INTRODUCCIONLa prospeccin geofsica ha ganado un importante lugar para resolver diversos problemas asociados a definir las condiciones fsicas y mecnicas de las estructuras geolgicas del subsuelo; monitorear plumas de contaminacin, evaluar propiedades mecnicas de los materiales geolgicos, ubicar cavidades o contactos verticales que puedan poner en peligro una obra civil, asegurar las inversiones econmicas; reconocer zonas de rellenos, entre otros.En el rea de la ingeniera civil, la prospeccin y las tcnicas de prospeccin de mayor uso son: geoelectricidad, sismologa, la gravimetra, la tcnica del radar de penetracin terrestre, y los registros geofsicos de pozos. Con los mtodos geofsicos se puede investigar zonas sin acceso para el ser humano, como el interior de la tierra. En la bsqueda de yacimientos metalferos (prospeccin, exploracin) estos mtodos pueden dar informaciones sin hacer una perforacin de altos costos. Existen varios mtodos geofsicos los cuales aprovechan propiedades fsicas de las rocas. Pero todos dan solamente informaciones indirectas, es decir nunca sale una muestra de una roca. Los resultados de investigaciones geofsicas son hojas de datos (nmeros) que esperan a una interpretacin.A continuacin se enlistan los principales mtodos que se han desarrollado hasta hoy: Mtodos ssmicos Mtodos elctricos Mtodos magnticos y Mtodos gravimtricosSiendo estos los ms importantes para la Ingeniera Civil, se deja el presente para apoyo acadmico de los estudiantes de la Facultad.Los autores

METODOS DE EXPLORACION INDIRECTA METODOS GEOFISICOS:I. DEFINICIN:En general, exploracin indirecta o exploracin geofsica se refiere al uso de mtodos fsicos y matemticos para determinar las propiedades fsicas de las rocas y sus contrastes. El propsito de tal determinacin es conocer el arreglo de los cuerpos de roca en el interior de la Tierra, as como las anomalas presentes en ellas.Algunos de los mtodos de exploracin geofsica ms usados son: los mtodos electromagnticos, los mtodos gravimtricos, y los mtodos ssmicos.El conocimiento del arreglo de las rocas en el interior de la Tierra puede tener un objetivo cientfico o comercial. Por ejemplo, conocer las dimensiones de un reservorio de hidrocarburos a travs de mtodos ssmicos o caracterizar la cmara magmtica de un volcn a travs de mtodos gravimtricos.Tambin es utilizado en la ingeniera civil para estudiar un terreno donde se comenzar una construccin. Se hace una exploracin para determinar la profundidad a la que se encuentran los estratos de roca sana, es decir, capaz de soportar la construccin.La expresin geofsica aplicada es usada de forma intercambiable con las expresiones: mtodos de prospeccin geofsica, exploracin geofsica e incluso, aunque de forma muy poco frecuente, ingeniera geofsica.II. OBJETIVOS: Determinacin del espesor de las formaciones superficiales Identificacin de la litologa en profundidad Identificacin de la estructura en profundidad (fallas) Calidad del macizo rocoso Deteccin de cavidades Posicin del nivel del agua subterrnea Estimacin de la excavabilidad / ripabilidad Estimacin de las propiedades geomecnicas

III. APLICACIONES PARA INGENIERIA:

IV. TIPOS DE METODOS:1. MTODOS SSMICOS:1.1. DEFINICION: La exploracin ssmica emplea las ondas elsticas que se propagan a travs del terreno y que han sido generadas artificialmente. Su objetivo es el estudio del subsuelo en general, lo cual permite obtener informacin geolgica de los materiales que lo conforman. La prospeccin ssmica es una herramienta de investigacin poderosa, ya que con ella se puede inspeccionar con buena resolucin desde los primeros metros del terreno (ssmica de alta resolucin o ssmica superficial; shallow seismic) hasta varios kilmetros de profundidad (ssmica profunda; deep seismic). As, para la ssmica profunda se utilizan fuentes de energa muy potentes (explosivos o camiones vibradores) capaces de generar ondas elsticas que llegan a las capas profundas del subsuelo, mientras que para la ssmica superficial se utilizan martillos de impacto, rifles ssmicos y explosivos de baja energa. De manera que el diseo de una campaa ssmica (equipo y material a utilizar) est en funcin del objetivo del estudio. Segn esto, la ssmica profunda se emplea en la deteccin de reservorios petrolferos (ya sea terrestre o martima), grandes estructuras geolgicas (plegamientos montaosos, zonas de subduccin, etc.), yacimientos minerales, domos salinos, etc. Mientras que la ssmica superficial tiene mucha aplicacin en la obra pblica y la ingeniera civil. La prospeccin ssmica se basa en el mismo principio que la sismologa, consiste en generar ondas ssmicas mediante una fuente emisora y registrarlas en una serie de estaciones sensoras (gefonos) distribuidas sobre el terreno. A partir del estudio de las distintas formas de onda y sus tiempos de trayecto, se consiguen obtener imgenes del subsuelo que luego se relacionan con las capas geolgicas (secciones ssmicas, campos de velocidades, etc.).El desarrollo de la teora ssmica se remonta a 1678 cuando se enuncia la Ley de la Elasticidad de Hooke, mucho antes de la existencia de instrumentos capaces de realizar medidas significativas. Sin embargo, no es sino hasta 1845 cuando, Robert Mallet, realiza los primeros intentos de medicin de las velocidades ssmicas a travs de terremotos artificiales, usando plvora negra como fuente de energa y recipientes de mercurio como receptores. En 1899 Knott desarrolla la teora ssmica de la reflexin y la refraccin. Pero, es en 1910 cuando las diferencias entre las ondas S y P se da a conocer por A. Mohorovicic, quien las identifica y las relaciona con la base de la corteza, el Moho. La ssmica de reflexin nace gracias a los primeros trabajos realizados por Reginald Fesseden, en 1913, con el fin de detectar icebergs. Pero no fue sino hasta 1927 cuando el mtodo de reflexin se convierte en una tcnica comercial de exploracin geofsica. En 1919, Ludger Mindtrop aplic para una patente sobre el mtodo de refraccin y ya hacia 1930 todos los domos salinos superficiales haban sido descubiertos mediante esta tcnica de exploracin. Rieber (1939) introduce la idea del procesado de datos ssmicos usando una grabacin de densidad variable y foto celdas para la reproduccin de las trazas ssmicas. Sin embargo, es en 1953, cuando las cintas magnticas se hicieron comercialmente disponibles, que se dio el paso al inicio del procesamiento de datos; difundindose rpidamente en los aos siguientes. Hasta este momento no se empleaba la geometra CMP, la cual es usada por primera vez en 1956. A finales de los 70, coincidiendo con el auge informtico y el desarrollo tecnolgico, los nuevos soportes digitales y la nueva instrumentacin representaron otro cambio significativo en el campo de la ssmica. Desde entonces no se ha dejado de trabajar en la continua mejora de las tcnicas de adquisicin y procesamiento de datos. En la actualidad toda la adquisicin se realiza en formato digital y los datos son procesados antes de su interpretacin. 1.2. PRINCIPIOS BSICOS Cuando una onda ssmica encuentra un cambio en las propiedades elsticas del material, como es el caso de una interfase entre dos capas geolgicas; parte de la energa contina en el mismo medio (onda incidente), parte se refleja (ondas reflejadas) y el resto se transmite al otro medio (ondas refractadas) con cambios en la direccin de propagacin, en la velocidad y en el modo de vibracin (Figura 1). Las leyes de la reflexin y la refraccin se derivan por el principio de Huygens cuando se considera un frente de onda que incide sobre una interfase plana. El resultado final es que ambas leyes se combinan en un nico planteamiento: en una interfase el parmetro de rayo, p, debe tener el mismo valor para las ondas incidentes, reflejadas y refractadas. Si el medio consta de un cierto nmero de capas paralelas, la ley de Snell establece que el parmetro del rayo tiene que ser el mismo para todos los rayos reflejados y refractados resultantes de un rayo inicial dado.

Figura 1: Conversin de una onda incidente P. Las ondas ssmicas que viajan por subsuelo se reflejan y se refractan siguiendo la ley de Snell. La cantidad de energa de las ondas incidentes se reparte entre las ondas reflejadas, las refractadas y la absorcin natural del terreno.Cuando V1 < V2, i0 > i2, los rayos se refractan por la segunda capa y los gefonos situados en la superficie no registran el fenmeno. En el caso en el que i2 alcanza los 90, se define como i1=sen1 (V1/V2) el ngulo de incidencia crtico para el cual el rayo viaja a travs de la interfase. La ley de Snell proporciona informacin sobre las trayectorias de los rayos, los tiempos de llegada y la posicin de los refractores, pero no proporciona informacin alguna sobre las amplitudes de las ondas.

Figura 2: Los gefonos, situados a distancias conocidas (xi), registran los diferentes tiempos de llegada de cada tipo de onda (tj) que est caracterizada para una determinada trayectoria. Con estos tiempos (tj), la geometra del dispositivo experimental (xi) y las ecuaciones de las trayectorias de los rayos se calcula la distribucin de velocidades del subsuelo (V1, V2, ).En el registro ssmico que se presenta en la Figura 3 se pueden identificar claramente las ondas elsticas producto del contacto entre dos capas. Se aprecia la onda directa (1754 m/s), la onda refractada (3500 m/s) y las ondas P reflejadas (1630 m/s primera capa, y 4000 m/s segunda capa), as como la onda reflejada SV (2858 m/s). Luego, con la informacin de distancia fuente-receptor y tiempos de llegada se construyen las dromocronas.

Figura 3: Ejemplo de tiro de campo en donde se pueden ver todas las ondas procedentes del contacto1.3. SSMICA DE REFRACCIN La ssmica de refraccin realiz grandes aportaciones a la prospeccin ssmica en sus comienzos. Hasta la dcada de los 60 fue extremadamente popular, especialmente en la exploracin de cuencas sedimentarias donde condujo al descubrimiento de grandes campos de petrleo; posteriormente qued relegada por los avances del mtodo de reflexin que proporcionaba una informacin ms detallada. Sin embargo, debido a su menor costo y al tipo de informacin que proporciona (campo de velocidades) la ssmica de refraccin es un potente mtodo que actualmente se emplea tanto en estudios de estructuras profundas de la corteza terrestre como en estudios del subsuelo ms inmediato (ripabilidad, rellenos anisotrpicos, compactacin de los materiales, etc.) El mtodo se basa en la medicin del tiempo de viaje de las ondas refractadas crticamente en las interfaces entre las capas con diferentes propiedades fsicas; fundamentalmente por contraste entre impedancias acsticas (i = .v; en donde es la densidad y v la velocidad de la capa). La energa ssmica se genera mediante un impacto controlado en superficie (o a una determinada profundidad) que va propagndose en forma de onda elstica a travs del subsuelo interaccionando con las distintas capas, de manera que una parte de la energa se refleja y permanece en el mismo medio que la energa incidente, y el resto se transmite al otro medio con un fuerte cambio de la direccin de propagacin debido al efecto de la interfase (refraccin). De esta interaccin, la ssmica de refraccin solo considera las refracciones con ngulo crtico ya que son las nicas ondas refractadas que llegan a la superficie y pueden ser captadas por los gefonos (Figura 4).

Figura 4: La ssmica de refraccin utiliza los tiempos de primeras llegadas del sismograma que corresponden a las ondas refractadas crticamente en las distintas capas del subsuelo. Cada una de estas capas se distingue por su impedancia acstica y se le llama refractor. El resultado de este mtodo es una imagen ssmica del terreno en forma de campo de velocidades [V(x,z)]; que posteriormente ser interpretado geolgicamente.La distancia desde los receptores al punto de tiro debe ser considerablemente grande comparada con la profundidad de los horizontes que se desean detectar, debido a que las ondas viajan grandes distancias horizontales antes de ser refractadas crticamente hacia la superficie; por ello tambin se suele llamar ssmica de gran ngulo. Estas largas trayectorias de propagacin hacen que se disipe una mayor proporcin de energa y, en particular se produzca una absorcin de las frecuencias ms altas, en consecuencia los datos de refraccin son de bajas frecuencias comparados con los datos de reflexin y, a igualdad de fuente ssmica, se inspecciona menor profundidad. La ssmica de refraccin es especialmente adecuada cuando se desean estudiar superficies de alta velocidad, ya que brinda informacin de velocidades y profundidades en las cuales se propagan las ondas (Figura 5). Tambin es posible inspeccionar reas ms grandes ms rpidamente y de forma ms econmica que el mtodo de reflexin; a pesar de presentar una significante perdida del detalle.

Figura 5: El mtodo de refraccin proporciona una imagen del subsuelo en trminos de campo de velocidades ssmicas V (x,z). Este perfil ssmico de refraccin se realiz en la cuenca evaportica de Cardona, Barcelona (Espaa). El techo de la sal corresponde a la capa de mayor velocidad (superior a 3500 m/s). Ntese que el contacto entre la sal y las capas superiores es altamente irregular dando cuenta de la alta plasticidad de la sal.1.4. SSMICA DE REFLEXIN El mtodo ssmico de reflexin se basa en las reflexiones del frente de ondas ssmico sobre las distintas interfases del subsuelo. Estas interfases (reflectores) responden, al igual que en la refraccin, a contrastes de impedancia que posteriormente se relacionaran con las distintas capas geolgicas. Las reflexiones son detectadas por los receptores (gefonos) que se ubican en superficie y que estn alineados con la fuente emisora. Dado que las distancias entre la fuente y los gefonos son pequeas respecto a la profundidad de penetracin que se alcanza (Figura 6), el dispositivo experimental soporta que se est operando en "corto ngulo"; asegurando as la obtencin de reflexiones y, distinguindose de la ssmica de refraccin o de "gran ngulo".

Figura 6: Esquema bsico de la emisin y recepcin de los rayos reflectados en las distintas capas reflectoras.Con el fin de conseguir un mejor reconocimiento de la zona de estudio, se realiza un nmero de disparos mayor y se aumenta la cantidad de gefonos en comparacin con los empleados en un perfil de refraccin de longitud equivalente. El resultado es un grupo de trazas ssmicas procedentes de todos los tiros que se analizan, se procesan y luego se reordenan en conjuntos de puntos reflectores comunes (CMP), los cuales contienen la informacin de todas las reflexiones halladas (Figura 7a). Una vez todas las trazas de un mismo CMP se han agrupado, se suman y se obtiene una traza CMP. El conjunto de todas las trazas CMP constituye la denominada seccin ssmica de reflexin que es el resultado final de este mtodo. Una seccin ssmica es una imagen del subsuelo en donde las reflexiones se ven en forma de lbulos negros de mayor amplitud y definen las capas reflectoras que despus se asociarn a las estructuras geolgicas (Figura 7b).

Figura 7: (a) Esquema del recorrido de los rayos reflejados en tres capas para una posicin de tiro y dos estaciones receptoras (gefonos). Debido a la ecuacin de propagacin, las reflexiones quedan marcadas en el registro ssmico como trayectorias hiperblicas. (b) Una vez todas las reflexiones de un mismo CDP se han agrupado, se suman y se obtiene una traza CDP. (c) Las trazas CDP proporcionan la imagen ssmica del terreno, llamada seccin ssmica. El tratamiento de los datos en ssmica de reflexin es ms laborioso y delicado que el procesado de refraccin; donde uno de los retos ms importantes es conseguir aislar de los registros las reflexiones, eliminando las otras ondas (onda directa, refracciones, ruido, etc.). Esta tarea implica la aplicacin de tratamientos multiseal (filtros, deconvoluciones, etc.) que, si no se hacen cuidadosamente, pueden crear artefactos y confundirse con falsos reflectores. Otro punto conflictivo del procesado es que en las secciones ssmicas de reflexin las capas reflectoras estn en modo tiempo doble debido a que cada rayo reflejado ha hecho el viaje de ida (incidencia) y vuelta (rebote). A los interpretes que estn acostumbrados a trabajar con secciones ssmicas les es fcil pasar mentalmente del tiempo doble en donde se detecta un reflector a la profundidad que le tocara (profundidad equivalente), pero en muchos casos se facilita esta tarea automticamente y se presentan las secciones ssmicas de reflexin convertidas a una profundidad aproximada. Este mtodo es una de las tcnicas de prospeccin geofsica ms utilizada debido a que su resultado es una imagen denominada seccin ssmica en donde se aprecia la geometra de las estructuras geolgicas (Figura 8).

Figura 8: Seccin ssmica obtenida mediante el mtodo de reflexin. El objetivo fundamental de este mtodo es describir la estratigrafa del subsuelo estudiado. El perfil ssmico de reflexin coincide con el de refraccin de la Figura 5 realizado en la cuenca evaportica de Cardona, Barcelona (Espaa).La ssmica de reflexin tuvo su gran auge en la exploracin petrolera, donde se aplic en la bsqueda de reservorios de gas y petrleo. Sin embrago, a partir de los aos 90 empez a extenderse a aplicaciones ms superficiales, en donde se combina con la ssmica de refraccin de alta resolucin, logrndose as expandir su campo de accin hacia los problemas relacionados con la ingeniera geolgica (Figura 9).

Figura 9: Combinacin de una seccin ssmica (reflexin) con su correspondiente perfil ssmico de refraccin. Ambos resultados pertenecen a las figuras III.5 y III.8. Ntese como el campo de velocidades de la refraccin ayuda a la interpretacin geolgica de la seccin a la vez que ha permitido su conversin a profundidad.La ssmica de reflexin de alta resolucin se basa en los mismos principios que la ssmica profunda y, al igual que ella, persigue los mismos propsitos. La diferencia estriba en que las estructuras geolgicas de inters de la ssmica son menores que las de la ssmica profunda, de manera que para conseguir la resolucin necesaria debe trabajarse con geometras ms reducidas y rangos de frecuencias ms altos; puesto que los primeros metros del subsuelo constituyen una zona caracterizada por ser ms heterognea y con contrastes de velocidades ms elevados [6]. Ello produce que el registro ssmico de la propagacin del frente de ondas se distinga por un nmero elevado de trenes de ondas que muy a menudo se interfieren y se superponen a las reflexiones superficiales. En la Figura III.10 se intenta establecer las diferencias entre un registro de ssmica de alta resolucin y uno de ssmica profunda (tomado del Yilmaz). En el registro de ssmica profunda, se observa que el Ground Roll (A) no es lo suficientemente fuerte como para solapar las reflexiones (B, C, D, E).

30

Figura 10: La diferencia entre registros ssmicos pertenecientes a ssmica superficial (a) y a ssmica profunda (b) estriba, fundamentalmente, en que en la ssmica superficial las reflexiones de inters se superponen a las otras ondas del frente ssmico. Ello produce que el procesamiento de datos sea ms complicado.

En ssmica superficial, la eleccin del dispositivo experimental est muy condicionada por la generacin de las ondas guiadas, el GR y la onda area debido a que normalmente los datos se adquieren con un solo gefono por traza; a diferencia de la ssmica profunda en donde es clsico utilizar conjuntos (arrays) de gefonos que contribuyen a la formacin de una traza disponindose estratgicamente de manera que estos frentes se interfieran destructivamente y aumente as la relacin seal/ruido. En general los tiros se efectan en los extremos (tiros en cola o en cabeza) o en el centro (tiros simtricos) del dispositivo (Figura 11). La primera geometra permite cubrir una distancia ms grande de la trayectoria de los reflectores, mientras que en los tiros simtricos se obtiene un mejor control sobre las hiprbolas de reflexin; resultando un dispositivo ms apropiado cuando hay reflectores inclinados. No obstante, muchas veces la geometra de tiro simtrico no suele ser la ms adecuada ya que las ondas guiadas, el GR y la onda area ocupan la mayor parte de la ventana temporal de los registros de campo. Como se demostrar en los siguientes captulos, esta diferencia en la adquisicin de datos ha sido uno de los puntos de valoracin de la presente tesis ya que se han procesado dos lneas ssmicas en zonas con las mismas caractersticas geolgicas pero una adquirida con tiro simtrico (PS-1) y otra con tiro en cola (PS-2).

Figura 11: Registros de campo con diferentes geometras de adquisicin en un mismo contexto geolgico. (a) Tiro en cola y (b) tiro simtrico. En este caso, el tiro simtrico muestra mejor las reflexiones por debajo de los 60 ms que el tiro en cola, ya que stas no se ven afectadas por las refracciones ni por los trenes de la onda directa. No obstante, se observan reflexiones superficiales de baja amplitud que quedan mejor descritas en el tiro en cola. Registros de campo sin procesar; espaciado entre trazas de 5 m y muestreo de 0.1 ms. Trazas escaladas con AGC de 125 ms (sobre ventana temporal de 250 ms). Dos aspectos importantes en la definicin de la geometra de adquisicin son las posiciones del tiro respecto al primer gefono activo (offset ms prximo) y la del ltimo gefono (offset ms lejano). stas dependen de las profundidades de investigacin, de las velocidades del subsuelo y de la longitud total del dispositivo experimental. Una regla emprica, anloga a la de prospeccin profunda, consiste en que la lnea de gefonos activos cubra una distancia entre 1.5 y 2 veces la profundidad mxima de los reflectores a investigar1.5. APLICACIONES EN LA INGENIERA CIVIL.La aplicacin ms comn de la refraccin ssmica en la ingeniera civil es para la determinacin de la profundidad a basamento en los proyectos de construccin de represas y grandes hidroelctricas, y para la determinacin de las condiciones (meteorizacin, fracturacin) y competencia de la roca en donde se asentarn las estructuras, as como por donde se realizarn los tneles.Tambin es muy til para deteccin de fallas geolgicas.En el caso de contextos urbanos la refraccin resulta til para la determinacin de la profundidad a basamento y el perfil de velocidades de onda P y S; y para la extrapolacin lateral de perforaciones puntuales de suelos.El mtodo utiliza la llegada de las primeras ondas a los gofonos, ondas P, pero como tambin las llegadas de las ondas S, de tal manera que se pueden determinar la relacin de Poisson y otros mdulos dinmicos.Sarria (1996) enuncia otras potenciales aplicaciones del mtodo: a) utilizacin del ruido ssmico para determinar el mdulo dinmico G en masas de arcilla; b) evaluacin del amortiguamiento; c) evaluacin de los lmites de Atterberg; d) determinacin de mdulos E y G en mecnica de rocas; e) explotacin de canteras; f) ubicacin de sondeos en roca y g) para determinar la capacidad de carga de los pilotes.1.6. ALCANCES Y LIMITACIONES DEL MTODO:En trminos de la Ingeniera Civil, y el estudio dinmico de los suelos los alcances y limitaciones del mtodo seran los siguientes:1.6.1. Alcances. Detecta variaciones tanto en profundidad como en la horizontal de la velocidad de la onda P ( y de la S). Permite la deteccin de la profundidad a basamento y de su relieve, dependiendo de variables como longitud del tendido, energa de la fuente ssmica, velocidades de los suelos.1.6.2. Limitaciones. Slo funciona cuando la velocidad de propagacin de las ondas aumenta con la profundidad. En el caso de suelos con capas intermedias de menor velocidad el mtodo arrojara resultados errneos. Para el caso de aplicaciones urbanas de la Ingeniera Civil, el Mtodo de Refraccin Ssmica est limitado por la disponibilidad de zonas descubiertas con suficiente extensin. La longitud del tendido en superficie est directamente relacionada con el alcance de la exploracin en profundidad.1.7. EQUIPO DE MEDICIN:Las componentes del equipo de medicin de refraccin ssmica son (Figura 12): Fuente de generacin de ondas ssmicas. Deteccin de los movimientos del terreno. Adquisicin y almacenamiento.

Figura 12. Esquema general del equipo de refraccin ssmica.1.7.1. Fuente de generacin de ondas.Las ondas que se utilizan en refraccin son generadas por una perturbacin artificial instantnea, que se conoce como impulso ssmico. Lo que se busca con ste es generar el tipo de ondas ssmicas (de volumen y superficiales), producidas por un nico evento de duracin instantnea, para que no haya superposicin de ondas (de diferentes eventos) en los movimientos del terreno detectados por los gefonos.Para esto se buscan fuentes de generacin que se puedan controlar en trminos del tiempo de inicio y localizacin (p. ej. Jakosky, 1950; Cantos, 1980).Existen tres tipos: Fuentes de impacto. Generalmente martillos o porras. Como la energa transmitida al suelo por este tipo de fuente no es muy grande, se apilan varias decenas de golpes para modelar mejor las llegadas y suprimir el ruido.Tambin se utilizan otros medios mecnicos, por ejemplo dejando caer un gran peso de una altura de 2 3 metros. La energa asociada con cada uno de los golpes depende la energa cintica (E) que relaciona la masa del martillo (m) y la velocidad aplicada al martillo (v), obteniendo E = m*v2. Cargas explosivas. De mayor energa, son usadas especialmente para prospeccin petrolera. La explosin puede ocurrir en un tiempo de micro a milisegundos, dependiendo de la naturaleza y cantidad del explosivo y, del material que rodea sitio de explosin (p. ej. Cantos, 1980). Disparos. Se utilizan balas o cartuchos de fogueo. La energa es mayor que la generada por martillo.1.7.2. Deteccin de los movimientos del terreno.A travs de gefonos de una componente vertical, el movimiento del terreno es observado en diferentes puntos a lo largo del tendido de refraccin ssmica.Actualmente se usan 12, 24 48 gefonos. Estos sensores exigen mayor resistencia mecnica que aquellos usados en la sismologa tradicional (p. ej. Jakosky, 1950) debido a que en refraccin se requiere gefonos con frecuencias naturales de vibracin mucho mayores, entre 8 y 40 Hz.1.7.3. Adquisicin y almacenamiento.Las partes que componen el equipo de adquisicin y almacenamiento son: Unidad de apilamiento y digitalizacin. Corresponde a la unidad donde se adquiere, digitaliza y procesan los datos. Tiene puertos especializados para recibir las seales enviadas por los gefonos; a cada gefono le corresponde un canal y sus seales son filtradas y digitalizadas de acuerdo con las opciones definidas por el usuario. Cables ssmicos. Comnmente se usan dos cables para conectar en cada uno la mitad de los gefonos. Cada cable contiene a su vez cableado para llevar la seal de cada gefono a la unidad de adquisicin; cada uno de estos se llama canal. Trigger. Cable conectado apropiadamente a la fuente ssmica, de tal manera que en el instante en que se golpea el suelo con el martillo o cuando la carga explosiva es detonada, el sistema de registro empieza a grabar.

2. METODOS GEOLECTRICOSLos mtodos geofsicos de exploracin, entre los que podemos mencionar el geo elctrico de resistividad, registran una serie de propiedades fsicas de objetos o estructuras en el subsuelo desde la superficie del terreno que las diferencian, del medio que las rodea.Los mtodos elctricos son un tipo de mtodo geofsico, y constituyen pruebas realizadas para la determinacin de las caractersticas geotcnicas de un terreno, como parte de las tcnicas de reconocimiento geotcnico.Esta prospeccin tiene como objetivo determinar la resistividad elctrica de las rocas que constituyen el subsuelo y su distribucin.De tal manera que se puedan interpretar los cambios que se producen, debidos a la presencia del agua subterrnea o al contenido mineralgico que presentan las formaciones de roca. Estos mtodos elctricos utilizan la distribucin del subsuelo en trminos de homogeneidad, basados en la caracterizacin resistiva.En esta distribucin del subsuelo, es posible observar zonas anmalas que pueden ser debidas a estructuras geolgicas contrastantes o bien la presencia de fluidos conductores como el agua y el contenido mineralgico que altera los valores de la resistividad del medio.El flujo de corriente a travs del terreno discurre gracias a fenmenos electrolticos, por lo que la resistividad depende bsicamente de la humedad del terreno y de la concentracin 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 fsicas de un material de acuerdo con su comportamiento electromagntico son: la constante dielctrica, la permeabilidad magntica y la resistividad; la resistividad, es la propiedad que se mide en los mtodos elctricos de exploracin.Algunos instrumentos utilizados en los mtodos exploratorios elctricos son:2.1. MTODO DE RESISTIVIDAD ELCTRICALos sondeos de resistividad elctrica usan la electricidad con la cual conocen las caractersticas que presentan los materiales que se encuentran en el subsuelo en los mtodos elctricos encontramos la resistividad que es la oposicin de los materiales al paso de la corriente elctrica y por otro lado tenemos la conductividad que permite el paso de la corriente elctrica a travs de los materiales en el subsuelo, estos conducen la corriente elctrica en forma inica y electrnica; en el primer caso la conduccin se realiza a travs de los fluidos contenidos en los poros de la roca y en el segundo caso la conductividad se realiza por medio de los minerales metlicos.Normalmente se considera que la conduccin de la intensidad de corriente en el subsuelo es de manera inica por esta razn la resistividad depende de las condiciones fsicas y qumicas de las rocas encontradas en el subsuelo como por ejemplo el grado de saturacin, fracturamiento, porosidad, entre otras.El equipo usado para obtener los datos consta de un receptor, un transmisor, dos carretes con sus cables y unos electrodos de metal. El receptor es ligero y tiene una pantalla en la cual se pueden ver las mediciones de los voltajes de las bateras se observa el potencial natural y el voltaje primario. El transmisor genera corriente continua y manda las lecturas de corriente a una pantalla la cual tiene varias escalas de corriente con un sistema que permite medir la resistencia del terreno para poder seleccionar de forma adecuada las escalas de voltaje y la intensidad de corriente.Los electrodos de potencial y de intensidad de corriente son colocados en la superficie del terreno para realizar la lectura de la diferencia del campo potencial y el de la intensidad de corriente que circula en el subsuelo. Con los valores de voltaje, intensidad de corriente y el factor geomtrico que es el que relaciona la distancia entre los electrodos, con estos datos se puede calcular la resistividad aparente. Para realizar cada medicin se incrementa la distancia entre los electrodos de la intensidad de corriente pero cuando los valores de la diferencia de potencial resultan ser muy pequeos hay que aumentar la separacin entre los electrodos, debindose tomar al menos una lectura de datos con dos diferentes posiciones de electrodos de potencial y una sola con la posicin de electrodos de intensidad de corriente a dicho proceso se le conoce como traslape.En trminos generales se puede decirse que la finalidad del mtodo de resistividad elctrica es la de inferir las estructuras del subsuelo, para conocer los parmetros del corte geo elctrico es decir los espesores y resistividades.

2.2. CALICATAS ELCTRICASSe emplean para determinar variaciones laterales de la resistividad y a diferencia de los SEV, las calicatas elctricas (CE) se ejecutan manteniendo un distanciamiento constante entre los 4 electrodos.Se puede utilizar tanto la disposicin Schlumberger como Wenner y lo que se hace es trasladar todo el dispositivo, manteniendo el espaciamiento, lo que resulta en un alcance vertical (profundidad) ms o menos constante de la corriente. En el ejemplo, de la estacin 1 a la 3 (figura 15).

Con las calicatas elctricas se pueden detectar modificaciones resistivas laterales debidas a cambios de facies litolgicas, o a la alteracin en la disposicin estratigrfica, por fracturacin geolgica (figura 16).

2.3. SONDEO ELECTRICO VERTICALPara el conocimiento del subsuelo se realizan una serie de Sondeos Elctricos Verticales (SEVs), consistente en determinar las resistividades del subsuelo a diferentes profundidades para luego dar una interpretacin litolgica de ste. Para llevar a cabo lo anterior, se introduce una corriente elctrica mediante dos electrodos de corriente (A y B), entre dos electrodos de potencial (M y N), obteniendo la diferencia de potencial. Los electrodos se ubican a unas distancias previstas y pueden variar segn las condiciones de campo. La distancia media entre los electrodos de corriente, es proporcional a la profundidad de investigacin.

Figura 13: Disposicin de los electrodos en el arreglo Schlumberger.La finalidad del sondeo elctrico vertical (SEV) es averiguar la distribucin vertical en profundidad de las resistividades aparentes bajo el punto sondeado a partir de medidas de la diferencia de potencial en la superficie. Se utiliza sobre todo para detectar y establecer los lmites de capas horizontales de suelo estratificado. Los Sondeos Elctricos Verticales exploran el subsuelo en una sola dimensin (solo en profundidad).El SEV es aplicable cuando el objetivo tiene una posicin horizontal y una extensin mayor que su profundidad. Tal es el caso del estudio de capas tectnicas, hidrolgicas, etc. Tambin es adecuado para trabajar a poca profundidad sobre topografas suaves, con el objetivo de decidir la profundidad a la cual realizar el perfil de resistividades, como ocurre por ejemplo en Arqueologa. El SEV no es adecuado para contactos verticales, fallas, diques, etc. La limitacin ms severa del mtodo de Sondeo Elctrico Vertical es que normalmente en el subsuelo se presentan cambios de resistividad en direcciones horizontales (laterales).En muchos estudios, donde la geologa del subsuelo es muy compleja, la resistividad puede cambiar rpidamente en cortas distancias. El mtodo de Sondeo Elctrico Vertical anteriormente mencionado no podra ser suficientemente preciso para tales situaciones; en tales casos se utilizan las Tomografas Elctricas.Considerando el dispositivo Schlumberger (figura 13), los SEV se pueden clasificar en funcin de la separacin final entre A y B de la siguiente tabla:

El objetivo de un SEV es la obtencin de un modelo de variacin de la resistividad aparente en funcin de la profundidad, a partir de mediciones realizadas en superficie. La profundidad alcanzada por la corriente aumenta a medida que crece la distancia AB, aunque generalmente no existe una relacin de proporcionalidad entre ambas.2.3.1. EQUIPO DE MEDICION:Para generar y registrar un SEV se requiere: Circuito de emisin, integrado por una fuente de energa, un ampermetro para medir la intensidad de la corriente, puntos de emisin (A y B) consistentes en clavos metlicos de 0,5 a 1 m de largo y 20 mm de dimetro y cables de transmisin. En sondeos normales se utiliza una batera de 12 voltios en serie con un convertidor de unos 250 W de potencia. El ampermetro permite registrar hasta 10 A, con una precisin del 1% y resolucin de 0,1 mA. El cable de transmisin tiene una seccin de 1 mm2 y para transportarlo y extenderlo se arrolla a un carrete de unos 500 m de capacidad. Circuito de recepcin, compuesto por un milivoltmetro electrnico de alta impedancia y dos electrodos para la medicin del potencial (M y N) impolarizables, constituidos por vasos con fondo poroso que contienen una solucin saturada de sulfato de cobre, en los que se sumerge una varilla de cobre que est conectada al cable de medicin del circuito. 2.3.2. MEDICIN DE CAMPO:Para la realizacin de un SEV normal (distancia entre A y B de 250 a 2.500 m) se requiere de un operador y 3 a 4 ayudantes para mover los electrodos. Pueden efectuarse entre 3 y 6 por da, en funcin de la longitud final, la distancia entre uno y otro y las caractersticas topogrficas.Luego de establecer la ubicacin del sondeo, la direccin de sus alas e instalar el instrumental de medicin en el centro, se colocan los 4 electrodos (A M N B) de acuerdo al dispositivo a utilizar (figura 13). Se compensa el potencial natural del terreno y se lo energiza con una corriente continua de intensidad I en mA (electrodos AB) y se lee la diferencia de potencial V en mV (electrodos MN). Los valores se vuelcan en una tabla y se calcula la resistividad aparente (a en .m).2.3.3. INTERPRETACIN DE SEV:El objetivo de la prospeccin geoelctrica es establecer la conformacin del subsuelo mediante la ubicacin espacial de las capas resistivas (perfil geoelctrico) para posteriormente transformar el perfil geoelctrico en otro, que represente los caracteres geolgicos subterrneos (perfil geolgico).Para identificar las profundidades de las capas con diferentes resistividades, deben compararse las curvas obtenidas en el campo con otras confeccionadas en gabinete que se denominan curvas tericas.El procedimiento manual se complica cuando la cantidad de capas involucradas es 4 o ms, pero esta limitacin puede mejorarse sensiblemente mediante el uso de programas cibernticos preparados para las computadoras personales a partir de 1970. Los softwares actuales realizan una rpida comparacin de las curvas de campo con las tericas y por ende tambin permiten una rpida solucin del problema. Entre estos, los empleados con ms frecuencia son los desarrollados por Johansen (1975) que requiere de un corte geoelctrico inicial aproximado y Zodhy (1989). Este ltimo es el ms utilizado en la actualidad y se basa en la interpretacin automtica de los SEV (Schlumberger o Wenner), mediante un mtodo iterativo para ajustar las resistividades aparentes y los espaciamientos electrdicos, a las resistividades especficas o reales y a las profundidades de las capas involucradas.A continuacin un ejemplo de los resultados de un estudio geo elctrico:A fin de cotejar el comportamiento resistivo con el componente geolgico de subsuelo, se efectuaron 2 sondeos paramtricos en la vecindad de la perforacin Los Rincones (figura 14), que alcanz el basamento a 61 m y registr un nivel fretico de 7,80 m, con agua de 2.700 mg/L. En el perfil litolgico domina arena fina a muy fina, poco yesfera, seca, hasta 8 m; grava fina a gruesa, con escasa arena fina a gruesa de 8 hasta 50 m; arena muy fina a gruesa, arcillosa, algo yesfera, de 50 a 61 m; basamento grantico desde 61 m.

2.4. CAMPO DE APLICACIN DE AMBOS METODOS:Se utilizan para determinar dimensiones y caractersticas de los siguientes elementos: Cambios litolgicos Verticales Techo de roca sana Deteccin de Cavidades Profundidad y Espesor de relleno Cuerpos Conductivos Deteccin de plumas de contaminacin Caracterizacin de vertederos Localizacin de restos arqueolgicosInformacin til, para determinar qu solucin tomar frente a: Deteccin de depsitos enterrados de residuos urbanos e industriales Definicin de zonas de intrusin marina Determinacin de niveles freticos Identificacin de acuferos contaminados.

3. METODO GRAVIMETRICO:3.1. DEFINICION:El mtodo est basado en el estudio la variacin del componente vertical del campo gravitatorio terrestre. El campo gravitatorio terrestre o gravedad, no es ms que un caso particular de la ley de atraccin universal.Es un mtodo pasivo que permite la medicin de las propiedades gravimtricas en cualquiera condicin geolgica. Grandes avances en la teora de campos potenciales, tcnicas de adquisicin, algoritmos de interpretacin y visualizacin permiten que gravimtricos sean usados en nuevas y avanzadas formas para solucin de problemas en exploracin e ingeniera-geotecnia. La Prospeccin Gravimtrica consiste en medir la gravedad g (o sus variaciones) para a continuacin, aplicar a los valores observados, toda una series de correcciones con el fin de eliminar la influencia de otros cuerpos celestes y de la rotacin y forma de la tierra, con el objeto de obtener la anomalas cuyo origen de deba nicamente a variaciones de densidad en el subsuelo. Se realiza mediciones relativas, es decir, se miden las variaciones laterales de la atraccin gravitatoria de un lugar a otro puesto que en estas mediciones se pueden lograr una precisin satisfactoria ms fcilmente en comparacin con las mediciones del campo gravitatorio absoluto.El mtodo gravimtrico se emplea como un mtodo de reconocimiento general en hidrologa subterrnea para definir los limites de los acuferos (profundidad de las formaciones impermeables, extensin de la formacin acufera, naturaleza y estructura de las formaciones del subsuelo). Es un mtodo rpido y econmico para determinar las reas de mayor espesor del acufero, el eje de un antiguo canal enterrado y localizar los sectores elevados del basamento que pueden impedir el flujo del agua subterrnea.Un mapa Gravimtrico puede darnos valiosas informaciones acerca de las variaciones de densidad en la corteza terrestre y en el manto superior. En el mapa mostrado, correspondiente al rea de la baha de San Francisco, los mximos valores de densidad tienden a presentarse sobre los afloramientos del Franciscan Complex y sobre afloramientos de rocas plutnicas (Colores rojos y azules). Valores mnimos ocurren sobre sedimentos de rocas cenozoicas (amarillos y castaos). Los gradientes de gravedad generalmente ocurren donde las fallas yuxtaponen rocas de diferentes densidad. En caso contrario no podemos observar ninguna anomala.

3.2. EQUIPO UTILIZADO EN EL METODO:El gravmetro de HARTLEY se constituye de un peso suspendido de un resorte. Por variaciones en la aceleracin gravitatoria de un lugar al otro el resorte principal se mueve y puede ser vuelto a su posicin de referencia por medio de un movimiento compensatorio de un resorte auxiliar o de regulacin manejable por un tornillo micromtrico. El giro del tornillo micromtrico se lee en un dial, que da una medida de la desviacin del valor de la gravedad con respecto a su valor de referencia. Por la posicin del espejo en el extremo de la barra, su desplazamiento es mayor que el desplazamiento del resorte principal y como el recorrido del haz luminoso es grande, se puede realizar medidas de precisin cercanas al miligal.

3.3. CAMPOS DE APLICACION:En la actualidad se utiliza este mtodo para: Reconocimiento general en hidrologa subterrnea para definir los lmites de los acuferos (profundidad de las formaciones impermeables, extensin de la formacin acufera, naturaleza y estructura de las formaciones del subsuelo). Mtodo rpido y econmico para determinar las reas de mayor espesor del acufero, el eje de un antiguo canal enterrado y localizar los sectores elevados del basamento que pueden impedir el flujo del agua subterrnea. Determinar la posicin y evaluar el salto de falla (conocida la densidad).

4. METODO MAGNETOMETRICO:4.1. DEFINICION:La magnetometra es como la gravimetra un mtodo geofsico relativamente simple en su aplicacin. El campo magntico de la tierra afecta tambin yacimientos que contienen magnetita (Fe). Estos yacimientos producen un campo magntico inducido, es decir su propio campo magntico. Un magnetmetro mide simplemente las anomalas magnticas en la superficie terrestre, cules podran ser producto de un yacimiento. 4.2. PRINCIPIO DEL METODO:La tierra genera un campo magntico en el rango de aproximadamente 0,30000 a 0,65000G (= Gauss, o Oersted). Este campo se puede comparar con el campo correspondiente a un dipolo (como un imn de barra) situado en el centro de la Tierra, cuyo eje est inclinado con respecto al eje de rotacin de la Tierra. El dipolo est dirigido hacia el Sur, de tal modo en el hemisferio Norte cerca del polo Norte geogrfico se ubica un polo Sur magntico y en el hemisferio Sur cerca del polo Sur geogrfico se ubica un polo Norte magntico. Por convencin se denomina el polo magntico ubicado cerca del polo Norte geogrfico polo Norte magntico y el polo magntico situado cerca del polo Sur geogrfico polo Sur magntico. El campo geomagntico no es constante sino sufre variaciones con el tiempo y con respecto a su forma. La imantacin inducida depende de la susceptibilidad magntica k de una roca o de un mineral y del campo externo existente. La imantacin remanente de una roca se refiere al magnetismo residual de la roca en ausencia de un campo magntico externo, la imantacin remanente depende de la historia geolgica de la roca. 4.3. CAMPOS DE APLICACIN:El mtodo magntico es el mtodo geofsico de prospeccin ms antiguo aplicable en la prospeccin petrolfera, en las exploraciones mineras y de artefactos arqueolgicos. En la prospeccin petrolfera el mtodo magntico entrega informaciones acerca de la profundidad de las rocas pertenecientes al basamento. A partir de estos conocimientos se puede localizar y definir la extensin de las cuencas sedimentarias ubicadas encima del basamento, que posiblemente contienen reservas de petrleo.En las exploraciones mineras se aplica el mtodo magntico en la bsqueda directa de minerales magnticos y en la bsqueda de minerales no magnticos asociados con los minerales, que ejercen un efecto magntico mensurable en la superficie terrestre. Adems el mtodo magntico se puede emplear en la bsqueda de agua subterrnea. 4.4. EQUIPO DE MEDICION - Magnetmetros:Existen varios mtodos de medicin y varios tipos de magnetmetros, conque se puede medir una componente del campo magntico. El primero mtodo para determinar la intensidad horizontal absoluta del campo geomagntico desarroll el matemtico alemn Carl Friedrich Gauss (desde 1831). Los magnetmetros, que se basan en principios mecnicos, son entre otros la brjula de inclinacin, la superbrjula de Hotchkiss, el varimetro del tipo Schmidt, el varimetro de compensacin. El primero magnetmetro til para la prospeccin minera fue desarrollado en los aos 1914 y 1915 .El llamativo varimetro del tipo Schmidt mide variaciones de la intensidad vertical del campo magntico con una exactitud de 1g, que es la dimensin de las variaciones locales de la intensidad magntica. El 'flux-gate-magnetometer' se basa en el principio de la induccin electromagntica y en la saturacin y mide variaciones de la intensidad vertical del campo magntico. El magnetmetro nuclear se basa en el fenmeno de la resonancia magntica nuclear y mide la intensidad total absoluta del campo magntico a tiempos discretos. El magnetmetro con clula de absorcin se funda en la separacin de lneas espectrales (absorcin ptica) por la influencia de un campo magntico. Este instrumento mide la intensidad total del campo magntico continuamente, con sensibilidad alta y una exactitud hasta 0.01gamma.

V. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS PROSPECCIONES GEOFISICAS.La ventaja de este tipo de ensayo es que de manera rpida y generando bajos costos se puede hacer una exploracin de grandes reas, permitiendo obtener con una precisin aceptable los espesores de los estratos y las velocidades de ondas Py S que se transmiten sobre estas. Este mtodo no es muy caro y los resultados no tardan mucho en salir, solo que su desventaja seria su precisin para la diferenciacin de capas delgadas, y este problema deriva en que los resultados presentan un margen de error que se origina por cientos de variables difciles de controlar, asi que los estratos delgados no seran identificados o seran muy difciles de identificar.De igual manera cualquier tcnica auxiliar de la Geotecnia no sustituirn a las perforaciones en ninguna manera ya que este mtodo no se podra considerar directo, sino indirecto y por lo mismo su interpretacin va a variar acorde a la persona que realiza el estudio. Otro problema seran las condiciones meteorolgicas ya que se realiza a campo abierto, se tienen que buscar condiciones en que personal operativo pueda realizar las pruebas.

CONCLUSIONES El Mtodo Gravimtrico aprovecha el hecho de que los grandes estratos minerales que se encuentran en el subsuelo tienen la capacidad de aumentar la aceleracin de la gravedad de una regin determinada. La Magnetometra utiliza el principio que los distintos elementos que componen el suelo producen distintas perturbaciones del campo magntico de la tierra. El ejemplo ms significativo es el hierro. El mtodo geossmico mediante detonaciones de cargas, provocan pequeos sismos que originan ondas elsticas, longitudinales y transversales que se registran con gefonos. Esto permite determinar la velocidad de propagacin de onda. La magnitud de la velocidad nos indica qu tipo de material se encuentra en el subsuelo. En el mtodo elctrico se aplica corriente elctrica al suelo por medio de electrodos; su principio se basa en que las variaciones la conductividad del subsuelo alteran el flujo de corriente en el interior de la tierra, lo que ocasiona una variacin en el potencial elctrico que determina el tamao, la forma, localizacin y resistividad elctrica de los cuerpos. Algunos mtodos geofsicos de prospeccin resultan de gran utilidad para descifrar el comportamiento del agua subterrnea. Entre estos, los de uso ms generalizados son los elctricos o geoelctricos y en particular los sondeos elctricos verticales (SEV) y las calicatas elctricas (CE).