.4 561.6 176.7 323.3 511.8 1166.3 2082.6 589 1374.4 2474 3887.7 5615.6

SP

PI

37 36 37 37 83 78 76 75 37 29 13 9 3 14 18 20 23 24

199 96 64 547 1521 171 211 161 579 68 21 113 26 53 25 21 25 26

ΔV

162 60 27 510 1438 93 135 86 542 39 8 104 23 39 7 1 2 2

I

19 10 8 226 226 26 54 68 178 22 7 281 143 140 61 8 60 92

ρa

Observaciones

151 307 394 470 375 491 619 710 538 573 585 432 335 164 158 309 130 122

64


HOJA DE CAMPO DEL SEV 9 Nombre Del Estudio: Estudio Hidrogeológico con fines de abastecimiento de agua potable pueblo joven juventud Characato.


N° SEV: 9

Técnico: Ing. Jorge soto

AB/2

3 5 7.5 10 10 15 30 30 40 50 75 100 100 150 200 250 300

MN

1.5 1.5 1.5 1.5 5 5 5 15 15 15 15 15 50 50 50 50 50

K

17.67 51.18 116.6 208.3 58.9 137.4 561.6 176.7 323.3 511.8 1166.3 2082.6 589 1374.4 2474 3887.7 5615.6

SP

PI

59 55 57 59 3 5 23 22 17 15 14 13 39 32 29 29 29

2103 336 86 373 1198 73 36 109 84 35 24 42 100 37 31 32 30

ΔV

2044 281 29 314 1195 68 13 87 67 20 10 29 61 5 2 3 1

I

120 48 9 301 294 47 29 66 106 47 62 319 177 38 26 65 65

ρa

Observaciones

301 300 376 217 239 199 252 233 204 218 188 189 203 181 190 179 86

65


5.4. ANÁLISIS DE DATOS

Se realizaron 9 Sondajes Eléctrico Verticales (SEVs), se utilizó el Software IPI2WIN para procesar los datos obtenidos de los ábacos, COREL DRAW 13.0 para realizar los Cortes Geoeléctricos y GOLDEN SURFER 9.0 para realizar las Cartas de Resistencia Tranversal Total y del Horizonte Productivo, Cartas de Conductancia Longitudinal Total y del Horizonte Productivo, Carta de Isópacas, Carta de Isóbatas al piso para el Horizonte Productivo y en 3D, Carta de Isóbatas al techo para el Horizonte Productivo y en 3D, Carta de contraste entre Isóbatas del techo y piso productivo, Carta de Resistividad del Horizonte Productivo.

COORDENADAS GEOGRÁFICAS DE LOS SEVs

latitud longitud 8176727 233916 8176749 233839 8176706 233990 8176594 233954 8176491 233924 8176511 233853 8176531 233776 8176637 233819 8176615 233882

SEV SEV 001 SEV 002 SEV 003 SEV 004 SEV 005 SEV 006 SEV 007 SEV 008 SEV 009

Tabla Nº 1: Tabla de coordenadas geográficas de ubicación de los Sevs.

66


CAPITULO VI

INTERPRETACION DE LOS SONDAJES ELECTRICOS VERTICALES

6.1 GENERALIDADES: La finalidad de un trabajo de SEV, así como de cualquier otro método geoelectrico, es determinar la estructura del subsuelo de la zona de estudio. Para cumplir esto se debe obtener la distribución de las resistividades y espesores de las capas que componen el subsuelo y buscar el significado geológico de tales resistividades y espesores de las capas que componen el subsuelo, con las que se pasa de un corte geoelectrico a un corte geológico. La base de la interpretación son las ideas geológicas sobre el carácter del corte y el conocimiento de la resistividad de las rocas. Además, se debe insistir en que los datos obtenidos en el campo han de ser los más exactos que se pueda, para que las curvas, sobre las que se van a sacar las conclusiones del estudio, se acerquen lo más posible a la realidad. Los métodos de interpretación de los resultados del SEV, pueden dividirse en cuantitativos (cuantifican cada una de las resistividades y espesores del corte geoelectrico, mediante curvas patrón) y cualitativos (evalúan las cualidades de los datos de campo, mediante, los mapas de T,S, ISO resistividades, etc.) ambos están estrechamente relacionados entre sí. Efectuar una evaluación cualitativa de los datos de campo, con lo que se tienen una idea tentativa de las características geológicas del subsuelo. La interpretación no puede sujetarse a una sucesión de técnicas mecánicas, sino que la labor del interpretador, si bien basada en sólidos conocimientos de la teoría, requiere ciertas dotes de imaginación y creatividad.

67


6.2 INTERPRETACION CUANTITATIVA:

Mediante esta interpretación se pretende averiguar o cuantificar la profundidad, espesor y resistividad de cada una de las capas que componen el corte geoelectrico del subsuelo del punto investigado, con esto se tendrá una idea de la estructura del subsuelo, la geometría del acuífero, demostrando estos resultados de interpretación cuantitativa en la representación de perfiles geoelectricos. El cálculo de los parámetros geoelectricos, conductancia longitudinal(S) y resistencia transversal (T) pueden, también, resultar muy interesantes, ya que nos pueden presentar valores de permeabilidad y granulometría de las capas. Los datos geológicos proporcionan una útil guía que permite frecuentemente elegir entre dos soluciones posibles. A veces, por el contrario, los SEVs pueden corregir la información geológica. Aunque la interpretación cualitativa puede a veces dar resultados muy útiles, la verdadera importancia es la cuantitativa. Para esta interpretación hemos utilizado dos metodologías de interpretación: Por el método analítico (mediante curvas patrón con el método Chino Ruso o punto auxiliar de Ebert). Por el método interactivo (mediante la utilización de un software, Ipi2win).

6.2.1 POR EL METODO ANALITICO:

Para la interpretación cuantitativa de las cuvas del SEV ejecutadas en nuestra zona de estudio (Pueblo joven “Juventud Characato”), la información de datos de campo ha sido procesada empleando la técnica del método denominado método Chino Ruso o punto auxiliar de Ebert, que consiste en la comparación grafica de las curvas de sondeo observadas en campo con las de una colección de curvas patrón obtenidas mediante calculo (curvas teóricas-ábacos). Dado la enorme diversidad de casos

68

Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología posibles será preciso disponer de muchos millares de curvas patrón, esta dificultad se vence en la práctica recurriendo a este método. Unas ves realizadas la suavización de las curvas de campo (el empalme) se puede empezar con la interpretación, se utiliza un papel transparente bilogaritmico para facilitar la interpretación mediante las curvas patrón, por superposición, teniendo así la resistividad y el espesor de cada capa.

6.2.2 POR EL METODO INTERACTIVO:

Mediante este método, se obtiene valores de resistividad y espesores para cada horizonte del corte geoelectrico interpretado. Se introduce en la computadora los datos de resistividad aparente y distancias AB/2, con los que se trabajó en campo, obtenidas de la curva suavizada demás de estos datos se introduce las resistividades y profundidades obtenidas con el método analítico, junto con el número de capas halladas, en unos programas elaborados para este método denominados ipi2win . Con estos datos el programa calcula valores teóricos de resistividad y profundidad. Si la curva obtenida de este programa es correcta se debe asemejar a la curva manual realizada por el método analítico, si esto no sucede se debe repetir la interpretación. Este método se utiliza con el fin de afinar nuestros resultados. Los valores de resistividad y espesor obtenidos de los 9 SEVs, de ambos métodos se han tabulado en la tabla nº , separados por horizontes geoelectricos.

69


6.3 INTERPRETACION CUALITATIVA:

Consiste en la representación de las diversas características que puede obtenerse de un sondeo eléctrico, como: napas de diversos cortes ( por la distribución de las curvas se puede juzgar sobre el carácter del corte dado en la zona), mapas de isobatas para los diferentes horizontes (construyéndolas tanto a la base como al techo de la capa saturada podremos obtener la geometría del acuífero), mapas de conductancia longitudinal o resistencia transversal total o para cada capa mapa de isoresistividades, etc. Al poner en manifiesto las características del corte geoelectrico en la zona investigada, la interpretación cualitativa permite: a) obtener una idea general de la estructura geológica de nuestra zona en estudio, b) caracterizar cualitativamente la conducta de cada horizonte eléctrico y de esta manera identificar el horizonte que representa mayor interés para dicho estudio, que para nuestro caso correspondería al horizonte saturado por agua. En esta interpretación no de determina espesores ni resistividades en valores absolutos sino relaciones de desigualdad tales como profundidad máxima o mínima de algún horizonte del corte geoelectrico en especial los de interés, en la delimitación de áreas de diferente condición geológica.

6.4 TABLA DE DISTRIBUCION DE RESISTIVIDADES Y ESPESORES CON EL CORTE GEOELECTRICO PARA LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN, AREA INGENIERIAS

S.E.V. 1

ρ

Alt

Alt/D

1

128

1.78

-1.78

2

798

9.71

-11.49

3

347

70.6

-82.09

4

115

70

Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología S.E.V. 2

ρ

Alt

Alt/D

1

313

1.04

-1.04

2

148

21.4

-22.4

3

421

16.5

-38.9

4

52.2

S.E.V. 3

ρ

Alt

Alt/D

1

90

2.1

-2.1

2

768

26.2

-28.3

3

226

43.1

-71.4

4

112

S.E.V 4

ρ

Alt

Alt/D

1

428

1.5

-1.5

2

658

6.19

-7.69

3

129

18.9

-26.59

4

402

34.7

-61.29

5

63.4

S.E.V. 5

ρ

Alt

Alt/D

1

287

3.34

-3.34

2

962

15

18.34

3

151

132

150.34

4

350

S.E.V. 6

ρ

Alt

Alt/D

1

514

1.49

-1.49

2

195

4.72

-6.21

3

1330

8.14

14.35

4

204

71


S.E.V. 7

ρ

Alt

Alt/D

1

210

1.52

-1.52

2

73.8

1.55

-3.07

3

218

52.44

55.51

4

59.8

S.E.V. 8

ρ

Alt

Alt/D

1

84.7

1.91

-1.91

2

820

22.2

-24.11

3

217

S.E.V. 9

ρ

Alt

Alt/D

1

354

3.72

-3.72

2

128

9.31

-13.03

3

631

4.11

-17.14

4

200

120

5

80.6

72


6.4.1 ANALISIS Y DESCRIPCION DE LOS HORIZONTES DETERMINADOS CON EL CUADRO DE DISTRIBUCION DE RESISTIVIDADES Y ESPESORES.

Los datos de resistividades y espesores, que se presenta en el cuadro de distribución, para cada SEV nos permite analizar las semejanzas y diferencias que presenta un determinado SEV con respecto a otro y de esta manera poder determinar los horizontes Geolelectricos, que conforman nuestra columna estratigráfica, y estos son:

INTERPRETACIÓN: A lo largo de toda la interpretación nos daremos cuenta de los diferentes tipos de estructuras que se encuentran a profundidad, los datos obtenidos se encuentran de los 3 gráficos que nos ilustran la resistividad de cada estructura en cada uno de los sondajes eléctricos con su correspondiente espesor y/o profundidad. Horizonte H1: Este se hace presente en los tres diferentes perfiles que se realizó con una resistividad regularmente similar en cada punto que se efectuó el SEV. Esta primera estructura tiene un espesor entre 1.04 a 3.72 m. se le considera como material de depósitos recientes (rellenos, desmontes, material agrícola, cenizas volcánicas que tiene una variación de 90 a 354 Ωm esto valores se por el contenido variable de su composición. Este tipo de material se encontró en los SEV 2, 4, 5,9 es de pequeño espesor en algunos puntos, la diferencia de los demás materiales que lo infrayacen puede deberse también a la forma de sedimentación que tuvo. Horizonte H2: Otra estructura también presente en las tres graficas realizadas anteriormente, con un rango de resistividad mucho más alto que en la primera estructura por no decir q son las más altas de todo los horizontes determinados. Tiene un espesor entre 4.72 a 26 m. Se le considera como conglomerado aluvial muy resistivo con una alternancia de arenas y gravas de diferentes dimensiones que hacen variar la resistividad, cuyo espesor varía entre 1 a 35 metros de espesor. Este horizonte es muy similar al anterior, con la diferencia de que al momento de sedimentarse tuvo un grado de compactación mucho mayor y por ello alcanza valores altos de resistividad entre 631 a 1330 Ωm.

73

Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología Horizonte H3: son depósitos de flujo de ceniza volcánica es muy representativo por la potencia que posee, estos depósitos en algunos lugares presenta una cierta humedad debido a propiedad de Osmosis, cuyo espesor varía entre de 18 a 132 m de espesor hasta mas ya que en algunos Sevs, no se encontró base de la estructura. Es un material volcánico englobado en una matriz arena-tufácea de poca consistencia. En puntos generales hemos tomado este horizonte como nuestro horizonte productivo ya que es un suelo con una resistencia lo más cercano a la de un agua potable, es cierto que en alguna zona varia pero la mayor parte es constante. Al horizonte se considera como material tufáceo (ignimbrita). En esta formación se encuentra almacenado agua de infiltraciones del volcán pichu pichu y alrededores, , que tiene una variación de 80 a 140 Ωm , y q se muestra a los alrededores del lugar en las pendientes más bajas, ojos de agua que brotan del subsuelo. Horizonte H4: En esta estructura está constituido por arenas y gravas según la geología del lugar, tiene un rango de resistividad de 110 a 253 Ωm. Este horizonte es probablemente también un conglomerado de arenas y gravas muy compacto por ello tenemos esas resistividades, pero q sin embargo se filtra hacia abajo, por fracturas y los espacios vacíos entre los materiales, ya que el siguiente estrato tiene una gran potencia, con resistividades muy bajas. Horizonte H5: Esta última estructura es indeterminado su espesor es por eso las líneas punteadas en la parte inferior; presenta resistividades bajas las más bajas de toda la zona de estudio. Es probable que se deba a que este horizonte se encuentre más fracturado ya que es un suelo muy parecido al anterior q se consideró como acuífero. Contiene material tufaceo e ignimbritas, ya que el agua del lugar es producto de infiltraciones. Tiene una resistencia entre 50 a 80 Ωm.

SEV’s P1 E1 P2 E2 P3 E3 P4 E4 P5 E5

1 128 1.87 798 9.71 347 70.6 115 ?

2 313 1.04 148 21.4 421 16.5 52.2 ?

3 90 2.1 768 26.2 226 43.1 112 ?

4 428 1.5 658 6.19 129 18.9 402 34.7 63.4 ?

5 287 3.34 962 15 151 132 350 ?

6 514 1.49 195 4.72 1330 8.14 204 ?

7 210 1.52 73.8 1.55 218 52.4 59.8 ?

8 84.7 1.91 820 22.2 217 ?

74

9 354 3.72 128 9.31 631 4.11 200 120 80.6 ?


6.4.2 PERFILES GEOLECTRICOS En base a la información y correlación de los valores de resistividades y espesores, de cada uno de los horizontes, descritas en el cuadro de distribución, se ha confeccionado 3 perfiles geoelectricos los que nos permitirán mostrar la geoforma interna y la distribución de los estratos geoelectricos en profundidad, también podremos visualizar la geometría del Horizonte de estudio que en nuestro caso es el Horizonte3 y para esto se ha tomado como base el plano topográfico como referencia. 6.4.2.1 PERFIL GEOELECTRICO 1 SEV 5-4-3 (A-A’)

FIG: Nº 7.

75

Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología 6.4.2.2 PERFIL GEOELECTRICO SEV 2 ( 7-8-2) C-C’

FIG: Nº8: 6.4.2.3 PERFIL GEOELECTRICO SEV 03-07

FIG Nº 9

76


6.5 CUADRO DE CONDUCTANCIA LONGITUDINAL (S) Y RESISTENCIA TRANSVERSAL (T) EN EL CORTE GEOELECTRICO PARA EL PUEBLO JOVEN “JUVENTUD CHARACATO” CONDUCTANCIA LONGITUDINA 1 2 3 4 5 6 7 8

1.02 3.09 1.15 0.15 0.87 2.42 0.07 1.02

RESISTENCIA TRNSVERDAL 13549.3 8407.3 14403.2 2438.1 19932.0 8642.9 1191.7 13549.3

6.5.1 CARTA DE CONDUCTANCIA LONGITUDINAL Este parámetro geofísico se utiliza para inferir la calidad de los sedimentos en forma generalizada desde la superficie hasta el basamento, que para nuestro caso es la estructura impermeable, para el corte geoeléctrico; la variación de las isocurvas nos muestra la variación de la granulometría de los sedimentos, así podemos decir que, si obtenemos valores de conductancia longitudinal bajos, nos presenta materiales de granulometría más fina ; así como también nos indica el grado de permeabilidad, donde sus valores altos nos indican materiales más permeables. En base a la tabla anterior se ha elaborado la carta de conductancia longitudinal total para el área de estudio, de acuerdo a esta a carta se observan que los valores de conductividad son relativamente bajos y oscilan entre 0.009 y 2.42 ohm .m y esto se debe a que en el corte geoelectrico existe hetereogeneidad

de materiales desde

aluviales – eluviales ( compuestos por arenas, gravas y arcillas) hasta flujos de barro ( compuesta por una matriz areno tufacea arcillosa con clastos volcanicos) ambos con diferente grado de compactación y humedad.

77


FIG. Nº 10 6.5.3 CARTA DE RESISTENCIA TRANSVERSAL Este otro parámetro geofísico, nos permite evaluar el área o las áreas donde se presenta las mejores condiciones de permeabilidad, de las estructuras geoelectricas y correlacionarlo con su granulometría; la que está en relación directa con la transmisividad hidráulica de sus materiales, es decir, presenta una relación inversa, a mayor resistencia transversal menos transmisividad. Esta carta, también se ha elaborado en base a la tabla anterior, esta nos da una idea general del comportamiento de la resistividad transversal de todo el corte geoeléctrico así podemos decir que las zonas que presenta la mayor resistencia transversal se ubican en los SEVS 5 y 6 del mismo modo, el máximo valor es de 19932 ohm . m2, disminuyendo hacia valores intermedios en los SEV 9 Y SEV 4 hasta llegar al valor mínimo de 1191 ohm.m2 para el SEV 9

78


FIG. Nº 11 6.6 CARTA DE ISOPACAS PARA EL HORIZONTE PRODUCTIVO Debido a que este horizonte tiene gran incidencia en el almacenamiento de las aguas subterráneas se ha considerado representar esta carta, para analizar las zonas de máximos y mínimos espesor de este así como los valores intermedios. Se ha considerado como parte de la zona húmeda los valores del Horizonte H3 debido a sus valores de resistividad.

79

Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología El máximo valor lo observamos en el SEV 7 con un espesor de 145 m,

disminuyendo a medida que avanzamos al espesor de 9 m en el SEV9.

FIG. Nº 12 6.7 CARTA DE ISORESISTIVIDADES AL HORIZONTE PRODUCTIVO Mediante este mapa nos permite asociar las resistividades con la litología y la granulometría, y conocer el comportamiento de las resistividades. En la geofísica nos enseña que las altas resistividades corresponden a material de granulometría gruesa y las bajas resistividades deben corresponder a la granulometría fina, aunque no siempre se cumple debido a las características del suelo y la calidad de agua. En nuestra área de prospección el acuífero más

80

Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología óptimo se encuentra demarcado entre las resistividades entre los 120 y 150 ohm.m alrededor del SEV 9, 4 y 5.

FIG. Nº 13 6.8 CUADRO DE ISOBATAS AL TECHO Y AL PISO DEL HORIZONTE PRODUCTIVO H3 EN EL CORTE GEOELECTRICO PARA EL PUEBLO JOVEN “JUVENTUD CHARACATO” SEV’s

ISOBATAS AL TECHO

ISOBATAS AL PISO

1

82.18

200

2

38.94

200

81

Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología 3

71.4

200

4

7.69

26.59

7

18.34

150.34

9

55.47

200

6.9 CARTAS DE ISOBATAS AL PISO DEL HORIZONTE PRODUCTIVO H3 Esta carta nos muestra las profundidades desde la superficie hasta la base del horizonte productivo, con la finalidad de determinar el relieve de la base de este horizonte de igual manera y por consecuencia también nos sirve para evaluar el relieve y emplazamiento de la estructura impermeable donde descansa nuestro acuífero, así podemos indicar, mediante el análisis de sus isocurvas, cual es la zona más favorable para el entrampamiento del agua. Para esta carta también se ha tomado en cuenta la topografía del terreno. Del análisis de la carta isobática deducimos que; la menor profundidad la tenemos en el SEV 4 con una profundidad de 15 m y el SEV 9 con una profundidad mayor de 6 m, demostrando un cambio de profundidad un poco brusco formando aquí una acumulación de mayor humedad, lo que es favorable para un entrampamiento de agua, por otra parte en el PERFIL nº 2 SEV8 , encontramos un pequeño lente de humedad, que no es muy importante para nuestro estudio. Esta carta nos ha permitido observar que esta zona asido parte de una paleocuenca, resultando muy favorable en las condiciones requeridas para la existencia de un horizonte acuífero.

82


FIG. Nº 13 MAPA DE ISOBATAS AL TECHO DEL ACUIFERO

FIG. Nº 14. MAPA DE ISOBATAS A LA BASE DEL ACUIFERO

83

Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología 6.10 CARTA TRIDIMENSIONAL DE LAS ISOBATAS TANTO COMO PARA EL TECHO COMO PARA EL PISO DE UNA ESTRUCTURA ACUIFERA En el mapa de 3 dimensiones (3D), se puede observar con mayor nitidez la geoforma en profundidad, del horizonte que es de mayor importancia para un estudio de toda la zona en que se ejecutan los SEVs. En nuestro caso, esta carta se ha elaborado con la finalidad de tener una mejor y más clara idea de la geometría del horizonte acuífero, así como observar y analizar el emplazamiento del basamento rocoso, con esta carta se puede visualizar claramente la gradación y la profundidad a la que se emplazan nuestro horizonte de interés. También se ha elaborado una carta en 3D donde se dibuja en proyección 3 capas ( una carta topográfica referencial, la carta de isobatas al techo de la estructura acuífera, la carta de isobatas al piso de la misma estructura) ; con el fin de tener una idea global y mas real del emplazamiento de nuestro horizonte acuífero, con esta carta se ha podido deducir que zonas presenta mayor y/o menor profundidad con respecto a la superficie, de igual manera de acuerdo al horizonte impermeable del mismo modo también se ha podido deducir si existen condiciones para la explotación de este acuífero, lo que también nos lleva a inferir cuales son las zonas mas favorables para perforar un pozo de captación y a la vez cuales son las menos favorables

FIG. Nº 15: MAPA DEL HORIZONTE PRODUCTIVO TECHO Y BASE

84


CONCLUSIONES

-

La columna estratigráfica local de nuestra zona de estudio está compuesta por flujos de lodo, flujos de ceniza volcánica, aglomerados y conglomerados aluviales con diferentes etapas de deposición, diferente grado de compactación y humedad; y materiales aluviales-eluviales.

-

El sistema de alimentación de nuestro acuífero es principalmente por infiltraciones de aguas meteóricas provenientes de los deshielos del pichu pichu también se alimenta por precipitaciones pluviales de la zona y alrededores y por infiltraciones debido a la utilización del terreno como área de cultivo en la antigüedad.

-

El estudio geológico muestra que el tipo de escurrimiento que se presenta en los flujos de barro de esta zona, es principalmente porosa, por presentar más homogeneidad en la zona, y un tanto fisurada, por lo tanto decimos que esta zona muestra posibilidades hidrogeológicas.

-

En el subsuelo de la zona prospectada, con la investigación geofísica se ha determinado que el corte geoelectrico está compuesto por 5 Horizontes cada uno con características propias de resistividad y espesores.

-

De acuerdo a los resultados en el presente estudio geofísico se ha podido identificar el horizonte 3, el más importante desde el punto de vista hidrogeológico ya que reúne las características suficientes para considerarse como una acuífero, se encuentra emplazado en flujos de barro sobresaturado, de permeabilidad moderada, emplazado en un medio principalmente poros y algo fisurado, presenta valores de resistividades que van entre 110 – 150 Ωm.

85


RECOMENDACIONES

-

Si se quiere una mejor exactitud en la corroboración de los datos obtenido en este estudio se recomienda realizar un enmallado que abarque mayor área de estudio y utilizar otro método geofísico como la refracción sísmica que podría ser completo del que hemos usado

-

También se recomienda que en los tendidos de las de los Sevs, se tome más distancia de AB/2 para así tener mayor profundidad de investigación.

-

En caso de que se considere realizar la perforación para la captación de agua subterránea de esta zona se recomienda realizar un estudio hidrogeológico con el fin de calcular la reserva de dicho acuífero para que su explotación sea racionada.

-

De acuerdo a los cortes geoelectricos obtenidos se recomienda que el área más favorable para la ubicación del pozo de exploración-explotación, se ubique entre los SEV’s 04 y 05 (Sección Geoeléctrica A-A’), con una profundidad entre 15 y 30 metros, constituido por flujos de lodo y ceniza volcánica.

86

Seminario de Geofísica aplicado a la Hidrogeología BIBLIOGRAFÍA

Ernesto Orellana

Prospección Geoeléctrica

J. L. Astier

Geofísica Aplicada a la Hidrogeología

José Cantos Figuerola

Tratado de Geofísica Aplicada

Milton Dobrín

Introducción a la Prospección Geofísica

Dr. Orlando Macedo

Copias del curso de prospección eléctrica

Rocío Ortiz Santillana

Estudio Geofísico mediante el método de Sondaje Eléctrico Vertical para la captación de aguas subterráneas en el distrito Jacobo D. Hunter – Arequipa.

V. Iakoubovskii - Liajov

Exploración Eléctrica

87


ANEXOS

88


Tabla Nº 1: Resistividades de diferentes Rocas, Minerales y Químicos en Ohm.m

89


Tabla Nº 2: Resistividades y Conductividad de diferentes Rocas y Químicos

Tabla Nº 1: Resistividades de diferentes Rocas, Minerales y Químicos en Ohm.m

90


91


PLANO TOPOGRAFICO SEV2 SEV1 SEV 3 8176700

2480 2478 2476 2474 2472 2470 2468 2466 2464 2462 2460 2458 2456 2454 2452 2450 2448 2446 2444 2442 2440 2438 2436 2434 2432 2430

8176650

SEV8 SEV9 SEV4

8176600

8176550

SEV7 SEV6 8176500

SEV5 233800

0

233850

50

A

233900

100

A`

233950

150

200

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA GEOFISICA MAPA TOPOGRAFICO CON SECCIONES GEOLECTRICAS AL SE DE CHARACATO

UBICACION: Juventud characato DISTRITO: Characato PROVINCIA: AREQUIPA DEPARTAMENTO: AREQUIPA

LAMINA Nº

13

92


MAPA ISOPROFUNDIDADES AL TECHO DEL HORIZONTE PRODUCTIVO

sev 2

sev 1 sev 3

8176700

84 78 72 66 60

8176650

latitud

54 sev 8

48 42 36

8176600 sev 4

30 24 18 12

8176550

6 0

sev 7 sev 6 8176500

sev 5 233800

233850

233900

233950

longitud 0

50

100

150

200

MAPA DE ISOPROFUNDIDADES AL TECHO DEL HORIZONTE PRODUCTIVO


LAMINA Nº

2

93


3

94


MAPA DE ISOPROFUNDIDADES A LA BASE DEL HORIZONTE PRODUCTIVO

sev 2 sev2

sev1 sev 1 sev 3 sev3

8176700

latitud

8176650

sev8

sev 8 sev 9 sev9

8176600 sev 4 sev4

8176550 sev 7

220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

sev7 sev 6 sev6

8176500

sev 5 233800

233850

233900

sev5

233950

longitud 0

50

100

150

200



LAMINA Nº

4 3

95


5

96


MAPA DE ISOPACOS DEL HORIZONTE PRODUCTIVO sev2

sev1

sev3 8176700

170 160 150 140 130

8176650

120

sev8

longitud

110 100

sev9

90 80

sev4

8176600

70 60 50 40 30

8176550

20 sev7

10 sev6

8176500

sev5 233800

0

233850

50

233900

100

233950

150

200

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA GEOFISICA MAPA TOPOGRAFICO CON SEVs AL SUR ESTE DE CHARACATO


LAMINA Nº

46

97


7

98


MAPA ISORESISTIVIDADES DEL HORIZONTE PRODUCTIVO

sev2 sev 2 sev1 sev 1

sev3 sev 3

8176700

8176650

latitud

sev8 sev 8 sev9

sev4 sev 4

8176600

8176550 sev7 sev 7 sev6 sev 6 8176500

sev5sev 5 233800

233850

233900

233950

longitud 0

50

100

150

200



LAMINA Nº

58

99


9

100


MAPA ISOCONDUCTIVIDADES AL HORIZONTE PRODUCTIVO

sev 2 sev2


8176700

latitud

8176650

sev8

sev 8

sev9 8176600 sev 4 sev4

8176550 sev 7 sev7 sev 6 sev6

8176500

sev 5 233800

233850

233900

sev5

233950

longitud



LAMINA Nº

10 6

101


MAPA DE CONDUCTANCIA LONGITUDINAL AL HORIZONTE PRODUCTIVO

sev2 sev 2


8176700

latitud

8176650

sev8

sev 8

sev9 8176600 sev 4 sev4

8176550 sev 7

20000 19000 18000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000

sev7 sev 6 sev6

8176500

sev 5 233800

233850

233900

sev5

233950

longitud 0

50

100

150

200



LAMINA Nº

7

11

102


12

103


sev2

sev1

sev3 8176700

20000 19000 18000 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000

8176650 sev8

sev9

8176600

sev4

8176550 sev7 sev6 8176500

sev5 233800 0

233850 50

233900 100

233950 150

200



LAMINA Nº

8

13

104


14

105


15

106


16

107


108


109


110

Estudio Geoelectrico Al Sur Este de Characato Final

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