Sondeos Eléctricos Verticales para las localidades de la Victoria y la USB

Transcripción

1 Sondeos Eléctricos Verticales para las localidades de la Victoria y la USB Caracas, 16/03/2016 Integrantes: Carlos Schwarck # Universidad Simón Bolívar. Dpto. de Ciencias de la Tierra. GC Métodos Eléctricos. Profesor: Alfredo Peralta. Edwin Gomes # Gianfranco Mastrorosa #

2 INTRODUCCIÓN El siguiente trabajo presenta el desarrollo de un levantamiento geoeléctrico dentro del campo de la Universidad Simón Bolívar (Sartenejas) con la finalidad de inferir la posible litología existente, y la caracterización de acuíferos para esta localidad. Adicional a dicho estudio, se desarrolló el procesamiento de datos ya adquiridos en la ciudad de la Victoria, edo. Aragua - Venezuela, con la finalidad de poder generar modelos o cortes geológicos de esta zona, de manera que se puedan definir los espesores de capas con su litología asociada, la cual se corroboro con la presencia de los minerales descritos en el Léxico Estratigráfico para dicha zona, junto al estudio analítico del comportamiento resistivo del mismo. OBJETIVOS Los estudios realizados tienen como finalidad: Generar curvas de resistividades aparentes con los datos obtenidos por el Levantamiento Geoeléctrico realizado en el campus de la ciudad de la Victoria, edo. Aragua, Venezuela. Estudiar las características geológicas del subsuelo por medio de la curva de resistividades a generar, empleando gráficos de Resistividad aparente Vs AB/2. Presentar los productos los productos finales, con sus respectivos análisis y descripciones. Pg. 01

3 MARCO TEÓRICO El principio de una medición de resistividades consta en inyectar una corriente I al suelo mediante 2 electrodos de corriente que llamaremos AB, para posteriormente medir la diferencia de potencial ΔV entre 2 electrodos MN. La respuesta que estos instrumentos generan nos permite conocer la resistividad aparente de la zona. No nos aporta la resistividad absoluta debido a que el suelo no es homogéneo y está constituido por diversos minerales que no poseen propiedades isotrópicas (existen minerales que poseen direcciones más favorables para el paso de corriente). Además, conforme vayamos yendo a mayores profundidades de estudio dicha resistividad estará en función de las capas suprayacentes. Figura 01: Dispositivo AB-MN para la medida de resistividades. Si se asume que el medio es homogéneo, la diferencia de potencial es según Orellana, 1982: (1) Donde AM, AN, BM, BN son las distancias entre electrodos. Luego la resistividad viene siendo: (2) Donde g es un factor geométrico que depende de la geometría del arreglo y viene dado por: (3) Este valor va a cambiar dependiendo del tipo de arreglo que utilizaremos, para fines prácticos sólo nos enfocaremos en el arreglo Schlumberger que presentaremos a continuación. Pg. 02

4 Dispositivo Schlumberger El arreglo consta de electrodos AMNB dispuestos linealmente, donde la distancia MN es mucho menor que la AB, más aún en la práctica AB>5MN Figura 02. Arreglo tipo Schlumberger Usando la fórmula de factor geométrico y asumiendo que a es muy pequeño (tendiendo a cero) podemos asumir finalmente que nuestra fórmula de resistividad aparente para Schlumberger, el que utilizaremos de ahora en adelante, viene dado por: ( ) ( ) (04) Pg. 03

5 MARCO GEOLÓGICO En líneas generales, la geología histórica en Venezuela se remonta principalmente a las épocas del paleozoico y del cuaternario. La zona de estudio fue establecida entre las ciudades de La Victoria y La Mora. SEV Coordenadas Geográficas Coordenadas UTM Latitud ( ) Longitud ( ) X (m) Y (m) ' 23 N 67 17' 32 W ' 24 N 67 17' 28 W ' 27 N 67 17' 22 W Tabla 01. Coordenadas Geográficas y UTM de la zona donde se realizaron los Sondeos Eléctricos Verticales. Figura 03. En la imagen se muestra la ubicación de los SEV realizados dentro de la ciudad La Victoria, Estado Aragua, Venezuela. Imagen 2016 CNES/Astrium. Extraída por medio del Software Google Earth. En esta localidad afloran las unidades mencionadas a continuación: Pg. 04

6 Filita de Tucutunemo Shagam (1960) describe la Formación Tucutunemo como una secuencia de rocas metasedimentarias, constituida por filita carbonácea con intercalaciones arenosas y limosas que varían a meta arenisca y limonitas cuarzo feldespáticas, encontrándose también cantidades menores de areniscas de grano grueso y conglomerados cuarzo calcáreos, que aparecen en contacto de falla con la Formación Paracotos. Se estima un espesor de 350 m, pero debido al plegamiento, esta cifra, debe tomarse solamente de carácter referencial y aparente donde se apunta que las rocas fueron afectadas por un metamorfismo regional de bajo grado, pero lo suficientemente intenso como para causar la destrucción de los restos orgánicos observados en las calizas de la unidad. Algunos factores indican una sedimentación de agua llana, del tipo de plataforma. N Figura 04. Representación de la unidad Filita de Tucutunemo a lo largo del territorio venezolano. La localidad tipo de la Formación Tucutunemo está ubicada en el río Tucutunemo y colinas adyacentes al este de Villa de Cura, estado Aragua. En su extensión geográfica abarca parte de los estados Aragua y Guárico, presenta una topografía kárstica bien desarrollada. Su edad data de aproximadamente 80 Ma. es decir Cretácico Tardío. Filita de Paracotos Shagam (1960) describe a la Filita de Paracotos como una asociación de filita, mármol, metaconglomerado, con metalimolita y metarenisca en menor proporción. La filita constituye el 60% de la formación, siendo limosa y carbonosa, de color azul grisáceo oscuro, con ocasionales peñones de rocas metavolcánicas y metasedimentarias de hasta 20 cm de diámetro, que González de Juana et al. (1980) interpretan como una lodolita guijarrosa (Código Estratigráfico de Venezuela, 1997). La edad de la Formación Paracotos se ha asignado al Cretácico Tardío, apuntando principalmente al Maastrichtiense. Complejo El Tinaco Renz y Short (1960) introdujeron este nombre para designar una gran variedad de rocas sedimentarias metamorfizadas y muy plegadas expuestas entre Tinaquillo, San Carlos y El Pao, estado Cojedes. Pg. 05

7 Se desconoce la base del complejo; su tope está cubierto discordantemente hacia el norte por la Formación La Placitas. Su edad se considera Albiense Superior (115 M.a.). N Figura 05. Representación del Complejo El Tinaco a lo largo del Territorio Venezolano. Pg. 06

8 METODOLOGÌA En primera instancia, se buscó el equipo para el montaje del levantamiento: 2 electrodos de corriente, 2 electrodos de potencial, un multímetro, una fuente o batería, el equipo que guarda los registros, una cinta métrica y una serie de estacas, A demás de 2 GPS, y 2 brújulas para visar puntos de adquisición, de modo que se procedió a medir las coordenadas del mallado de adquisición para los puntos del SEV, del arreglo. Seguidamente, se midió la longitud de cada línea del tendido, las cuales fueron de 64m para ambas. El arreglo escogido fue el de tipo Schlumberguer. Posteriormente, se colocaron los electrodos de potencial (M y N) a una distancia de 1m inicialmente y luego a 1,5m; los electrodos de corriente (A y B) se establecieron con una separación de 2m al inicio y posteriormente se fue variando en separación de metro en metro. Una vez instalado el arreglo, se comenzó a inyectar corriente por medio de los electrodos A y B, y se medió la diferencia de Potencial existente entre los electrodos M y N. Con los datos obtenidos del levantamiento, se continuó a la construcción de tablas (Tabla 03 y Tabla 04), por medio del paquete Excel, del software Office, para así, con los valores obtenidos, calcular la resistividad aparente por medio de la ecuación (4). Nota: cabe destacar que se obtuvieron ciertas discrepancias en las mediciones, ya que se tenían valores de corriente negativos lo cual no es congruente porque no se inyecta corriente negativa al subsuelo. Lo que se hizo fue tomar el valor absoluto de estos valores, y por medio del promedio para cada punto de adquisición se estimaron las resistividades del SEV. Pg. 07

9 PROCESAMIENTO Y RESULTADOS En el levantamiento geoeléctrico realizado en la ciudad de la Victoria, permitió la obtención de los siguientes datos: Tabla 02. Mediciones obtenidas para el SEV #1 realizado en la ciudad de la Victoria, edo. Aragua, Venezuela. Tabla 03. Mediciones obtenidas para el SEV #2 realizado en la ciudad de la Victoria, edo. Aragua, Venezuela. Pg. 08

10 Tabla 04. Mediciones obtenidas para el SEV #3 realizado en la ciudad de la Victoria, edo. Aragua, Venezuela. Una vez obtenido los valores de la Resistividad Aparente perteneciente al estudio de La Victoria, se procedió a plotear los valores de AB/2 y Ro; para así, de este modo, determinar la curva de resistividad aparente. Para generar estos gráficos de Resistividad Aparente se utilizó el software IPI2win. Pg. 09

11 Figura 06. Curva de Resistividad Aparente SEV número 01 de la ciudad de la Victoria. Figura 07. Gráfica del conjunto de Curvas de resistividad aparente, Curva de resistividad verdadera y set de puntos medidos en campo para el SEV número 01. Generado por el Software IPI2win. Notamos que el punto de medición 6, correspondiente al punto 12 del tendido de adquisición, con AB/2 = 8, MN/2 = 0,5, correspondiente Vp = 8,05 Ro = 28,15 Ω.m, sale de la tendencia de la curva de resistividad aparente por lo que se obvio dicho punto, por asociarlo como un error de medición. (Dicho punto está indicado en el reporte de adquisición con un *, el cual indica que se debe corroborar dicha medida). Pg. 10

12 Estudiando el comportamiento de la curva de resistividad aparente, se procedió a generar el modelo que mejor se adaptara a los puntos adquiridos, determinando así un modelo de 3 Capas, el cual minimizó el error adquirido a tan solo 2,19%. (Este porcentaje de error entra entre los márgenes de tolerancia, para la adquisición). Figura 08. Curva de Resistividad Aparente SEV número 02 de la ciudad de la Victoria.. Figura 09. Gráfica del conjunto de Curvas de resistividad aparente, Curva de resistividad verdadera y set de puntos medidos en campo para el SEV número 02. Generado por el Software IPI2win Del Sondeo Eléctrico Vertical 02, se logra apreciar como los puntos 29, y 36, poseen resistividades mayores a la de los demás puntos medidos en el área de estudio, mas sin embargo estas mediciones son congruente a la profundidad de estudio, por los compontes AB/2 y MN, del mismo modo se procedió a plotear las curvas de resistividad aparente y la curva de resistividad verdadera, junto a los puntos de medición asociados, con lo que se logró estimar un error de 15.3%. Este error se asocia a las altas resistividades de los Pg. 11

13 puntos previamente indicados, los cuales hacen que la curva de resistividad aparente no se acople en su totalidad con la curva teórica, por lo que haciendo consideración de esto se puede tener una tolerancia de hasta 20%. Debido a que el SEV número 02, se encuentra cercano al primer sondeo, y considerando que los modelos de más de 3 capas, disminuían el error en valores casi in-significativo, se procedió a generar un modelo conservando la misma cantidad de capas del primer modelo; es decir, se generó un modelo de 3 capas. Ahora bien, en el Sondeo Eléctrico Vertical número 03, se adquirieron las resistividades aparentes del mismo modo que para los SEV anteriores, mas sin embargo para el Punto 44 adquirido en campo, se hizo variar la distancia MN, duplicando su valor de 1metro a 2metros, cambiando del mismo modo la diferencia de potencial, donde encontramos que la resistividad no vario mucho entre mediciones. Del mismo modo se plotearon las Curva de Resistividad Aparente del SEV 03 (03.1 y 03.2), y se escogió la 2da curva, puesto que esta me suavizaba más la tendencia de la curva resistiva. Figura 10. Curva de Resistividad Aparente SEV número 03.1 de la ciudad de la Victoria. Pg. 12

14 Figura 11. Curva de Resistividad Aparente SEV número 03.2 de la ciudad de la Victoria. Figura 12. Gráfica del conjunto de Curvas de resistividad aparente, Curva de resistividad verdadera y set de puntos medidos en campo para el SEV número Generado por el Software IPI2win. Analizando los puntos de resistividad adquiridos en campo, se continuó a generar una curva de resistividad aparente, determinando que el modelo que mejor define esta curva es el modelo de 5 capas, con el cual encontramos un error de tan solo 2,64%, valor que puede ser aceptado dentro de los márgenes de tolerancia aceptables. Si consideramos el modelo de 3 Capas encontramos un error asociado de 4,82%, el cual también se podría utilizar para caracterizar el comportamiento de la curva resistiva, pero como este último sondeo se encuentra más alejado de los dos primeros, se conservó la curva resistiva del modelo de 5 Capas, que mejor caracterizaba la tendencia. Pg. 13

15 Correlación de las Resistividades Aparentes (SEV 01 y SEV 02) Se procedió a correlacionar las resistividades aparentes de los sondeos eléctricos vertical 01 y 02, para de este modo comparar las resistividades obtenidas y caracterizar las capas del modelo geológico del área de estudio. Figura 13. Pseudo cross-section, de la variación de las resistividades. Sección Geológica. Se puede apreciar del lado izquierdo el SEV01, y del lado derecho el SEV02. Figura 14. Pseudo cross-section, de la variación de las resistividades. Sección Geológica. Se muestra del lado izquierdo el SEV 01, en el centro el SEV 02, y del lado derecho el SEV 03. Pg. 14

16 Del mismo modo, se correlaciono la sección correspondiente a los modelos de capas de los SEV 01, SEV 02 y SEV 03, para el análisis de resistividades de las diferentes secciones. En la Figura xx se puede apreciar con mejor resolución la correlación de todos los Sondeos. Figura 15. Pseudo cross-section, de la variación de las resistividades. Sección Geológica. Se muestra del lado izquierdo el SEV 01, en el centro el SEV 02, y del lado derecho el SEV 03. Pg. 15

17 ANÁLISIS Y RESULTADOS Para el caso de la USB se obtuvo un modelo de 4 capas. En la primera de ellas se puede ver que la resistividad oscila entre los (70 100) Ω.m y que esta capa es, de las 4, la de mayor espesor. Teniendo esto en cuenta, se puede inferir que la capa está compuesta por Areniscas Arcillosas. Aunado a esto, se tiene que en la segunda capa hay un aumento de la resistividad hasta alcanzar valores de ( ) Ω.m, lo que implica que se puede estar en presencia de Esquistos Arcillosos, ya que los mismo pueden tener resistividades dentro del rango ya mencionado, y si se compara con el marco geológico de la formación las Brisas, esto se corrobora. Luego, entrando a la tercera capa se tiene una reducción del valor de la resistividad. Ahora la resistividad varía entre (20 50) Ω.m, lo que implica que hay una existencia de materiales conductores que generen estos valores. Es aquí donde se pudiera afirmar que se encuentra el Acuífero dado, ya que los acuíferos presentan resistividad bajas (30 50) Ω.m. Por último, en la capa número 4, se puede apreciar que la resistividad incrementa a valores por encima de los 1000 Ω.m. Los valores de resistividad para esta campa varían desde 1200 Ω.m hasta alcanzar 1500 Ω.m. Entonces, teniendo en cuenta la litología de la zona y estos valores de resistividad podemos asumir se tiene un última capa de Gneisses Graníticos (Cuarzosos). En el caso de La Victoria, se puede observar que el SEV 01 y el SEV 02 se adosan a lo que sería un modelo de 3 capas con facilidad. Mientras que el SEV 03 se acopla a un modelo 5 capas, esto se puede deber a que el mismo fue realizado en una zona alejada de los dos primeros SEV. Al mismo tiempo, puede inferir la existencia de más elementos conductores dentro de la zona donde se llevó acabo el SEV 03 lo que puede generar esta variación entre ambos modelos. Ahora bien, considerando es Pseudo Cross-section de ambas correlaciones (Figura xx) se puede ver que en la zona de la Victoria se tiene inicialmente una capa de mayor resistividad (72 85) Ω.m lo que se podría inferir que existe una primera capa cuya composición es de arenisca con alto contenido de minerales arcillosos (Glauconita, Clorita, Montmorillonita, etc) y sedimentos de tamaño limo. Luego se tiene una segunda capa donde la resistividad se reduce a aproximadamente 40 Ω.m, esto quiere indicar que posiblemente se está bajo la presencia de un elemento o metal conductor como podría ser el caso del Níquel (Ni +3 ), al mismo tiempo esta es la capa de mayor espesor (aprox. 22 m). Seguidamente, en la capa número 3 se observa otra disminución de la resistividad a 17 Ω.m, considerando que el espero es 10 m aproximadamente, se podría asumir la existencia de minerales arcillosos o rocas lutíticas. Pg. 16

18 Infrayacente a las capas anteriores, se tiene una cuarta capa donde la resistividad se reduce a 13 Ω.m, lo que da señal a posible existencia de Filitas. Esto también es señal de que en esta zona ocurrió un proceso de metamorfismo de grado muy bajo. Por último, el estrato inferior a la capa anterior, es considerado de espesor infinito, lo que se puede apreciar es un incremento en la resistividad, los valores de la misma oscilan entre (85 95) Ω.m, lo que permite considerar la existencia nuevamente de Areniscas Arcillosas. Figura 16. Modelo Estratigráfico (Geológico) de la Ciudad de la Victoria. Pg. 17

19 CONCLUSIONES En primera instancia, para la USB: Se logró generar un modelo geológico aproximado de del área de interés en la región aledaña a La Mora (Ciudad de la Victoria), edo. Aragua, Venezuela el cual permite corroborar la litología descrita dentro del Léxico Estratigráfico de la zona. Los métodos eléctricos arrojan información sustentable para una primera caracterización de la zona, destacando el hecho de que este tipo de método no repercute en gastos, ni es invasivo para el medio ambiente, es decir, no destruye el ecosistema. Pg. 18

20 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ORELLANA, E. (1982). Prospección Geoeléctrica en Corriente Continua. 523 pp. SERWAY, (2006). Física para ciencias e Ingeniería Volumen 2. PDVSA Intevep. (2011). Lexico estratigrafico. Biondo, Luis y Esteves A. (2010) EVALUACIÓN HIDROGEOLÓGICA DE LA LAGUNA DE TAIGUAIGUAY MUNICIPIO ZAMORA, ESTADO ARAGUA. Caracas- Venezuela. URBANI, F. AUDEMARD, F. & LALLEMANT, H. FUNVISIS, (2005) Annual Meeting of the Projects. Aragua-Venezuela Pg. 19