Prospeccion geofisica. metodos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE MECÁNICA DE SUELOS
GEOLOGIA APLICADA GE831-H Página 1
PROSPECCIÓN GEOFISICA
MÉTODOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
SERGIO CASTRO CHUNGA
20074118J
Ing Iván Santos Paredes

INDICE
RESUMEN………………………………………………………………………………………….……………pág.3
OBJETIVOS…………………………………………………………………………………......................pág.4
DESCRIPCIÓN GENERAL DEL TEMA …………………………………………………………………pág.6
FUNDAMENTO TEÓRICO……………………………………………………………………….………..pág.8
o Capítulo I (geofísica) …………………………………………………………………….…..pág.9
 Introducción …………………………………………………………………….……..pág.10
 Definición ……………………………………………………………………………….pág.11
o Capítulo II (Métodos de prospección Geofísica) …………………………….…… pág.13
 Métodos de prospección Gravimétrica……………………………….……. pág. 14
 Métodos de prospección Sísmica ……………………………………………..pág.16
 Métodos de prospección Eléctrica ……………………………………………pág. 18
 Métodos de prospección Magnética………………………………………... pág. 29
 Métodos de prospección electromagnética……………………………... pág. 34
 Otros métodos de prospección geofísica ………………………………… pág.34
o Capítulo III (Aplicación de los métodos de prospección Geofísica) …….... pág.39
 Geotecnia ……………………………………………………………………………..… pág.40
 Hidrología y Ambiente …………………………………………………………….. pág.44
CONCLUSIONES ……………………………………………………………………………………………pág.47
BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………………………………. pág.49

RESUMEN
La prospección geofísica ha ganado un importante lugar para resolver diversos
problemas asociados a definir las condiciones físicas y mecánicas de las estructuras
geológicas del subsuelo; monitorear plumas de contaminación, evaluar propiedades
mecánicas de los materiales geológicos, ubicar cavidades o contactos verticales que
puedan poner en peligro una obra civil, asegurar las inversiones económicas; reconocer
zonas de rellenos, entre otros.
En el área de la ingeniería civil, la prospección y las técnicas de prospección de mayor
uso son: geoelectricidad, sismología, la gravimetría, la técnica del radar de penetración
terrestre, y los registros geofísicos de pozos.
Por ello, este Trabajo Escalonado trata de presentar los fundamentos teóricos y
algunos casos prácticos de los principales métodos de prospección geofísica aplicadas
principalmente a obras de ingeniería Civil lo cual será de gran ayuda a estudiantes y
profesionales para que tengan una mejor visión del tema a tratar.

OBJETIVOS
 Los objetivos de la prospección geofísica, utilizando los contrastes y variaciones de
las propiedades físico-químicas, son localizar en el subsuelo estratos (de rocas,
tobas, suelos) que representen masas resistentes, y, que puedan soportar una
obra civil; además de localizar yacimientos de: agua, petróleo, gas, vapor, y
minerales de interés económico para el hombre; así como en el monitoreo de flujo
y transporte de contaminantes; mapeo de eventualidades geológicas que
representen un riesgo potencial para las obras civiles; mediante la percepción
remota localizar yacimientos.
 Fomentar a los estudiantes en el campo de la prospección geofísica y sus
aplicaciones a la ingeniería civil a través del conocimiento de diferentes
metodologías, de su desarrollo y de los procedimientos de captación e
interpretación de datos.

CONTENIDO
 Prospección geofísica: Aplicaciones a la Ingeniería Civil
 Métodos y técnicas de prospección no destructiva
 La prospección sísmica
 Conceptos básicos sobre propagación de ondas sísmicas
 Velocidades sísmicas
 Sísmica de reflexión y refracción
 Instrumentación, tratamiento de datos y métodos de interpretación
 Casos prácticos
 Prospección eléctrica
 Sondeos eléctricos verticales
 Determinación de estructuras
 Técnicas de registro de sondeos
 Casos prácticos
 Métodos gravimetría y magnetometría
 El radar de subsuelo
 Caracterización geofísica de los suelos
 Prácticas y problemas

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL TEMA
PROSPECCIÓN GEOFÍSICA
• Procedimientos económicos para determinar límite de los estratos del suelo, niveles de
roca y freáticos
• Se basa en la variación de un estrato a otro de:
- Resistencia eléctrica
- Elasticidad
- Susceptibilidad magnética
• Se pueden emplear métodos como:
- Método de resistividad eléctrica
- Método de reflexión sísmica
- Método de refracción sísmica, etc.
RESISTIVIDAD ELÉCTRICA
• Se basa en la presencia de aguas subterráneas que contienen sales, las que conducen
corrientes apreciables a corta distancia.
• Se hincan 4 electrodos separados entre sí y a medida que cada uno cruza una interface,
se registran cambios en la resistividad.

REFRACCIÓN SÍSMICA
• Se basa en la diferencia de velocidad de las ondas sísmicas al atravesar diferentes
materiales
• Afectan a la velocidad: ondas de choque, humedad, densidad, textura, presencia de
vacíos y elasticidad.
• Se genera una onda sónica recepcionada por geófonos, los cuales registran los cambios
de la velocidad de onda.
REFLEXIÓN SÍSMICA
• Se utiliza en exploraciones profundas (> 300 m) y para exploraciones bajo agua a poca
profundidad.
• Similar al anterior, se emite una pulsación sónica que se refleja en el lecho marino y el
arribo de ondas se detecta con hidrófonos.
• Se obtienen rápidamente perfiles laterales y verticales.

FUNDAMENTO TEÓRICO
 INTRODUCCIÓN A LA GEOFÍSICA
 CONCEPTO DE GEOFÍSICA
 MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS
 MÉTODOS SÍSMICOS
 PROSPECCIÓN ELÉCTRICA
 PROSPECCIÓN MAGNÉTICA
 OTROS MÉTODOS DE PROSPECCIÓN GEOFÍSICA
 PRINCIPIOS DE LA DINÁMICA USADOS
 SITUACIONES A SER ATENDIDAS POR LA INGENIERÍA CIVIL

CAPÍTULO I

GEOFÍSICA
1. INTRODUCCIÓN
La Geofísica es la ciencia que estudia los fenómenos físicos que se producen en nuestro
planeta, destacando entre estos, el electromagnetismo, la propagación de ondas
mecánicas en la corteza terrestre y la gravedad. Esta ciencia puede definirse como la
aplicación de la física y la geología al estudio de los materiales que componen la corteza
terrestre y de los campos de fuerza que surgen en ella y ejercen su influencia hacia el
exterior.
El campo de estudio de las prospecciones corresponde a los efectos producidos por
rocas y minerales metálicos en áreas anómalas (desviadas del background), destacando
entre estos: la fuerza de atracción gravitatoria, la desintegración radiactiva, las corrientes
eléctricas espontáneas, la resistencia eléctrica de los suelos, la rapidez de las ondas
sísmicas, etc.
El mapeo de una anomalía geofísica puede significar el descubrimiento de una
formación geológica apta para la explotación industrial. Además, la información punto a
punto entregada por una prospección permite caracterizar cuantitativamente el terreno
prospectado de acuerdo con ciertos parámetros físicos, lo que es un valioso apoyo para
tomar decisiones correctas relacionadas con el uso del suelo.

2. ¿Qué es la Prospección Geofísica?
La prospección geofísica es un conjunto de técnicas físicas y matemáticas, aplicadas a la
exploración del subsuelo para la búsqueda y estudio de yacimientos de substancias útiles
(petróleo, aguas subterráneas, minerales, carbón, etc.), por medio de observaciones
efectuadas en la superficie de la tierra. Algunos de los métodos utilizados en la
exploración son:
 Geofísicos:
o ESTUDIOS SISMOLÓGICOS: Consisten en producir artificialmente ondas
sísmicas con una explosión pequeña o el impacto sobre la superficie de un
objeto de gran peso (a veces, portado por un camión especial para esta
tarea). Estos estudios detectan muy bien la presencia de hidrocarburos.
o ESTUDIOS GRAVIMÉTRICOS: Son aquellos que consisten en medir la
intensidad de la fuerza gravitatoria de la Tierra, la cual puede cambiar
cuando se está en presencia de grandes masas mineralizadas.
o ESTUDIOS MAGNETOMÉTRICOS: Éstos se basan en medir variaciones en el
campo magnético de la Tierra a fin de detectar minerales como la
magnetita que alteran el campo magnético.

o ESTUDIOS RADIOMÉTRICOS: Consisten en efectuar mediciones de las
radiaciones que se emiten desde el interior de la Tierra. Resulta apropiada
para detectar la presencia de minerales como el "radio" o el "uranio".
3. Los Métodos de Prospección Geofísica
 MÉTODOS PROSPECCIÓN GRAVIMÉTRICOS
 MÉTODOS PROSPECCIÓN SÍSMICOS
 MÉTODOS PROSPECCIÓN ELÉCTRICA
 MÉTODOS PROSPECCIÓN MAGNÉTICA
 OTROS MÉTODOS DE PROSPECCIÓN GEOFÍSICA

CAPÍTULO II

METODOS DE PROSPECCION GEOFÍSICA
2.1. MÉTODO DE PROSPECCIÓN GRAVIMÉTRICA
El método está basado en el estudio la variación del componente vertical del campo
gravitatorio terrestre. Se realiza mediciones relativas o es decir se mide las variaciones
laterales de la atracción gravitatoria de un lugar al otro puesto que en estas mediciones se
pueden lograr una precisión satisfactoria más fácilmente en comparación con las
mediciones del campo gravitatorio absoluto.
El método gravimétrico se emplea como un método de reconocimiento general en
hidrología subterránea para definir los límites de los acuíferos (profundidad de las
formaciones impermeables, extensión de la formación acuífera, naturaleza y estructura de
las formaciones del subsuelo).
Una prospección gravimétrica es capaz de detectar anomalías de gravedad que se traducen en
diferencias de densidad del terreno. Por ejemplo, un déficit de gravedad (baja densidad) puede
corresponder a domos de sal e hidrocarburos, mientras que un exceso de gravedad (alta densidad)
puede corresponder a un cuerpo altamente mineralizado.

En el caso de estar en un terreno con topografía plana, tendremos que cualquier anomalía
de gravedad se deberá a desviaciones de la densidad del subsuelo respecto de la
“densidad base”. En otras palabras, las anomalías gravitatorias son originadas por
variaciones en la distribución de la densidad másica punto a punto (3D).por otro lado, si la
topografía es compleja, las anomalías de gravedad podrán estar relacionadas ya sea con la
geometría del terreno y/o con la distribución de densidades.
Típico levantamiento gravimétrico
A) Fase de terreno
Definir una malla y en cada nodo medir la aceleración de gravedad.
B) Correcciones
i) Deriva del instrumento: El gravímetro no es perfecto, razón por la cual se utiliza
una estación de amarre para cuantificar la deriva del cero (se asume lineal).
ii) Corrección topográfica: Un cerro incrementa la aceleración de la gravedad,
mientras que una cuenca la hace disminuir. todos los datos deben llevarse a
topografía plana.
iii) Otras correcciones: por latitud, de faye, de bouguer, etc.
C) Mapa final: Isoanómalas de gravedad
El mapa resultante muestra las variaciones sufridas por la aceleración de gravedad como
resultado exclusivo de las diferentes densidades de las rocas.
Puede ser conveniente realizar un análisis estadístico de la gravedad y mostrar las
derivadas respecto del background (“gravedad residual”)

Mapa de anomalías gravitatorias
2.2. MÉTODOS DE PROSPECCIÓN SÍSMICA
El registró e interpretación de los sismos naturales motivo a los geofísicos a adaptar la
tecnología “pasiva” y convertirla en prospección sísmica, donde el microsismo puede ser
generado por una explosión (“tronadura”), golpe de martillo, caída de un objeto muy
masivo, etc.
El análisis de muchas curvas camino/tiempo permite encontrar las primeras llegadas de
diversas ondas mecánicas. A partir de estos datos se puede deducir directamente.
 Rapidez de cada onda
 Espesor de cada estrato
 Subtopografia

Software de prospección sísmica
En una segunda iteración basada en los cálculos anteriores es posible encontrar los
módulos elásticos:
- Modulo de Young
- Modulo de Poisson
- Modulo de corte, etc.
Módulos elásticos

Produciendo artificialmente un pequeño terremoto y detectando los tiempos de llegada
de las ondas producidas, una vez reflejadas o refractadas en las distintas formaciones
geológicas, se puede obtener una imagen muy aproximada de las discontinuidades
sísmicas. Estas discontinuidades coinciden generalmente con las discontinuidades
estratigráficas.
Los métodos sísmicos se dividen en dos clases:
• EL MÉTODO SÍSMICO DE REFLEXIÓN es el más empleado en prospección petrolífera ya que
permite obtener información de capas muy profundas. Permite definir los límites del acuífero
hasta una profundidad de 100 metros, su saturación (contenido de agua), su porosidad.
Permite también la localización de los saltos de falla.
• EL MÉTODO SÍSMICO DE REFRACCIÓN es un método de reconocimiento general
especialmente adaptados para trabajos de ingeniería civil, prospección petrolera, y estudio
hidrogeológicos. Permite la localización de los acuíferos (profundidad del sustrato) y la
posición y potencia del acuífero bajo ciertas condiciones.
2.3. MÉTODOS DE PROSPECCIÓN ELÉCTRICA
En la búsqueda y aplicación de métodos para detectar las posibles acumulaciones de
minerales e hidrocarburos, los científicos e investigadores no cesan en sus estudios de las
propiedades naturales de la tierra con este fin han investigado las corrientes telúricas,
producto de variaciones magnéticas terrestres o han inducido artificialmente en la tierra
corrientes eléctricas, alternas o directas, para medir las propiedades físicas de las rocas.

De todos estos intentos, el de más éxito data de 1929, realizado en Francia por los
hermanos Conrad y Marcel Schlumberger, conocido genéricamente hoy como registros o
perfiles eléctricos de pozos, que forman parte esencial de los estudios y evaluaciones de
petrofísica, aplicables primordialmente durante la perforación y terminación de pozos.
Básicamente el principio y sistema de registros de pozos originalmente propuesto por los
Schlumberger consiste en introducir en el pozo una sonda que lleva tres electrodos (A, M,
N). Los electrodos superiores M y N están espaciados levemente y el tercero, A, que
transmite corriente a la pared del hoyo, está ubicado a cierta distancia, hoyo abajo, de los
otros dos. Los electrodos cuelgan de un solo cable de tres elementos que va enrollado en
un tambor o malacate que sirve para meter y sacar la sonda del pozo, y a la vez registrar
las medidas de profundidad y dos características de las formaciones: el potencial
espontáneo que da idea de la porosidad y la resistividad que indica la presencia de fluidos
en los poros de la roca.
La corriente eléctrica que sale de A se desplaza a través de las formaciones hacia un
punto de tierra, que en este caso es la tubería (revestidor) que recubre la parte superior
de la pared del pozo. El potencial eléctrico entre los electrodos M y N es el producto de la
corriente que fluye de A y la resistencia (R) entre los puntos M y N.
La influencia del fluido de perforación que está en el hoyo varía según la distancia entre
M y N. Si la distancia es varias veces el diámetro del hoyo, la influencia queda mitigada y la
resistividad medida es en esencia la resistividad de la roca en el tramo representado.
El ensayo puede realizarse en forma de sondeo eléctrico, buscando la variación de la
resistividad con la profundidad. Para ello se hacen diferentes medidas variando la
distancia entre los electrodos y manteniendo el centro de la alineación de los cuatro
electrodos en un punto fijo.
Al incrementar la distancia aumenta la profundidad alcanzada por las líneas de
corriente, englobando, por tanto, una mayor profundidad de suelo. Si la resistividad crece,

puede concluirse que hay un estrato profundo de mayor resistividad, sucediendo lo
contrario si la resistividad decrece al aumentar la separación. La profundidad hasta la que
puede aplicarse es de unos 20 metros.
En esta grafica se ve lo antes explicado acerca del método de exploración eléctrico por
schlumberger:
Los métodos eléctricos son un tipo de método geofísico, y constituyen pruebas
realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como
parte de las técnicas de reconocimiento geotécnico.
Esta prospección tiene como objetivo determinar la resistividad eléctrica de las rocas
que constituyen el subsuelo y su distribución.

De tal manera que se puedan interpretar los cambios que se producen, debidos a la
presencia del agua subterránea o al contenido mineralógico que presentan las
formaciones de roca. Estos métodos eléctricos utilizan la distribución del subsuelo en
términos de homogeneidad, basados en la caracterización resistiva.
En esta distribución del subsuelo, es posible observar zonas anómalas que pueden ser
debidas a estructuras geológicas contrastantes o bien la presencia de fluidos conductores
como el agua y el contenido mineralógico que altera los valores de la resistividad del
medio.
El flujo de corriente a través del terreno discurre gracias a fenómenos electrolíticos, por
lo que la resistividad depende básicamente de la humedad del terreno y de la
concentración de sales en el agua intersticial. Por ello existe una gran variabilidad de
valores de la resistividad para cada tipo de terreno, con rangos muy amplios.
Las propiedades físicas de un material de acuerdo con su comportamiento
electromagnético son: la constante dieléctrica, la permeabilidad magnética y la
resistividad; la resistividad, es la propiedad que se mide en los métodos eléctricos de
exploración.
Algunos instrumentos utilizados en los métodos exploratorios eléctricos son:
Sondeos Resistivos:
Estos métodos miden las variaciones que generan las propiedades eléctricas de las
rocas y minerales, especialmente su resistividad. De manera común se induce un campo
artificial eléctrico creado en superficie al hacer pasar una corriente eléctrica en el
subsuelo.

Dentro de los sondeos resistivos encontramos:
 Sondeo Eléctrico Vertical SEV
 Calicatas eléctricas
 Métodos Dipolares
 ERT Tomografía Eléctrica
 En general:
o Wenner Alpha / Beta / Gamma
o Wenner-Schlumberger
o Dipolo-Dipolo, Polo-Dipolo, Polo-Polo
o MSG
o SP: Potential Natural ente otros.
Sondeo Eléctrico Vertical SEV
El método geofísico empleado para la obtención de la resistividad de los materiales del
subsuelo es el eléctrico, en su modalidad de Sondeo Eléctrico Vertical (SEV), con arreglo
interelectródico tipo Schlumberger, para lo cual se utilizan 4 electrodos de acero
inoxidable, 2 (A, B), llamados de corriente, que son los que transmiten la corriente
eléctrica al terreno; para este caso la máxima abertura fue de 50 m y el otro par son los
electrodos denominados de potencial (M, N), los cuales reciben la diferencia de potencial
que surge al recibir la corriente eléctrica, y conectados al aparato, se procesan los datos
presentando los valores de resistividad aparente, los cuales a su vez multiplicados por una
constante de proporcionalidad de acuerdo al arreglo y espaciamiento utilizados, se
grafican obteniendo una curva de resistividad contra profundidad de exploración.

Una vez obtenida esta gráfica, se procesan los datos en la computadora bajo el programa
denominado "Resix P", en el cual hacer una serie de interacciones se analiza el modelo de
capas inicial, el cual se ajusta a la curva establecida para llegar a un modelo de capas final.
Al obtener este modelo de capas para cada SEV, se realiza una correlación entre éstos
para construir las secciones geoeléctricas, mismas que nos darán un panorama general de
la estratigrafía del subsuelo.
El equipo utilizado para el desarrollo de los Sondeos Eléctricos Verticales (SEV"S)
consiste en una consola, la cual integra un amperímetro, así como un procesador para
tomar las lecturas directas y una fuente de energía, cuatro carretes de cable monopolar,
dos de corriente y dos de potencial, cuatro electrodos de acero inoxidable, una brújula, un
posicionador global y demás equipo de apoyo.
La correlación geoeléctrica del subsuelo para este se manifiesta de tres capas, las
cuales se describen a continuación:
La primera capa tiene un espesor de 1.5m y está constituida por cenizas con valores
eléctricos de 50 a 62 ohm-m; una segunda capa de arenas con valores eléctricos de 24 a
25 ohm-m; esta capa llega hasta una profundidad de 3.80 m a 4 m; subyacente a esta capa
se detectó una roca fracturada con valores eléctricos de 51 a 55 ohm-m, con una
profundidad de 16 a 24m. La última capa detectada por los sondeos se correlaciona con
roca ígnea extrusiva, con valores eléctricos de 343 a 4843 ohm-m.

Aplicaciones SEV:
- Cambios litológicos Horizontales
- Techo de roca sana
- Detección de Cavidades
- Profundidad y Espesor de relleno
- Cuerpos Conductivos
- Estudios para tomas de tierra
- Detección de plumas de contaminación
- Caracterización de vertederos
- Localización de restos arqueológicos
 Calicatas eléctricas
La finalidad de las calicatas eléctricas (CE) es obtener un perfil de las variaciones
laterales de resistividad del subsuelo fijada una profundidad de investigación. Esto lo hace
adecuado para la detección de contactos verticales, cuerpos y estructuras que se
presentan como heterogeneidades laterales de resistividad.
Orellana (1982) resalta que la zona explorada en el calicateo eléctrico se extiende
desde la superficie hasta una profundidad más o menos constante, que es función tanto
de la separación entre electrodos como de la distribución de resistividades bajo ellos.
Experimentalmente, la CE consiste en trasladar los cuatro electrodos del dispositivo a lo
largo de un recorrido, manteniendo su separación, obteniéndose un perfil de
resistividades aparentes a lo largo de aquél.

Aplicaciones:
- Cambios litológicos Verticales
- Techo de roca sana
- Detección de Cavidades
- Profundidad y Espesor de relleno
- Cuerpos Conductivos
- Detección de plumas de contaminación
- Caracterización de vertederos
- Localización de restos arqueológicos
Hay diversas teorías acerca de las calicatas eléctricas entre ella destacan:
 Calicata Wenner
Partiendo de sus respectivos dispositivos base, esta calicata consiste en desplazar los
cuatro electrodos AMNB a la vez manteniendo sus separaciones interelectródicas a lo
largo de un recorrido. Se representa la distancia del origen, O, al centro de los electrodos
MN en abscisas para cada distancia x.

 Calicata Schlumberger.
En este tipo de calicata podemos citar dos variantes. La primera sería similar a la
calicata Wenner, desplazando lateralmente los cuatros electrodos del dispositivo
Schlumberger a la vez.
La segunda consiste en desplazar los electrodos detectores M y N entre A y B, los
cuales están fijos y a una gran distancia de los electrodos detectores.
La profundidad de penetración de la medida no es constante puesto que no es una
verdadera calicata, siendo máxima cuando los electrodos MN se hallan en el centro del
segmento AB.
 Calicata Polo-Dipolo
La calicata polo-dipolo consiste en desplazar los tres electrodos AMN a la vez,
manteniendo sus separaciones interelectródicas, a lo largo de un recorrido. Se representa
la distancia de un origen escogido al centro de los electrodos MN en abscisas y el valor de
la resistividad aparente medida (W·m) para cada distancia x en ordenadas. En la calicata
polo-polo se desplazan los electrodos AM y la resistividad aparente se representa respecto
al punto medio entre A y M.

 Calicata Dipolar
Esta calicata basada en el dispositivo dipolar consiste en desplazar los cuatro electrodos
ABMN a la vez, manteniendo sus separaciones interelectródicas, a lo largo de un
recorrido.
Se representa la distancia del origen, O, al punto medio entre los dos dipolos en
abscisas y en ordenadas el valor de la resistividad aparente medida ·m) para cada
distancia ( x (m).
Elección del tipo de calicata más adecuado. Factores a considerar.
En general no puede afirmarse que tal o cual tipo de calicata eléctrica sean superiores a
los demás. Para cada problema concreto, cada uno de estos tipos presenta ventajas e
inconvenientes. La elección debe tener en cuenta muchos factores, tales como el corte
geoeléctrico esperado, las características de la zona de trabajo, la clase de prospección, así
como factores económicos.
En una curva de resistividad aparente se produce una discontinuidad cada vez que un
electrodo pasa sobre un cambio lateral de resistividad, por lo que resulta que cuanto
mayor sea el número de electrodos movidos más ancha y complicada se hace la anomalía
en la curva de resistividad aparente, lo cual hace más difícil la interpretación. Por esta

razón se recomienda la calicata Schlumberger con los electrodos A y B fijos o la dipolar
con los dipolos bien separados (equivalente a mover solo dos electrodos).
Aplicaciones
Las aplicaciones de la calicata eléctrica están en la detección de fisuras, fallas,
contactos verticales en general y objetos o estructuras enterradas. La realización de
calicatas en trayectorias paralelas permite trazar la cartografía de resistividades aparentes
de un terreno a profundidad constante representada por curvas de isoresistividad. Estos
mapas de resistividad se aplican en arqueología para decidir sobre la estrategia a seguir en
las excavaciones.
 Tomografía Eléctrica
La Tomografía Eléctrica es una técnica que permite encontrar una imagen de la
distribución verdadera de la resistividad en el subsuelo, Se han propuestos dos
modalidades de dicha técnica:
Superficie: Los electrodos de emisión y recepción están en una misma línea.
Pozo: Los electrodos de emisión están en un pozo y los de recepción pueden estar en el
mismo o en otro pozo.

2.4. MÉTODO DE PROSPECCIÓN MAGNÉTICA
La literatura antigua China (2637 ac.), indica que conocían una piedra “lodestone”, la
cual se orientaba aproximadamente en dirección Norte-Sur. A la vez, los peregrinos
habían descubierto en 1269 los “polos magnéticos” a los que llamaron “Norte” y “Sur”.
William Gilbert, físico, condujo varias investigaciones y experimentos con magnetos y
cuerpos magnéticos; su gran aportación fue concebir a la Tierra como un imán gigante, un
pensamiento muy avanzado para la época el cual plasmó en el libro “De Magnete”, en
1600.
Como método de exploración, probablemente comenzó en 1640, cuando la brújula fue
utilizada como instrumento para detectar cuerpos sepultados de hierro.
En resumen podemos decir que la tierra es un imán natural que da lugar al campo
magnético terrestre. Las pequeñas variaciones de este campo, pueden indicar la presencia
en profundidad de sustancias magnéticas. El método magnético sirve para dar
información sobre el basamento y su profundidad particularmente para entornos
cristalinos y metamórficos. De igual manera ayudará a estudiar la geología regional y
estructural.
NOTA:
Así fue como se descubrió que a largo plazo (cientos de miles de años) el campo
magnético terrestre se debilita, hasta anularse y luego se refuerza en sentido inverso.las
capas geológicas muestran minerales imantados con los momentos magnéticos
apuntando no hacia el norte de Canadá (sur magnético actual), sino hacia el antártica.
Por otro lado los artefactos y estructuras metálicas creadas por el hombre también
generan anomalías magnéticas, razón por la cual este método también se utiliza en
arqueología.

INTERPRETACON:
La orientación de los vectores H (proyección horizontal de B) permite ubicar los
extremos del dipolo.Graficar T (el modulo de B) a lo largo de un perfil también permite
delimitar el cuerpo magnético (“perfil abatico”).Graficar simultáneamente H y Z
(proyección vertical de B) a lo largo de un perfil permiten conocer la inclinación del
dipolo.El grafico de Z a lo largo de un perfil permite conocer la profundidad a la que se
encuentra el dipolo.
Durante la interpretación conviene recordar que según una de las ecuaciones de
maxwell, no existen los monopolos magnéticos. En otras palabras, el perfil abatico de T
mostrara siempre dos máximos correspondiente a los dos polos del “magneto” (salvo que
el dipolo se ubique verticalmente).

AREAS DE APLICACIÓN:
 Petróleo
 Minería
 Obras civiles
 Arqueología
 Descubrimiento de meteoritos y estudio de sus cráteres.
 Geología (seguimiento de estructuras subterráneas)
 Estudio de anomalías generadas por dispositivos electrónicos, etc.
 Predicción de terremotos
 Este último lo podemos observar explicar con el siguiente ejemplo:

PROSPECCION GEOMAGNETICA CON MAGNETOMETRO DE PRECESION PROTONICA
En las siguientes fotos podemos observar la aplicación de la prospección magnética en
el terreno haciendo uso del magnetómetro de precisión protónica.

2.5. MÉTODOS DE PROSPECCIÓN ELECTROMAGNÉTICOS
Los dos métodos más utilizados en estudios hidrogeológicos son:
• Very Low Frequency (VLF): Medidas electromagnéticas que permiten delimitar las
fracturas o fallas de un acuífero. Particularmente útil en caso de estudio de acuíferos
fracturados como los sistemas kársticos.
• Sondeos Electromagnéticos en el dominio temporal (SEDT o TDEM en ingles): El método
tienen aventajas sobre métodos electromagnéticos entre otras por su capacidad de mayor
poder de penetración que permite obtener información hasta profundidad más altas y a
través de recubrimientos conductores.
2.6. OTROS MÉTODOS DE PROSPECCIÓN GEOFÍSICA
• RESONANCIA MAGNÉTICA PROTÓNICA (EN INGLES MAGNETIC RESONANCE SOUNDING
- MRS).
Sirve para medir de manera directa la presencia de agua en las zonas saturadas y/o no
saturadas de los acuíferos. El MRS permite estimar las propiedades del acuífero como
cantidad de agua, porosidad o permeabilidad hidráulica.
• GEO-RADAR O GRP (GROUND PENETRATING RADAR).
Es un método eléctrico particular utilizando fuentes de corriente alterna donde se usa
la reflexión de ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia (80 a 500 MHz). Permite,
de manera versátil y rápida, la investigación a poca profundidad del subsuelo
• TOMOGRAFÍA ELECTROMAGNÉTICA POR RADIO-ONDAS.
Este método se utiliza para investigar la estructura geológica.
• MÉTODOS MAGNETOTELÚRICO.

Permiten definir los límites de acuíferos, zonas de alta transmisividad, variaciones de
permeabilidad y la localización de sistemas de fracturas.
• POLARIZACIÓN INDUCIDA.
Este método está basado en el estudio de la cargabilidad del subsuelo. Permite la
localización de contaminación por hidrocarburos.
 MÉTODOS RADIOMÉTRICOS.
En este caso se utilizan sensores radiactivos (como un contador Geiger-Müller), lo que
permite medir procesos radiactivos naturales y artificiales.
- Ejemplo de proceso radiactivo natural: Desintegración del potasio 40 en suelos
arcillosos.
- Ejemplo de proceso radiactivo artificial: Estudio de los fotones reflejados vía
interacción Compton cuando se utiliza una fuente radiactiva de Cs-137.
 MÉTODOS GEOQUÍMICOS.
Estudio de muestras (normalmente extraídas de los nodos de una grilla) para su
posterior análisis químico, lo que incluye la determinación de concentraciones de los
diversos elementos químicos.
Algunas pruebas:
- Estudios microscópicos de la estructura cristalina.
- Cromatógrafo de gases.
- Espectrógrafo óptico de emisión.
- Determinación de la distribución isotópica mediante espectrómetros de gases.
-
 MÉTODOS GEOTÉRMICOS.
Estudio de los gradientes de temperatura del terreno mediante sensores térmicos
(efecto Seebek y efecto Peltier).

 EXTRACCIÓN Y ANÁLISIS DE TESTIGOS.
Perforación de pozos y extracción de muestras a distinta profundidad con el objetivo de
caracterizar físicamente el terreno. Evidentemente si las perforaciones se realizan en los
nodos de una grilla, será posible obtener una visión 3D del subsuelo.
Resumen de los métodos más comunes
En resumen podemos establecer una síntesis de los métodos más utilizados en
hidrogeología:
Métodos Principios Parámetros obtenidos
Geoeléctrico Conductividad o resistividad
eléctrica
Geometría del acuífero (profundidad
de formaciones impermeables y
estructura del subsuelo), extensión
lateral, propiedades de las
formaciones (arena-arcilla), salinidad
del agua, plumas de contaminación
Sísmica de Refracción Velocidad de propagación de
un
esfuerzo mecánico
Depósitos secos-saturados, espesores
de diferentes estratos y detección de
zonas de fracturamiento
Sísmica de Reflexión Velocidad de propagación de
un
esfuerzo mecánico
Zonas de fallas, cartografías de
estructuras de recubrimiento
Gravimetría Densidad Relleno-basamento
Magnetometría Susceptibilidad magnética Geometría del acuífero (profundidad
de formaciones impermeables y
estructura del subsuelo), extensión
lateral
Electromagnetismo Conductividad o resistividad
eléctrica y magnetismo
Localización de las áreas más
conductivas, detección de fracturas
que no afloran en superficie

TESTIFICACIÓN GEOFÍSICA DE SONDEOS - DIAGRAFIA
El estudio geofísico permitirá determinar el mejor sitio para la instalación de un pozo
de investigación. Este pozo debe estar situado en la zona más profundad del acuífero para
permitir obtener una información sobre toda la columna. En el transcurso de la
perforación se efectuará el control del lodo, principalmente en lo que tiene relación al
peso específico, viscosidad y contenido de arena, el registro de la rata o tiempo de
penetración y la toma de muestras litológicas cada metro de avance pera el análisis
macroscópico.
En forma simultánea, durante la perforación exploratoria se llevará un control continuo
de algunos parámetros mediante una sonda.
En una diagrafía se compila todos los datos levantados en un pozo, es decir a lo largo
de un corte vertical por el subsuelo. En una diagrafía geológica se compila las propiedades
geológicas, mineralógicas y estructurales de los distintos estratos como el tamaño de
grano, la distribución del tamaño de grano, la textura y la fábrica de las rocas, su
contenido en minerales, su contenido en fósiles, su estilo de deformación.
En una diagrafía geotécnica se compila las propiedades mecánicas de las rocas de un
pozo como por ejemplo su grado de resistencia, la tensión de cizallamiento y la cantidad
de fracturas por unidad de volumen.
En general una diagrafía geofísica incluye mediciones nucleares, de potencial propio y
sísmico. Las técnicas aplicadas en sondeos se desarrollaron independientemente de los
métodos geofísicos empleados en la superficie, pero a partir de los sondeos realizados
durante la fase de exploración, donde los métodos geofísicos contribuyen a la correlación
estratigráfica y al levantamiento geológico. La diagrafía geofísica comúnmente entrega
datos múltiples sacados mediante un único proceso de medición. Estos datos incluyen
informaciones litológicas, estratigráficas y estructurales, indicadores de la mineralogía y
de la concentración de las menas e indicadores para la exploración geofísica a partir de la

superficie. Los parámetros medidos permiten la determinación de parámetros
hidrogeológicos como la porosidad, la permeabilidad, la velocidad y dirección de flujos.
Los métodos geofísicos más utilizados en hidrogeología son los siguientes:
• Natural gamma ray log o diagrafía de rayos naturales de gamma. Es el método más
importante en hidrogeología. Permite obtener información sobre los límites de capas y el
contenido de arcillas.
• Potencial espontáneo. Este método se utiliza de manera puntual para resolver los
problemas de límites del acuífero o movimiento del agua. Da la conductividad de las
formaciones y permite definir la velocidad y dirección del flujo.
• Resistividad corta y larga. Da la conductividad del agua de formación y limites de capas
• Resistividad lateral. Resistividad de las formaciones.
• Conductividad de fluido.
• Verticalidad yacimiento del sondeo.
• Gamma gamma log o diagrafía de densidad detecta la retrodispersión o retrodifusión
(Backscattered rays) de rayos gamma emitidos por una sonda en el pozo.
• Neutron log o diagrafía de neutrones emplea una fuente, que emite neutrones y un
detector correspondiente. Permite obtener la porosidad neutrónica.
• Sondeos de Resonancia Magnética. Da la porosidad y permeabilidad de las formaciones
geológicas
• Sónico (de velocidad acústica). Informa sobre fracturación y litologías, especialmente en
acuíferos carbonatados, rocas ígneas o metamórficas.
• Temperatura. Permite la identificación de acuíferos, aportes de aguas de diferentes
temperaturas, gradiente térmico.

CAPÍTULO III

APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE PROSPECCIÓN GEOFÍSICA A LA ING. CIVIL
INGENIERÍA CIVIL
• PROBLEMAS GEOTÉCNICOS
• HIDROGEOLOGÍA Y AMBIENTE
GEOTECNIA
• Espesor de la capa superficial del terreno alterado.
- Estudios de estabilidad y riesgos geológicos (posición del contacto entre la roca sana y la
roca alterada o los depósitos sueltos que se asientan sobre ella, deslizamientos en
laderas).
- Estudios de cimentaciones (profundidad del terreno sano).
- Determinación del método de excavación del terreno superficial alterado (medios
mecánicos o explosivos).
EXCAVABILIDAD-RIPABILIDAD
- La eficacia del ripado dependerá de la naturaleza de la roca sana y de la distribución de
sus discontinuidades.
- Un criterio para juzgar a priori la ripabilidad de un terreno consiste en determinar la
velocidad sísmica de las ondas de compresión a través del macizo rocoso, mediante una
prospección geofísica de refracción sísmica.
• DETECCIÓN DE FALLAS
El espaciamiento entre sondeos consecutivos deja amplias zonas sin investigar.

• DETECCIÓN DE CAVIDADES
Fenómeno cárstico, minados antiguos

PARÁMETROS GEOTÉCNICOS DEL TERRENO
Parámetros dinámicos (coeficiente de Poisson dinámico, módulo de elasticidad
dinámico, módulo de corte dinámico y módulo volumétrico dinámico) derivados de la
teoría de la elasticidad.
- Reconocer los contactos entre las distintas unidades litológicas.
- Evaluar las características geotécnicas de cada unidad geológica e identificar zonas de
falla.
- Realizar cálculos de comportamiento sísmico de túneles y estructuras.
CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DEL TERRENO
Permite obtener los módulos de deformación y resistencia a compresión de los macizos
rocosos.
Las clasificaciones geotécnicas son algoritmos matemáticos que permiten asignar a
cada tipo de terreno un número que expresa su calidad geotécnica.

Se utilizan en proyectos de obras subterráneas para valorar y seleccionar los
sostenimientos más adecuados.
OTROS PARÁMETROS GEOTÉCNICOS
- Densidad de los terrenos
- Grado de fracturación de la roca
EMBOQUILLAJES DE TÚNELES
Determinación del espesor del terreno alterado.

HIDROGEOLOGÍA Y AMBIENTE
• La construcción de obras de infraestructura puede afectar los acuíferos locales.
• La geofísica es una herramienta valiosa para verificar el estado de los acuíferos antes y
después de la ejecución de la obra.
 Detección de aguas subterráneas y acuíferos
Contraste de resistividad entre el terreno seco y los acuíferos en terrenos granulares o
rocas fisuradas.

• Detección de intrusiones salinas en acuíferos costeros
El agua marina intruida presenta una resistividad inferior al agua dulce del acuífero, por lo
que la interfase agua dulce/salada es de fácil detección.
• Determinación de zonas contaminadas en acuíferos
 Detección de zonas saturadas de agua en terrenos sueltos susceptibles de sufrir
roturas de ladera.

CONCLUSIONES
 La prospección geofísica en ing. Civil nos sirve para:
• El cálculo de módulos dinámicos, grado de alteración y ripabilidad de las
formaciones.
• Localización de huecos.
• Estado de las estructuras antrópicas (hormigones, pavimentos, inspección técnica
de edificaciones,...)
• Estudios anteriores y posteriores a la construcción de túneles.
• Detección y evaluación de fracturas.
• Determinación de resistividades para tomas de tierra.
• Análisis de estabilidad de taludes.
• Medida de propiedades físicas de muestras de terreno.
 La prospección gravimétrica es una herramienta adecuada para estudios de
Evaluación de Riesgo Sísmico, con objeto de determinar la profundidad de un
basamento rocoso, especialmente en zonas urbanas.

 La prospección geofísica tiene relación con la ingeniería en el aspecto de que
consiste en la aplicación de las ciencias físcias al estudio de la parte más superficial
de la corteza terrestre y que puedes ser explotada por el hombre.
 La geofísica aplicada se centra principalmente en el enfoque de ingeniería ya que
es la aplicación de la geofísica pura y comprende gran parte lo que se conoce como
prospección geofísica.
 Los métodos de resistividad eléctrica consisten en medir la diferencia de potencial
entre un par de electrodos generada por la inyección de corriente eléctrica entre
otro par.
 Los factores que influyen en la resistividad de las rocas: Contenido en agua,
salinidad y movilidad de los iones, porosidad y permeabilidad, contenido en
arcillas.
 Si el terreno no es homogéneo, la resistividad obtenida dependerá de la
distribución de la resistividad en el subsuelo
 El método de resistividad es utilizado en minería, geología e hidrología y permite
estudiar anomalías de resistividad eléctrica, lo que se correlaciona con la ausencia
o presencia de cuerpos mineralizados, agua subterránea, grado de fracturamiento
de rocas, etc.
 Se aplica a investigaciones de alta resolución que permiten obtener: morfologías
del subsuelo, estado de compactación y facturación de los materiales, medición de
parámetros para la ingeniería y geotecnia, etc.

BIBLIOGRAFÍA
 Orellana; E.(1972).-Prospección Electrica en Corriente continua. Paraninfo
 Orellana,E. y H.M. Mooney (1966).- Tablas y curvas patrón para Sondeos Elécticos
Verticales sobre terrenos estratificados. Interciencia, Madrid.
 www.geofisica.cl
 www.ing.unp.edu.ar
 Griffiths/King: Geofísica Aplicada para Ingenieros y Geólogos; Editorial: parafino;
Madrid. España.
 Krynine/Judo: Principios de Geología Y Geotecnia para Ingenieros;
Editorial: Omega. Barcelona. España
 UNI – Facultad de Ing. Civil-DAMS: Curso de Actualización Profesional: Dinámica de
Suelos. Editorial: DAMS
 Parasnis. D. S Principios de Geofísica Aplicada; Editorial: Paraninfo. Madrid. España
 Gonzales de Vallejo: Ingeniería Geológica; Editorial Prentice Hall. Madrid .España

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