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CARACTERIZACIÓN GEOFÍSICA USANDO PROSPECCIÓN GEOELÉCTRICA EN LOS
CERROS ORIENTALES DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ
María Camila Polanía Betancourt
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales
Ingeniería Topográfica
Junio de 2017
Bogotá
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERÍA TOPOGRÁFICA
CARACTERIZACIÓN GEOFÍSICA USANDO PROSPECCIÓN GEOELÉCTRICA EN LOS
CERROS ORIENTALES DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ
PROYECTO DE GRADO EN MODALIDAD MONOGRAFÍA
PRESENTADO POR MARÍA CAMILA POLANÍA BETANCOURT
PARA OBTENER EL GRADO DE INGENIERA TOPOGRÁFICA
DIRIGIDO POR C.Dr. ROBINSON QUINTANA PUENTES
JUNIO DE 2017
BOGOTÁ
Tabla de Contenido
Introducción ..................................................................................................................... 2
Objetivos .......................................................................................................................... 4
2.1. Objetivo General ....................................................................................................... 4
2.2. Objetivos Específicos................................................................................................ 4
Marco Teórico .................................................................................................................. 5
3.1. Interacciones Fundamentales .................................................................................... 5
3.1. Geofísica ................................................................................................................... 6
3.2. Prospección Geofísica ............................................................................................... 7
3.3. Método Geoeléctrico ................................................................................................. 7
3.4. Ley de Ohm............................................................................................................... 9
3.5. Propiedades Eléctricas de Las Rocas ...................................................................... 10
3.5.1. Resistividad ......................................................................................................... 10
3.5.2. Conductividad ..................................................................................................... 10
3.5.3. Isotropía y anisotropía ......................................................................................... 11
3.6. Distribución de La Corriente en El Suelo ............................................................... 11
3.7. Dispositivos Electródicos........................................................................................ 15
3.7.1. Dispositivo Schlumberger ................................................................................... 15
3.7.1. Dispositivo Wenner ............................................................................................. 16
3.7.1. Dispositivo Dipolo - Dipolo ................................................................................ 17
3.8. Método de Resistividad........................................................................................... 18
Área Objeto de Estudio .................................................................................................. 22
Geología Local ............................................................................................................... 24
Equipos y Herramientas ................................................................................................. 25
6.1. Equipo de Geoeléctrica ........................................................................................... 25
6.2. Equipo de Topografía ............................................................................................. 27
6.3. Herramientas de Análisis ........................................................................................ 27
Metodología ................................................................................................................... 28
Resultados y Análisis de La Investigación ..................................................................... 32
8.1. Registros de Resistividades..................................................................................... 32
8.2. Modelos Geológicos y Geofísicos .......................................................................... 38
8.3. Base de Datos y Mapas ........................................................................................... 41
Conclusiones y Recomendaciones ................................................................................. 44
Bibliografía..................................................................................................................... 47
Anexos............................................................................................................................ 49
Anexos
Anexo I. Hojas de Campo de Las Observaciones GPS ............................................................ 50
Anexo II. Reporte de Post-Proceso de La Observación GPS Receptor Base .......................... 52
Anexo III. Reporte de Post-Proceso de La Observación GPS Receptor Rover ....................... 54
Anexo IV. Información Geográfica de Sondeos Eléctricos Verticales .................................... 57
Anexo V. Base de Datos Geográfica (Digital)
Ilustraciones
Ilustración 1.Tetraedro de las Ciencias. ..................................................................................... 6
Ilustración 2. Esquema de Clasificación del Método Geoeléctrico. .......................................... 8
Ilustración 3. Ley de Ohm. ........................................................................................................ 9
Ilustración 4.Distribución de la Corriente en el Suelo. ............................................................ 12
Ilustración 5.Distribución de Los Electrodos. ......................................................................... 13
Ilustración 6. Dispositivo Schlumberger ................................................................................. 15
Ilustración 7. Dispositivo Wenner ........................................................................................... 16
Ilustración 8. Dispositivo Dipolo - Dipolo .............................................................................. 17
Ilustración 9. Calicatas Eléctricas ............................................................................................ 18
Ilustración 10. Sondeo Eléctrico Vertical ................................................................................ 19
Ilustración 11. Gráfico Logarítmico de Resistividad Aparente ............................................... 20
Ilustración 12. Fases de Interpretación SEV ............................................................................ 21
Ilustración 13. Ubicación Área de Estudio, Imagen Satelital. ................................................. 22
Ilustración 14. Equipo de Geoeléctrica Utilizado en El Trabajo de Campo. ........................... 26
Ilustración 15. Equipo de Topografía Utilizado en El Trabajo de Campo. .............................. 27
Ilustración 16. Esquema Metodológico del Proyecto. ............................................................. 31
Ilustración 17. Curva de Resistividad Aparente SEV Macarena. ............................................ 33
Ilustración 18. Curva de Resistividad Real. ............................................................................. 34
Ilustración 19. Perfil Geoeléctrico de Profundidad para El SEV Macarena. ........................... 37
Ilustración 20. Perfil Geológico de Profundidad para El SEV Macarena. ............................... 40
Ilustración 21. Mapa de Localización de Sondeos Eléctricos Verticales. ............................... 42
Ilustración 22. Mapa de Localización SEV Macarena. ........................................................... 43
Tablas
Tabla 1 Prospección Geofísica ................................................................................................... 7
Tabla 2 Coordenadas Elipsoidales SEV .................................................................................. 29
Tabla 3 Coordenadas Planas SEV ........................................................................................... 29
Tabla 4. Resultados de Posicionamiento GPS para Ubicación del SEV .................................. 32
Tabla 5 Resistividades Aparentes SEV Macarena .................................................................. 33
Tabla 6. Interpretación Geoeléctrica de Curva de Resistividades Reales. .............................. 36
Tabla 7. Interpretación Geoeléctrica y Estratigráfica del SEV Macarena .............................. 39
Tabla 8. Rango de Resistividades reales para los materiales presentes en el subsuelo de la
zona en estudio .............................................................................................................................. 44
1
Resumen
La exploración geoeléctrica permite la caracterización geofísica del subsuelo, en base a
mediciones de resistividad aparente e información conocida de la geología del área de estudio.
En este proyecto se aplicó el método de estudio de resistividades por sondeo eléctrico vertical
y para la interpretación de datos se utilizó el método gráfico tradicional, en la zona centro de la
Ciudad de Bogotá, sobre los cerros orientales, en el barrio La Macarena, dentro del campus de la
Facultad de Ciencias y Educación de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Los
resultados obtenidos de esta investigación son: el registro de resistividades aparentes y reales, los
modelos geológicos y geofísicos del área de estudio y la base de datos espacial donde se compila
la información obtenida en la investigación.
Palabras clave: geoeléctrica, resistividad, geología, sondeo, modelos.
Abstract
The geoelectric exploration allows the geophysical subsoil characterization, based on
measurements of apparent resistivity and known information of geology of the study area.
In this project, the resistivity method was applied by means of vertical electric sounding and
for the interpretation of data; the traditional graphical method was used, in downtown of Bogotá
city, on the eastern hills, in La Macarena neighborhood, inside of the campus of Sciences and
Education Faculty of the Universidad Distrital Francisco José de Caldas. The results obtained
from this research are the record of apparent and real resistivities, the geological and geophysical
models of the study area and the spatial database where the information obtained in the research
is compiled.
Keywords: geoelectric, resistivity, geology, sounding, models.
2
Introducción
En este proyecto se plantea realizar una caracterización geofísica, de una zona específica de
los cerros orientales de la ciudad de Bogotá, a partir de la aplicación del método geoeléctrico, por
medio de un sondeo eléctrico vertical, aplicando para su interpretación métodos matemáticos y
geoestadísticos.
El conocimiento de la geología en los cerros orientales de la ciudad de Bogotá es de gran
interés científico, por su ubicación sobre la cordillera oriental del país, ya que representan una
zona de gran riqueza mineral e hidrológica, lo que la hace privilegiada para la explotación de
recursos naturales, y por lo tanto, de alto impacto económico para la región. El estudio geofísico
realizado para este proyecto se llevó a cabo en la zona central de la ciudad, en el barrio La
Macarena, dentro del campus de la Facultad de Ciencias y Educación de La Universidad Distrital
Francisco José de Caldas.
El método geofísico aplicado para la caracterización geológica del subsuelo en este proyecto
es el método geoeléctrico, por medio de un sondeo eléctrico vertical en configuración
Schlumberger, debido principalmente a su relativa facilidad de aplicación y beneficios
económicos, en comparación a los demás métodos de prospección geofísica. Los equipos
utilizados para la recopilación de los datos en campo fueron proporcionados por la Universidad
Distrital Francisco José de Caldas.
Para alcanzar los objetivos planteados en este proyecto fue necesaria una amplia recopilación
bibliografía, de temas teóricos que tienen influencia sobre esta investigación. El conocimiento de
la geología local en el área de estudio es fundamental para el desarrollo de este proyecto, por esta
razón se describe en el capítulo cinco, titulado Geología Local.
3
En cuanto a los procedimientos aplicados al desarrollo de la investigación, estos se encuentran
descritos de forma detallada en el capítulo Metodología.
Las principales dificultades presentadas en el desarrollo de este proyecto se dieron en la
práctica, debido a factores climáticos de lluvia intensa para los meses de abril y mayo del
presente año, lo que retraso la adquisición de datos.
Los resultados obtenidos de esta investigación son los datos de resistividades aparentes y
reales para el sondeo eléctrico vertical practicado, los modelos geológicos y geofísico del punto
en el que se practicó el sondeo y una base de datos de la información obtenida en este proyecto,
complementada con información extraída de diferentes fuentes.
4
Objetivos
2.1. Objetivo General
Realizar una caracterización del subsuelo en un área específica de los cerros orientales de la
ciudad de Bogotá, a partir de una exploración geoeléctrica, aplicando métodos geofísicos,
matemáticos y geoestadísticos.
2.2. Objetivos Específicos
1. Obtener datos de resistividad aparente, a partir de la manipulación del equipo
AbemSAS 1000.
2. Obtener una base de datos con la información geoeléctrica de la zona
3. Generar un perfil de profundidad, a partir del procesamiento de la información
obtenida en el levantamiento geoeléctrico.
5
Marco Teórico
3.1. Interacciones Fundamentales
Todos los fenómenos presentes en el universo, son expresiones de las interacciones que
existen entre las partículas que componen los átomos. Su influencia en la naturaleza hace que
sean consideradas como fuerzas o interacciones fundamentales. Tal como lo expresa: Román
Roy (1997) “En la naturaleza hay cuatro fuerzas, (…) que son responsables de todos los
fenómenos en el Universo” (p.41). Las cuatro interacciones fundamentales existentes, en orden
ascendente respecto a la magnitud de su fuerza, son: la Interacción gravitacional, la nuclear
Débil, la electromagnética y la nuclear fuerte.
La interacción gravitacional actúa en función de la masa y es la fuerza fundamental más débil,
sus efectos son observables solo a escalas macroscópicas, por consiguiente es responsable de la
estructura y estabilidad de los cuerpos celestes. Para profundizar el tema ver: (Cromer, 1996)
La interacción Nuclear débil actúa sobre partículas subatómicas, denominadas leptones y
quarks, dando origen a la desintegración beta1. (Román Roy, 1997)
La interacción Electromagnética da origen a la mayoría de los fenómenos observables en la
naturaleza, dado que actúa sobre las partículas con carga eléctrica y por tanto, no solo es la
principal determinante de la estructura atómica, sino que, también es la responsable de todas las
reacciones químicas, “por consiguiente, de todos los fenómenos biológicos”. (p. 42)
La interacción nuclear fuerte, también conocida como fuerza nuclear, es la que mantiene la
estabilidad en el núcleo atómico. El núcleo atómico se compone de protones y neutrones, los
primeros generan una fuerza electromagnética repulsiva, que daría origen a inestabilidad, de no
1 Proceso radiactivo en el que ciertas partículas inestables se descomponen en otras más ligeras
6
ser por la fuerza nuclear, por consiguiente es gracias a ella que existe estabilidad en la materia
(p.2), es la interacción fundamental más fuerte de todas.
3.1. Geofísica
La filosofía, madre de las ciencias, nace para satisfacer la necesidad humana, de explicar los
fenómenos que son observables en su medio. De ella se desprenden las “especializaciones”, que
en principio, fueron cuatro ciencias, con el objetivo de estudiar las características de la materia:
La química, para identificar su composición; la física, que estudia las fuerzas que actúan sobre
ella; la geología, para entender su presencia y comportamiento en el planeta; y la biología, que
busca explicar su comportamiento en organismos vivos (Estrada, 2012).
Ilustración 1.Tetraedro de las Ciencias.
La Geofísica se entiende como la relación entre la física y la geología. Según Tarbuck &
Lutgens (2005), “la Geología física (…) estudia los materiales que componen la tierra y busca
comprender los diferentes procesos que actúan debajo y encima de la superficie terrestre”.
Afirmación que es correcta, pero vale agregar que este es un objetivo común de la geología y la
geofísica, pero su diferencia radica en que la geofísica busca justificar los fenómenos observados
por la geología a través de mediciones indirectas.
Fuente: (Estrada, 2012)
7
3.2. Prospección Geofísica
La prospección geofísica es la exploración del subsuelo. Consiste en medir las variaciones en
un campo de fuerza terrestre (originado de forma natural o creado artificialmente) y
relacionándolo con las propiedades físicas de los materiales, descubrir recursos y minerales
aprovechables.
Tabla 1
Prospección Geofísica
Métodos de Prospección
Geofísica
Propiedad física de
los materiales
Campo de fuerza Terrestre Origen
Método Gravimétrico Densidad Gravedad Terrestre Natural
Método Magnetométrico Susceptibilidad
magnética
Campo Magnético Terrestre Natural
Método Sismológico Elasticidad Propagación Sísmica Artificial
Método Geoeléctrico Conductividad
Eléctrica
Campo Eléctrico Terrestre Natural y
Artificial
Método Geotérmico Variación de
Temperatura
Gradiente Térmico Natural
Método Radioactivo Variación de la
Radioactividad
Radioactividad Terrestre Natural
Elaboración propia, en base a información encontrada en (Kearey , Brooks, & Ian Hill, 2002)
En la Tabla 1 se resume claramente los métodos de prospección geofísica, especificando la
propiedad física y el campo de fuerza que mide, además de la naturaleza de su origen.
3.3. Método Geoeléctrico
El método de prospección geoeléctrica tiene como fin identificar las formaciones geológicas y
los materiales presentes en el subsuelo, a partir de la observación y análisis de las variaciones en
las mediciones de las propiedades eléctricas de las rocas, dadas por el paso de corriente. Este
método de prospección se clasifica en dos categorías dependiendo de la naturaleza de la fuente.
Cuando la corriente es generada y aplicada al suelo la fuente de origen es artificial, por lo
tanto, se habla de los métodos de corrientes artificiales. Por otro lado, si la corriente proviene de
8
fuentes existentes, se trata de métodos de corrientes naturales. Así mismo, estas categorías se
subdividen en los de corriente continua y los de corriente alterna (Ilustración 2), dependiendo
del tipo de corriente circundante. (Estrada, Prospección Geoeléctrica para Ingenieros , 2012).
Las corrientes artificiales se generan de dos formas, una usando generadores (baterías), y otra,
usando motores a combustión que convierten la rotación en corriente, que bien puede ser
continua o alterna. Mientras que las corrientes naturales que son continuas, se generan debido al
fenómeno químico de oxidación–reducción, y las corrientes naturales que son alternas provienen
de la oscilación del campo magnético terrestre. (p.2)
Ilustración 2. Esquema de Clasificación del Método Geoeléctrico.
Elaboración propia.
9
3.4. Ley de Ohm
La ley de Ohm es la base teórica fundamental de la geoeléctrica, y en ella se plantea que la
variación de la tensión en una corriente eléctrica (∆𝑉), que circula entre dos puntos de un medio
determinado es proporcional a la intensidad de dicha corriente (𝐼) y a la resistencia que el medio
presenta al paso de la misma (𝑅). (Auge, 2008)
∆𝑉 = 𝐼 ∗ 𝑅 (3.1)
La resistencia se mide en ohmios (Ω) y depende de la naturaleza del medio conductor y su
geometría, ver: Ecuación (3.2). Tal como se observa en la Ilustración 3, en donde se tiene un
medio cilíndrico con longitud (L) y área (S).
Ilustración 3. Ley de Ohm.
Por otro lado, cada material presenta una resistencia diferente al paso de la corriente, por lo
que se define un factor de resistencia unitaria del material denominado resistividad (𝜌), este
concepto será ampliado más adelante.
Elaboración propia.
S
10
𝑅 = 𝜌 ∗𝐿
𝑆
(3.2)
Relacionando las Ecuaciones (3.1) y (3.2) se obtiene que:
∆𝑉 = 𝐼 ∗ 𝜌 ∗𝐿
𝑆
(3.3)
3.5. Propiedades Eléctricas de Las Rocas
3.5.1. Resistividad
La resistividad es considerada la propiedad más importante de las rocas, ya que las
variaciones o contrastes que presenta al aplicar corriente al medio, son las que permiten el
funcionamiento exitoso del método geoeléctrico. Auge (2008) afirma “Los contrastes en las
resistividades son los que permiten aplicar exitosamente los métodos de prospección geoeléctrica
mediante la inyección de corrientes continuas”. Esta propiedad se define como la resistencia que
presenta un medio de dimensiones unitarias al paso de la corriente (Estrada, 2012).
Volviendo a la Ecuación (3.2) se despeja la resistividad, (ver. Ecuación (3.4)) y se determina
su unidad de medida como ohmio*metro (Ω*m).
𝜌 = 𝑅 ∗𝑆
𝐿 (3.4)
3.5.2. Conductividad
La conductividad es la propiedad inversa a la resistividad, por lo tanto se considera como la
capacidad que tiene un medio de permitir el paso de corriente. Cuando un material transporta
11
electrones se habla de conductividad metálica o eléctrica (Estrada, Prospección Geoeléctrica
para Ingenieros , 2012). En los minerales y rocas es poco común encontrar esta característica,
pero existen casos, como el de la pirita, calcopirita, magnetita, grafito, etc.
Ya que en la mayoría de los casos la roca o sedimento es aislante, por su alta resistividad, la
corriente se conduce por el agua de impregnación que se encuentra en los poros. Este tipo de
conductividad es llamado conductividad electrolítica, se da por la circulación de iones. Y es
proporcional a la cantidad de agua y de sales ionizadas que se encuentran en los poros. En
consecuencia depende de: el factor de porosidad, factor de formación, factor de saturación y la
cantidad de sales disueltas. (p. 3)
3.5.3. Isotropía y anisotropía
“La Isotropía es la propiedad de los cuerpos de que alguna magnitud física, por ejemplo, la
conductividad, sea la misma en todas las direcciones. La anisotropía es lo opuesto, es decir que
las propiedades varíen según la dirección” (Estrada, Prospección Geoeléctrica para Ingenieros ,
2012). En geofísica se habla de Macroisotropía y Macroanisotropía, cuando un suelo isotrópico
presenta también anisotropía o viceversa, en consecuencia de la formación geológica en capas.
3.6. Distribución de La Corriente en El Suelo
El teorema de muestreo de Nyquist expresa que, para que una onda pueda ser reconstruida, la
frecuencia muestreada debe ser superior al doble de la frecuencia a muestrear. En geoeléctrica
esto determina que, la información útil en profundidad será aproximadamente la mitad de la
distancia total del muestreo en la superficie del terreno.
En un suelo homogéneo e isótropo, la corriente inyecta desde un electrodo puntual (A), se
distribuirá formando media esfera de radio r, debido a que el aire sobre la superficie del suelo
actúa como aislante. (Ilustración 4).
12
El circuito se cierra por medio de un electrodo de corriente en el punto (B), por el que sale la
corriente del material. (Estrada, 2012)
Ilustración 4.Distribución de la Corriente en el Suelo.
Tomado de: Cours de géophysique online de l'Université de Lausanne2.
Entonces, volviendo a la Ley de Ohm (ver Ilustración 3), La longitud del medio (L)
corresponde al radio de la esfera (r), y el área de la media esfera se define por la Ecuación (3.5).
𝑆 = 2𝜋 ∗ 𝑟2 (3.5)
Relacionando las Ecuaciones (3.3) y (3.5) se obtiene la ecuación para determinar variación de
tensión en una corriente que se propaga en el subsuelo (3.6):
∆𝑉 =𝐼 ∗ 𝜌
2𝜋 ∗ 𝑟
(3.6)
2 http://www-ig.unil.ch/cours/geophyse/pro2e.htm
13
Ilustración 5.Distribución de Los Electrodos.
Tomada de (Patzelt, Kottmann, & Waldohor, 2007)
La variación de la tensión bajo el subsuelo es medida por dos electrodos de potencial (M y N),
tal como se observa en la Ilustración 5. Aplicando la Ecuación (3.6) a la relación entre cada uno
de los electrodos de potencial y los de corriente, se obtiene la variación de la tensión parcial:
∆𝑉𝑀𝐴 =𝐼 ∗ 𝜌
2𝜋 ∗ 𝐴𝑀 ; ∆𝑉𝑀𝐵 =
𝐼 ∗ 𝜌
2𝜋 ∗ 𝐵𝑀
∆𝑉𝑁𝐴 =𝐼 ∗ 𝜌
2𝜋 ∗ 𝐴𝑁 ; ∆𝑉𝑁𝐵 =
𝐼 ∗ 𝜌
2𝜋 ∗ 𝑁𝐵
(3.7)
Entonces, la variación de potencial medida desde cada electrodo M y N, será la diferencia
entre el tensión medida en dicho electrodo a cada uno de los electrodo de corriente A y B.
14
∆𝑉𝑀 = 𝐼 ∗ 𝜌
2𝜋 ∗ (1𝐴𝑀⁄ − 1
𝐵𝑀⁄ )
(3.8)
∆𝑉𝑁 =𝐼 ∗ 𝜌
2𝜋 ∗ (1𝐴𝑁⁄ − 1
𝐵𝑁⁄ )
( 3.9)
Y finalmente la variación de potencial total será:
∆𝑉 = ∆𝑉𝑀 − ∆𝑉𝑁
∆𝑉 =𝐼 ∗ 𝜌
2𝜋∗ [
1
𝐴𝑀−
1
𝐵𝑀−
1
𝐴𝑁+
1
𝐵𝑁]
(3.10)
Ya que en la práctica los valores medidos son ∆V y I, y las posiciones de los electros son
conocidas, es posible definir la resistividad como:
𝜌 = 𝑘 ∗∆𝑉
𝐼 (3.11)
En donde k es el coeficiente geométrico del dispositivo, que depende de la distribución de los
electrodos:
𝑘 =2𝜋
[1
𝐴𝑀 −1
𝐵𝑀 −1
𝐴𝑁 +1
𝐵𝑁]
(3.12)
15
3.7. Dispositivos Electródicos
La Ecuación (3.12) aplica para una distribución aleatoria de electrodos, pero en la práctica se
utilizan estructuras definidas para su disposición, esto se conoce como “arreglo de electros” o
“dispositivo electródico” (Román, 2016). El coeficiente geométrico (k) se simplifica para cada
uno de ellos.
Los dispositivos electródicos utilizados de manera más común son: Schlumberger, Wenner y
Dipolo-Dipolo.
3.7.1. Dispositivo Schlumberger
En el dispositivo Schlumberger la distancia MN es pequeña en relación a la abertura AB,
aproximadamente AB/5>MN>AB/20, la distancia MN se mantiene constante, en tanto, las
lecturas de voltaje sean coherentes, mientras que los electrodos de corriente A y B se van
separando gradualmente. Entre más se mantenga contante la distancia MN en el arreglo menor
será la probabilidad de incurrir en errores o distorsiones en los datos adquiridos. (Román, 2016)
Ilustración 6. Dispositivo Schlumberger
Tomada de (Estrada,, 2012)
El coeficiente geométrico para el dispositivo Schlumberger se define como:
𝑘 = 𝜋𝐿2
2𝑙 (3.13)
16
Y volviendo a la Ecuación (3.11), se define la ecuación de resistividad para el dispositivo
Schlumberger como:
𝜌 = 𝜋𝐿2
2𝑙
∆𝑉
𝐼
(3.14)
3.7.1. Dispositivo Wenner
En el dispositivo Wenner las distancia entre electrodos se mantienen idénticas, esto quiere
decir que, AM=MN=NB, por lo que la variación de la posición se hace para todos los electrodos
en cada toma. (Román, 2016)
Ilustración 7. Dispositivo Wenner
Tomada de (Estrada,, 2012)
El coeficiente geométrico para el dispositivo Wenner se define como:
k = 2π*a (3.15)
Y volviendo a la Ecuación (3.11), se define la ecuación de resistividad para el dispositivo
Wenner como:
𝜌 = 2𝜋𝑎∆𝑉
𝐼 (3.16)
17
El dispositivo Lee es una variación de la disposición Wenner en la que se introduce un tercer
electrodo (O) en el centro del arreglo (C), y desde este se mide la diferencia de potencian entre
los electrodos MO y NO, ya que MO=NO=a/2. (Estrada, 2012). El coeficiente geométrico para
este arreglo se define como:
𝑘 = 6𝜋 ∗ 𝑎 (3.17)
3.7.1. Dispositivo Dipolo - Dipolo
En el dispositivo dipolo – dipolo la distancia entre los electrodos de potencial MN y los
electrodos de corriente AB es iguales y se denomina (a). Para este caso los electrodos de
corriente y de potencial se encuentran dispuestos a extremos opuestos, con respecto al centro del
arreglo, tal como se observa en la Ilustración 8. La separación de los electrodos se hace
gradualmente, todos los electrodos se mueven, manteniendo el centro del arreglo constante. La
variación de la distancia entre el centro de los electros AB y MN se determina como un factor (n)
de (a).
Ilustración 8. Dispositivo Dipolo - Dipolo
Tomada de (Estrada, 2012)
El coeficiente geométrico para el dispositivo dipolo – dipolo se define como:
18
𝑘 = 𝜋𝑎𝑛(𝑛 + 1)(𝑛 + 2) (3.18)
Y volviendo a la Ecuación (3.11), se define la ecuación de resistividad para el dispositivo
dipolo – dipolo como:
𝜌 = 𝜋𝑎𝑛(𝑛 + 1)(𝑛 + 2)∆𝑉
𝐼 (3.19)
3.8. Método de Resistividad
El procedimiento desarrollado para obtener las medición de la resistividad del subsuelo
depende del propósito geológico que se tenga, ya que existen dos procedimientos, las calicatas
eléctricas (CE) y los sondeos eléctricos verticales (SEV), utilizados para diferentes fines de
estudios geológicos.
Las calicatas eléctricas consisten en realizar un recorrido lateral del área de estudio con un
dispositivo electródico fijo y de esta manera determinar un valor de resistividad en diferentes
puntos a una profundidad constante, conociendo así las variaciones laterales del terreno, para
obtener curvas de igual valor de resistividad, conocidas como curvas isorresistivas y determinar
la forma de las estructuras geológicas a esa profundidad. (Román, 2016)
Ilustración 9. Calicatas Eléctricas
Tomada de (Estrada, 2012)
19
En un Sondeo Eléctrico Vertical (SEV) se obtiene una variación de la resistividad en relación
a la profundidad. Los electrodos se ubican de tal manera que se mida la resistividad en un punto
(O), que corresponde al centro del arreglo, y se van separando gradualmente para realizar
mediciones a diferentes profundidades, cada vez más grandes, hasta llegar a tener una separación
igual o preferiblemente mayor, entre los electrodos de corriente AB, al doble a la profundidad
que se desea para el estudio geológico, (Estrada, Prospección Geoeléctrica para Ingenieros,
2012). Debido a que la profundidad siempre estará referida al punto centro a partir de este
estudio es posible determinar los espesores de diferentes capas presentes en el subsuelo, en dicho
punto.
Ilustración 10. Sondeo Eléctrico Vertical
Tomada de (Estrada, 2012)
La resistividad resultante de los datos tomados para un SEV es denominada resistividad
aparente (ρa), debido a que es el resultado de la resistividad media de las capas por las que
circula la corriente, de manera que para la primera capa del subsuelo el valor de resistividad
aparente es igual a la resistividad real de dicha capa (ρ1), y cuando la profundidad aumenta ρa
tiende a la resistividad real de la última capa (ρn). (Estrada, Prospección Geoeléctrica para
Ingenieros , 2012)
20
Los datos tomados del SEV se grafican en escala logarítmica, relacionando la distancia AB/2
con los datos de resistividad aparente obtenidos, tal como se observa en la Ilustración 11, este
gráfico se denomina Gráfica de Resistividad Aparente y permite deducir la cantidad de estratos
presentes, ya que los puntos de cambio de concavidad representan variaciones de los estratos. Al
ser interpretada esta curva, permite determinar los espesores y resistividades reales de las
formaciones geológicas de la zona en estudio. (Román, 2016)
Ilustración 11. Gráfico Logarítmico de Resistividad Aparente
Tomado de: (Román, 2016)
Determinando los puntos de cambio de concavidad de la gráfica, se extrae información de los
intervalos de resistividad y el espesor para cada estrato del subsuelo, esta es la primera fase de la
interpretación, denominada corte geoeléctrico.
La segunda fase de interpretación consiste en generar el corte geológico o perfil de
profundidad, a partir del corte geoeléctrico y la información conocida sobre la geología del área
de estudio. Para desarrollar esta fase es fundamental tener conocimiento de la geología de la
zona, debido a que un valor de resistividad determinado puede corresponder a diversos tipos de
roca. (Román, 2016)
22
Área Objeto de Estudio
Los Cerros Orientales de la ciudad de Bogotá, que hacen parte de la cordillera oriental del
país, son considerados de gran interés geológico, ya que, por las características de las
formaciones que los componen y su historia geológica, han representado gran diversidad de
recursos minerales e hidrológicos, que son de gran importancia para el desarrollo y
abastecimiento de la región.
En los cerros orientales de la ciudad de Bogotá se han realizado muchas investigaciones
orientadas a diferentes campos, tan diversos como la geología histórica, el aprovechamiento de
recursos minerales e hídricos, el ordenamiento territorial, la geotecnia, el análisis de
contaminación de los suelos, la recopilación y organización de información geológica en bases
de datos, entre otros. Siempre en la búsqueda de ampliar el conocimiento geocientífico de la
región y mejora la calidad de vida de los habitantes.
Ilustración 13. Ubicación Área de Estudio, Imagen Satelital.
Tomada de ArcGIS Online3
3 https://www.arcgis.com/home/webmap/viewer.html
23
La obtención, adecuada organización, manejo y análisis de la información geológica de los
cerros orientales de la ciudad de Bogotá, es fundamental para el desarrollo y crecimiento de la
ciudad, por eso es una zona de alta importancia en el campo de las geociencias en el país.
El área de estudio se encuentra sobre los cerros orientales de la ciudad de Bogotá, en la
localidad de Santa fe, dentro del campus de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas,
Facultad de Ciencias y Educación, sede Macarena (A). En la Ilustración 13, se observa la
Localización geográfica, dentro de la facultad y al costado superior derecho se encuentra una
vista ampliada de la zona.
El área sombreada en la Ilustración 13 corresponde a la zona en la que se realizó el
levantamiento geoeléctrico.
24
Geología Local
En los cerros orientales se encuentran rocas de origen marino y continental, que fueron
depositadas entre los periodos Cretáceo4 y Paleógeno5, se encuentran evidencias de depósitos
consolidados que datan de la época del Pleistoceno6 en adelante, del periodo Cuaternario7 se
encuentran depósitos de origen torrencial y otros no consolidados. (Osorio, Patiño, Riaño, &
Lozano, 2012)
El área de estudio se encuentra sobre la cordillera oriental del país, en los cerros orientales de
la ciudad de Bogotá, y se ubica sobre el Grupo Guadalupe8, que en su parte superior se compone
de areniscas, depositadas allí principalmente a finales del periodo Cretáceo. Dichas areniscas se
encuentran en los cerros de Monserrate, Guadalupe, la región del salto de Tequendama, entre
otros.
El grupo Guadalupe se compone de las formaciones: Arenisca Dura (Ksgd), Plaeners (Ksgp),
Arenisca de labor y Arenisca Tierna (Ksglt).
Las rocas resistentes del Grupo Guadalupe conforman las laderas de cerca del 60% de la zona
minera de Mochuelo, al sur-occidente de la zona minera del Tunjuelo. Es importante anotar que
la secuencia se encuentra afectada por procesos de tectonismo intenso. La mayor parte de
información presentada en este capítulo, se basa en (Veloza Franco, 2012).
4 Periodo geológico que se extendió desde hace 145 hasta hace 65 millones de años, aproximadamente. 5 Periodo geológico que se extendió desde hace 65 hasta hace 23 millones de años, aproximadamente. 6 Época del Cuaternario que se extendió desde hace 3 millones de años hasta el 10 000 a.C, aproximadamente. 7 Periodo geológico que se extiende desde hace 1,6 millones, aproximadamente, hasta nuestros días. 8 Grupo de formaciones geológicas que hace parte de los cerros orientales de Bogotá.
25
Equipos y Herramientas
En este capítulo se describe cada uno de los equipos y herramientas utilizados en el desarrollo
de esta investigación. Cabe anotar que, el equipo especializado para la exploración geoeléctrica y
los receptores GPS, empleados en este proyecto, son propiedad de la Universidad Distrital
Francisco José de Caldas y se encuentran disponibles en el Laboratorio de Topografía y
Geodesia, suscrito al Proyecto Curricular de Ingeniería Catastral y Geodesia.
6.1. Equipo de Geoeléctrica
La adquisición de datos de resistividad para el sondeo eléctrico vertical (SEV) se efectuó
utilizando el equipo Terrámetro ABEM SAS 1000. El cual permite realizar mediciones para
estudios de resistividad, de potencial inducido y potencial espontaneo. Además cuenta con un
sistema para promediar las señales SAS ( Signal Averaging System) , que permite la toma
automática de lecturas consecutivas y los resultados se promedian continuamente, con base a la
media o la mediana, dependiendo de la elección del controlador. (ABEM , 2009)
A continuación se presenta cada uno de los instrumentos que conforman el equipo.
Aparato receptor / transmisor SAS 1000 con un canal de entrada
Batería externa de 12 Voltios
Cable para la conexión con la batería
Cuatro cables conectores de corriente y potencial
Cuatro carretes, dos con un cable de 200 m de longitud cada uno y dos con un cable
de 100 m de longitud cada uno.
Cuatro electrodos de acero de 0.6 m de alto
Cuatro caimanes para la conexión de los cables a los electrodos
27
6.2. Equipo de Topografía
El posicionamiento geográfico del SEV se realizó utilizando los instrumentos que se listan a
continuación:
Dos receptores GPS de doble Frecuencia
Trípode
Base nivelante
Bastón
Ilustración 15. Equipo de Topografía Utilizado en El Trabajo de Campo.
6.3. Herramientas de Análisis
Para la descarga de los datos obtenidos en campo se utilizaron las aplicaciones TopSURV PC
y SAS 4000, para el procesamiento de dichos datos se utilizaron los softwares: Topcon Tools,
ArcGIS, QGIS, Magna Sirgas Pro, Google SketchUp y Excel.
Elaboración Propia.
28
Metodología
Para el desarrollo de este proyecto se realizó una amplia recopilación bibliográfica de temas
referentes a la prospección geofísica, con enfoque en el método geoeléctrico, posteriormente se
seleccionó dicha información teniendo en cuenta su influencia dentro del desarrollo del trabajo.
Esta información se encuentra expuesta en el capítulo titulado Marco Teórico.
La configuración seleccionada para el levantamiento geoeléctrico fue el arreglo
Schlumberger, debido a diferentes factores, como: las características del equipo geoeléctrico
utilizado (ver Equipos y Herramientas), las condiciones topográficas del área de estudio y
principalmente, una mayor calidad de los datos en comparación a otros arreglos para SEV,
debido a que para este caso, los electrodos de potencial permanecen el mismo punto y esto
reduce la posibilidad de información incorrecta.
El levantamiento topográfico del SEV se realizó a través de un posicionamiento GPS,
ubicando un receptor como base y utilizando otro como Rover en configuración cinemático.
Posteriormente se descargaron los datos de los receptores utilizando la aplicación TopSURV PC.
Los equipos usados en el levantamiento topográfico se describen en el subíndice Equipo de
Topografía, del capítulo Equipos y Herramientas.
En el software Topcon tools se post-procesaron los datos de las observaciones de GPS. Los
archivos rinex proporcionados por el Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC), para la
estación de operación continua BOGA de la red SIRGAS, se utilizaron para obtener el ajuste de
las observaciones recopiladas por el receptor base, tal como se observa en el reporte de post-
proceso (), y utilizando las coordenadas obtenidas para la base se ajustó la información
recepcionada con el Rover, obteniendo las coordenadas elipsoidales (elipsoide WGS84) del SEV
que se presentan en la Tabla 2.
29
Tabla 2
Coordenadas Elipsoidales SEV
Coordenadas Elipsoidales
SEV
Latitud: 04° 36’ 50,2439”N
Longitud: 74° 03’ 46,9544”W
Altura: 2720,2 m Elaboración propia
Las coordenadas planas se determinaron a partir de la trasformación de las coordenadas al
datum Magna sirgas, que se encuentra asociado al elipsoide GRS80 y su posterior conversión al
sistema de proyección Gauss-Kruger, origen central (Bogotá).
La ondulación geoidal en el punto del SEV es 26,66 metros, y se obtuvo a partir de la
aplicando el modelo geoidal para Colombia GEOCOL2004, definido por el IGAC. Teniendo en
cuenta la altura elipsoidal y la ondulación geoidal se determinó la altura hortométrica.
Tabla 3
Coordenadas Planas SEV
Coordenadas Planas Magna Gauss Kruger
Origen Central
SEV
Norte 1001963,405
Este 1001605,192
Altura Hortométrica 2693,54 Elaboración propia
El levantamiento geoeléctrico, como ya se ha mencionado, se realizó aplicando el método de
sondeo eléctrico vertical en configuración Schlumberger, utilizando el equipo que se describe en
el subíndice Equipo de Geoeléctrica del capítulo Equipos y Herramientas .
En campo se ubicó el punto central del sondeo y a partir de este se definió una distancia de
uno y medio metros a los electrodos de potencial, y una abertura de los electrodos de corriente de
seis metros para la primera medición, esta distancia se fue ampliando gradualmente hasta
alcanzar los cincuenta metros.
30
Los datos geoeléctricos fueron descargados usando el software SAS 4000 y procesados para
obtener los datos de resistividad aparente del terreno, posteriormente se graficó la resistividad
aparente calculada con respecto a la abertura AB/2 del sondeo para obtener la curva de
resistividades aparente (Ilustración 17) y aplicando el método grafico tradicional de
interpretación para analizar esta curva, se determinaron los puntos de cambio de concavidad, a
partir de los cuales se generó la curva de resistividades reales (Ilustración 18).
De la interpretación realizada a la gráfica de resistividades reales se obtuvo la cantidad de
estratos, la profundidad y espesores de cada uno. Esta información se graficó, utilizando el
software de diseño Google SketchUp, obteniendo los perfiles: geoeléctrico y geológico de
profundidad en el punto sondeado.
En los softwares ArcGIS y QGIS se compilo la información resultante y demás información
geográfica complementaria a la investigación, en una base de datos espacial, que se utilizó para
generar el mapa del proyecto.
En el siguiente diagrama, (Ilustración 16) se resume paso a paso el procedimiento efectuado
para ejecución de este proyecto de investigación.
31
Ilustración 16. Esquema Metodológico del Proyecto.
1. Recopilación Bibliográfica
2. 2-2.
2. Selección y Diseño de Configuración para
Levantamiento Geoeléctrico
3. Levantamiento Topográfico
4. Levantamiento Geoeléctrico
5. Procesamiento de Datos de Resistividad
6. Elaboración de Modelos Geológicos – Geofísicos e
interpretación de Datos
Elaboración Propia.
32
Resultados y Análisis de La Investigación
En el desarrollo de este proyecto se aplicó el método geoeléctrico por medio del estudio de
resistividades registradas en un sondeo eléctrico vertical, efectuado sobre los cerros orientales de
Bogotá, en la zona Centro de la ciudad, más específicamente, en el barrio La Macarena, dentro
del campus de la Facultad de Ciencias y Educación Sede Macarena A, de la Universidad Distrital
Francisco José de Caldas.
En la Tabla 4 se presentan los datos resultantes del levantamiento topográfico, efectuado para
determinar la ubicación geográfica del sondeo eléctrico vertical, en coordenadas elipsoidales y
planas. Las coordenadas elipsoidales del punto central de sondeo, referidas al elipsoide WGS84,
se obtuvieron a partir de un posicionamiento GPS y posteriormente fueron transformadas al
elipsoide GRS80 y convertidas en coordenadas planas de Gauss origen central.
Tabla 4.
Resultados de Posicionamiento GPS para Ubicación del SEV
Coordenadas Elipsoidales Coordenadas Planas
Latitud Norte
4° 36´ 50,24391” N 1001963,405
Longitud Este
74° 03´ 46,95438” W 1001605,192
Altura Altura H
2720,2 m 2693,54 m
Elaboración propia
8.1. Registros de Resistividades
El levantamiento geoeléctrico efectuado, por medio de un sondeo eléctrico vertical, arrojó
datos de tensión (medida en milivoltios) e intensidad (medida en miliamperios), que describen el
comportamiento de la corriente aplicada al subsuelo a diferentes profundidades. Dichas
profundidades dependen de las características geométricas del dispositivo electródico (definidas
en las distancias AB/2 y MN/2), y a partir de ellas se determinó el coeficiente geométrico del
33
dispositivo. En base a estos datos y aplicando la teoría geoeléctrica, se determinó la resistencia a
diferentes profundidades y finalmente se obtuvo la resistividad aparente del subsuelo a dichas
profundidades. Los resultados obtenidos en esta etapa de la investigación se presentan en Tabla
5.
Tabla 5
Resistividades Aparentes SEV Macarena
Estación MN/2
m
AB/2
m
V
(mV)
I
(mA)
V/I K ρ
(Ωm)
1 1,5 3 1600 115 13,91304 9,424778 131,1273
2 1,5 5 660 90 7,333333 26,17994 191,9862
3 1,5 10 240 70 3,428571 104,7198 359,0392
4 1,5 15 140 78 1,794872 235,6194 422,9067
5 1,5 25 92 80 1,15 654,4985 752,6732
Elaboración propia
En la Ilustración 17 se presenta la curva de resistividad aparente, resultante al relacionar las
resistividades aparentes obtenidas (en ohmios*metro) con la distancia AB/2 (en metros), para
cada medición, graficada en escala logarítmica.
Ilustración 17. Curva de Resistividad Aparente SEV Macarena.
100
1000
2 20AB/2 (m)
Sondelo Eléctrico Vertical Macarena
Series1
Res
isti
vid
ad A
par
ente
(ρa)
Ωm
ρa
Elaboración Propia.
34
Dentro de la gráfica de resistividad aparente se observa un comportamiento creciente de la
resistividad en relación a la distancia AB/2, es decir a la profundidad de las mediciones.
También, son evidentes los varios cambios de concavidad, que a simple vista dan una idea sobre
la cantidad de estratos identificables, como resultado de la aplicación del sondo eléctrico vertical.
A partir del análisis de la gráfica anterior, aplicando el método gráfico tradicional de
interpretación, se determinaron los puntos de cambio de concavidad, dando como resultado la
curva de resistividad real presentada en la Ilustración 18.
Ilustración 18. Curva de Resistividad Real.
En la curva de resistividad real, se encontraron siete estratos bajo el subsuelo, cuyos rangos
corresponden a los puntos de cambios de concavidad determinados. Del análisis de la gráfica de
resistividad real, se obtuvieron los datos de resistividad y profundidad de dichos estratos.
100
1000
2 20AB/2 (m)
Sondelo Eléctrico Vertical Macarena
Series1
Res
isti
vid
ad (Ω
m) ρa
ρ
Elaboración Propia.
35
El primer estrato detectado es, lógicamente, el más cercano a la superficie, y se extiende desde
dicha superficie hasta los tres metros de profundidad, la resistividad real para este estrato es
menor a los ciento treinta ohm*m.
El segundo presenta una resistividad real de ciento sesenta ohm*m y alcanza una profundidad
máxima de tres metros con ochenta centímetros, con un espesor de ochenta centímetros.
El tercero tiene una resistividad real de doscientos ohm*m y un espesor de tres metros con
cuarenta centímetros, alcanzando así una profundidad máxima de siete metros y veinte
centímetros.
Para el cuarto estrato se identificó una resistividad real de trescientos ochenta y cinco ohm*m
y una profundidad máxima de doce metros, con un espesor de cuatro metros con ochenta
centímetros.
La mayor amplitud se encontró en el quinto estrato, que, con un espesor de siete metros con
veinte centímetros, alcanza una profundidad de diecinueve metros y tiene una resistividad real de
cuatrocientos ohm*m.
El sexto estrato presenta una resistividad real de setecientos cincuenta y dos ohm*m y un
espesor de cinco metros con ochenta centímetros, alcanzando así la profundidad máxima de
investigación que corresponde a los veinticinco metros, por tanto para el estrato siguiente no es
posible identificar profundidad y teniendo en cuenta la tendencia creciente si asume una
resistividad se aproxima a los ochocientos ohm*m.
Los resultados de la interpretación anterior se sintetizan en la Tabla 6 y se presentan
gráficamente en el perfil geoeléctrico de profundidad (Ilustración 19).
36
Tabla 6.
Interpretación Geoeléctrica de Curva de Resistividades Reales.
Estrato Rango de
Profundidad
Espesor
(m)
Resistividad
(Ωm)
1 0 - 3 3 <130
3 - 3,8 0,8 160
3 3,8 - 7,2 3,4 200
4 7,2 - 12 4,8 385
5 12 - 19 7,2 400
6 19,2 - 25 5,8 752
7 25 - >25 800
Elaboración propia
37
Ilustración 19. Perfil Geoeléctrico de Profundidad para El SEV Macarena.
ρ < 130 Ωm
ρ = 160 Ωm
ρ = 200 Ωm
ρ = 385 Ωm
ρ = 400 Ωm
ρ = 752 Ωm
Elaboración Propia.
38
8.2. Modelos Geológicos y Geofísicos
Para la caracterización estratigráfica y litológica de las capas identificadas previamente, (a
partir de las mediciones de resistividad efectuadas hasta una profundidad de veinticinco metros
por medio del sondeo eléctrico vertical practicado), fue fundamental la correlación con la
información existente, referente a la composición geológica de la zona. De este análisis se
determinó la composición litológica de cada uno de los estratos estudiados, teniendo como
resultado:
Para el estrato superior se determinó una litología principalmente arcillosa con presencia de
arenas y el estrato secundario se compone principalmente de sedimentos arenosos y limos. Estos
sedimentos de origen torrencial fueron depositados en el periodo cuaternario principalmente en
la época del pleistoceno.
El tercer estrato, que alcanza una profundidad de siete metros con veinte centímetros, está
compuesto principalmente por arenas y en el sustrato existe presencia de gravas, se encuentra
saturado. En el cuarto estrato la predominancia es de arenisca acompañada de arcillas, en menor
proporción.
La correlación para el quinto estrato di como resultado la presencia de arenisca saturada, de
origen marino, que fueron depositadas principalmente durante el periodo paleógeno. El sexto
estrato corresponde sedimentos de arenisca compacta. Los resultados del análisis de
interpretación geológica, se resumen en la Tabla 7, donde además de relacionar el análisis de
resistividades y espesores de los estratos, se toma en cuenta la posición geográfica y altura sobre
el nivel del mar de la superficie del sondeo y de cada uno de los estratos en su parte superior.
El análisis geológico se presenta gráficamente, en el perfile geológico de profundidad para el
sondeo eléctrico vertical efectuado, (Ilustración 20).
39
Tabla 7.
Interpretación Geoeléctrica y Estratigráfica del SEV Macarena
Estrato Coordenada
Norte
Coordenada
Este
Altura
Hortométrica
Superior (H)
Rango de
Profundidad
(m)
Espesor
(m)
Resistividad
(Ωm)
Litología
1 1001963,405 1001605,192 2693,54 0 - 3 3 <130 Arcillas Arenosas
2 1001963,405 1001605,192 2690,54 3 - 3,8 0,8 160 Arena Limosa
3 1001963,405 1001605,192 2689,74 3,8 - 7,2 3,4 200 Arenas y Gravas Saturadas
4 1001963,405 1001605,192 2686,34 7,2 - 12 4,8 385 Arenisca Arcillosa
5 1001963,405 1001605,192 2681,54 12 - 19 7,2 400 Arenisca Saturada
6 1001963,405 1001605,192 2674,34 19,2 - 25 5,8 752 Arenisca
7 1001963,405 1001605,192 2668,54 25 - >25 800
Elaboración propia
40
Ilustración 20. Perfil Geológico de Profundidad para El SEV Macarena.
Arcillas Arenosas
Arena Limosa
Arenas y Gravas Saturadas
Arenisca Arcillosa
Arenisca Saturada
Arenisca
CONVENCIONES:
Elaboración Propia.
41
8.3. Base de Datos y Mapas
La información obtenida de este proyecto de investigación fue compilada en una base de
datos espacial, junto con información complementaria, obtenida en diferentes fuentes.
Se utilizó información de treinta sondeos eléctricos verticales, realizados por la subdirección
de recursos hídricos y del suelo, de La Secretaria de Ambiente de Bogotá, para obtener un
sistema de modelamiento hidrogeológico de la ciudad.
Además, en la base de datos se compilo información espacial en formato vectorial de: la
topografía, la maya vial, el catastro, el perímetro, entre otros factores de la ciudad de Bogotá.
Esta información fue tomada del Geoportal, de la infraestructura de datos espaciales del distrito
capital (IDECA).
La base de datos se entrega como anexo digital a este proyecto, con la información compilada
en ella se elaboró:
el mapa de ubicación de los sondeos eléctricos verticales realizados por la
secretaria de ambiente y el sondeo Macarena practicado en este proyecto, con una
tabla en la que se resume las características de cada sondeo, (ver Ilustración 21).
el mapa de ubicación del sondeo eléctrico vertical Macarena, en donde se observa
un acercamiento al área de estudio de este (ver ¡Error! No se encuentra el origen de
la referencia.).
44
Conclusiones y Recomendaciones
La aplicación del método geoeléctrico, a través de estudio de resistividades, para la
caracterización geofísica del subsuelo, es una metodología que, en comparación a los demás
métodos geofísicos de prospección, representa un beneficio económico considerable a la hora de
realizar una exploración. Y aunque existen métodos más complejos, los sondeos eléctricos
verticales proporcionan información que permite determinar características importantes de la
estratigrafía y litología de una zona. Dicha información puede ser muy útil en estudios de
hidrogeología, de contaminación, también pueden ser un complemento importante para estudios
geotécnicos, entre otros aplicaciones.
Los resultados obtenidos de la metodología aplicada a este proyecto, permitieron caracterizar
geoeléctrica y geológicamente el subsuelo, en una zona determinada de los cerros orientales de la
ciudad de Bogotá, alcanzando una profundidad máxima de veinticinco metros y determinado seis
diferentes estratos dentro de ese rango de profundidad. La correlación entre la información
geológica existente para en la zona en estudio y los datos geoeléctrico determinados en este
proyecto, fue favorable y permitió determinar la composición litológica de dichos estratos.
Tabla 8.
Rango de Resistividades reales para los materiales
presentes en el subsuelo de la zona en estudio
Elaboración propia
Geomateriales Rango de
Resistividades
(Ωm)
Min Max
Arcillas Arenosas 0 130
Arena Limosa 130 160
Arenas y Gravas Saturadas 160 200
Arenisca Arcillosa 200 385
Arenisca Saturada 385 400
Arenisca 400 752
45
De esta investigación se concluyeron rangos de resistividad real presentados por los
materiales que se encuentran en el subsuelo de los cerros oriental de Bogotá, en el barrio la
macarena, facultad de ciencias y educación de la universidad distrital, área que se encuentra
situada dentro de la formación geológica Guadalupe. Dichos rangos se presentan en la
Por medio de este proyecto se demuestra la validez del método geoeléctrico de estudio de
resistividades, por sondeo eléctrico vertical, al ser aplicado a la caracterización geofísica del
subsuelo, para estratigrafía y litología, y determinación de características hidrogeológicas.
Es importante anotar, que una desventaja de la aplicación del método geoeléctrico, para la
caracterización geofísica del subsuelo en una zona específica, respecto a otros métodos
geofísicos, es la gran importancia que tiene el conocimiento previo de la geología del área de
estudio, ya que esto limita su aplicación a áreas que hayan sido exploradas previamente con otros
métodos.
Para el procedimiento en campo se recomienda realizar una demarcación de la zona para
evitar el tránsito de personas y prestar especial atención al paso de animales para evitar
accidentes. El clima es un factor importante a tener en cuenta a la hora de efectuar el
levantamiento geoeléctrico, ya que las lluvias en los días previos a la toma de datos pueden
afectar la información registrada, por saturación excesiva del suelo produciendo, errores de
interpretación. Al tratarse de tormentas eléctricas en el momento de la toma de los datos, se debe
suspender el trabajo de campo, ya que es alta la probabilidad de sufrir un accidentes para el
operador y/o ocasionar daños graves al equipo geoeléctrico.
La topografía del área también puede afectar los datos de resistividad registrados, por esta
razón, para caso en los que el terreno sea escarpado, como es el caso de la zona de estudio de
46
este proyecto, se debe prestar especial atención a mantener la misma curva de nivel del punto
medio del sondeo, cada vez que se mueven los electrodos de corriente para realizar una nueva
medición.
47
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Educación.
49
Anexos
Anexo I. Hojas de Campo de Las Observaciones GPS
Anexo II. Reporte de Post-Proceso de La Observación GPS Receptor Base
Anexo III. Reporte de Post-Proceso de La Observación GPS Receptor Rover
Anexo IV. Información Geográfica de Sondeos Eléctricos Verticales Realizados por La
Secretaria de Ambiente
Anexo V. Bese de Datos Geográfica (Digital)
57
Anexo IV. Información Geográfica de Sondeos Eléctricos Verticales Realizados por La
Secretaria de Ambiente
N. de
Sondeo
Coordenada Norte Coordenada Este Abertura
AB (m)
Profundidad
investigada (m)
1 1022956 1001495 1200 600
2 1022736 1004350 1200 600
3 1018574 1003689 800 400
4 1017425 1004547 800 400
5 1017080 1005566 600 300
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