ISSN-e: 3006-9467; ISSN: 0016-7975 / 1011-9565

GEOMINAS, Vol. 44, N° 71, diciembre 20166

Geophysics / Geofísica / Geofísica

Determinación de las resistividades del subsuelo del área metropolitana de Valera, estado Trujillo

Determination of the subsurface resistivities of the Valera metropolitan area, Trujillo state

Determinação das resistividades do subsolo da área metropolitana de Valera, Estado Trujillo

Annie Zerpa

Ing°Geo°. Universidad de Los Andes (ULA). e-mail: einna26.04@gmail.com

Dianira Zacarías

Ing°Geo°. ULA. e-mail: dianikarina@hotmail.com

Milgreya Cerrada

Ing°Geó. ULA. e-mail: milgreya@ula.ve

Recibido: 27-9-16; Aprobado: 8-11-16

Resumen

El área de estudio está ubicada en la ciudad de Valera, específicamente cubre el área metropolitana, con una extensión aproximada de 42 km², la cual se ve afectada por la influencia de fallas activas como la falla de Valera y el importante sistema de fallas de Boconó, generando así zonas de importante amenaza ante cualquier evento sísmico, es por ello que es necesario conocer la composición litológica del suelo y el posible grado de humedad que este presenta en toda el área de estudio. El presente trabajo se centra en la adquisición de 20 mediciones por medio de sondeos eléctricos verticales (SEV) con arreglo Wenner, procesados por programas de cómputo (IP2Win) obteniéndose las resistividades verdaderas y profundidad de cada capa. Estos resultados con la geología del área son la base para la interpretación y a su vez para generar el mapa de profundidad del nivel freático. De acuerdo a la correlación establecida se tiene que la composición del subsuelo de la terraza de Valera está conformada de material heterogéneo, consecuencia de los procesos erosivos y la dinámica del sistema fluvial, cuya composición predominante depende de la fuente de aporte de sedimentos que en su totalidad han sido depositados por los ríos Motatán y Momboy.

Abstract

The study area is located in the city of Valera, specifically covering the metropolitan area, with an approximate extension of 42 km². This area is influenced by active faults such as the Valera fault and the important Boconó fault system, creating zones of significant seismic hazard. Therefore, it is essential to understand the lithological composition of the soil and its potential moisture content throughout the study area. This study focuses on acquiring 20 measurements using vertical electrical soundings (VES) with the Wenner array, processed using computer programs (IP2Win) to obtain true resistivities and the depth of each layer. These results, together with the geology of the area, form the basis for interpretation and for generating the depth map of the water table. According to the established correlation, the subsurface composition of the Valera terrace consists of heterogeneous material, a result of erosive processes and the dynamics of the fluvial system. The predominant composition depends on the sediment source, which has been entirely deposited by the Motatán and Momboy rivers.

Resumo

A área de estudo está localizada na cidade de Valera, abrangendo especificamente a área metropolitana, com uma extensão aproximada de 42 km². Esta área é influenciada por falhas ativas, como a falha de Valera e o importante sistema de falhas de Boconó, criando zonas de ameaça sísmica significativa. Portanto, é fundamental compreender a composição litológica do solo e o possível grau de umidade presente em toda a área de estudo. Este estudo concentra-se na aquisição de 20 medições por meio de sondagens elétricas verticais (SEV) com arranjo Wenner, processadas utilizando aplicações (IP2Win) para obter as resistividades verdadeiras e a profundidade de cada camada. Esses resultados, juntamente com a geologia da área, são a base para a interpretação e para a geração do mapa de profundidade do lençol freático. Conforme a correlação estabelecida, a composição do subsolo do terraço de Valera é constituída por material heterogêneo, resultado dos processos erosivos e da dinâmica do sistema fluvial. A composição predominante depende da fonte de aporte dos sedimentos, que foram totalmente depositados pelos rios Motatán e Momboy.

Palabras clave/ Keywords/Palavras-chave:

Área metropolitana de Valera, arranjo Wenner, arreglo Wenner, Boconó fault system, composición litológica, erosión, fallas activas, geofísica, IP2Win, , mapa de profundidade, mapa de profundidad, Motatán river, Momboy river, resistividade, resistividad, sediment transport, sistema fluvial, sondas elétricas verticais, sondeos eléctricos verticales, true resistivity, vertical electrical sounding, Wenner arrangement.

Citar así/Cite like this/Citação assim: Zerpa, Zacarías y Cerrada. (2016) o (Zerpa, Zacarías y Cerrada, 2016).

Referenciar así/Reference like this/Referência como esta:

Zerpa, A., Zacarías, D., Cerrada, M. (2016, diciembre). Determinación de las resistividades del subsuelo del área metropolitana de Valera, estado Trujillo. Geominas 44(71). 197-202.

Introducción

En Venezuela, uno de los mayores potenciales de riesgo de pérdidas de vidas humanas y económicas está representado por la actividad sísmica, debido a la gran cantidad de población que vive en zonas de alta amenaza sísmica (Tomado de: http://opsu.sicht.ucv.ve/bvd/pdf/FUNVISIS-Raquel%20vasquez.pdf). Consultado el 24 de junio de 2015). Como es el caso de la ciudad de Valera, perteneciente al estado Trujillo, geológicamente está asentada sobre sedimentos recientes de tipo terrazas y su cercanía con los sistemas activos de fallas cuaternarias pertenecientes al occidente del país como la falla de Valera y el importante sistema de fallas de Boconó, hacen a la ciudad vulnerable ante cualquier actividad sísmica.

Por esta razón, y en busca de mejorar y difundir las investigaciones geofísicas realizadas en la ciudad, se presenta este trabajo cuyo objetivo principal es el de realizar mediciones geoeléctricas, las cuales permiten obtener las resistividades de los materiales realizando una caracterización del subsuelo por medio del método de sondeo eléctrico vertical (SEV). Su importancia radica en establecer la composición litológica del subsuelo y características geohidrológicas generales, ya que debido a que la interacción de estas dos variables puede generar efectos de sitio que a su vez tendrá respuestas negativas ante la ocurrencia de un evento sísmico. La figura 1 muestra la ubicación del área de estudio.

Geominas, Revista Geominas, Geominas Journal, Geominas online, Geominas on-line, Área metropolitana de Valera, arranjo Wenner, arreglo Wenner, Boconó fault system, composición litológica, erosión, fallas activas, geofísica, IP2Win, , mapa de profundidade, mapa de profundidad, Motatán river, Momboy river, resistividade, resistividad, sediment transport, sistema fluvial, sondas elétricas verticais, sondeos eléctricos verticales, true resistivity, vertical electrical sounding, Wenner arrangement.

Figura 1. Ubicación del área de estudio.

Planteamiento del problema

En la ciudad de Valera, estado Trujillo, desde el año 2012 se han realizado estudios geofísicos con el fin de determinar las propiedades físicas de la zona (ruido sísmico ambiental (Romero, 2012), gravimetría (Prieto, 2013), REMI (Matos, 2012), sin embargo, no se ha podido determinar las propiedades geoeléctricas del subsuelo, por ello y para continuar con la aplicación de estos métodos se plantea realizar mediciones de sondeos eléctricos verticales (SEV) con el fin de conocer las resistividades del medio y a su vez determinar la profundidad del nivel freático, dato importante en la planificación urbana local.

Metodología

Primera etapa: Comprende la búsqueda de los antecedentes del área, destacando tres de ellos por estar basados en métodos geofísicos complementarios: por medio de

refracción por microtremores (REMI), Matos en el año 2012 adquiere 26 tendidos sísmicos distribuidos a una distancia de aproximadamente 1 km, con el fin de obtener las velocidades de las ondas de corte en los primeros 30 m de profundidad del terreno (Vs30) y así clasificar el subsuelo. Romero en el 2012 realiza dos campañas para la adquisición de datos de ruido sísmico ambiental, adquiere un total de 101 estaciones distribuidas en toda el área metropolitana de la ciudad de Valera, las cuales 101 son procesadas e interpretadas, cabe destacar que se miden con una distancia de espaciamiento entre sí de 250 m. Mediante la aplicación del método gravimétrico.

Prieto en el 2013 adquiere 222 puntos, estos distribuidos en dos áreas con un espaciado regular entre 250 m y 500 m con mediciones continúas durante 10 min. El objetivo principal de este método es conocer los espesores de sedimento en este caso de la terraza de Valera.

Segunda etapa: Inicia con el reconocimiento de las posibles zonas de medición, permitiendo verificar los criterios que exige el método como terrenos planos y no menores a 20 m de longitud, de la misma manera que no existan elementos limitantes para el mismo como postes de tendidos eléctricos, vacíos o alcantarillas cerca.

En total se realizan veinte (20) SEV, cabe destacar, que a cada punto de medición se le asigna una codificación cuyo prefijo (DP) denota el día de la medición, seguido por el correspondiente número del perfil eléctrico (ver figura 2). Las mediciones de los SEV se realizan aplicando el arreglo tipo Wenner.

Figura 2. Distribución de los SEV.

Figura 3. Equipos e instrumentos utilizados.

Los equipos e instrumentos utilizados en la exploración son: resistivímetro (Modelo: 400, Marca: Nilsson, Analógico), GPS (Marca: Garmin, Modelo: etrex), Brújula (Marca: Brunton, Modelo: 5006), seis (6) electrodos de acero inoxidable, dos (2) carretes de cableado, dos (2) cintas métricas de 20 m de longitud, cuatro (4) cables conectores, cámara fotográfica, dos (2) porras, planillas para levantamientos eléctricos y agua salada (Fig.3).

Para el montaje de la línea eléctrica y adquisición de datos, se geoposiciona y se toma la orientación del punto medio del tendido. Se extiende la cinta métrica a una longitud mínima de 20 m. Luego se distribuyen los electrodos de corriente iniciando con los externos a una distancia de 1 m del centro del tendido (punto "o"), y los internos cuya distancia inicial es de 0,33 m. Se conectan los caimanes de los cables conectores a cada uno de los electrodos y a su vez al resistivímetro por medio del carrete de cableado. Se agrega un poco de agua con sal sobre el suelo donde se encuentra sembrado cada electrodo. Se procede a realizar la primera medida, los datos obtenidos en la medición se anotan en la planilla para levantamientos eléctricos. Luego se coloca en cero los botones y se desconectan los caimanes de los electrodos. Los electrodos externos se mueven a una distancia de 0,5 m y los electrodos internos a una distancia de 1,7 m, y se toman las nuevas medidas. De esta manera se adquieren los datos geoeléctricos de los demás tendidos.

Tercera etapa: En el caso del procesamiento de los SEV se utilizan programas de cómputo como Excel y IP12Win obteniéndose los valores de resistividad apa rente y verdadera, respectivamente, y el espesor de las unidades geoeléctricas del subsuelo, en cada uno de los sondeos de medición. El IP/2Win está diseña do para el procesamiento automático o semiautomático, e interpretación de datos geoeléctricos a partir de los diferentes arreglos.

La presentación e interpretación de los resultados obtenidos por los SEV se lleva a cabo en dos fases. La primera que incluye un análisis cualitativo y cuantitativo, ambas estrechamente relacionadas y se complementan entre sí y la segunda implica el modelado geológico de la zona de estudio partiendo de los resultados ya obtenidos al correlacionarlos con otros métodos geofísicos.

Análisis de resultados

El análisis cualitativo y cuantitativo determina los valores de resistividad y profundidad para las capas de cada uno de los sondeos, permitiendo así construir los cortes geoeléctricos. Con la integración e interpretación de todos los métodos geofísicos aplicados (Ruido sísmico, Gravimetría, ReMi y SEV) y atendiendo a las características geológicas de la zona se pudo elaborar los cortes geológicos.

Interpretando estos cortes y según las características sedimentológicas, se puede decir que la ciudad de Valera presenta sedimentos bastante heterogéneos localizados en toda su extensión. Esto debido a los diferentes procesos que dieron origen a la geología de la zona, la erosión intensa y el transporte a los que son sometidos los materiales, así como por las condiciones climáticas reinantes. Los cambios litológicos causados por los diferentes aportes de las distintas formaciones geológicas presentes en la zona, donde sus sedimentos han sido depositados por los ríos Motatán y Momboy en diferentes episodios (Reyes, 1998), así como por los distintos afluentes presentes. Por consecuencia, los sedimentos en la terraza de Valera están definidos por depósitos recientes, abanicos aluviales, depósitos aluviales o conos de deyección, estos depositados por la fuente de aporte más importante, la cual corresponde al rio Motatán, siendo este el nivel base de todo el sistema hidrográfico del área.

Las terrazas de Valera, La Beatriz y Carvajal presentan facies litológicas correspondientes a la Formación Betijoque, producto de la depositación de un ambiente de llanura de inundación, indicando que hubo un proceso de migración y erosión provocado por el río Motatán, por otra parte, cabe destacar que en algunos casos se pueden observar granos muy angulosos, lo que indica una fuente de aporte cercana, estudios realizados sugieren que en su totalidad el mayor aporte de sedimentos corresponde a la Asociación Sierra Nevada y el Granito Valera-La Puerta, según las muestras estudiadas por Reyes (1998).

Además de la influencia de la sedimentación aluvial, fluvial y procesos erosivos, tuvo un gran dominio los procesos tectónicos que originaron la migración del río Motatán al este, en donde continuaron procesos de depositación y erosión formando una nueva llanura aluvial, sobre la cual se asienta la nueva terraza de Valera, separada de la terraza Carvajal; estos mismos esfuerzos tectónicos son los encargados de hacer migrar el río Momboy al este lo que hizo que se separara esta llanura en una nueva terraza, en este caso la terraza La Beatriz, y a su vez este mismo río fue transportando material ígneo metamórfico del granito Valera-La Puerta de edad Neo-Proterozoico (Matos, 2012). Partiendo del hecho de que la terraza La Beatriz está bordeada por los ríos Momboy y Motatán, debido a que los mismos se presentan en alineación con las trazas de fallas de los ríos Momboy y Motatán, se tiene la razón por la cual en esta terraza se encuentran depositados la mayor cantidad de sedimentos.

Esto explica la presencia de velocidades de ondas de corte por encima de los 400 m/s y que presenta el mayor espesor de sedimentos. Para esta zona los va- lores de las resistividades son bastante elevados lo que podría indicar la presencia de material ígneo metamórfico. De igual manera se puede explicar el que algunos tendidos presenten velocidades de ondas de corte menores a los 400 m/s, tomando en consideración uno de los factores que podría deberse a la cercanía con las fuentes de aportes de sedimentos. La heterogeneidad en toda el área de estudio conlleva a que se haga un análisis general de los SEV. Se pudo apreciar que las resistividades son muy similares a excepción de algunos perfiles donde estas aumentan de forma drástica. Se interpreta de manera general, que se obtienen cuatro capas geoeléctricas las cuales se muestran en la tabla I, en la misma se presenta la resistividad, el espesor correspondiente a cada capa, la litología y algunas observaciones que se deben tomar en cuenta; la primera capa está constituida por valores de resistividades que varían de 26,8 Ω.m hasta 162 Ω.m, representada por aguas de acuíferos aluviales y arenas; la segunda capa constituida por valores de resistividades que van desde 2,07 Ω.m hasta 741 Ω.m representada por arcillas, arenas y gravas; en la tercera capa estos valores oscilan entre 1,1 Ω.m hasta 12.229 Ω.m presentando bloques o peñones de esquistos grafitosos y gneis, para la última capa estos valores varían desde 301 Ω.m hasta 8.150 Ω.m determinando la presencia de bloques de areniscas.

Tabla I. Tabla de resistividades del área de estudio.

Conclusiones

Se determina la distribución de las propiedades eléctricas en el área metropolitana de la ciudad de Valera, mediante la realización de 20 sondeos eléctricos verticales. Por medio del procesamiento de los datos adquiridos en campo se determina que la máxima profundidad alcanzada fue de aproximadamente 7,5 m, con un error de ajuste entre la curva teórica y la de campo no mayor al 14 %, por lo que queda evidenciada la confiabilidad de los resultados obtenidos. La geología del área en estudio es bastante compleja puesto que geomorfológicamente la ciudad de Valera se encuentra asentada sobre una terraza aluvial, modelada principalmente por un sistema hidrográfico representado por los ríos Escuque, Momboy y

Motatán, así también la actividad estructural de la zona dio un aporte de gran relevancia para su formación estando estas representadas por las fallas de río Momboy y Motatán. Por ello, para estimar la composición del subsuelo se establece una correlación de los perfiles geoeléctricos que se obtienen por medio de los SEV, la información a partir de otros métodos geofísicos y descripción de afloramientos en la zona, determinando que está conformada de material heterogéneo como arcillas, arenas, gravas, peñones, así como material ígneo-metamórfico, esto como consecuencia de los procesos erosivos y la dinámica del sistema fluvial, cuya composición predominante depende de la fuente de aporte de sedimentos. Los mayores valores de resistividad se obtienen para la parte noreste de la ciudad, específicamente en los sectores San Luis y Zona Industrial, alcanzando valores de 8.150 Ω m y 12.229 Ω m, respectivamente, indicativo de peñones de gneis, granito y esquistos. Mientras que los valores de resistividad más bajos se distribuyen en la mayoría de los sectores de la zona en estudio como lo son Plata 2, Plata 3, El Milagro, El Centro, Zona Industrial y San Luis, abarcando valores desde 1,1 Ω m a 6,18 Ω m, indicando esto el alto contenido de arcilla, limo y arena fina presentes en las zonas correspondiente a depósitos cuaternarios.

Por lo que se interpreta de manera general la presencia de una mezcla de materiales finos con material de medio a grueso, en algunos casos satura dos, característico de terrazas aluviales, por lo que todos estos sedimentos están definidos por depósitos recientes, abanicos aluviales, depósitos aluviales o recientes, abanicos aluviales, depósitos aluviales o conos de deyección, depositados por la principal fuente de aporte como lo es el rio Motatán.

En consideración a la profundidad del nivel freático alcanzada en el área de estudio, se determina que para los sectores San Luis y Morón la profundidad varía entre 0,5 m a 2,23 m, presentándose más somero en el centro de la ciudad con una profundidad alcanzada de 0,22 m, en el sector Las Acacias se obtuvo la mayor profundidad con un valor de 6,66 m, como se muestran en la figura 4. Es importante mencionar que las mediciones se realizaron en época de lluvia, por lo que es probable que esta profundidad fluctúe.

Figura 4. Profundidad del nivel freático.

Agradecimiento

AI CDCHTA por su financiamiento para el desarrollo de este trabajo, el cual está bajo el código: I-1456- 15-02-f.

Referencias

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Reyes, J. (1998). Caracterización geológica de la terraza de Valera. Tesis de pregrado publicada de la escuela de Ingeniería Geológica. Universidad de Los Andes, Mérida.
Romero, M. (2012). Caracterización geofísica del área metropolitana de la ciudad de Valera, estado Trujillo, mediante estudios de ruido sísmico ambiental. Tesis de pregrado publicada de la escuela de Ingeniería Geológica, Universidad de Los Andes, Mérida.
Soulas, J. P. (1985). Neotectónica del Flanco Occidental de Los Andes de Venezuela, entre 70°30'y 71°00'W (Fallas de Boconó, Valera, Tuñame y del Piedemonte). VI Congreso Geológico Venezolano, 2690-2708.

The author(s) declare(s) that she/he/they has/have no conflict of interest related to hers/his/their publication(s), furthermore, the research reported in the article was carried out following ethical standards, likewise, the data used in the studies can be requested from the author(s), in the same way, all authors have contributed equally to this work, finally, we have read and understood the Declaration of Ethics and Malpractices.

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