sondeo electrico vertical en la determianción de perfil geologico

CORRELACIN ENTRE SONDEOS ELECTRICOS VERTICALES Y PERFORACIONES PARA LA DETERMINACION PRELIMINAR DEL PERFIL

GEOLOGICO Y PROFUNDIDAD DEL NIVEL FREATICO EN EL BARRIO SAN VICENTE DE LA CIUDAD DE QUIBD DEPARTAMENTO DEL CHOC

CORRELATION BETWEEN VERTICAL ELCTRICAL SOUNDINGS (SEV) AND

DRILLING FOR PRELIMINARY DETERMINATION OF GEOLOGICAL PROFILE AND DEPTH OF THE GROUND LEVEL IN THE AREA SAN VICENTE NEIGHBORHOOD IN

THE CITY OF QUIBD

Alex Enil Mosquera Rengifo Est. I.C., Luis Fredys Romaa Andrade Est. I.C., Jhon Francisco Romaa Garca, Msc.

Universidad Tecnolgica del Choco Facultad de Ingenieras - Programa de Ingeniera, [email protected], [email protected], [email protected]

RESUMEN

Se ejecuta un estudio de prospeccin geoelctrica mediante Sondeos Elctricos Verticales (SEV) con un equipo de resistividad MILLER 400A, utilizando el Mtodo WENNER; para diferenciar los geomateriales del subsuelo y proponer un perfil geolgico preliminar, adems de determinar la posible ubicacin de nivel fretico en la zona de estudio. El trabajo se concentro en el barrio San Vicente de la ciudad de Quibd Choc, barrio que se encuentra sobre depsitos aluviales del valle del ro Atrato, conformados principalmente por limos, arenas y gravas. Los resultados de la investigacin muestran estratos de arenas hmedas contaminadas de arcillas y/o limos, con espesor aproximado de 1.77 a 5.57 m, seguido de estratos de grnulos, gravas y arenas saturadas, con espesor importantes. Por su parte el nivel fretico se localizo a una profundidad de 3.54m al momento de ejecutar los Sondeos Elctricos Verticales. La Geoestadstica realizada arroja que la mayor parte del rea de estudio est saturada de agua proveniente del ro Atrato, con presencia de suelos menos permeables a profundidad. Palabras claves: Perfil Geolgico, Nivel Fretico, SEV, Prospeccin, Geoelectrica, Depsito Aluvial.

ABSTRACT We conducted a geoelectric prospecting study (vertical electrical soundings SEV) using a resistance equipment MILLER 400A. We implement the WANNER method to differentiate the geomaterials of the subsoil and propose a geological profile, also, the research aims determining the possible location and level of groundwater in the zone of study. The research was conducted in the San Vicente neighborhood in the Quibd city, the neighborhood is located on the alluvial valley of the Atrato River, and the soil was composed primarily by slimes, sands and gravels. The results show layers of moist sand

contaminated by clay and silt, Thickness raging from 1.77 to 5.57 meters, followed by layers of granules gravel and sand saturated with significant thickness. Consequently the water table level was located a depth approximately of 3.54 meters at the moment that the vertical electrical soundings was executed. The Geostatistics analysis reveal that most of the area of study is saturated of water from Atrato Rive with presence of less permeable soils at deeper levels. Keywords: geological profile, groundwater level, (vertical electrical soundings SEV), prospecting, geoelectric, alluvial deposit. 1. INTRODUCCIN: La aplicacin de diversas tcnicas de prospeccin geofsica para obtener informacin detallada del subsuelo se hace cada vez ms comn. La precisin de dichos mtodos, permite caracterizar las condiciones del subsuelo, y en muchos casos sin perturbar el sitio o el rea de inters; Molina (2006). Estos mtodos se basan en el estmulo del suelo mediante la inyeccin de una corriente a travs de dos electrodos y como respuesta la obtencin de un potencial en dos electrodos. Montao, Vega (2009). En el presente artculo se determina a partir de la ejecucin de SEV y posterior anlisis con el programa informatico IPI2Win V.3.0.1.e, el perfil geolgico preliminar y profundidad del nivel fretico del barrio San Vicente de la ciudad de Quibd. con los resultados obtenidos se ejecuto un anlisis de Montecarlo, con el cual se obtuvo los perfiles geolgicos y profundidades de nivel fretico para la zona de estudio con una confiabilidad del 95%. 2. AREA DE ESTUDIO La zona de estudio se encuentra ubicada en la Repblica de Colombia, en el flanco oeste de la cordillera occidental de los Andes

Colombianos en el Departamento del Choc, Municipio de Quibd - Barrio San Vicente

N

N

N

N

N

Figura 1. Localizacin del rea de estudio 3. GEOLOGA. De acuerdo a los estudios geolgicos realizados por el Instituto de Investigaciones Geolgico Mineras, INGEOMINAS Plancha 164 (2002), la Formacin Quibd (N2qb) sobre la cual se encuentra parte de la ciudad, es una formacin de la poca Plioceno,

conformada por conglomerados poco consolidados de guijos y guijarros, los cuales presentan hacia la parte superior intercalaciones de arenisca de grano medio y lodolitas con niveles de turba. Hacia el occidente de la ciudad de Quibd se presentan Depsitos Aluviales (Qal), localizados sobre el valle del ro Atrato y el ro Quito, conformados en su parte superior por limos, arenas y hacia su parte inferior por arenas y gravas sujetas a inundaciones peridicas.

Figura 2. Geologa de la Ciudad de Quibd INGEOMINAS Plancha 164 (2002) 4. METODOLOGA En el desarrollo de esta investigacin se ejecutaron las siguientes actividades: 1. Registro sistemtico de Sondeos Elctricos

Verticales utilizando el Equipo MILLER 400A y la metodologa WENNER en 10 alineamientos del barrio San Vicente, como se presenta en la figura 3.

2. La interpretacin de las curvas de resistividad aparente se llevaron a valores de resistividad real y espesor de estratos geoelctricos se ejecuto mediante el programa IPI2WIN.

3. Se ejecutaron para cada alineamiento 30 interpretaciones las cuales sirvieron de base para el anlisis de Montecarlo, el cual consisti en generar con ayuda del

ordenador, muestras aleatorias para resistividades reales y espesores, analizando el comportamiento del sistema ante los valores generados, lo cual fue de utilidad ya que se obtuvieron valores de resistividad y espesores estadsticamente probables, con un nivel de confiabilidad del 95%.

4. Obtenidas las resistividades reales se procedi correlacionarlas con geomateriales y crear un perfil litolgico del rea de estudio, apoyados en la literatura y la geologa general de la zona.

N

SEV No # 6

SEV No # 9 SEV No # 10

SEV No # 3SEV No # 1 SE

V N

o #

2

SEV No # 4

SEV

No

# 8

SEV

No

# 2

Figura 3. Localizacin de los SEV en el barrio San Vicente de la ciudad de Quibd - Choc 5. RESULTADOS OBTENIDOS 5.1. CURVA DE CAMPO En la figura 4 se presentan las curvas de campo o curva de resistividades aparentes para las 10 lneas de campo, obsrvese la poca variacin de estas resistividades hasta profundidades de 80 m, indica esto, que a diferentes profundidades los geomateriales tienden a presentar caractersticas resistivas similares, puede apreciarse igualmente que a partir de la superficie el incremento de la resistividad presenta una tendencia estable en funcin de la profundidad, podra asociarse esto al tipo de material (Depsitos aluviales)

Qal

N2qb

que se encuentra en la zona y a su contenido de agua y/o densidad.

Figura 4. Variacin de la Resistividad aparente en funcin de la profundidad. 5.2. INTERPRETACIN CON EL PROGRAMA IPI2WIN Utilizando el programa informtico IPI2WIN; se ejecuto la interpretacin de las resistividades aparentes, ejecutando para cada linea 30 interpretaciones diferentes; estas sirvieron como insumo fundamental para el anlisis estadstico de Montecarlo. En la figura 4 se presentan la grafica profundidad vs resistividad real.

Figura 5. Variacin de la Resistividad real vs profundidad para las lneas (SEV) 1 a 5.

Figura 6. Variacin de la Resistividad real vs profundidad para las lneas (SEV) 6 a 10. En la figura 5 y 6, se encuentran los valores de resistividad elctrica real versus profundidad investigada, en ella se aprecia la variacin de los valores de resistividad a lo largo del perfil geoelctrico; indicando un cambio de materiales a estas profundidades de cada lnea analizada. Sin embargo esta variacin no es muy amplia 5.3. ANLISIS MONTE CARLO Mediante este anlisis se ejecutaron 7000 iteraciones a las interpretaciones arrojadas con el programa informtico IPI2WIN, el objeto de este fue obtener valores de resistividad y espesores promedios con intervalos de confianza de 95%. En las siguientes tablas se presentan los resultados obtenidos en el anlisis para cada una de las lneas de prospeccin ejecutadas. Tabla 1. Resultados Modelaciones Montecarlo del SEV 1.

LINEA NUMERO 1

Capa Resistividad

Media (-m)

IC Para la media a nivel (1-alpha)%

Espesor medio


1 149,17 148,76 149,59 3,15 3,06 3,23

2 1130,21 1020,84 1239,58 2,44 2,36 2,52

3 6976,27 6739,07 7213,47 16 15,63 16,38

4 16391,73 16094,32 16689,15 31,53 31,19 31,87

5 16000,94 15638,77 16363,1 -- -- --

LINEA NUMERO 2

Capa Resistividad

Media (-m)


Espesor medio


1 60,38 59,9 60,85 3,27 3,25 3,29

2 298,98 295,03 302,94 13,45 13,19 13,71

3 4900,00 4698,9 5101,9 15,86 15,57 16,16

4 3544,49 3377,41 3711,58 20,21 19,87 20,55

5 1487,63 1415,07 1560,18 --- --- ---

LINEA NUMERO 3

Capa Resistividad Media


Espesor medio


1 177,89 176,63 179,15 5,26 5,11 5,41

2 980,96 939,81 1022,11 10,81 10,55 11,07

3 7000,86 6611,46 7390,26 22,43 21,96 22,91

4 6350,3 6097,79 6602,8 31,24 30,71 31,76

5 9404,5 9111,6 9697,41 --- --- ---

LINEA NUMERO 4

Capa Resistividad

Media


Espesor medio


1 257,21 255,85 258,57 3,24 3,15 3,33

2 2690,83 2529,71 2851,95 8,06 7,85 8,27

3 33942,88 33276,18 34609,57 24,3 23,99 24,61

4 21031,59 20461,47 21601,71 27,25 26,97 27,54

5 17949,26 17388,88 18509,65 --- --- ---

LINEA NUMERO 5

Capa Resistividad

Media


Espesor medio


1 115,22 114,31 116,13 4,64 4,58 4,69

2 210,09 205,26 214,91 11,42 11,07 11,77

3 9647,64 9299,55 9995,73 29,21 28,54 29,88

4 6403,82 6222,03 6585,61 50,51 49,84 51,17

5 13397,96 13002,17 13793,76 --- --- ---

LINEA NUMERO 6

Capa Resistividad

Media


Espesor medio


1 91,25 91,11 91,4 2,18 2,14 2,23

2 389,19 343,95 434,42 6,22 6,13 6,32

3 6965,38 6787,46 7143,29 14,59 14,36 14,82

4 8981,94 8763,61 9200,26 20,32 20,15 20,5

5 6116,96 5982,66 6251,26 --- --- ---

LINEA NUMERO 7

CapaResistividad

Media


Espesor medio


1 10,61 9,96 11,27 1,77 1,76 1,77

2 8894,45 8590,3 9198,6 11,27 10,92 11,62

3 8544,63 8333,33 8755,93 42,15 41,56 42,73

4 3383,59 3285,09 3482,08 48,87 48,34 49,41

5 5001,33 4894,9 5107,77 --- --- ---

LINEA NUMERO 8

Capa Resistividad Media


Espesor medio


1 101,66 100,88 102,45 4,34 4,27 4,41

2 33868,25 32099,71 35636,78 24,09 23,29 24,89

3 35413,32 34352,25 36474,39 68,37 67,32 69,41

4 31831,17 31097,35 32565 81,29 80,31 82,26

5 29026,93 28321,53 29732,33 --- --- ---

LINEA NUMERO 9

CapaResistividad

Media


Espesor medio


1 145,63 145,58 145,68 1,96 1,95 1,97

2 36,43 35,67 37,19 3,86 3,83 3,89

3 15827,71 15583,28 16072,14 18,22 18,01 18,44

4 7636,09 7434,49 7837,68 18,34 18,12 18,56

5 10642,58 10348,04 10937,13 --- --- ---

LINEA NUMERO 10

CapaResistividad

Media


Espesor medio


1 96,13 95,97 96,29 5,57 5,51 5,63

2 25,46 24,68 26,24 6,03 6 6,06

3 1756,36 1659,59 1853,13 10,74 10,56 10,92

4 2048,54 1994,61 2102,48 14,29 14,1 14,48

5 2809,21 2740,18 2878,25 --- --- ---

A partir de los resultados obtenidos anteriormente, se cotejaron los valores de resistividad reales con valores reportados en la literatura y perfiles estratigrficos de estudios geotcnicos ejecutados en el rea de estudio, con el objeto de identificar los diferentes tipos de geomateriales asociados con las resistividades en la zona de estudio, este paralelo se establece en la tabla 2.

Tabla 2. Perfiles Litolgicos. LINEA NUMERO 1

Capa Resistividad

( - m) Profundidad

(m) Espesor

(m) Geomaterial

1 149,17 0.0 3,15 3,15 Arcillas, Limos duros semisaturados,

2 1130,21 3,15 5,59 2,44 Grnulos, gravas y arenas saturadas con agua dulce

3 6976,27 5,59 21,59 16 grnulos, gravas y arenas

4 16391,73 21,59 53,12 31,53

5 16000,94 > 53,12 ---

LINEA NUMERO 2

Capa Resistividad ( - m)

Profundidad (m)

Espesor (m)

Geomaterial

1 60,38 0.0 3,27 3,27 Arcillas, Limos duros semisaturados,


3 4900 16,72 32,58 15,86 Grnulos, gravas y arenas. 4 3544,49 32,58 52,79 20,21

5 1487,63 > 52,79 ---

LINEA NUMERO 3

Capa Resistividad

( - m) Profundidad

(m) Espesor

(m) Geomaterial

1 177,89 0,0 - 5,26 5,26 Grnulos, gravas y arenas saturadas con agua dulce 2 980,96 5,26 16,07 10,81

3 7000,86 16.07 38,50 22,43 Grnulos, gravas y arenas.

4 6350,3 38,50 69,74 31,24

5 9404,5 > 69,74 ---

LINEA NUMERO 4

Capa Resistividad

( - m) Profundidad

(m) Espesor

(m) Geomaterial


2 2690,83 3,24 11,30 8,06

Grnulos, gravas y arenas

3 33942,88 11,30 35,60 24,3

4 21031,59 35,60 62,85 27,25

5 17949,26 > 62,85

LINEA NUMERO 5

Capa Resistividad ( - m)

Profundidad (m)

Espesor (m)

Geomaterial

1 115,22 0,0 4,64 4,64 Arenas y Gravas saturadas con agua dulce


3 9647,64 16,06 45,27 29,21 Grnulos, gravas y arenas

4 6403,82 45,27 95,78 50,51

5 13397,96 > 95,78

LINEA NUMERO 6

Capa Resistividad

( - m) Profundidad

(m) Espesor

(m) Geomaterial




4 8981,94 22,99 43,31 20,32

5 6116,96 > 43,31

LINEA NUMERO 7

Capa Resistividad

( - m) Profundidad

(m) Espesor

(m) Geomaterial

1 10,61 0,0 1,77 1,77 Arcilla, Limo orgnico saturado con agua dulce

2 8894,45 1,77 13,04 11,27


3 8544,63 13,04 55,19 42,15

4 3383,59 55,19 104,06 48,87

5 5001,33 > 104,06 ---

LINEA NUMERO 8

Capa Resistividad

( - m) Profundidad

(m) Espesor

(m) Geomaterial


2 33868,25 4,34 28,43 24,09


3 35413,32 28,43 96,80 68,37

4 31831,17 96,80 178,09 81,29

5 29026,93 > 178,09 ---

LINEA NUMERO 9

Capa Resistividad

( - m) Profundidad

(m) Espesor

(m) Geomaterial


2 36,43 1,96 5,82 3,86

Arcilla, Limo inorgnico y arena saturada con agua dulce


4 7636,09 24,04 42,38 18,34

5 10642,58 >42,38 ---

LINEA NUMERO 10

Capa Resistividad

( - m) Profundidad

(m) Espesor

(m) Geomaterial


2 25,46 5,57 11,60 6,03 Arena saturada con agua dulce.

3 1756,36 11,60 22,34 10,74 Grnulos, gravas y arenas. 4 2048,54 22,34 36,63 14,29

5 2809,21 > 36,63 ---

5.4. NIVEL FRETICO En funcin de los valores de resistividad, el nivel fretico de la zona de estudio se localiza a una profundidad promedio de 3.24m, en la cual se observan valores de resistividad de 10,61 - m a 257,21 - m para los cuales se encuentra arenas y gravas, sin embargo los tipos materiales indican que el nivel fretico puede ascender a la superficie durante aumentos sbitos del ro Atrato. 6. MODELACIN GEOESTADISTICA Se ejecut una modelacin Geoestadstica para determinar la variabilidad espacial de la resistividad y el nivel fretico, el primer paso fue determinar el Variograma Terico que se ajusto al variograma Experimental, con los cuales se analiz el comportamiento espacial de la variable resistividad sobre el rea de estudio. 6.1. GEOESTADISTICA RESISTIVIDAD Con el objeto de prametrizar el rea de estudio, se ejecuto el clculo del variograma Teorico que ajusta los valores de resistividad real sobre los SEV ejecutados en el rea de estudio. Ver figura 7.

Figura 7. Variograma Omnidirecional usado para el Kriging de resistividad.

A partir de los datos proporcionados por el Variograma Terico se realiz la estimacin por krigeaje de las resistividades mediante el uso del programa SGeMS. Los resultados pueden observarse en las figuras 8 a 11.

Figura 8. Geoestadistica de la resistividad profundidad de 0 m



Figura 11. Geoestadistica de la resistividad profundidad de 60 m El anlisis geoestadistico nos muestra los valores de resistividad a profundidad, ntese que hacia el norte y este de las figuras 9 a 11, se presentan valores de resistividad mayores al resto que lo rodea. Obsrvese tambin el dominio de los colores azules que representan resistividades de 10 - m a 7000 - m y el aumento de los valores de resistividad a medida que aumenta la profundidad, indicando esto que los geomateriales presentan mayor densidad o menor cantidad de agua 6.2. GEOESTADISTICA NIVEL FREATICO Seguidamente se procedi a ejecutar un anlisis Geoestadistico con los datos de nivel fretico con la intencin de modelar la variabilidad del mismo bajo la zona en estudio,

Figura 12. Variograma con Azimuth 110

A partir de los datos proporcionados por el Variograma Terico se realiz la estimacin por krigeaje del nivel fretico, los resultados pueden apreciarse en las figuras 13 - 16

Figura 13. Geoestadistica del Nivel Fretico a una profundidad de 0m

Figura 14. Geoestadistica del Nivel Fretico a una profundidad de 40m

Figura 15. Geoestadistica del Nivel Fretico a una profundidad de 98 m

Figura 16. Geoestadistica del Nivel Fretico a una profundidad de 120 m La Geoestadstica realizada nos arroja que la zona de estudio se encuentra saturadas por aguas provenientes del Ro Atrato, se observa igualmente en toda el rea de estudio una capa de geomateriales secos a una profundidad de 98m, obsrvese que en profundidad la parte oriental de la zona de estudio presenta materiales secos desde una profundidad de 68m, mostrando que a esta profundidad no hay percolacin de aguas provenientes de la Quebrada la Yesca. 16. CONCLUSIONES De acuerdo a la interpretacin de los 10 SEV. ejecutados en la zona de estudio, los suelos encontrados son de origen aluvial, fundamentalmente se presenta estratos de arena hmeda contaminadas de arcilla y/o limos, que poseen un espesor aproximado de 1.77 a 5.57m, seguido de un estrato de grnulos, gravas y arenas saturadas, con espesores aproximado mayor de 100 m. El nivel ms probable promedio para la localizacin del nivel fretico en esta a una profundidad promedio de 3.24m; con respecto a los niveles del rio Atrato para el periodo en el que se realizaron los SEV, sin embargo

dado los materiales encontrados el nivel fretico podra encontrarse en la superficie durante crecidas del ro Atrato. La correspondencia entre los valores de resistividad real y los geomateriales se encuentra sujeta a un conocimiento de la geologa local de la zona de estudio, puesto que diferentes materiales pueden presentar el mismo valor de resistividad real. 9. REFERENCIAS 1. INGEOMINAS. Mapa Geolgico del

Departamento del Choc, 2003. 2. Manual de IPI2Win; 2000. Universidad

estatal de Mosc Facultad de Geologa Departamento de Geofsica.

3. Molina, Walter; 2006. Comparacin de los

mtodos 1 - D Y 2 - D de resistividad elctrica por medio de sondeos tipo Wenner, Dipolo - Dipolo y Wenner - Schlumberger con la utilizacin de los programas DCINV, RES2DMOD y RES2DINV.

4. Montao, Flix; Vega, Pedro 2009.

Aplicacin de mtodos elctricos de prospeccin geofsica. EEB S.A. E.S.P. Colombia. (artculo).

5. Arias, Daniel; 2011. Exploracin

geotcnica Relaciones geoelctricas. Universidad Nacional de Colombia. (Tesis).

6. Arias, Daniel; Echeverri, Oscar; Hoyos, Fabin; 2012. Exploracin geotcnica-Relaciones Geoelctricas. Universidad Nacional de Colombia (artculo).

sondeo electrico vertical en la determianción de perfil geologico

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barrio san vicente

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