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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
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
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)
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
Espesor medio
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
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
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
Espesor medio
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
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
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
Espesor medio
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
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
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
Espesor medio
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
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
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
Espesor medio
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
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
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
Espesor medio
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
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
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
Espesor medio
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
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
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
Espesor medio
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
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
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
Espesor medio
IC Para la media a nivel (1-alpha)%
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,
2 298,98 3,27 16,72 13,45 Grnulos, gravas y arenas saturadas con
agua dulce
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
1 257,21 0,0 3,24 3,24 Grnulos, gravas y arenas saturadas con
agua dulce
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
2 210,09 4,64 16,06 11,42 Grnulos, gravas y arenas 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
1 91,25 0,0 2,18 2,18 Arenas y Gravas saturadas con agua
dulce
2 389,19 2,18 8,40 6,22 Grnulos, gravas y arenas saturadas con
agua dulce
3 6965,38 8,40 22,99 14,59 Grnulos, gravas y arenas
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
Grnulos, gravas y arenas
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
1 101,66 0,0 4,34 4,34 Arenas y Gravas saturadas con agua
dulce
2 33868,25 4,34 28,43 24,09
Grnulos, gravas y arenas
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
1 145,63 0,0 1,96 1,96 Arenas y Gravas saturadas con agua
dulce
2 36,43 1,96 5,82 3,86
Arcilla, Limo inorgnico y arena saturada con agua dulce
3 15827,71 5,82 24,04 18,22 Grnulos, gravas y arenas
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
1 96,13 0,0 5,57 5,57 Arenas y Gravas saturadas con agua
dulce
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 9. Geoestadistica de la resistividad profundidad de 20
m
Figura 10. Geoestadistica de la resistividad profundidad de 40
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).