Utilización de los métodos electromagnético en el dominio temporal de resistividad eléctrica y sísmica pasiva para la evaluación del potencial hidrogeológico de la Mesa de Macaracas, provincia de Los Santos - Ladrón De Guevara Arosemena, José Antonio; Mojica Abrego, Alexis Ogedy (Panamá : Universidad Tecnológica de Panamá, 2020)
El presente trabajo se focaliza en la aplicación de métodos geofísicos para el estudio de las características físicas del subsuelo de la región de la Mesa de Macaracas, provincia de Los Santos, mediante los métodos de prospección eléctrica, en la cual se abarcan la electromagnética en el dominio temporal y la resistividad eléctrica; de igual forma se utilizó el método de prospección sísmica pasiva de refracción de microtremores (ReMi) a fin de reforzar los resultados obtenidos con los métodos ya mencionados. Estudios estratigráficos realizados en este sector, demuestran la presencia de un material arcilloso que supera los 40 m de profundidad, con una interfase que varía entre 15 y 20 m la cual separa un horizonte superficial resistente conformado por formaciones lateríticas rico en metales, de un horizonte compuesto por lodo y material muy fluído (mismo material arcilloso con cierto contenido de humedad). Con el objetivo de caracterizar la geometría de esta interfase, se estableció un perfil eléctrico de 565 m de longitud en donde se solaparon un total de cuatro tomografías de resistividad eléctrica en las cuales se utilizaron un total de 48 electrodos separados una distancia de 5 m entre ellas haciendo un total de 235 m como longitud máxima, posteriormente se solaparon a la mitad de cada tomografía eléctrica hasta alcanzar la longitud máxima de 565 m (limitados por las calles asfaltadas existentes en el poblado). En esta prueba de gran extensión se configuraron los parámetros de adquisición y geométricos del dispositive de forma óptima a fin de obtener una buena resolución y profundidad de investigación máxima. Un código de inversión 2D basado en la Norma L2 (BERT - Boundless Electrical Resistivity Tomography) fue empleado para procesar los datos solapados correspondientes a los 4 conjunto de datos de resistividad eléctrica aparente a fin de obtener el máximo de resolución en el espacio de parámetros del modelo final establecido. La profundidad máxima alcanzada fue de aproximadamente 50 m en donde se detectó una capa superficial de arcilla de alta resistividad eléctrica con un espesor que varía entre 15 y 20 m, aproximadamente; seguido de la misma capa de arcilla, pero con cierto contenido de agua (material lodoso y fluido). En cada uno de los 4 centros de las tomografías eléctricas realizadas (xcentro-1 = 117,5 m5 xCenteo-2 = 237,5 M3 CCentro-3 = 357,5 M ¥ Icentro-4 = 477,5 m) se extrajo un conjunto de datos de resistividad eléctrica aparente en función a la separación media entre los electrodos de corriente eléctrica a fin de llevar a cabo una inversión 1D y se lograron definir dos importantes horizontes superficiales (entre los 20 primeros metros identificados en la tomografía eléctrica) de muy alta resistividad: los valores elevados obtenidos se deben a la presencia de formaciones lateríticas en arcilla (este resultado fue corroborado por los análisis TDR de diversas muestras obtenidas en el sitio), y luego el horizonte de alta conductividad eléctrica asociada con el material lodoso y fluido que se identificó a esa profundidad mediante una perforación realizada en el sitio. Luego, en cada uno de estos 4 puntos centrales o centros, se realizó un sondeo electromagnético en el dominio del tiempo a través de un dispositivo TEM-FAST (4 A de corriente eléctrica, 5 stacks, bucla de 25 m x 25 m). La inversión de los valores de resistividad eléctrica aparente en función del tiempo (en j1s) para estas 4 pruebas reveló claramente la existencia de una capa superficial resistente (sin detalles en relación con los sondeos eléctricos) que varía entre 20 y 30 m de profundidad, aproximadamente. Finalmente, en cada uno de estos centros se desarrolló un sondeo sísmico pasivo del tipo (ReMi), con 16 geófonos de 4,5 Hz de frecuencia separados una distancia de 10 m entre ellos. La inversión 1D de la velocidad de fase vf vs la frecuencia f revelaron un total de 3 capas identificadas en la perforación.
This work is focused on the application of geophysical methods for the study of the physical properties of the subsoil at La Mesa de Macaracas zone, Los Santos province through electrical methods, which time-domain electromagnetics and electrical resistivity were used; likewise, the passive seismic micro-tremor refraction method (ReMi) was used in order to reinforce the results obtained with the electrical methods. Stratigraphic studies carried out in this zone show the presence of a clay material that exceeds 40 m in depth, with an interface that varies between 15 and 20 m, which separates a resistive surface horizon of lateritic formations rich in metals, from an horizon formed of mud and very fluid material (same clay material with a certain moisture content). In order to characterize the geometry of this interface, an electrical profile of 565 m in length was established where a total of four electrical resistivity tomographies were overlapped in which a total of 48 electrodes separated 5 m made a total of 235 m as a maximum length, later they were overlapped in the middle of each electrical tomography until reaching the maximum length of 565 m (limited by the existing paved roads in the town). In this extensive test, the acquisition and geometric parameters of the device were optimally configured in order to obtain good resolution and maximum depth of investigation. A 2D inversion code based on the L2 Standard (BERT - Boundless Electrical Resistivity Tomography) was used to process the overlapping data corresponding to the 4 apparent electrical resistivity data sets in order to obtain the maximum resolution in the parameter space of the last model established. The maximum depth reached was approximately 50 m where a superficial layer of clay with high electrical resistivity was detected with a thickness that varies between 15 and 20 m, approximately; followed by the same layer of clay, but with some water content (muddy and fluid material). In each of the 4 centers of the electrical tomography performed (XCentro-1 = 117.5 m; XCentro-2 = 237,5 M; XCentro-3 = 357,5 m and XCentro-4 = 477,5 m) a dataset of apparent electrical resistivity was extracted as a function of the separation between the electric current electrodes (AB/2) in order to carry out a LD inversion and it was possible to define two important surface horizons (among the first 20 m identified in the electrical tomography) of very high resistivity values; the high values obtained are due to the presence of lateritic formations in clay (this results was corroborated by the TDR analysis of several samples obtained at the site), and then the horizon of high electrical conductivity associated with the muddy and fluid material that was identified at depth by drilling on site. Then, in each of these points, an time-domain electromagnetic sounding was carried out (4 A of electrical current intensity, 5 stacks, 25 m x 25 m loop). The inversion of apparent electrical resistivity values as function of time (µs) for these tests revealed clearly the existence of a resistive surface layer (without details in relation to electrical soundings) that varies between 20 and 30 m deep, approximately. Finally, in each of these centers a passive seismic survey of the type (ReMi) was developed, with 16 geophones of 4.5 Hz frequency separated by a distance of 10 m between them. The 1D inversion of phase velocity Vf; vs frequency f revealed a total of 3 layers identified in the drilling.
Dedicatoria. -- Agradecimiento. -- Resumen. -- Abstract. -- Lista de tablas. -- Lista de figuras. -- Introducción. -- 1. Contexto geológico de La Mesa de Macaracas. -- 2. El planteamiento del problema inverso en la prospección geofísica. -- 3. Metodología de investigación. -- 4. Resultados experimentales. -- Conclusiones y recomendaciones. -- Bibliografía.
Tesis (
Incluye bibliografía, página 105-113.
MCIFI
Depósito UTP.
Keywords: Suelos - Análisis; Estructura de suelos; Física de suelos; Aguas subterráneas; Acuíferos; Hidrogeología; Resistencia de la tierra; Ciencia y tecnología; Tesis y disertaciones académicas; Macaracas (Los Santos, Panamá); Maestría en Ciencias Físicas