APLICACION DE LOS METODOS GEOFISICOS AL ESTUDIO DE LA INTRUSION EN ACUIFEROS COSTEROS. EXPERIENCIA ESPAÑOLA

Sondeos Eléctricos Verticales Sondeos Eléctricos de Polarización Inducida Perfiles electromagnéticos en el dominio de frecuencias Sondeos Electromagnéticos en el Dominio de Tiempos Registros en sondeos

TIAC'88. Tecnología de la Intrusión Salina en Acuiferos Costeros Alinuñécar (Granada, España). 1988.

APLICACION DE LOS METODOS GEOFISICOS AL ESTUDIO DE LA INTRUSION

EN ACUIFEROS COSTEROS. EXPERIENCIA ESPAÑOLA

Angel GRANDA SANZ Compañia General de Sondeos, S.A. Madrid

Habitualmente se asocia el papel de la Geofísica aplicada a - la Hidrogeologia a la resolución de aspectos relativos a la geometria de -

las formaciones rocosas del subsuelo. Determinar el espesor y posición en profundidad de niveles rocosos con influencia en el ccnportamiento hidro-- geológico de una aeterminada zona es un objetivo típico de los metodos - -

geofísicos.

Se trata de unos objetivos de carácter cudncitativo que par- cialmente se complementan a veces con aspectos cuali¿z:ivos indicativos - de posibles variaciones en la composición litológica de determinadas forma ciones.

Para la resolución de estos objetivos de tipo general cabe - - aplicar un amplio abanico de técnicas: gravimetria, métodos de resis.tivi-- dad por cc (SEV), electromagnéticos, etc. Desde el punto de vista teórico, y práctico en ciertos casos; es preciso a veces aplicar más de un método - si se pretende reducir las indeterminaciones que conlleva la interpretación de los datos. De modo general es frecuente que puedan existir varias posi bilidades capaces de justificar los datos obtenidos por la aplicación ck - un determinado método geofísico.

Desde esta perspectiva general la aplicación de técnicas geo- físicas para estudio de la intrusión marina se define como un ámbito per-- fectamente delimitado por rasgos específicos.

Existe un parámetro geofisico representativo ie la? caracte-- rísticas del subsuelo que es inversamente dependendiente de la salinidad - del agua que rellena el espacio poral de ia5 furmdLiuiieb rücüsas. E s t e pa- rámetro es la resistividad eléctrica. Observando cualquiera de los ábacos que relacionan resistividad con salinidad (por ejemplo el GEN-9 de Schlum- berger) destacada la acusada dependencia entre ai-nbos parametros. La resis- tividad de una disolución disminuye drásticamente con el aumento de la sa- linidad llegando a valores extremadamente bajos.

Consecuentemente las medidas de resistividad realizadas me-- diante técnicas de superficie constituyen a priori un método directo para detección de zonas salinizadas.

Sin embrrgo en la ejecucian de 13.- medidas en superficie in-- fluyen una serie de factores tales como naturaleza litológica de las rocas, porosidad, condiciones superficiales, etc. que pueden enmascarar parcial-- mente el efecto de los cambios de salinidad del agua. En algunos de los - - ejemplos que se presentan puede apreciarse este hecho. Dicho en otros tér minos, aunque el comportamiento de las disoluciones puede ser conocido - -

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con precisión, los otros factores introducen un cierto nivel de incertidum - bre en las medidas y en su interpretación.

De cualquier modo el fenómeno que afecta a la mayoría de los métodos eléctricos aplicados en Hidrogeologia es la conducción iónica que se realiza mayoritariamente a través de las disoluciones que saturan las rocas y a través del agua de constitución de las mismas. Consecuentemen- te en cualquier medida va a predominar el efecto de la mayor o menos sali nidad de los fluidos del subsuelo. De aquí nace la gran utilidad de los métodos de resistividad en cualquiera de sus variantes para el caso que - nos ocupa.

El segundo aspecto especifico de las técnicas geofisicas aplL cadas al estudio de la intrusión es su carácter marcadamente cualitativo. En la mayor parte de las aplicaciones se pretende detectar contrastes de - resistividad dentro de un rango de valores generalmente bajos o cJnocer su evolución en el tiempo, más aue determinar los valores concretos de la re- sistividad característica de un rango de profundidad.

Partiendo pues de la potencial utilidad de los métodos de re- sistividad en el estudio de la intrusión marina en acuiferos costeros, ca- be analizar en que medida se han aplicado estas técnicas en España, qué - variantes prospectivas se han utilizado, qué posibilidades futuras de em-- pleo cabe preveer, etc.

En cierto modo puede ser arriesgado tratar de cubrir los obje tivos enumerados sin caer en cierto grado de excesiva simplificación y de- cualquier forma soy consciente de que puede queder sin reseñar algún traba jo significativo en el ámbito que nos ocupa. Por consiguiente entendiéndo- se esta exposición como un muestre0 del estado de la cuestión más que como una relación detallada de trabajos y resultados.

Tomando como principal fuente de información los proyectos de sarrollados por y para el Instituto Geológico y Minero de España en los úT timos años la muestra obtenida cumple perfectamente los objetivos de reprg sentatividad que cabe pedir a este trabajo.

Pretendiendo que el enfoque del mismo sea eminentemente prác- tico omitiremos los aspectos teórico-descriptivos de cada uno de los méto dos a que se haga referencia. Desde esta idea del enfoque práctico del pro blema considero importante; este Simposio es una buena oportunidad al resz pecto; no pasar por alto las limitaciones o condicionantcs de cada método sino ponerlas de manifiesto.

Es cierto que la presentación exclusiva de resultados conclu- yentes, plenamente concordantes con lo que el hidrogeólogo espera en un ca so determinado es la forma más agradable y aparentemente la más fácil para potenciar la utilización futura de las técnicas geofisicas. Sin embargo en mi opinión la actitud del geofisico ha de ser más imparcial entendiendo c z mo tal la necesidad de poner de relieve no Únicamente la potencial capa-- cidad resolutiva de las técnicas geofisicas sino los factores limitativos de tal capacidad. Cada caso merece un análisis particular al respecto.

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El análisis de la documentación consultada y los contactos - mantenidos al respecto con otros técnicos permite hacer una relación de - los métodos geofisicos aplicados en España al estudio de la intrusión ma- rina. Se enumeran a continuación:

- Sondeos Eléctricos Verticales (SEV) - Sondeos de Polarización Inducida (SPI) - Sondeos Electromagnéticos en el Dominio de Tiempos (SEDT) - Perfiles electromagnéticos en el dominio de frecuencias - Registros y medidas en sondeos

Sondeos Elktricos Verticales

Es el método que más ampliamente se ha empleado. Podemos ci- tar estudios en Aguadulce y Balanegra (Almeria), Mazarrón (Murcia), Maspa lomas (Gran Canaria). El Ampurdán (Gerona) Lepe-Ayamonte (Huelva) Almonte Marismas (Sevilla) as7 como diversos puntos del litoral levantino en Va-- lencia, Castellón, etc.

Cabría considerar que si este método ha sido utilizado de - forma casi exclusiva hasta 1984-1985 es porque sus resultados y caracte-- rísticas le hacen más fiable que otros métodos similares.

También puede explicarse este hecho por la inexistencia de - técnicos o instrumentación adecuada para la aplicación de otros métodos. En gran medida el SEV ha constituido el "ungüento amarillo" de la Geofisi ca, remedio que sirve para todo y casi nunca cura.

De modo general el método de SEV presenta a priori una carac terística destacable para su empleo en el estudio de la intrusión marina, Se trata de su capacidad para detectar variaciones verticales de resisti- vidad, a nivel puntual; o laterales cuando se comparan resultados de SEV próximos.

Es preciso insistir una vez más en el aspecto cualitati- vo de tales determinaciones. La interpretación convencional de las curvas de SEV asume un mr,delo de capas planas, con contraste efectivo de resisti vidad entre ellas. Evidentemente estas condiciones no se dan normalmente- en una zona afectada por intrusión. Pueden darse a nivel litológico pero la intrusión representa un cambio gradual de salinidad que es tanto como decir una transición continua en la distribución de resistividades.

Por ello cuando los resultados se presentan en forma de per- files geoeléctricos clásicos es preciso explicar con claridad el signifi- cado de las "capas" que intuitivamente tienden a verse con sentido litoló gico. Los contactos entreellas, en zona de intrusión, han de valorarse -- muy relativamente, pese a que la interpretación pueda realizarse con pro- gramas especiales que consideren variaciones continuas de resistividad pa - ra algunas capas.

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La presentación de resultados en forma de seudosecciones o pla nos de isovalores de resistividad aparente es en mi opinión la via de prez sentación más acorde con la naturaleza fisica del problema de la intrusión.

Sin embargo el modelo geológico de la zona de trabajo es un - elemento determinante de la representatividad de los datos en cualquier ca so. Cuando existen cambios litológicos significativos en el ámbito del diS positivo de medida o cuando las condiciones superficiales son muy diferen-= tes de unos a otros puntos las medidas de resistividad aparente puedan es- tar afectadas por un nivel de ruido que llegue a enmascarar la señal Útil, el efecto que vamos buscando.

Este hecho pone de manifiesto un aspecto fundamental en la -- aplicación de los métodos geofísicos en general y concretamente en el cam- po de la intrusión: la necesidad de que el hidrogeólogo; usuario inmediato de los resultados geofisicos; plantee con el mayor detalle los rasgos hidro geológicos dela zona de estudio. Por ello la mejor pogramación en cada ca- so se realiza cuando el hidrogeólogo ha vivido la problemática de la zona- y plantea con claridad el problema a resolver.

En los casos en que existe homogeneidad litológica de las for maciones y tambien en las condiciones superficiales; cuando las variacio-= nes de resistividad son asignables exclusivamente a los cambios de salini- dad en los acuíferos;los SEV permiten obtener resultados de gran calidad y muy representativos, siempre que el rango de profundidad se limite a al- gún centenar de metros como máximo.

Tal es el caso del ejemplo siguiente correspondiente a un es- tudio realizado en el acuifero Almonte-Marismas en 1983. Es un acuifero in tegrado en la Depresión del Guadalquivir, constituido por sedimentos mari- nos del Neógeno y fluvio-marinos del Cuaternario. Su disposición es prácti camente horizontal y su sustrato impermeable 10 constituyen las margas aru les del Mioceno superior-Plioceno inferior. El acuifero princial lo forma- un tramo de arenas basales del Pliocuaternario con potencias de hasta -- 10-30 m. Los niveles superiores son arcillosos con intercalaciones de len- tejones arenosos salinizados.

En la zona indicada en la fig. 1 se midieron 25 SEV aparte de otra serie de SEV existentes de otra campaña de 1969 y que también se em-- plearon en este trabajo.

Los SEV se dispusieron en perfiles perpendiculares a la direc ción principal de las líneas que reflejaban los isocontenidos en cloruro<.

Teniendo en cuenta que el modelo geológico es prácticamente - homogéneo a la escala de un perfil, las diferencias de resistividad que se aprecian en las curvas se explican básicamente por el incremento de salini dad de los acuiferos. Veánse al respecto en la figura 2 las curvas de los- SEV del perfil 1.

aparentes desde el SEV 6 hacia el 1 o desde el O hacia el Este. También -- puede observarse que la mayor separación entre las curvas (la mayor varia ción en los valores de resistividad aparente) se manifiesta para aperturas del dispositivo de medida AB/2 mayor de 200 m. En otros términos que,los

Es apreciable un decrecimiento gradual de las resistividades

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mayores cambios de s a l i n i d a d se dan en los n i v e l e s más pi-cifündos. Los p r i - meros metros cie 1. s e c c i ó í i presentai: u n comportamiento cas i absolutamente homogéneo.

s i m i l a r e s a l comentado. El r e s t o de l o s p e r f i l e s medidos muestra rasgos en teramente -

MARISMA GALLEGA

A

. Campano d~ 1983

.5 A Carnpaia da 19G9

0 1 2 3 4 3

A

\ MARISMA GALLEOA 1

Figura 1 . S i tuac ión c'e l o s SEV en Alriionte-Marisiiias.

di ' " " lo3

1

Aü/r ím) I 10 ' ' ' nlo*

- . ,.igura 2. Curvas de SEV del perfil 1 de Aliíionte-Marismas.

A fin de hacer visible la distribución general de resistivida des correspondiente a distintos rangos de profundidad se elaboraron planos de i sovalores aparentes para aperturas AWdeterminadas. Se eligieron aque- llos valores de AB/2 para los que se observan las mayores variaciones en - las curvas de resistividad aparente. Observese la claridad de este tipo - de información en la figura 3 donde la distribución de isovalores refleja fielmente la distribución de salinidad del acuifero en un rango de profun- didad.

Por comparación de curvas de SEV obtenidas en la misma zona - pero en diferentes épocas es factible determinar hasta qué punto y en qué sentido se han producido variaciones en la evolución de la intrusión. Esta circunstancia se puede apreciar sobre la citada figura 3 donde se han su- perpuesto las resistividades aparentes correspondientes a las dos campañas de SEV existentes: la de 1969 y la de 1983.

La correlación salinidad-resistividad aparente para este caso fué aproximadamente la siguiente:

2 g/l ........ 3 0hrn.m 1,5 g/l ........ 4-5 0hm.m

1 g/l ........ 6 0hm.m

116

I MARISMA ÓALLEE,, \

Figura 3. Isurresistividades aparentes para AB/2 = 700 (11 en Ohrr<.m.

Como aspecto tal vez anecdótico pero ilustrativo de las difi- cultades de ejecución que en ocasiones presentan los métodos que operan me- diante electrodos conectados al terreno; comentaremos que en esta misma zo na se había previsto la ejecución de un perfil o calicata eléctrica, para- lela al rumbo de los perfiles de SEV y en la proximidad inmediata a la coz ta. Su objetivo era determinar el límite occidental de la intrusión preci- samente en la zona próxima a la playa.

Tales medidas resultaron imposibles de ejecutar debido al efec to combinado de la elevadisima resistencia de contacto (zona de dunas) y a que los valores del autopotencial también lo eran. De hecho en algunos -- puntos no pudieron compensarse con el milivoltimetro. Interpretamos este - autopotencial asociado a un fuerte gradiente en la distribución de salini- dad dada la proximidad del mar (menos de 150 m).

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El siguiente ejemplo está tomado de un trabajo realizado por la Sección ¿e Geofisira de! IGME en 7986 en e1 sector- costero Kota-CnipiO- na-Sanlúc2;- 1 ' Barrameda. Se trata de un scuífero libre constituido por - 1er;tejones zrenosos y arcillas del Cuaternario marino con un sustrato im-- permeable de margas. En este acuífero existen niveles con agua dulce y - - otros con agua salada. Como objetivo d e l estudio se estableció diferenciar los principales tramos detríticos y determinar las posibles zorlas saliniza dds por presumible prssenci? de aguas fósiles asociadas a lagunas costera3 res i di! a ?.e

Figura 4. Resistividades apdrente5 d e l área d? Chipiona.

Según los perfiles geoeléctricos del informe del IGME, el es pesor medio del acuífero parece ser 20-25 m llegando en algunos casos a sobrepasar los 40 m.

La dihtribución lentejonar de los niveles de arenas junto con el hecho de que algunos estén salinizados y otros no así como que el grado de salinización de los primeros pueda ser variable; configura un modelo - - geológico sensiblemente heterogrneo. En él cabe preveer la existencia de - acusados contrastres laterales en la distribución de resistividad.

Esta situación debe influir lógicamente en dos aspectos sus-- taficiales respecto a ¡ a utiliddd de :os SEV. De üna parte que el modelo - - puede discrepar claramente del teórico de capas planas en determinidas zonas loque tiene una incidencia cuantitativa en la interpretación. En el aspec- to cualitacivo se ha de traducir en una notable indefinición en la asigna- ción del carácter salinizado/no salinizado en ciertos casos.

Como botón de muestra presentamos las curvas de SEV correspon dientes a un perfil representativo (Fig. 4).

El tramo final descendente de todas ellas no corresponde a la existencia de niveles detríticos salinizados sino a la influencia del basa mento margoso muy conductor.

Obviando este tramo final resulta ciertamente difícil asignar el carácter de salinizado o no en base a las variaciones de resistividad - aparente de las diferentes curvas.

A R E A DE CHlPlONA

- RESISTIVIDAD APARENTE PARA A B / 2 = 4 0 m %\o

Figura 5. Resistividades aparentes del área de Chipiona

La elaboración de planos de isorresistividades aparentes en - este tipo de situación tampoco contribuye a clarificar el tema, En estas - circunstancias el efecto de los tramos superficiales resistivos distorsio- na, enmascarando, las posibles zonas conductoras asociables a la intrusión. Vease la fig. 5.

Cabría considerar que los mínimos aparentes del inicio de las curvas de los SEV 0-3 y 8-4 como indicativos de la presencia de niveles -- arenosos salinizados. También pudiera ocurrir que se tratara de arcillas - limpias. La resolución de esta indeterminación puede abordarse mediante la ejecución combinada de SEV y Sondeos de Polarización Inducida. Esta técnica constituye el tema del siguiente apartado.

Sondeos Eléctricos de Polarización Inducida

En el ámbito hidrogeológico la aplicación del método de Pola- rización inducida se realiza de modo específico para la diferenciación ar- cilla-arena en aquellas situaciones de incertidumbre del tipo de la co- mentada en el epígrafe anterior.

El fenómeno de polarizabilidad es complejo y aunque simplifi- cando Pddiera decirse que las arcillas responden con valores superiores - que las arenas; lo cierto es que son un gran número de factores los que -- condicionan la respuesta: - Re1 ación porcentual arci 1 1 a/arena - Tamaño de grano - Grado de mezcla entre ambo., términos - Salinidad - Tipo de iones disueltos, etc.

Estos son algunos de los más significativos.

Determinar la forma en que cada uno de ellos influye es mate-

De cualquier modo la idea básica a destacar al respecto es que

ri a experimental a desarroll ar en Laboratorio.

el fenómeno puede ser muy complejo y la interpretación de los datos dejar algunas dudas sin resolver de forma convincente.

A diferencia del método de SEV no existe en España una gran - experiencia en el empleo de los SPI . U n i c m n t e tenemos información de dos trabajos de cierta importancia desarrollados por la Compaiiia General de -- Sondeos para el IGME. Uno de ellos se llevó a cabo en 1984 en el área de - Sagunto-Moncófar y el otro en 1985 en El Ampurdán (Gerona). Con objeto de identificar acuiferos salobres en profundidad también se realizó un traba- jo de cierta envergadura para una compañía privada en el área de Olmedo -- (Valladolid). Asimismo tenemos noticia de otro estudio recientemente desa- rrollado por el Grupo de Trabajo de Geofísica de la ETSIM de Madrid en el entorno de un sondeo en Almería. Este trabajo es objeto de una comunicación en este Simposio.

ciarios de tipo arcilloso con intercalaciones detriticas que conforman un acuifero multicapa afectado seriamente por la intrusión.

El área Moncofor-Sagunto está constituida por materiales Ter-

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Cubriendo regularmente l a zona se real izaron 4 7 SEV-SPI con - aperturas AB/2 ent re 500 y 700 m .

En una primera valoración de los resul tados pudo apreciarse - claramente que l a s zonas más sal inizadas se caracterizaban por valores anó malamente bajos de cargabilidad. Este hecho e s observable en l a s curvas i n c luidas en l a f igura 6. De e l l a s los obtenidos sobre l a s zonas de mayor -: sal inidad muestran un mínimo de res i s t iv idad bien desarrollado y s imilar - respuesta de cargabi l idad. El carácter de l a s curvas no afectadas por l a - int rusión e s sensiblemente d i fe ren te .

SEV-SPI 3-6 @ ,_ SEV-CPI 6-7 @) ,-

del área de Moncofar. a ) Zonas n o Figura 6 . Curvas de SEV - SPI sal iriiradas. b ! Zonas sa l in izadas .

La interpretación cuant i ta t iva de los resul tados se recoge en forma de p e r f i l e s geoeléctr icos y de cargabilidad del t i p o que se represen t a en l a f igura 7 . E s evidente l a coincidmcia de resultados de r e s i s t i v i - dad y cargabilidad. Incluso cabe decir que es tos Últimos son en c i e r t a me- dida más e x p l í c i t o s ya que l a zonación que establecen parece r e f l e j a r más fielmente l a imagen de l a dis t r ibución de sal inidad.

PERFIL 6 R ESlSn VI DAD

PERFIL 6

C a l l z a i Y w a p o r l t a i

- _ 4' ----- -

4.5

~~

Figura 7 . Per f i les geoeléctr icos y de cargabilidad del área de Mon- c o f ar .

Operando con los valores de cargabilidad media ponderada del conjunto de l a sección geoeléctr ica excluyendo l a último capa, se elaboró el plano de isovülores de l a f igura 8 . Sobre é l ss han superpuesto l a s - isol íneas correspondientes al contenido en cloruros según el Último mues- t reo de los que se llevaban a cabo periódicamente en l a zona.

La correlación de resultados entrelambos parámetros es exce- len te con l a excepción de l a zona s i tuada al r t e de Chilches y Oeste -

l es carbonatados del Muschelkalk subaflorante. Es manifiesta pues l a in - - f luencia de l a heterogeneidad l i tológica en l a d i s t r ibuc ión de valores, l o que no representa merma de l a efect ividad del método en sus l íneas gene- les .

de Moncofar. En e l l a e x i s t e u n máximo de carga r i l idad asociado a materia-

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4 - Corgobilidod medio ponderado (mseg . )

Figura 8. Distribución de cargabilidad media ponderada y res i s t iv idad en el área de Moncofar.

Liaeramente diferente en sus objet ivos es el caso de los per- f i l e s r-epresentados en l a f i g ü r a 9 . 4n;bos perf:!er se real?zaron dentro de u n proyecto más amplio en el ámbito de l a desembocadura de los r í o s F l u v í a y Ter (Gerona). El objet ivo e ra i d e n t i f i c a r formaciones d e t r í t i c a s del pa- leodel ta o del curso abandonado, incluso en época h is tor íca , en cada caso a s í como diferenciar posibles zonas sal inizadas en estos paleocauces que - en a l g ú n momento pudieron quedar afectados por lagunas marinas res iduales .

A s í como en e l P I - 3 l a interpretación es s e n c i l l a y no merece mayoye; cumefit;rio:, e:: el p!-7 !a yesistjs:idad define una A r n n l i A 7nna Con ductora que en pr incipio cabe asociar a materiales d e t r í t i c o s saturados - - con agua salobre. Sin embargo el per f i l de cargabilidad diferencia dentro de la capa conductora u n tramo superior con valores de 6-8 mseg mientras -

que por debajo lo s valores son muchos menores identificando realmente los iranios d e t r í t i c o s sal i n i zados.

~. ' ' -

P I - 3 RESlSTlVlDAD E Eoornoimarpaa y arrnlrcar) Ddta 6.1 Fiuviá

n ~ r r r a z a a O, 210

---------.- 7.5

I PI-7 RESISTtVID*9 Q Cuotarnailo.~rclllor.liimo8 y arrnn.)

Figura 9. Perfiles de resistividad y cargabilidad de El Ampurdán.

124

Perfiles electromagnéticos en el dominio de frecuencias

En o r d e n d e c r e c i e n t e en c u a n t o a l a s a p i i c a c i o n e s r e a l i z a d a s en España e s t a s t é c n i c a s pueden c i t a r s e a n i v e l c a s i t e s t i m o n i a l . Desde e l p u n t o de v i s t a t e ó r i c o , p u e s t o que su r e s p u e s t a es d e p e n d i e n t e de l a s c o n d i c i o n e s r e s i s t i v a s d e l s u b s u e l o p a r e c e e v i d e n t e l a o p o r t u n i d a d de su em-- p l e o en e l e s t u d i o de l a i n t r u s i ó n m a r i n a .

Una c a r a c t e r í s t i c a g e n e r a l de e s t o s métodos es que su c a p a c i - dad de p e n e t r a c i ó n e s l i m i t a d a . E1 o r d e n de m a g n i t u d de 50 me t ros puede - - c o n s i d e r a r s e como v a l o r máximo. A su vez p r e s e n t a n como v e n t a j a s i m p o r t a n - t e s l a r a p i d e z de su o p e r a c i ó n y e l hecho que a¡ t r a b a j a r p o r i n d u c c i ó n - - e l i m i n a n l a s i n t e r f e r e n c i a : asoc iadas a l a s c o n d i c i o n e s s u p e r f i c i a l e s d e l t e r r e n o .

S i g u i e n d o un t a n t o l a s e x p e r i e n c i a s y c r i t e r i o s g e n e r a l e s ex - pues tos p o r d i v e r s o s e s p e c i a l i s t a s en GEOEXPLOTACION 87 pa rece que hoy p o r hoy l a s medidas en l a m o d a l i d a d " l o w i n d u c t i o n numbers" son l a s más e f e c t i vas. Sus r e s u l t a d o s se han c o n t r a s t a d o s o b r e m u l t i t u d de modelos geo lóg i - ' cos d i f e r e n t e s y c o n rangos de p r o f u n d i d a d v a r i a b l 2 s e n t r e 1 y 50 m. La - i n s t r u m e n t a c i ó n a l r e s p e c t o es e s p e c í f i c a en cada caso.

Hemos a p l i c a d o e s t e método en España a l terna c o n c r e t o de l a i n t r u s i ó n e n Gerona y e n o t r o s casos r e l a t i v o s a c o n t a m i n a c i ó n de a c u í f e - - r o s en C i u d a d Real y B a r c e l o n a .

E l e j e m p l o de Gerona es e s p e c i a l m e n t e v a l i o s o y s i g n i f i c a t i v o p o r v a r i o s m o t i v o s e n t r e l o s que cabe c i t a r : l a n o t a b l e e x t e n s i ó n d e l á r e a de e s t u d i o , l a e x i s t e n c i a de o t r o s t r a b a j o s g e o f i s i c o s e i n f o r m a c i ó n h i d r o g e o l ó g i c a p a r a c o n t r a s t a r r e s u l t a d o s y l a c a l i d a d de l o s d a t o s o b t e n i d o s . -

i io rllenos i m p o r t a n t e s f u e r o n la: r e t i c e n c i a s qce h u b i e r m d e s q e r a r s e p o r - - p a r t e de a l g u n o s t é c n i c o s que s o l o v e í a n o b j e t i v o s c o m e r c i a l e s en l a a p l i - c a c i ó n de métodos que no f u e r a n SEV en e s t e caso. La c a p a c i d a d de p e n e t r a - c i ó n d e l método es f u n c i ó n de l a s e p a r a c i ó n e n t r e b o b i n a s ( e m i s o r a y r e c e p t o r a ) y de l a p o s i c i ó n de é s t o s ( v e r t i c a l e s u h o r i z o n t a l e s ) . Pa ra e l p r e - - s e n t e caso, se m i d i ó a dos rangos t e ó r i c o s c o r r e s p o n d i e n t e s a una separa - - c i ó n de 46 111 et7t-e :ubi;,s ;its;nUa e c t r s ? i - r t i c a ! e s y ~ P C ~ L I P S h n r i ? n n t , a - ! o s , c n p l i n - r p s en c u a l q u i e r caso.

Las medidas se tomaron a i n t e r v a l o s de 100 m e t r o s a l o l a r g o de p e r f i l e s d e f i n i d o s p o r caminos o c a r r e t e r a s .

p resadas c i ó n de

Una c a r a c t e r í b t i c a d e l e q u i p o e s que : u s l e c t u r a s v i e n e n e x - - en un idades de c o n d u c t i v i d a d ( m i l i m h o s / m e t r o ) c a l i b r a d a s en f u n - -

l a m o d a l i d a d de l e c t u r a . Vease l a f i g u r a 10 a l r e s p e c t o . De e s t e - modo l o s d a t o s son d i r e c t a m e n t e i n t e r p r e t a b l e s en campo con l a v e n t a j a que e l l o c o n l l e v a r e s p e c t o a l a p o s i b l e m o d i f i c a c i ó n d e l programa de t r a b a j o - s o b r e l a marcha.

E l o b j e t i v o a r e s o i v e r con l o s p e r f i l e s ensayados e r a : a i d e n t i f i c a c i ó n de p o s i b l e s pa leocauces s a l i n i z a d o s . La geomet r ía de e s t e t i p o - de a c c i d e n t e s r e p r e s e n t a l i m i t a c i o n e s p a r a l o s métodos c o n v e n c i o n a l e s de SEV o S P I m i e n t r a s que cabe e s p e r a r que su d e t e c c i ó n Med ian te p e r f i l e s sea más s e n c i 11 a.

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1000

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verticales

~~

1 ) i.aoo 10

CONDUCTIVIDAD REAL (rnmhas/m)

Figura 10 . Calibración de l a respuesta del equipo EM-34-3

A s í parecenponer de manifiesto los resultados obtenidos de los que a modo de ejemplo incluírnos t r e s per f i les en l a f igura 11. De su obser- vación pueden deducirse diversos aspectos importantes.

a ) Las zonas no afectadas por fenómenos de sal inización presentan valores - de conductividad en e l rango de 20-40 m moh/rn. Es el caso del p e r f i l 3 y extremos del per f i l 4 .

b ) La presencia de zonas sal inizadas se manifiesta por valores de conducti- vidad muy superiores a 100 , mhos/m. Sus l ími tes son en algunos casos - - muy netos. Por ejemplo el per f i l 4 .

c ) De acuerdo con l a s curvas de cal ibración del equipo u t i l i zado se da una inversión de lecturas para las medidas con bobinas horizontales en el - rango de conductividad superior a 200 m rnh0s.m. Las lec turas obtenidas en e s t a r condiciones en niiestro caso ron coherente: C O R e s t e hscho.

E n e s t e grupo de per f i les se da prácticamente toda l a gama de resultados puesto que ex is te uno no sal inizado, el n o 3, o t ro sal inizado - en prácticamente todo su trazado, el n o 5, y u n tercero en e l que f ren te a u n a zona sal inizada en t re las estaciones 17-27 el res to del per f i l no l o - - e s t á .

*+.e I L O

t i g u r a I I . P e r f i l e s de c o n d u c t i v i d a d d e l á r e a de San Pedro Pescador (Gerona) .

E x i s t e n o t r o s p e r f i l e s que p o r l o e s p e c t a c u l a r de sus r e s u l t a -

A l e l i m i n a r p r á c t i c a m e n t e de l a s medidas l a s i n f l u e n c i a s de - l a s c o n d i c i o n e s s u p e r f i c i a l e s d e l t e r r e n o e s t e método p r e s e n t a unas c a r a c t g r í s t i c a s muy v e n t a j o s a s de c a r a a l c o n t r o l de l a e v o l u c i ó n de l a i n t e r f a s e t a n t o en e l t i e m p o como en e l e s p a c i o . E s t a p o s i b i l i d a d ha de c o n s t i t u i r - - una de l a s c l a v e s p a r a su mayor u t i l i z a c i o n f u t u r a .

dos h u b i e r a n p o d i d o c o n s t i t u i r t amb ién e j e m p l o s destacados.

127

Otro método susceptible, en principio, de utilización es el GENIE. Le citamos porque tenemos la experiencia de un ensayo llevado a - cabo en la misma zona del ejemplo 1 de SEV. De hecho las medidas se efec - tuaron a lo largo del perfil nQ 1 de SEV.

Este método está concebido y desarrollado básicamente para la prospección de minerales metálicos. Opera por transmisión simultánea de señales de dos frecuencias diferentes. En el receptor se comparan las amplitudes de estas señales respecto a otra de referencia y las medidas se expresan como porcentaje. Existen abacos de interpretación para dife- rentes modelos geológicos en que varía la geometría del supuesto cuerpo conductor y su conductividad.

En nuestro caso se pretendía determinar hasta que punto sus lecturas pudieran reflejar las variaciones de salinidad existentes a lo largo del perfil de ensayo. Se intentó la medida con intervalo de 100 m entre emisor-receptor y dada la pequeña magnitud de la señal hubo de pa- sarse a 50 m repiténdose la toma de datos en las siguientes frecuencias 112,5/337,5 Hz, 112,5/1012,5 Hz y 112,5/3037,5 Hz.

Los resultados obtenidos se recogen en la figura 1 1 en la - que se aprecia como los rasgos característicos de cada serie de datos se repiten en las restantes.

Para las frecuencias de 112,5/1012,5 se obtienen los mayo-- res constrastes en las medidas, contrastes asimilables a variaciones l i - tológicas a poca profundidad.

Cabe la explicación de que la limitada capacidad de penetra ción del método no haya permitido alcanzar los niveles profundos donde - la salinizacih se manifiesta con mayor efectividad en este caso. RecuéE dese al respecto la figura 2.

.............................................................................................

óf 1.' o ;: NO. SE.

::

...... . . . . . . . . . .

1125 337.5 ........ 1125 1012.5 . e ...... 1121 30375 -80%

. Y .................................................. .................................._.......... ~

-100

-80%

' -* i"e -100

Figura 12. Ensayo GENIE en las marismas del Guadalquivir.

128

Sondeos Electraragneticos en el Dominio de T i e q o s

do este método en el área Lepe-Isla Cristina (Huelva).

el IGME. Este trabajo incluía 25 SEV cuyos resultados eran difíciles de correlacionar entre s i porque la distancia entre SEV era superior a 1 km en la mayoria de los perfiles.

Los SEDT se establecieron a intervalos de 600-800 m según - perfiles N-S, midiendose con dispositivo de bucles coincidentes y tamaño de bucle 100 x 100 m.

Dado que la sección geoeléctrica es eminentemente conducto- ra la penetración alcanzada ha resultado excesiva para el rango que intz resada a los objetivos del trabajo.

Además en este ambiente conductor se produce otro hecho que puede ser limitativo de las posibilidades del método: para el tamaño de bucle utilizado, la duración de la fase "aerly stage" es excesiva l o que se *aduce en la presencia de una zona ciega que afecta a las primeras - decenas de metros de la sección.

Al realizar la primera fase de la interpretación se comprobó, teniendo en cuenta algunos sondeos mecánicos existentes en la zona, que la determinación del espesor del conjunto terciario donde se ubican los acui- feros era correcta pero que las resistividades deducidas para los niveles más superficiales podían ser poco representativas.

Por otra parte la distancia entre puntos es relativamente -- grande y ello dificulta la correlación de resultados ya que pueden darse variaciones significativas entre puntos sin que ello pueda considerarse sorprendente.

Recientemente se ha llevado a cabo el primer ensayo utilizan

En la zona existía un trabajo previo realizado en 1986 por

-

Atendiendo a la distribución de salinidad resultante del con trol realizado por el IGME en Dic. 86 puede apreciarse que únicamente en- un pequeño sector se superan los 500 ppm de cloruros. En términos geofísi COS estos contenidos no representan descensos importantes de resi stividaz. Por ello los valores inferiores a 20 0hm.m pueden considerase indicativos de cierto grado de salinización sobre todo si se comparan con los valores que para formaciones semejantes se definen en otras zonas no afectadas -- por la intrusión. Asi por ejemplo pueden compararse los perfiles O y 3 de la figura 13.

En algunos casos las seudosecciones de resistividad aparente elaboradas por correlación de los valores de cada SEDT llevados en su ver tical, según una escala de tiempos crecientes (profundidad creciente) puZ den ser útiles dentro de ciertas consideraciones tal es el caso por e j e M plo del perfil 2 que se representa en la fig. 14.

A modo de resumen de este caso cabria decir que el ensayo ha resultado parcialmente válido y que no se han agotado las posibilidades - del-método. De hecho consideramos conveniente repetir las lecturas con bu cles de 50 x 50 m o incluso inferior a fin de no perder definición en la-

130

zona super f ic ia l . Tambien s e r í a recomendable que los SEDT se s i tuarán d una dis tancia máxiiiia de 400 metros en t re s í .

Dn todos modos, haciendo u n breve recordatorio de diversas - aplicaciones h$drogeológicas y de l a s c a r a c t e r í s t i c a s básicas del méto- do de SEDT parnce que sus mejores posibilidades en el á m b i t o de l a i n t r u - sión marina se d a r í a n en aquellos casos en que el rango de profundidad ¿i

estudiar superarse algunos centenares de metros.

VALORES EN o h m m

Figura 1 4 . Seudosección l e res i s t iv idad aparente del p e r f i l 2 de Lepe.

Registos en sondeos

Los reg is t ros geofís icos c lás icos de res i s t iv idad normal, re- s is tencid iiiünoelectródica, e t c . que habitualmente se efectuan en los 5on-- deos mecánicos aparecen, en presenci? de intrusión, afectados en forma t a l que a veces pierden su capacidad resolut iva al venir sus medidas enmascara das por el e fec to predominante del l o d o conductor.

bios de sal inidad y puede ser u n buen indicador de la posición de l a i n t e r fase. Sin embargo no pretendo entrar eli l a descripciSn y comentario de lo? reg is t ros convencionales sino en los específ icos de res i s t iv idad y l o con-- ductividad del lodo del sondeo así como en l a s implicaciones que e l tiempo transcurrido desde l a f inal ización del sondeotiene en l o s datos obtenidos.

Es c i e r t o que l a curva de autopotencial responde a los cam--

Figura 15. Registros de resistividad del lodo y temperatura del sondeo 1 d e Salou.

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Tanto s i se t r a t a de medidas puntua les r e a l i z a d a s con conáuc- t i v í m e t r o como s i se t r a t a de r e g i s t r o s cont ínuos de r e s i s t i v i d a d e l fac - - t o r fundamental a tene r en cuenta es que l o s datos ob ten iaos son represen- t a t i v o s exclusivamente de l a s cond ic iones de l sondeo en e l momento de l a s medidas. Por e l l o cuando se pretende e x t r a p o l a r l o s datos pasando de l son- deo a l a c u í f e r o es absolutamente necesar io d isponer de medidastomadas en di f e ren tes momentos con desfase de semanas o i n c l u s o meses e n t r e s i .

La evo luc ión hac ia e l e q u i l i b r i o en un sondeo después de su - p e r f o r a c i ó n es en general un proceso l e n t o que depende, en e l aspecto que comentamos, de l a r e l a c i ó n e n t r e l a s a l i n i d a d de l l odo de p e r f o r a c i ó n y l a de ;os acuí iet-os i n te rsec tados .

-.

Como ejemplo r e p r e s e n t a t i v o de l o comentado presentamos un son Este son-- deo perforado en 1986 en l a s proximidades de Salou (Tar ragona) .

deo se p e r f o r ó con agua salada.

Inmedatamente a con t inuac ión de f i n a l i z a r s e l a p e r f o r a c i ó n se r e a l i z ó un p r imer r e g i s t r o e l d í a 16-Enero-86. La toma de datos se r e p i t i ó l osd ías 27-Enero-86 y 21-Febrero-86. Los t r e s r e g i s t r o s ob ten idos se r e - - presentan en l a f i g u r a 15 sobre l o que se i n c l u y e n tambien l o s de tempera- t u r a cor respond ien tes a l 16-enero y 27-Enero.

Es ev iden te que e l p r imer r e g i s t r o no pe rm i te d e f i n i r l a pos i c i ó n de l a i n t e r f a s e agua du lce /sa lada s i n o que Únicamente cabe es tab lece r que en l o s p r imeros 100 m. e l agua parece se r más du lce que en l o s n i v e l e s más profundos. En e l segundo r e g i s t r o y a se d e f i n e una zona de agua du lce b i e n d i f e r e n c i a d a por encima de 106 m de pro fund idad. Asímismo también pue de verse como l a r e s i s t i v i d a d d e l lodo de p e r f o r a c i ó n e r a super io r a l a -: del agua de formación po r debajo de l a i n t e r f a s e .

Pasando a los datos tomudo: en ú l t i m o l u g a r es ap rec iab le l a =

mejor d e f i n i c i ó n de l a s cond ic iones de l sondeo pese a que todav ía parece -- no haber l l egado a l a Ú l t ima fase de e q u i l i b r i o . E fec t ivamente aunque l a -- curva de r e s i s t i v i d a d parece i n d i c a r que l a i n t e r f a s e se i n i c i a a 131 m de pro fund idad es muy probab le que su tendenc ia seas i tua rse a 140 m que es e l punto donde e l r e g i c t r o se superpone exactamente con l a r e s i s t i v i d a d de l - -

U t i l i z a n d o l o s r e g i s t r o s de temperatura tomados simultoneamen- t e se pudo de terminar l a s a l i n i d a d y c o n s t r u i r , por c o r r e l a c i ó n con o t r o s - sondeos próximos, un p e r f i l que muestra con c l a r i d a d l a s i t u a c i n n de l a i n - t e r f a s e en e¡ momento cor respond ien te a i o s ú i t i m o s r e g i s t r o s i f i g . i 6 j .

Ex i s ten ejemplos de muchos o t r o s sondeos de l Levante y Sur es- pañol que en general son t a n e x p l í c i t o s e i l u s t r a t i v o s como e l presentado. S i r v a é s t e como elemento de muestra de l t i p o de i n fo rmac ión que puede ob te- nerse con t a l t i p o df r e g i s t r o s .

agvu 2;luUa.

Hasta aquí hemos comentado brevemente algunas ap l i cac iones ca- r a c t e r í s t i c a s de métodos geo f í s i cos a l es tud io de l a i n t r u s i ó n . Esperamos - que l a i n fo rmac ión aportada permi ta obtener un panorama su f i c ien temen te r e - p r e s e n t a t i v o de l estado de l a cues t i ón en l o que a nues t ro pa ís se r e f i e r e .

--- iaa

No tratamos de afirmar que ;a Geofísica sea una técnica funda mental en el estudio de l a intrusión marina sino de s i tuar la como una -- herramienta más, versáti l en sus posibi: ;dades de empleo y cuyo grado de - utilidad dependerá sustancialmente del buen o mal planteamiento con que se estableza su aplicación.

65O-Volara de wllnidod en ppm. paro ClNo

Figura 16, Resultados conjuntos de los t r e s sondeos del área de Salou.

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