Estudio Geofísico de Resistividad Eléctrica

Transcripción

1 Estudio Geofísico de Resistividad Eléctrica Proyecto de investigación del acuífero Esquipulas Ocotepeque Citalá Plan Trifinio Informe final 30 de abril de 2015 Estudio preparado para Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza UICN 16

2 Contenido Contenido Índice de figuras Listado de Anexos Introducción Etapas del estudio geofísico Investigación previa Diseño del levantamiento Levantamiento de campo Procesamiento de datos Análisis e interpretación de datos Preparación de informe final Otras actividades ejecutadas Generalidades y metodología Sondeo Eléctrico Vertical Tendido Schlumberger Metodología empleada y resultados Información y datos adicionales Otros sondeos eléctricos verticales Datos de pozos perforados en la zona de estudio Perfiles eléctricos de pozo obtenidos para algunos pozos Datos de los manantiales reportados Datos de tomas de río Interpretación Conclusiones y recomendaciones Bibliografía Anexos

3 Índice de figuras Figura No. Descripción 1 Mapa de ubicación de la Cuenca Alta del río Lempa entre Guatemala, Honduras y El Salvador 2 Secuencia de lecturas en un sondeo eléctrico vertical. 3 Esquema simplificado y disposición de un Sondeo Eléctrico Vertical (SEV), utilizando una fuente artificial 4 Mapa que muestra los SEV que se han efectuado en el área de estudio. 5 Mapa que muestra los pozos perforados en el área de estudio 6 Comparación entre los registros eléctricos obtenidos en los pozos perforados y los sondeos eléctricos más cercanos 7 Mapa que muestra los manantiales existentes y relevados en el área de estudio. 8 Mapa que muestra las tomas de ríos relevados en el área de estudio 9 Mapa de isoprofundidad del acuífero superior con datos completos 10 Mapa de isoprofundidad del acuífero superior con datos parciales 11 Mapa de isoprofundidad del acuífero superior solo con SEV 12 Mapa de isoprofundidad del acuífero inferior con datos completos 18

4 Listado de Anexos Anexo A. Planos de ubicación de los SEV utilizando imágenes de Google Earth Anexo B. Resultados de la inversión de los datos de campo utilizando RES1DINV Anexo C. Datos de las lecturas de campo de los 23 SEV efectuados Anexo D. Gráficas de los perfiles de los 23 SEV efectuados Anexo E. Tablas con los datos detallados de los perfiles interpretados de los SEV Anexo F. Correlación de los 23 SEV efectuados Anexo G. Resumen de los SEV efectuados por Alfredo Suriano Anexo H. Resumen de los SEV efectuados por proyecto RLA 8038 Anexo I. Base de datos de los pozos existentes Anexo J. Registros eléctricos de los pozos El Poy (ESV) y Santa Lucia (GT). Anexo K. Base de datos de los manantiales y tomas de ríos Anexo L. Fotografías del trabajo de campo 19

5 1. Introducción Este informe presenta los resultados del estudio geofísico de resistividad eléctrica comisionado por UICN para investigar el acuífero Esquipulas-Ocotepeque-Citlá por medio de sondeos eléctricos verticales. El proyecto se desarrolla en el área donde se unen los tres países que conforman el Trifinio (El Salvador, Honduras y Guatemala) y sus respectivos departamentos de Metapán, Ocotepeque y Chiquimula. Específicamente se trabajó en los municipios de Concepción, Santa Fe y Ocotepeque en Honduras y Citalá en El Salvador y Esquipulas en Guatemala. La Región del Trifinio es reconocida como área de especial interés que comparten tres países: Guatemala, Honduras y El Salvador. Esta Región del Trifinio tiene una extensión aproximada de 7,384 kilómetros cuadrados, de los cuales corresponden el 46.5% a Guatemala, el 15.6% a El Salvador y el 37.9% a Honduras (SIT-CARL, 2008). 1 La Región del Trifinio está ubicada entre los 88 45' y 89 50' de longitud oeste y entre los 14 05' y 15 12' de latitud norte. El centro de esta región lo constituye la cúspide del Macizo de Montecristo y el tratado suscrito por los gobiernos lo define como una unidad ecológica indivisible. La población de la región del Trifinio se estima al año 2008 en 670,000 habitantes. Los objetivos del estudio aprobado son: a) definir de forma integrada, con estudios geológicos e hidrológicos, el nivel subsuperficial del agua subterránea ahí presente para lograr su explotación de forma sostenible. b) contribuir a definir de mejor forma la geología, estratigrafía e hidrogeología de la zona de estudio. c) medir el espesor de los aluviones presentes en algunos cauces de ríos d) contribuir a definir las ubicaciones con mayores probabilidades de éxito para una o varias explotaciones de aguas subterráneas. e) detectar anomalías geológicas y/o geofísicas que puedan existir en el terreno). Para llevar a cabo la evaluación, se propuso y aprobó una investigación del terreno utilizando el método geofísico de resistividad eléctrica. El estudio de resistividad eléctrica por medio de sondeos eléctricos verticales permite definir la geoestratigrafía de los horizontes investigados y definir el nivel freático de las cuencas investigadas. El alcance de este estudio es la cuenca alta del río Lempa (CARL) que a su vez forma parte de la cuenca del río Lempa. En general, el área de estudio está ubicada el rectángulo limitado por las coordenadas UTM 16P 240,000 m E, m N al noroeste y UTM 16P m E y m N al sureste 2. La altitud de la cuenca investigada varia ampliamente entre 700 y 1 Proyecto RLA/8/038 Desarrollo Sostenible del Medio Ambiente y los Recursos Hídricos en la Cuenca Alta del Río Lempa " Informe final 2 Todas la referencias geográficas en el presente informe utilizan la referencia Universal Transvers Mercator (UTM) WGS

6 1,500 msnm. Los accesos al área de estudio son variados y se logra desde los tres países. En El Salvador se accede al área de estudio por medio de la carretera Troncal del Norte 4N que sale de San Salvador. Desde Honduras se llega por medio de las carreteras CA.4 y CA-10. La carretera CA-4 viene de las ciudades Santa Rosa de Copán y San Pedro Sula. En Guatemala se accede el área del proyecto por medio de la carretera CA-10 llega a las ciudades de Chiquimula y Zacapa. La figura 1 muestra la ubicación de la zona de estudio, cuenca alta del río Lempa (CARL). Figura 1. Mapa de ubicación de la Cuenca Alta del río Lempa entre Guatemala, Honduras y El Salvador. Fuente: SITCARL Proyecto RLA/8/038 Desarrollo Sostenible del Medio Ambiente y los Recursos Hídricos en la Cuenca Alta del Río Lempa " Informe final 21

7 Es importante tomar en cuenta que el presente estudio geofísico llegó hasta Citalá en El Salvador. Hacia el sur no fue posible levantar ningún sondeo eléctrico vertical pues el río Lempa forma un cañón importante donde no es posible relevar sondeos por la topografía abrupta. 1.1 Etapas del estudio geofísico El avance de cada una de las etapas de investigación propuestas se presenta a continuación Investigación previa Se efectuó esta investigación en conjunto con el consultor en hidrogeología del proyecto, Ing. Fernando Samayoa. Él ha obtenido datos de pozos perforados en la zona de estudio. En algunos casos se logró obtener el registro eléctrico corrido cuando se perforó el pozo. Adicionalmente, se tuvo acceso a una tesis de licenciatura efectuada en el valle de Esquipulas por Alfredo Suriano Buezo, estudiante de la carrera de licenciatura en geología del Centro Universitario del Norte de la Universidad de San Carlos. Por otro lado, la Ingeniera Patricia Alvarado, coordinadora del equipo consultor de UICN, entregó el informe Gobernanza de aguas subterráneas en acuíferos compartidos emitido por UICN. Este informe posee valiosa información sobre ubicaciones de manantiales, tomas de ríos y pozos en la zona de estudio. Además, se recibieron cuatro informes de perforación de pozos mecánicos que se efectuaron como parte del proyecto en mención Diseño del levantamiento Durante esta actividad de gabinete se definieron los parámetros y tendidos a ser utilizados durante la fase de adquisición de datos. Similarmente, se prepararon dos propuestas de ubicación de los sondeos eléctricos verticales. La primera propuesta completa se envió el 9 de diciembre 2015 y en ella se propuso efectuar 22 sondeos eléctricos verticales. Esta propuesta se adjuntó como Anexo D del informe de avance del proyecto entregado el 27 de abril de La segunda propuesta se envió el 11 de marzo de Esta segunda propuesta se preparó tomando en cuenta las recomendaciones del consultor de área en el tema de aguas subterráneas de UICN, Dr. Andrea Merla. Similarmente, esta propuesta se presenta como el Anexo E del informe de avance preliminar del proyecto entregado el 27 de abril de Levantamiento de campo La adquisición de datos en el área de estudio se efectuó a finales de marzo y principios de abril de La adquisición se llevó a cabo en las siguientes fechas: Honduras 8 SEV adquiridos los días 25 y 26 de marzo de 2015 El Salvador 2 SEV adquiridos el 27 de marzo de 2015 Guatemala 13 SEV adquiridos del 8 al 11 de abril de

8 Para la primera fase de adquisición en Honduras y El Salvador, se viajó a la zona de estudio el 6 de marzo. Se aprovecharon los días 6 y 7 de marzo para hacer los preparativos de logística del caso. Similarmente, para la segunda fase de la adquisición se viajó el 7 de abril para contratar al personal de campo y hacer los preparativos de logística necesarios. Durante ambas fases de adquisición se contó con la supervisión en campo de los ingenieros Carlos Rosal de UICN y Fernando Samayoa consultor del proyecto. Además de los daos adquiridos, existe un registro fotográfico de los sondeos efectuados. El set completo se entregará en forma digital en un CD junto con este informe Procesamiento de datos El procesamiento de datos efectuado se presenta en el capítulo 3. Metodología empleada y resultados de este informe Análisis e interpretación de datos El procesamiento de datos efectuado se presenta en el capítulo 4. Interpretación de este informe Preparación de informe final Esta última etapa es la redacción de este informe final donde queda constancia de todo lo actuado, historial del estudio, conclusiones y recomendaciones obtenidas. 1.2 Otras actividades ejecutadas Como parte integral del presente estudio se dio una conferencia sobre las aplicaciones del método geofísico de resistividad eléctrica. La misma tuvo una duración aproximada de tres horas. El contenido general de la conferencia fue: Definiciones Métodos geofísicos La geofísica como negocio Los métodos eléctricos Principios Tendidos Procesamiento Análisis e interpretación Casos Sondeos Trincheras Los asistentes fueron seis profesionales de las diferentes instituciones que trabajan en el Trifinio, dos funcionarios de UICN, un consultor de UICN y dos técnicos de Geociencia Aplicada, S. A. La conferencia fue presentada por Luis Felipe López A., geofísico senior de Geociencia Aplicada, S. A. 23

9 La conferencia tuvo lugar el 24 de marzo de 2015 en el hotel Paraderas de San Ignacio, Carretera Troncal del Norte, 503, El Salvador y fue una excelente oportunidad para intercambiar experiencias y conocimientos entre todos los participantes. El presente informe técnico de geofísica debe considerarse en conjunto con el informe hidrogeológico. 24

10 2. Generalidades y metodología Los métodos eléctricos en los que la corriente se aplica al suelo conductivamente, por medio de electrodos, tienen su fundamento en el hecho de que las variaciones en la conductividad del subsuelo alteran el flujo de corriente en el interior de la Tierra. El mayor o menor grado de alteración de la caída del voltaje (potencial) en la superficie del terreno depende del tamaño, forma, localización y resistividad eléctrica de los cuerpos del subsuelo. Por consiguiente, se puede obtener información acerca de la distribución de estos cuerpos en el subsuelo a partir de mediciones de voltaje efectuadas en la superficie del terreno. Usualmente la corriente penetra en el terreno a través de dos electrodos y se mide la caída de potencial entre un segundo par de electrodos situados entre los anteriores y alineados con ellos. A partir de los valores medidos de la intensidad de corriente inyectada al terreno, de la caída de potencial y de la separación entre los electrodos, puede determinarse el valor de una nueva magnitud: la resistividad aparente. Si el subsuelo es homogéneo, el valor así obtenido coincide con la resistividad verdadera del subsuelo pero, de no ser así -subsuelo no homogéneo, como sucede generalmente- el valor obtenido depende de las resistividades de las distintas formaciones que atraviesa la corriente. El análisis de la variación del valor de la resistividad aparente para distintas separaciones interelectródicas permite obtener interesantes conclusiones acerca de la estructura del subsuelo. La conducción eléctrica en la mayoría de las rocas es esencialmente electrolítica. Esto es debido a que las rocas -sus granos- son aislantes en sí, por lo que la conducción eléctrica se realiza a través del agua intersticial que normalmente contienen y que siempre tiene, en mayor o menor grado, sales disueltas que la hacen conductora. Por consiguiente, la resistividad de una formación será función de su contenido en electrolitos, que a su vez depende de la porosidad efectiva de la roca y del índice de saturación. Hay que señalar que la resistividad de cualquier formación varía entre amplios límites, no solo de una zona a otra, sino incluso dentro de una misma zona. Esto es particularmente cierto cuando se trata de formaciones superficiales no consolidadas. No existe una ley general que correlacione litología con resistividad. No obstante, pueden establecerse criterios de tipo general. En muchos estudios geotécnicos se aplican dos procedimientos de campo: sondeo y trinchera eléctrica o perfilaje. La metodología utilizada en este estudio fue la del sondeo normalmente conocido como Sondeo Eléctrico Vertical (SEV). 25

11 2.1 Sondeo Eléctrico Vertical En el sondeo eléctrico vertical (SEV), el espaciamiento entre los electrodos aumenta mientras se mantiene fija la localización del centro del arreglo electródico. Debido a que la profundidad de investigación normalmente aumenta al incrementar el espaciamiento de los electrodos, podemos decir que se prefiere el sondeo (SEV) cuando se desea conocer cómo varía la resistividad del subsuelo en función de la profundidad. La figura abajo muestra el procedimiento para la realización de un SEV. Podemos observar que el centro de simetría permanece fijo mientras se aumenta el espaciamiento inter-electródico. Un set completo de datos continúa el patrón establecido en la figura de SEV usando de 10 a 40 valores, dependiendo de la profundidad de investigación deseada, de la topografía y del tamaño del área investigada. Figura 2. Secuencia de lecturas en un sondeo eléctrico vertical. Las especificaciones completas para un SEV incluyen la siguiente información: - Variable independiente: Espaciamiento interelectródico (AB/2 para un tendido Schlumberger) - Variable dependiente: Resistividad aparente - Información auxiliar: Configuración electrónica Azimut del perfil Localización del centro del dispositivo electródico La interpretación de un SEV consiste en determinar el espesor de los diferentes estratos geoeléctricos y su resistividad verdadera. Una segunda etapa de la interpretación consiste en asociar, de acuerdo con la estratigrafía del lugar, una litología a los valores de resistividad obtenidos. 26

12 Figura 3. Esquema simplificado y disposición de un Sondeo Eléctrico Vertical (SEV), utilizando una fuente artificial. La emisión de corriente (A-B) induce un campo eléctrico, el cual se expresa en términos de la diferencia medida de voltaje ( V) por los electrodos (M-N). 2.2 Tendido Schlumberger Existen varias clases de dispositivos electródicos o tendidos dependiendo de los objetivos de la investigación. Los dispositivos comúnmente utilizados son Schlumberger, Wenner y dipolo - dipolo. El dispositivo Schlumberger se caracteriza por mantener fijos los electrodos de potencial o lectura (M y N) mientras se alejan los electrodos de corriente (A y B). Este dispositivo es el más adecuado para realizar SEV's debido a su gran variedad de técnicas de interpretación, a su flexibilidad en el trabajo de campo y a su sensibilidad para realizar las correcciones necesarias en terrenos con topografía no completamente plana. El dispositivo electródico Schlumberger con seis lecturas por ciclo y lectura doble en cada punto, variando la distancia MN, fue el utilizado en este estudio. 27

13 3. Metodología empleada y resultados La adquisición de datos en el área de estudio se efectuó a finales de marzo y principios de abril de La adquisición se llevó a cabo en las siguientes fechas: Honduras 8 SEV adquiridos los días 25 y 26 de marzo de 2015 El Salvador 2 SEV adquiridos el 27 de marzo de 2015 Guatemala 13 SEV adquiridos del 8 al 11 de abril de 2015 Las condiciones climatológicas fueron adecuadas para este tipo de investigación. En las ubicaciones donde se efectuaron los sondeos, la humedad del suelo era apropiada para facilitar el flujo de corriente entre los electrodos y garantizar una mejor lectura de datos. Se efectuaron veintitrés sondeos eléctricos verticales (SEV) utilizando el arreglo Schlumberger. El siguiente cuadro presenta un resumen de las principales características de estos sondeos. Cuadro 1 Principales parámetros de los sondeos eléctricos verticales adquiridos Pais Sondeo Fecha Localidad Zona Norte Este Elevación AB* AB/2 Profundidad # No. adquisición UTM (m) (m) (msnm) (m) (m) (m) El Salvador 22 27/03/2015 Citala 16P 1,588, , , /03/2015 Citala 16P 1,589, , Honduras 19 26/03/2015 Santa Fe 16P 1,606, , /03/2015 Ocotepeque 16P 1,599, , /03/2015 Nuevo Ocotepeque 16P 1,592, , , /03/2015 Santa Anita 16P 1,602, , , /03/2015 Ocotepeque 16P 1,604, , /03/2015 Ocotepeque 16P 1,596, , /03/2015 Ocotepeque 16P 1,594, , /03/2015 Santa Fe 16P 1,607, , Guatemala 1 09/04/2015 Esquipulas 16P 1,614, , /04/2015 Esquipulas 16P 1,614, , /04/2015 Esquipulas 16P 1,615, , , /04/2015 Esquipulas 16P 1,616, , , /04/2015 Esquipulas 16P 1,616, , , /04/2015 Esquipulas 16P 1,612, , /04/2015 Esquipulas 16P 1,611, , , /04/2015 Esquipulas 16P 1,611, , /04/2015 Esquipulas 16P 1,614, , /04/2015 Esquipulas 16P 1,610, , /04/2015 Esquipulas 16P 1,612, , , /04/2015 Esquipulas 16P 1,615, , /04/2015 Esquipulas 16P 1,613, , , Totales 23 22,440 28

14 La localización de los levantamientos geofísicos se puede observar en la figura 4. Sin embargo, esta es una figura general. En el Anexo A se presentan cuatro mapas utilizando las imágenes satelitales de Google Earth con las ubicaciones de los veintitrés sondeos eléctricos verticales en formado tabloide (doble carta). El Anexo A1 es la misma figura 4. Los demás Anexos, A2, A3 y A4 muestran las ubicaciones de los SEV a una escala menor por país. La parte inicial del procesamiento de datos consistió en trabajar los datos topográficos para establecer la ubicación de los sondeos. Posteriormente los datos de campo se sometieron a una depuración para eliminar malas lecturas, ruido o señales parásitas de los datos. Luego se procedió a graficar los perfiles de resistividad aparente para comprobar su comportamiento y para analizar el efecto de la depuración. Por la naturaleza del método y gran variabilidad de los valores de resistividad, todo este análisis se lleva a cabo utilizando escalas logarítmicas. La etapa final de procesamiento consistió en efectuar la inversión de los datos. Para esto se utilizó el programa RES1DINV. Este programa se opera bajo licencia autorizada de GeoTomo. Los algoritmos utilizados por este programa son la referencia mundial en cuanto al procesamiento de datos geofísicos de resistividad. En el Anexo B se presentan los resultados gráficos que resultaron del proceso de inversión de datos utilizando RES1DINV. Existe una gráfica para cada SEV adquirido. El Anexo C presenta los valores de datos de campo adquiridos. Estos datos incluyen las distancias de los electrodos de corriente (AB/2) y de los electrodos de medición de potencial (MN/2). Las distancias siempre son respecto al centro del SEV. Posteriormente, estos datos en escala logarítmica se cambian a una escala lineal en las ordenadas (elevación). Este es el formato estándar que se utiliza en la fase interpretación y para hacer las correlaciones del caso. Los resultados de este cambio de formato en las ordenadas se presentan en el Anexo D. Los perfiles de los SEV se presentan agrupados siguiendo una primera tendencia norte-sur y este-oeste. El Anexo B muestra algunas fotografías tomadas durante la campaña de adquisición de datos. El registro completo de las fotografías tomadas durante el relevamiento de campo se incluye en forma digital (CD que acompaña la versión impresa de este informe final). La ubicación de las mediciones de resistividad también debe considerar las posibles interferencias causadas por la presencia de elementos de metal (estructura metálica, cercos de malla, tanques, calderas, etc.) y de líneas de transmisión de corriente eléctrica. En este estudio, no hubo ninguna línea cercana que afectara las mediciones geofísicas. 29

15 4. Información y datos adicionales Adicionalmente a los sondeos eléctricos verticales efectuados como parte de este estudio, se logró obtener información valiosa de varias fuentes de información. El objetivo es integrar la información obtenida con los SEV interpretados y así lograr una mejor interpretación. Sin embargo, es importante tomar en cuenta la información integrada con el presente estudio geofísico es solamente una parte del estudio más amplio que se ha efectuado para comprender el o los acuíferos existentes en el área de estudio. Estos otros estudios incluyen hidrología, geología, hidrogeología, hidroquímica, isotopía y panorama socioeconómico. Para integrar al presente estudio se consideró la siguiente información: Otros sondeos eléctricos verticales adquiridos como parte de estudios previos. Datos de pozos mecánicos perforados en la zona de estudio. Perfiles eléctricos de pozo obtenidos para algunos pozos. Datos de los manantiales reportados. Datos de tomas de río. A continuación se describen los resultados de estas investigaciones. 4.1 Otros sondeos eléctricos verticales La investigación efectuada permitió encontrar dos estudios que efectuaron sondeos eléctricos verticales en el área de estudio. El primero es la tesis de licenciatura titulada Evaluación hidrogeológica del valle de Esquipulas, Chiquimula efectuada por Alfredo Suriano Buezo, estudiante de la carrera de licenciatura en geología del Centro Universitario del Norte de la Universidad de San Carlos. Como parte de su trabajo de graduación se adquirieron diez sondeos eléctricos verticales en el valle de Esquipulas. Se utilizó un resistivimetro Omega y se utilizó un tendido Schlumberger. La apertura interelectródica AB/2 máxima utilizada fue entre 158 y 200 metros. A. Soriano indica que la profundidad de investigación osciló entre 50 y 100 m. La interpretación fue hecha con el programa IPI2Win de la Universidad de Moscú con la restricción de utilizar el mínimo número de capas. En general, se limitaron los SEV a dos capas. Se procesaron algunos de los SEV para evaluar su utilidad. Ante las grandes variaciones ( lecturas anómalas?, ruido?) observados en los datos de campo y en las gráficas de interpretación se decidió no utilizar los datos obtenidos. En el Anexo G se presentan las gráficas de interpretación de los diez SEV presentados en la tesis de A. Suriano así como una tabla resumen de los mismos. Como parte del estudio reflejado en informe Proyecto RLA/8/038, Desarrollo Sostenible del Medio Ambiente y los Recursos Hídricos en la Cuenca Alta del Río Lempa ", Informe final, se efectuaron 28 SEV en la región del Trifinio. 30

16 El siguiente cuadro fue tomado de dicho informe. Cuadro 2. SEV realizados en la región del Trifinio Proyecto RLA/8/038 FECHA CODIGO AB(m) Latitud N - Y Longitud W - X UTM Y UTM X Nivel Freático Inferido (m)* 2008 SEVESQ SEVESQ SEVESQ SEVASM SEVASM SEVASM SEVHO SEVHO SEVHO No presente *2008 SEVHO SEVHO SEVELS SEVELS SEVELS SEVELS SEVELS SEVELS SEVELS SEVELS SEVELS SEVELS SEVELS SEVELS SEVELS SEVELS SEVELS SEVELS SEVELS * Nivel freático estimado a partir de los SEV, mediante reinterpretación cualitativa de las curvas de campo. Líneas en verde corresponde a SEV en el área de estudio. Lamentablemente de estos 28 SEV, únicamente ocho fueron efectuados en el área de estudio tres en Guatemala y cinco en Honduras. Únicamente se obtuvo los datos de campo de los tres SEV efectuados en Guatemala. De los cinco efectuados en Honduras no se obtuvo ninguna información, más que la presentada en el cuadro anterior. En el Anexo H se presenta toda la información recopilada de estos SEV. El reprocesamiento de los tres SEV efectuados en Guatemala no fue satisfactorio y se decidió no usarlos en la interpretación del presente estudio. La figura 4 muestra la ubicación de todos los SEV efectuados en la zona de estudio. presentan los SEV del presente estudio y los de los estudios mencionados en este inciso. Se 31

17 Figura 4. Mapa que muestra los SEV que se han efectuado en el área de estudio. Coordenadas en sistema UTM WGS84. La línea azul es el cauce principal del río Lempa. 32

18 4.2 Datos de pozos perforados en la zona de estudio. Se encontró información de los pozos perforados en el área de estudio proveniente de varias fuentes. La fuente más prolífica es el levantamiento efectuado por como parte del proyecto Gobernanza de aguas subterráneas en acuíferos compartidos (caso acuífero Trifinio Esquipulas Ocotepeque Citalá). El Anexo 2 del informe final de dicho proyecto contiene un inventario con la fuentes de agua georreferenciadas. Nuevamente, la tesis de licenciatura titulada Evaluación hidrogeológica del valle de Esquipulas, Chiquimula efectuada por Alfredo Suriano Buezo, estudiante de la carrera de licenciatura en geología del Centro Universitario del Norte de la Universidad de San Carlos, contiene un listado de 25 pozos relevados y georreferenciados. La última fuente de información de pozos, especialmente mecánicos, es la efectuada por el Ingeniero Fernando Samayoa, hidrogeólogo del proyecto actual. El Ingeniero Samayoa recorrió la región buscando y levantando información de los pozos mecánicos profundos existentes en el área de estudio. El Anexo I contiene los cuadros de datos con toda la información de los pozos de estas tres fuentes. La figura 5 es un mapa que muestra la ubicación de los pozos ubicados en la zona de estudio. 33

19 Figura 5. Mapa que muestra los pozos perforados en el área de estudio. Se incluyen los pozos mecánicos y artesanales. Base de datos en el Anexo I. Coordenadas en sistema UTM WGS84. La línea azul es el cauce principal del río Lempa. 34

20 4.3 Perfiles eléctricos de pozo obtenidos para algunos pozos. Se obtuvieron dos perfiles eléctricos registrados en pozos mecánicos perforados en la zona de estudio. El primero es del pozo Santa Lucía ubicado en Esquipulas, Guatemala. El registro eléctrico se digitó y se comparó con el SEV más cercano, SEV-1. La figura 6 presenta el registro y el SEV-1 graficados en a la misma escala. La distancia entre el pozo y el SEV es de 1,375 m. El segundo caso es el registro eléctrico efectuado en el pozo mecánico perforado en la frontera de El Poy en El Salvador. Similarmente, la figura 6 muestra el registro eléctrico y el SEV-28. La distancia entre el pozo y el SEV es de 600 m. La correlación entre el SEV-1 y el registro eléctrico del pozo Santa Lucia es muy buena a pesar de la distancia entre ambas mediciones. La correlación entre el SEV-28 y el registro eléctrico del pozo El Poy es regular, aunque en la parte superior es buena. En el Anexo J se presentan los perfiles eléctricos de los pozos para futura referencia. 35

21 Figura 6. Comparación entre los registros eléctricos obtenidos en los pozos perforados y los sondeos eléctricos más cercanos. La distancia entre el SEV-1 y el pozo Santa Lucía es de 1,375 m y entre el SEV-28 y el pozo El Poy es de 600 m. 36

22 4.4 Datos de los manantiales reportados La fuente los manantiales en la zona de estudio es el levantamiento efectuado como parte del proyecto Gobernanza de aguas subterráneas en acuíferos compartidos (caso acuífero Trifinio Esquipulas Ocotepeque Citalá). El Anexo 2 del informe final de dicho proyecto contiene un inventario con la fuentes de agua georreferenciadas. En esta base de datos existen 83 manantiales relevados en la zona de estudio de este proyecto. La figura 7 presenta un mapa con la ubicación de estos 83 manantiales. Los manantiales son una excelente fuente de información pues se consideran ventanas a algún nivel freático, usualmente el superior. En el capítulo 5. Interpretación se discute como se aprovechó la información de los manantiales. El Anexo K contiene la base de datos de manantiales y tomas de río para el área de estudio de este proyecto. 4.5 Datos de tomas de río. La fuente de información sobre las tomas de ríos en la zona de estudio es el levantamiento efectuado por como parte del proyecto Gobernanza de aguas subterráneas en acuíferos compartidos (caso acuífero Trifinio Esquipulas Ocotepeque Citalá). El Anexo 2 del informe final de dicho proyecto contiene un inventario con la fuentes de agua georreferenciadas. En esta base de datos existen 94 tomas de río relevados en la zona de estudio de este proyecto. La figura 8 presenta un mapa con la ubicación de estas 94 tomas de ríos. En menor grado, las tomas de los ríos también pueden ayudar al mapeo de los niveles freáticos, especialmente el superior. En el capítulo de interpretación se discute cómo se aprovechó la información de los las tomas de los ríos. El Anexo K contiene la base de datos de manantiales y tomas de río para el área de estudio de este proyecto. 37

23 Figura 7. Mapa que muestra los manantiales existentes y relevados en el área de estudio. Base de datos en el Anexo K. Coordenadas en sistema UTM WGS84. La línea azul es el cauce principal del río Lempa. 38

24 Figura 8. Mapa que muestra las tomas de ríos relevados en el área de estudio. Base de datos en el Anexo K. Coordenadas en sistema UTM WGS84. La línea azul es el cauce principal del río Lempa. 39

25 5. Interpretación La interpretación de un SEV consiste en determinar el espesor de los diferentes estratos geoeléctricos y su resistividad verdadera. Una segunda etapa de la interpretación consiste en asociar, de acuerdo con la geología del lugar, una litología a los valores de resistividad obtenidos. Una variable muy importante es la presencia de uno y más acuíferos en la zona de estudio. Para interpretar el o los acuíferos presentes se toman en cuenta varios factores: a) los cambios de resistividad en estratos de la misma litología; b) la correlación entre estratos con resistividad eléctrica similar; c) la forma o firma de la curva de resistividad en profundidad: d) el nivel de ríos, pozos y manantiales presentes en la zona. Las figuras del Anexo B muestran gráficamente, en escala logarítmica, los datos de campo (color negro). Los resultados de la interpretación de cada sondeo se presentan en el mismo gráfico donde se muestran los datos de campo, en color magenta (escala logarítmica). Similarmente, los resultados de la interpretación de los sondeos se presentan en forma numérica en forma de tablas, una para cada sondeo. El Anexo E contiene las tablas de las capas interpretadas para cada uno de los 23 sondeos adquiridos en este estudio. En general los valores de resistividad observados en estos veintitrés sondeos son muy normales para el tipo de roca y suelo encontrado en la zona de estudio, rocas de origen volcánico y aluviones originados de la erosión de las mismas rocas volcánicas. Es importante resaltar que los valores de resistividad de suelos y rocas varían dentro de amplios límites por la variedad de factores que impactan esta propiedad (suelo, porosidad, permeabilidad, tipo de iones presente, el agua intersticial, nivel freático). Al analizar los valores de todos los sondes juntos, el mínimo es ohm-m y el máximo es 750,000 ohm-m. El promedio es de 9,072 ohm-m con una desviación estándar de 57,539 ohm-m. La interpretación de los posibles niveles freáticos se hizo correlacionando los perfiles de resistividad eléctrica de acuerdo con sus características generales y a los valores interpretados de los modelos generados. El resultado de esta interpretación se presenta en diez perfiles que se presentan en el Anexo F. Considerando la forma y orientación de la cuenca alta del río Lempa, objeto de este estudio, siete de los diez perfiles de correlación (4 a 10) tienen una orientación norte-sur. Los otros dos perfiles de correlación (1, 2, y 3) tienen una orientación este-oeste. Para interpretar el o los acuíferos presentes se tomaron en cuenta varios factores: a) los cambios de resistividad en estratos de la misma litología; b) la correlación entre estratos con resistividad eléctrica similar; c) la forma o firma de la curva de resistividad en profundidad; d) el nivel de ríos, pozos y manantiales presentes en la zona; e) la relación entre cada perfil y los perfiles adyacentes; f) la sucesión de capas dentro de cada perfil. En general, se logró una correlación adecuada entre los veintitrés sondeos efectuados. En las correlaciones efectuadas se definieron cinco (5) horizontes principales. Una descripción de estos horizontes se presenta a continuación. 40

26 Horizonte A: es la capa del suelo. Los valores de las resistividades invertidas son variables, desde 50 hasta 275 ohm-m. Tiene un espesor de alrededor de 7.8 m. Este comportamiento es normal en las capas superficiales pues están expuestas al medio ambiente y factores como porosidad, permeabilidad y humedad son muy cambiantes. La parte superior de horizonte constituye el suelo agrícola. Horizonte B: esta capa con un espesor de unos 9.9 metros y se muestra claramente en veintidós de los veintitrés sondeos. Tiene una resistividad relativamente baja de entre 6 y 170 ohm-m, con un promedio de 33.7 ohm-m. Esta capa se interpreta como un horizonte con una adecuada porosidad y/o permeabilidad para constituir un acuífero. Es este horizonte el que provee agua a la mayor parte de pozos perforados y a los manantiales en la zona de estudio. Considerando la geología de la región, su composición es de materiales de origen volcánico que a lo largo del tiempo han sido erosionados y retrabajados como parte de los procesos geológicos normales. Horizonte C: esta capa tiene una resistividad promedio de 215 ohm-m y un espesor de unos 28.8 m. Sin embargo, su espesor puede llegar a los 59 m, dependiendo de la ubicación en la zona de estudio. Se interpreta como una capa de poca porosidad y/o permeabilidad, probablemente con algún contenido de arcillas que sirve como un sello que permite la existencia del acuífero superior y que lo aísla del acuífero inferior. Horizonte D: este horizonte se interpreta como el acuífero inferior en la cuenca alta del río Lempa, la zona de estudio. El horizonte tiene una resistividad promedio de 33 ohmm y un espesor potente promedio de 53.2 m. Se interpreta que este horizonte está constituido principalmente por material aluvial producto de los procesos erosiónales de las montañas que rodean la cuenca y que en muchos casos han sido retrabajados por el paleorío Lempa. Horizonte E: esta capa se considera el basamento geoeléctrico de la cuenca. Presenta valores de resistividad sumamente variables, usualmente de varios miles de ohm-m. En algunos casos se pudo haber alcanzado el basamento geológico, abajo del material aluvial que llena la cuenca. Lo más relevante de esta correlación efectuada (Anexo F) es que se identificaron dos acuíferos. El primero, llamado acuífero superior, tiene un espesor promedio de 9.88 m y está a una profundidad de entre 2 y 35 metros. La profundidad promedio es de 10.3 m. El segundo, llamado acuífero inferior, que constituye el acuífero regional está a una profundidad promedio de 59.7 metros, pero en algunos puntos se encuentra a 110 m. Este segundo acuífero tiene un espesor promedio de m, aunque alcanza espesores de entre 17 y 104 m. El acuífero superior se manifiesta en los manantiales que se encuentran en la zona de estudio. Con base en las correlaciones efectuadas en los veintitrés perfiles se establecieron las profundidades de los dos niveles freáticos para cada uno de los SEV efectuados. Estos datos, 41

27 junto con los niveles de los manantiales encontrados, las tomas de los ríos y los niveles estático y dinámico de los pozos relevados, sirvieron de base para generar los modelos geofísicos de nivel freático, el superior y el inferior. Estos se presentan en las figuras 9, 10, 11 y 12. Estas figuras constituyen los modelos geofísicos de los niveles freáticos superior e inferior y representan la conclusión principal del estudio geofísico de resistividad del proyecto Trifinio. Las flechas en estos dos modelos indican la dirección de flujo del agua subterránea en los dos acuíferos mapeados. Las figuras 9, 10 y 11 muestran los resultados de correr los modelos con diferentes sets de datos. La figura 9 se obtuvo con toda la información disponible (SEV, pozos, manantiales y tomas de río). Por lo tanto se considera como el mejor modelo. Los modelos presentados en la figuras 10 y 11 se prepararon para comparar los resultados obtenidos al tener menos información. Para obtener el mapa de la figura 10 se quitaron los datos de las tomas de río. Los resultados de este modelo son muy parecidos al modelo completo y le da validez al modelo presentado en la figura 9. El modelo de la figura 11 se obtuvo únicamente con los datos de los SEV. El principal propósito de haberlo corrido es para comparar el modelo solo con SEV y el modelo con mayor información para comprender como puede ser el modelo del acuífero inferior con mayor información. El modelo del acuífero inferior se obtuvo solamente con los datos de los veintitrés sondeos y de un pozo. La conclusión de estudiar los modelos propuestos es que reflejan razonablemente el comportamiento de los dos acuíferos interpretados. El comportamiento de los SEV a lo largo del valle de la cuenca alta del río Lempa sugiere que existe un factor adicional que está influyendo en el comportamiento de los acuíferos. Considerando la geometría del valle actual se puede interpretar que el paleorío se movía ampliamente en el valle y las montañas al este y oeste actúan como los límites del movimiento del río, formando así una planicie de inundación. En su recorrido el paleorío fue comportándose normalmente como un río en esta situación, moviéndose a lo largo de su planicie de inundación, erosionando de un lado y depositando en el otro, inclusive formando meandros. Los fenómenos geológicos a que ha estado expuesta esta cuenca, erupciones volcánicas y sismos, causaron alteraciones a este proceso normal, ocasionando variaciones importantes en la naturaleza de las rocas en las tres dimensiones, pero que parecen tener sentido si tomamos esta variación espacial de los depósitos del paleorío en el transcurso del tiempo geológico. Este modelo parece explicar la aparente distribución caótica de las rocas que tienen características de acuífero y las que no las tienen. 42

28 Y (metros) Elevación (msnm) X (metros) Figura 9. Mapa de isoprofundidad del acuífero superior con datos completos. Las líneas de isoprofundidad están en metros sobre el nivel del a la parte superior del acuífero considerado. En este mapa se integran todos los datos disponibles (SEV, pozos, manantiales y tomas de ríos). Las coordenadas están en sistema UTM WGS84. La línea blanca represente el límite del área de estudio. Los datos fuera de esta línea blanca no son válidos. 43

29 Y (metros) Elevación (msnm) X (metros) Figura 10. Mapa de isoprofundidad del acuífero superior con datos parciales. Las líneas de isoprofundidad están en metros sobre el nivel del a la parte superior del acuífero considerado. En este mapa se integran los datos de SEV, pozos y manantiales. No se incluyeron los datos de tomas de ríos). Las coordenadas están en sistema UTM WGS84. La línea blanca represente el límite del área de estudio. Los datos fuera de esta línea blanca no son válidos. 44

30 Y (metros) Elevación (msnm) X (metros) Figura 11. Mapa de isoprofundidad del acuífero superior solo con SEV. Las líneas de isoprofundidad están en metros sobre el nivel del a la parte superior del acuífero considerado. En este mapa se integran solamente los datos de SEV. No se incluyeron los demás datos. Las coordenadas están en sistema UTM WGS84. La línea blanca represente el límite del área de estudio. Los datos fuera de esta línea blanca no son válidos. 45

31 Y (metros) Elevación (msnm) X (metros) Figura 12. Mapa de isoprofundidad del acuífero inferior con datos completos. Las líneas de isoprofundidad están en metros sobre el nivel del a la parte superior del acuífero considerado. En este mapa se integran solo los datos de SEV pues son los únicos que penetraron este acuífero. Las coordenadas están en sistema UTM WGS84. La línea blanca represente el límite del área de estudio. Los datos fuera de esta línea blanca no son válidos. 46

32 5. Conclusiones y recomendaciones Las principales conclusiones del presente estudio son las siguientes: Las variaciones observadas en los veintitrés sondeos eléctricos verticales efectuados son típicas de los depósitos observados en esta zona geológica de Guatemala. Los valores de resistividad son en general medianos a bajos, aunque ocasionalmente se presentaron valores de varios miles de ohm-m. El presente estudio de resistividad eléctrica con una combinación de información disponible de otros estudios permitió interpretar dos acuíferos. Al primero se le considera el acuífero superior y al segundo, el acuífero inferior. El acuífero superior tiene un espesor promedio de 9.88 m y está a una profundidad de entre 2 y 35 metros. La profundidad promedio es de 10.3 m. El acuífero inferior o regional está a una profundidad promedio de 59.7 metros, pero en algunos puntos se encuentra a 110 m. Este segundo acuífero tiene un espesor promedio de m, aunque alcanza espesores de entre 17 y 104 m. Considerando la forma de los sondeos y los mapas modelos geofísicos de los acuíferos se puede concluir que existe alguna restricción entre el valle de Esquipulas y el valle de río Lempa en Ocotepeque Citalá. Esta restricción es más aparente para el acuífero inferior. En algunos de los sondeos (SEV-19 y SEV-20) se logra interpretar un tercer acuífero. Este está marcado con una línea roja en las correlaciones de los Anexos F7, F8 y F9. Es interesante resaltar que los dos SEV que muestran este tercer acuífero "profundo" están en el valle de Ocotepeque. Esto se puede interpretar que los sedimentos aluviales de esta parte de la zona de estudio reúnen todas las condiciones (geometría, espesor, tipo de rocas, etc.) para constituir este tercer acuífero. Alternativamente, ninguno de los SEV del valle de Esquipulas muestra este comportamiento a pesar que los SEV tuvieron profundidades de investigación similares. Los resultados de este informe geofísico deben interpretarse en conjunto con las conclusiones de los estudios de pozo, geológicos e hidrogeológicos, efectuados como parte del proyecto. Las principales recomendaciones del presente estudio son las siguientes: Es necesario recuperar toda la información de campo de los sondeos eléctricos verticales que se adquirieron en Ocotepeque. Aunque también se efectuaron en el resto de la región del Trifinio, pero fuera del área de estudio. Se recomienda continuar con el proceso de recolección y validación de información de las otras fuentes de agua en el área del proyecto. Esto es especialmente importante para los pozos profundos que se han perforado. La información de pozos obtenida a la 47

33 fecha no permite establecer el nivel del acuífero inferior interpretado en este informe. Por su naturaleza, los manantiales y cauces de agua superficial no provienen de este acuífero profundo. Al revisar la información geológica, hidrogeológica, hidrológica disponible de la zona de estudio es obvio que existe gran cantidad de datos e información valiosa. Recomendamos recopilar toda la investigación en una sola base de datos que esté disponible a todos los interesados. Al efectuar este estudio se encontró información útil y valiosa, pero en muchos casos incompleta. Se recomienda efectuar un análisis de geología estructural de la zona de estudio para entender si existe algún control estructural que afecte a los acuíferos encontrados. 48

34 6. Bibliografía Koefoed, Otto, Geosounding Principles 1, en Methods in Geochemistry and Geophysics, 14A: Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam. Mooney, H. M Handbook of Engineering Geophysics, volume 2: Electrical Resistivity; Bison Instruments, Minneapolis, 90 pp. Orellana, Ernesto Prospección Geoeléctrica en corriente continua. Biblioteca Técnica Philips, Editorial Paraninfo, Madrid. 523 pp. Telford, W. M.; Geldart, L.P.; Sheriff, R. E.; y Keys, D. A., Applied Geophysics: Cambridge University Press, New York. 49

35 7. Anexos Anexo A. Planos de ubicación de los SEV utilizando imágenes de Google Earth Anexo B. Resultados de la inversión de los datos de campo utilizando RES1DINV Anexo C. Datos de las lecturas de campo de los 23 SEV efectuados Anexo D. Gráficas de los perfiles de los 23 SEV efectuados Anexo E. Tablas con los datos detallados de los perfiles interpretados de los SEV Anexo F. Correlación de los 23 SEV efectuados Anexo G. Resumen de los SEV efectuados por Alfredo Suriano Anexo H. Resumen de los SEV efectuados por proyecto RLA 8038 Anexo I. Base de datos de los pozos existentes Anexo J. Registros eléctricos de los pozos El Poy (ESV) y Santa Lucia (GT). Anexo K. Base de datos de los manantiales y tomas de ríos Anexo L. Fotografías del trabajo de campo 50

36 Anexo A1. Mapa de ubicación de los sondeos eléctricos verticales. Región Trifinio: El Salvador Honduras Guatemala

37 Anexo A2. Mapa de ubicación de los sondeos eléctricos verticales. Honduras

38 Anexo A3. Mapa de ubicación de los sondeos eléctricos verticales. El Salvador

39 Anexo A4. Mapa de ubicación de los sondeos eléctricos verticales. Guatemala

40 Anexo B1. Resultados gráficos del proceso de inversión El Salvador

41 Anexo B2. Resultados gráficos del proceso de inversión Honduras

42 Anexo B3. Resultados gráficos del proceso de inversión Honduras

43 Anexo B4. Resultados gráficos del proceso de inversión Honduras

44 Anexo B5. Resultados gráficos del proceso de inversión Honduras

45 Anexo B6. Resultados gráficos del proceso de inversión Guatemala

46 Anexo B7. Resultados gráficos del proceso de inversión Guatemala

47 Anexo B8. Resultados gráficos del proceso de inversión Guatemala

48 Anexo B9. Resultados gráficos del proceso de inversión Guatemala

49 Anexo B10. Resultados gráficos del proceso de inversión Guatemala

50 Anexo B11. Resultados gráficos del proceso de inversión Guatemala