METODO DE POLARIZACION INDUCIDA COMO TECNICA DE APOYO AL ESTUDIO DE LAS INTRUSIONES MARINAS. APLICACION A LOS ACUIFEROS DE ALMUÑECAR Y CASTELL DE FERRO (GRANADA) Resumen Introducción Reducción de ambigüedades interpretativas. Una necesidad Metodología de la adquisición y elaboración de los datos a) Instrumentación y toma de datos b) Análisis de la curva de descarga Interpretación Aplicación al estudio de la intrusión marina en los acuíferos de Almuñécar y Castell de Ferro (Almuñecar) a) Acuífero de Río Verde (Almuñecar) b) Acuífero de Castell de Ferro Conclusiones Agradecimiento Bibliografía

T l A C ' 8 8 . T e c n o l o g i a de l a I n t r u s i d n en A c u i í e r o s C o r t e r o s Aliiiuñ6car (Granada, España), 1908 E L METODO D E P O L A R I Z A C I O N I N D U C I D A COMO TECN1CA.DE APOYO A L E S T U D I O DE L A S I N T R U S I O N E S M A R I N A S . A P L I C A C I O N A L O S A C U I F E R O S D E A L M U N E C A R Y C A S T E L L D E FERRO ( G R A N A D A ) DOMINGUEZ D E LA R A S I L L A , S.; D l A Z CURIEL, J . ; ROZYCKI, A; MALDON? DO ZAMORA,

A.

D e p a r t a m e n t o d e I n g e n i e r í a Geológica. C á t e d r a d e Ceofísica Aplicada. E.T.S.I.

de Minas. U n i v e r s i d a d Politécnica de M a d r i d . RESUMEN E l metodo de P o l a r i z a c i ó n I n d u c i d a c o n s t i t u y e una h e r r a m i e n t a de apoyo b á s i c a a l a c e d i c i o n de r e s i s t i v i d a d e s en e l e s t u d i o de a c u i f e r o s s a l i n i z a d o s p o r i n t r u s i o n marina. medidas de P.I., u t i l i z a n d o e l concepto Se propone l a homogeneización de 1s: de p o l a r i z a b i l i d a d a t r a v e s d e l a n a l i s i s de l a c u r v a de descarga, t a n t o p o r d e t e r m i n a r una p r o p i e d a d i n t r í n s e c a de l a roca, como p o r l a mejora de r e s u l t o dos. Se a p l i c a l a metodologia propuesta a l o s a c u i f e r o s c u a t e r n a r i o s de y C a s t e l l de F e r r o en l a Costa d e l So1 de Granada.

Almuñecar

1NTRDDUCCION La u t i l i z a c i ó n de v a r i o s métodos g e o f i s i c o s que complementen l a s medidas de r e s i s t i v i d a d en a c u i f e r o s con h i d r o q u i m i c a y l i t o l o g i a v a r i a b l e , como es e l caso de los a c u i f e r o s d e t r i t i c o s c o s t e r o s s a l i n i z a d o s p,or i n t r u s i o n marina, r e s u l t a i n d i s p e n s a b l e s i se pretende r e d u c i r l a s ambiguedades i n t e r p r e t a t i - vas.

E l método de p o l a r i z a c i ó n i n d u c i d a puede s e r una h e r r a m i e n t a i m p o r t a n t e en e s t e s e n t i d o , t a n t o p o r las-indeterminaciones-que e v i t a como p o r sus p o s i b i l i dades de u t i l i z a c i o n s i m u l t a n e a con l a medicion de r e s i s t i v i d a d e s . Este e s t u d i o p r e t e n d e r e s a l t a r l a necesidad de su u t i l i z a c i ó n con l a f i n a l i - dad propuesta, planteando una metodologia de l a toma de datos y u l t e r i o r t r a tamiento. L a - p r e s e n t e comunicaciqn forma p a r f e de l a l i n e a de i n v e s t i g a c i ó n de l a j n t r g s i o n marina mediante t e c n i c a s g e o f i s i c a s que e l Departamento de I n g e n i e r i a -Geológica d e s a r r o l l a en l a a c t u a l i d a d en c o l a b o r a c i o n con ENADtMSA e IGME. REDUCCIDN DE AMBIGUEDADES INTERPRETATIYAS. UNA NECESIDAD La a s i g n a c i ó n de parámetros f i s i c o s t i p o r e s i s t i v i d a d a l a s c a r a c t e r i s t i c a s g e o l o g i c a s de una formacion, r e s u l t a p a r c i a l m e n t e s u b j e t i v a en v i r t u d de l o s 381

conocimientos previos de l a zona y de la cxpcrímcia d e l ínterpretador. En l a necesidad de honiugeneizar este proceso y con l a f i n a l i d a d de r e d u c i r l a s ambigüedades, cada día se tiende mas a solucionar un problema g e o f i s i co mediante d i s t i n t a s tecnicas tratadas conjuntanente.

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Un determinado v a l o r de r e s i s t i v i d a d es función de una gran cantidad de

-

variables geológicas. Algo parecido l e ocurre a l a p o l a r i z a b i l i d a d de una roca. Pero e l so de dichas variables actúo de d i s t i n t a forma (IIORTHIffiTON y COLLAR, i984r l o cual permite l a exclusion de algunas a l comparar ambos parámetros e n t r e sí. A esto se añade e l d i s t i n t o comportamiento ge l o s dos ante e l p r i n c i p i o de equ!valmcia y e l be supresion, áeterninandonos mejor, por comparación, e l numero y s i t u a c i o n de l a s capas.

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-

Asi, a l e s t u d i a r zonas con acuiferos t o t a l o parcialnente galinizadps, susc e p t i b l e s de s e r confundidos con n i v e l e s a r c i l l o s o s a traves del metodo de resistividades, ( t a n t o en corriente a l t e r n a como-continua) es i n e v i t a b l e l a a p l i c a c i ó n de l a p o l a r i z a c i o n inducida c o w - t e c n i c a de apoyo. Este es e l caso del seguimiento de procesos de i n t r u s i o n marina en acuiferos d e t r l t i c o s costeros. Con l a f i n a l i d a d de poner en evidencia l o expuesto, se e i tudiaron l o s acuiferos de Almuiiecar y C a s t e l l de Ferro, en l a Costa del Sol de Granada.

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METODOLOGIA DE LA AOQUISICION Y ELABORACION DE LOS OATOS a) Instrumentación y toma de datos Se-realizaron un t o t a l de 13 sondeos e l é c t r i c o s v e r t i c a l e s y de p o l a r i z o c i o n icducida (SEV-PI) con d i s p o s i t i v o Schlumbergsr y d i s t a n c i a i n t e r - e l e c t r o d i c a f i n a l (As) de 500 m. La instrumentacion c o n s i s t i o en un -transmisor de onda cuadrada Scintrex TSQ-3 ( 3 kW) con pulsos de carga 4 seg y cambios de polaridad a l t e r n a t i v a conectado a dos electrodos de acero. E l receptor Scintrex IPR-LOA, obtuvo medidas en s e i s ventanas de tiempo espaciadas 520 ms desde 260 ms a 3120 ms, con e l f i n de estu-d i a r - l a curva de descarga. Las l e c t u r a s de r e s i s t i v i d a d se r e a l i z a r o n SI multaneamente con l a 5 de cargabilidad.

-

Se define cargabilidad (m) como:

donde: Vs

=

Potencial secundario

Vp

=

Potencial primario

tr

=

Periodo de integración (t,

Vp

=

Potencial residual

362

-

ti)

b) A n á l i s i s de l a curva de dercaraa

E l estu d i o de la curva de descarga del medio a l ser sonmtido a una difere n ci a de pote n c ial Vp duranGe un pulso de carga T, presenta muchas vent a j a s respecto a l a n e d i c i o n del V, en una s o l a ventana, e n t r e l a s cuales destacan:

--

-

Disminuye l o s er r or es instrumentales y de r uidos

-.

Se observa a l e s t u d i a r la curva t o t a l que e l a j u s t e de los puntos a una funci ón exponencial o suma de e l l a s no c o i n c i d e perfectauente en algunos casos, sobre todo en medidas r ealiz adas con bajo v a l o r de V S i n embargo, u t i l i z a n d o l a t o t a l i d a d de l a curva de descarga medida pse puede d i s m i n u i r dicho efecto.

-

Pérdida de información Se puede comprobar como dos curvas de descarga d i s t i n t a s pueden tener l a misma carg abilidad. Analizando l a curva entera comprobaríamos que tanto e l punto de c o r t e en t = O+ c m o e l t i p o de decaimiento son d i rentes.

-

-

Medida i n t r i n s e c a

de l a roca

La el ecci ón de l a ventana de l e c t u r a o tiempo de i n t e g r o c i ó n se r e a l i za en base a e v i t a r efectos.de acoplamiento electromagnetico y ruidos en general. A l ser Vs f p c i o n de l a ventana elegida, e l v a l o r de m obtenido no sera un parametro i n t r i n s e c o . S i n embargo, analizando la curva de descarga se puede e v i t a r e s t a - r e l a t i v i d a d de l a medida expresando l a descarga del medio en f uncion del v a l o r de Vs en t = O+ (V,) y l a constante de tiempo de l a curva de caida de potencial (T).

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-

Duración del acoplamiento EM E l e f e c t o de inducción electromagnética aumenta con e l cuadrado de l a d i s t a n c i a de los electrodos y l a s conductividades de l o s n i v e l e s prospectadgs. Es por l o que no podemos e s t a r seguros de que l a ventana no quedara afectada por e l e f e c t o de acoplamiento en toda la campaila. S i n embargo, mediacte l a curva de descarga seremos capaces de determinar en cada posi ci on de l o s electrodos hasta cuando i n t e r v i e n e dicho efect o , para e l i m i n a r l o o t e n e r l o en cuenta.

En general, se puede expresar l a descarga del Fedio a l ser sometido una di fe renci a de pot encial V , como una f uncion de tiempo: P

a

En l a p r k t i c a , - c o n e l a j u s t e a una suma de l a s dos primeras funciones exponenclales mas un v a l o r r esidual hacia e l cual l a gurva de descarga es a s i n t o t i c a , queda perfectamente expresado e l fenomeno en la mayo-

363

r í a de l o s casos:

donde e l p r i m e r t é r m i n o es debido, fundamentalmente, a l a r e s p u e s t a i n d u c t i v a d e l medio y e l segundo a l a d e s p o l a r i z a c i ó n d e l mismo. Con e i f i n de e n c o n t r a r e l momento en que d e j a de a c t u a r un e f e c t o y comien za e l o t r o y dados l o s escasos puntos de l e c t u r a de que s e dispone, ya que r e s u l t a de un compromi5o e n t r e r e n t a b i l i d a d y p r e c i s i o n d e l e s t u - d i o , se propone l a e x p r e s i o n de a j u s t e :

Como h e r r a m i e n t a para e l e s t u d i o p r e v i o de l a curva, donde e l v a l o r de T~ nos i n d i c a d i c h o i n s t a n t e y n e l s i g n o d e l acoplamiento.

E l v a l o r de

-

T~ a l r e d e d o r d e l c u a l d e j a be predominar el e f e c t o de aco p l a m i e n t o se o b t i e n e de l a i n t e r s e c c i o n de l a s funciones ( t / r T ) n t/TT. Con e s t e v a l o r se puede h a l l a r e! v a l o r de T de l a d e s p o l a r i z a c i o n n e t a p o r e l proceso de o p t i m i z a c i o n .

y

Dado que Vs es f u n c i ó n d e l p u l s o de carga ( T ) Y b a j o l a premisa de que e l proceso de carga es i g u a l a l de descarga (ZONGE e t a l , 1971):

donde V

M

s e r i a e l v a l o r de V s en t =

O+ s i T

=

m.

A l s e r también f u n c i ó n d e l p o t e n c i a l p r i m a r i o (Vp), se deberá e x p r e s a r r e s p e c t o a e s t e , apareciendo l a p o l a r i z a c i o n como: P ( t ) = PA

. e- w 1 +

pM

. e- t p 2

+

pr

donde PM s e r á l a p o l a r i z a b i l i d a d i n t r í n s e c a d e l medio i n d e p e n d i e n t e y a f a c r o r e s de medida. de los Se e s t u d i ó l a c u r v a de descarga en cada p o s i c i ó n e l e c t r ó d i c a , t r a t á n d g se l o s datos de forma a u t o m a t i c a , t a l y como aparece en l a F i g . 1 y 2, para o b t e n e r l o s - v a j o r e s de PM, T2 y PA. En l a p r i m e r a de e l l a s e l cam PO e l e c t r i c o e s t a aun p o r encima de l a i n t e r f a s e agua dulce-agua s a l a da, presentándose un acoplamiento p o s i t i v o . S i n embargo, en l a segunda f i g u r a , PM y PA disminuyen, igualmente que L , perdiendo e l med i o capacidad de p o l a r i z a r s e y apareciendo una i n d u c c i o n - o p u e s t a a l -campo creado. E s t e e f e c t o o c u r r e a l p e n e t r a r e l campo e l e c t r i c o p o r de b a j o de l a i n t e r f a s e .

364

(U

' 1 = !)

e

98E

( b ) (1) ed

( . d ) ( J ) 0 - ('d

.

'd +

=

íJ)

ed

!d)(J) d '

donde:

'i 'i

=

Resistividad aparente en un semiespaciado de electrodos r

=

R e s i s t i v i d a d de l a capa i

=

P o l a r i z a b i l i d a d de l a capa i

APLICAClON AL ESTUDIO DE LA INTRUSION MARINA EN LOS ACUIFEROS DE ALMUAECAR Y CASTELL DE FERRO (GRANADA)

a ) Acuffero de Rio Verde (Almuiiecar) Está c o n s t i t u i d o por materiales a l u v i a l e s sueltos congloineráticos y arenosos, con intercalaciones a r c i l l o - l i m a r a s mas abundantes hacia l a COS-ta

.

-

Durante e l período e s t i v a l . l a sobreexplotación de sus recursos genera una inversion-del gradiente h i d r a u l i c o subterráneo, apareciendo e l procc so de in'frusion marina. Este hecho se presenta favorecido por l a existe! c i a de un paleocanal muy penneable, 0 l o largo del cual se han realizado l a s medidas, aunque por 18 misma razon pennite l a e x i s t e n c i a de un procg so de desalinizacion en periodo de recarga (FERNANOEZ-RUBIO. 1986). En l a Fig. 3 aparece l a s i t y c i ó n de l o s SEV-PI realizados. La i n t e r p r e t a c i o n correspondiente a l mas cercano a l a costa aparece en l a Fig. 4. La columna de un sondeo muy proximo señala l a presencia de un conglomrado hasta 55 m, a p a r t i r del cual comienza e l s u s t r a t o esquistoso. Seo un agua gún l a r e s i s t i v i d a d e x i s t i r f a un potente n i v e l limo-arci!,loso saturante salobre. La p o l a r i z a b i l i d a d elimina l a ambiguedad, i n c l i n á n dose por l a u l t i m a p o s i b i l i d a d .

-

La Fig. 5 muestra o t r o ejemplo algo-más alejado de la costa. Obsérvese como seaala,,la curva de Po l a posicion del sustrato esquistoso, elimina! do l a ambiguedad que presenta l a r e s i s t i v i d a d . b ) Acuifero de C a s t e l l de Ferro

Está formado por depósitos d e t r i t i c o s , más groseros hacia l o s bordes, :con un s u s t r a t o a l p u j a r r i d e impermeable en l a base. La sobreexplotacion r e s u l t a patente en v i r t u d de l o s datos hidroquimicos publicados (BENAVE1 TE y TERRON, 1983). En l a F i g . 6 aparece l a s i t u a c i ó n de l o s puntos de medida.Entre todas -e l l a s hemos seleccionado t r e s ejemplos. Para e l primen>, l o s dos payame-t r o s marcan perfectamente l a s i t u a c i ó n de l a i n t e r f a s e ( F i g . 7 ) . s o l o que l a p o l a r i z a b i l i d a d señala l a profundidad del s u s t r a t o y l a r e s i s t i v i dad no.

--

.. -

E 1/33.000

Fig. 3

.

S i t u a c i ó n g e o l ó g i c a (segün

FERNANDEZ-RUBIO et a l . )

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RESISIIvIDPD

P m e R I t A O < L I D P i D eiFDRENTE

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