ESTUDIO GEOELECTRICO EN EL VALLE ALTO DEL RIO PATIA

ESTUDIO GEOELECTRICO
EN EL VALLE ALTO DEL RIO PATIA
ROSALBINA
Instituto de Investigaciones
Perez, R. (1995): Estudio Geoelectnco
PEREZ CERON
en Geociencias,
Minerra y Qurmica-INGEOMINAS
en el Valle Alto del Rro Patfa. Geoffs. Colomb. 3:27-35. ISSN 0121-2974
RESUMEN
La prospecci6n electrica en el valle alto del Rro Patla, permiti6 definir una secuencia tfpica constituida de techo a base por:
sedimentos recientes con resistividades que varfan entre 20 y 400 Ohm-m, areniscas de grana fino a medio con resistividades
entre 20 y 70 Ohm-m, limolitas a areniscas de grana fino, con resistividades entre 8 y 20 Ohm-m y un basamento arcilloso
con resistividades menores de 20 Ohm-m. Se presentan dos tipos de aculleros: libres, asociaoos con arenas y gravas de
abanicos y terrazas aluviales (resistividades entre 70 y 400 Ohm-m y espesores entre 25 y 75 m), y semiconfinados
conformados por unidades arenaceas del Terciario (resistividades entre 20 y 30 Ohm-m, con espesores entre 35 y 150 m).
La calidad del agua es buena con bajo contenido de sales para los primeros acufferos, siendo un poco salobre para los
segundos. Por otro lado el estudio geoelectrico mostr6 la presencia de una serie de discontinuidades electricas, asociadas
con lineamientos y tallas geol6gicas, algunas de las cuales fueron cartografiadas en el estudio geol6gico del area. En general
la geoelectrica mostr6 una tect6nica de bloques que afecta las rocas cretaclcas y terciarias, y seguramente los sedimentos
cuaternarios.
ABSTRACT
The resistivity survey carried out at the upper valley of the Patfa River, provided good information to define the sedimentary
sequence of the area. A general sequence from top to base is described as follows: recent deposits with resistivity values
between 20 and 400 Ohrn-rn, fine to medium grain, sandstones with resistivity values between 20 and 70 Ohrn-m, fine grain
sandstones and silstones with resistivity values between 8 and 20 Ohrn-rn, and clayli basement, with resistivity less than 20
Ohm-m. There are two kinds of aquifers; free, related to sands and gravels from alluvial fans and terraces (resistivity values
between 70 and 400 Ohrn-rn and thickness between 25 and 75), semi-confined related to tertiary sandstones (resistivities
values between 20 and 30 Ohm-m, thickness between 35 and 150 m). The water quality of the upper aquifers is good enough
with small amounts of salt content. saline water is found at the lower aquifer.
The resistivity method was useful to locate geological discontinuities; some of them found with surface expression associated
with lineaments and faults. Some of these geolollical features have been mapped in previous geological works on the area.
In Qeneral the interpretation based on the resistivity results shows a block tectonics environment affecting cretaceous and
tertiary rocks and probably the quaternary deposit.
1_INTRODUCCION
Con la celebracion del convenio de cooperacion entre la
Oorporaclon para la Reconstrucci6n y Desarrollo del
Departamento del Cauca (CRC) e INGEOMINAS, se dio
comienzo al proyecto "lnvestigaci6n Hidrogeol6gica en el
Valle Alto del Rfo Patfa", con el objetivo de abastecer de
agua de buena calidad y en cantidad suficiente para
solucionar las necesidades tanto de consumo humane en las
diferentes poblaciones existentes en el area, como de riego
para la ganaderfa y aqrlcuttura de la regi6n. Una de las
etapas del proyecto fuela prospecci6n electrica, en la cual se
levantaron 60 sondeos electricos verticales (SEV), con AB/2
entre 200 y 900 m, distribuidos en toda el area de estudio,
con mayor enfasis alrededor de los caserfos y poblaciones.
Con las observaciones geoelectricas se pretendfa encontrar
y definir unidades acufferas que pudieran ser captadas por
pozos ubicados estrateqlcarnente
para el mejor
aprovechamiento del recurso hfdrico.
1.1 Localizaci6n
EI area de estudio esta ubicada al sur del Departamento
del Cauca, sobre el valle alto del Rio Patla, entre las
poblaciones de EI Bordo al NE, La Fonda al NW, Galindez al
SE y Guadualito al SW, limitada al W y E por la cordillera
occidental y central respectivamente. La principal via de
acceso la constituye la carretera Panamericana, a la cual
convergen diferentes carreteras que comunican con los
distintos municipios y caserlos de la zona (Fig.1)
1.2 Geologfa y geomorfologfa
EI valle alto del Rfo Patla, esta constituido por una
secuencia vulcano-sedimentaria terciaria y sedimentos
recientes en depositos aluviales que conforman abanicos,
terrazas y dep6sitos de coluvion, sobre un basamento
cretaclco, (Torres et al., 1991) (Fig.2). Este ultimo esta
constituldo por rocas diaMsicas y conforma el limite W del
valle en las estribaciones de la Cordillera Occidental.
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Area de estudio
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Figura 1. Ubicaci6n del area de estudio
TORRES
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Fig.
1 de
EI Terciario esta conformado por tres grandes unidades de
base a techo:
a) Forrnaclon Mosquera (TEm): constituida por una secuencia
de areniscas y conglomerados cuarzosos intercalados con
arcillolitas ferruginosas y capas de carbon;
b) Medio
Terciario
(MT): conformado
por limolitas
intercaladas con areniscas de grano fino en su parte
superior, paquetes de limolitas, arcillolitas en su parte media
y superior; esta unidad da geoformas angulosas y recortadas;
c) Formacion Galeon (TQg): se encuentra en contacto fallado
con la anterior unidad, litoloqicarnente esta conform ada por
aglomerados
polimigticos
y grawacas.
Presenta
una
morfologfa de cerros islas cortados, con alturas hasta de 850
m.
EI Cuaternario
ssta conformado
por cuatro tipos de
depositos: de lIanura aluvial (Qal), de terraza aluvial (Ot),
coluviales (Qc) y depositos de abanico aluvial (Qca). Existen
dos abanicos en la zona: abanico de Galindez constituido por
niveles de arenas pumfticas y arenas cuarzo-teldespaticas de
grana fino a grueso y abanico de Olaya, constituido por
gravas en matriz arcillosa.
Tectonicarnente el area se encuentra afectada por dos
sistemas de falla:
a) Sistema de falla de Romeral: comprende los lineamientos
y fallas hasta el E del Rfo Patfa; geneticamente establece el
limite occidental de la corteza continental en el occidente
colombiano (Perez, 1980). Asociadas a este sistema se
encuentran las fallas de Potrerillos, de tipo inverso y que
pone en contacto rocas del Medio Terciario inferior con rocas
vulcano-sedimentarias
terciarias y cuaternarias. Falla de
Chaguarguico, pone en contacto rocas del Medio Terciario
medio con la parte superior del mismo conjunto.
b) Sistema del Patfa, se ubica al W del Rfo Patfa. Constituido
por fracturas tensionales originadas en la zona de flexion de
la placa oceanica durante el Cretaceo Superior (Perez op.
cit.) (mica en el area. Este sistema se encuentra en su
mayor parte cubierto por sedimentos vulcano-sedimentarios
recientes.
2. PROSPECCION
2.1 Fundamento
GEOLECTRICA
te6rico
La resistividad electnca, p, de rocas y sedimentos del
subsuelo, se define como la resistencia que estos oponen al
f1ujo de la corriente, L,. La resistividad depende entonces de
las caracterfsticas de los materiales (composicion, tamafio de
grano, selsccion, madurez, cornpactacion, etc.), del tipo de
fluido presente en ellos y de los procesos de contacto entre
Ifquidos, gases y esqueleto solido. La relacion entre estos
facto res y la litologfa propiamente dicha se expresa con los
conceptos de porosidad y permeabilidad. De esta manera la
resistividad
depende de la porosidad, permeabilidad
y
geometrfa de las diferentes unidades litologicas.
Dependiendo de los objetivos existen diferentes tecnicas
de mediclon. En el presente caso se utilizo la tecnlca de
Sondeo Electrico vertical (SEV), con el arreglo simetrico de
Schlumberguer, en el cual se establece un campo electrico
entre los electrodos A y B Y se mide la diferencia de
potencial entre los electrodos M y N, como se muestra en el
siguiente esquema:
Arreglo simemco de Schlumberguer
Con el metoda de resistividad electrica, en su tecnica de
Sondeo Electrico Vertical (SEV), se busca medir los cam bios
de resistividad con la profundidad. Estos cambios se pueden
equiparar con cambios de litologfa y/o tipo de material y
fluidos. En general, el potencial medido en superficie entre
dos electrodos puntuales M y N, se puede expresar en
tuncion de resistividades y espesores. Por 10 tanto, con la
medida de parametres electricos en la superficie es posible
deducir las caracterfsticas Iitologicas del subsuelo. Por otro
lado la profundidad de investiqacion depende de la distancia
entre A y B; asf, a mayor ssparacion entre A y B, mayor
profundidad de tnvestipacion (lakuboYskii
& LiajoY, 1980;
Astier, 1975).
Como en todos los rnetodos en los cuales se estudia un
campo potencial, existen multiplicidad de soluclones, 10 cual
dificulta la interpretacion final. Sin embargo, con un control
adecuado con informacion geologica, de superficie y pozos,
informacion geoffsica, registros, etc., es posible afirmar que
las soluciones proporcionadas por el metodo estan dentro de
un alto grade de confiabilidad.
2.2 Hip6tesis de trabajo
La reahzaclon de sondeos electricos verticales en el valle
alto del Rfo Patfa puede proporcionar muy buenos resultados
teniendo en cuenta que existen unidades que, que por sus
caracterfsticas litologicas y composicion rnineraloqica, pueden
presentar contrastes de resistividad, apreciables. Se esperan
valores muy altos para las rocas diabasicas del Oretaceo,
valores medios a altos para sedimentos y rocas arenaceas
de la secuencia terciaria-cuaternaria y valores medios a bajos
para sedimentos y rocas limo-arcillosas del cuaternario y
terciario,
los
cuales
convenientemente
interpretados
perrnitiran definir las diferentes unidades y encontrar las que
ofrezcan las mejores posibilidades como acufferos.
2.3 Toma de datos de campo
Los puntospara la localizacion de cad a SEV, se ubicaron
sobre la base geologica (Torres, et aI., 1991), teniendo en
cuenta aquellos sitios en donde la informacion de superficie
era escasa. Por otro lado se trato de conformar perfiles, que
facilitaran la correlacion, Algunos SEV se ubicaron encima 0
muy cerca a afloramientos de las roeas antiguas con el fin de
patronar estas. En las zonas en donde se suponfa que el
relleno reeiente era mas grueso se apliearon AB/2 mayores,
IIegando a ser hasta de 900 m; en total se levantaron 60
SEV distribuidos en las siguientes planchas :
363-IV-D = 6
387-I-A = 2
364-III-C ,. 18 .
386-II-B = 28
386-11-0 = 6
2.4 Procesamiento e interpretaci6n
Los datos de resistividad aparente, p Vs AB/2, fueron
procesados mediante el programa VES-4.2-S de la TNO, que
se basa en la soluci6n del problema directo, el cual para un
modele dado calcula la curva de resistividad respectiva. Esta
curva en un proceso iterativo, en el que se fueron variando
los parametres
del modele (resistividad
aparente ylo
profundidad), se compar6 con la curva obtenida en campo,
hasta obtener un modelo cuya curva fue semejante a la
curva de campo. EI modele final se pudo establecer
complementando datos electricos con informacion geol6gica
del area.
3. CARACTERISTICAS
GEOELECTRICAS
CON
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Figura 3. Secci6n geoelectrica A-A'
En el valle alto del Rio Patfa, se pudieron distinguir tres
grupos de reslstividades:
a) Altas, de 100 a 400 Ohm-m, se asocian especial mente a
los sedimentos del abanico de Galindez y depositos de
terrazas compuestos por arenas y gravas semisaturadas;
b) Medias, entre 20 y 100 Ohm-m, se asocian con arenas y/o
areniscas de grana medio a fino y limolitas semisaturadas;
c) Bajas, menores de 20 Ohm-m, asociados con sedimentos
y rocas arcillosas.
3.1 Secciones geoelectricas
Con el objetivo de analizar la continuidad de las unidades
en diferentes direcciones se realizaron secciones en sentido
transversal y longitudinal. En las secciones transversales se
ve una buena continuidad de las unidades, excepto por las
discontinuidades 1 y 7 que al parecer estan asociadas con
los dos sistemas de fallas regionales ya descritos y que
afectan las rocas crstacicas y terciarias (Figs.2-7).
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Figura 4. Secci6n geoelectrica B-B'
En las secciones longitudinales (Fig.2, 8-11), la correlacion
de las unidades electricas es muy diffcil. Se evidencia la
presencia de varias discontinuidades,
que desplazan las
unidades verticalmente, especialmente en las secciones F y
G, en donde se aprecia una fuerte tectontca que afecta toda
la secuencia Terciaria.
La secclon H (Fig.10), muestra valores altos despues de
cierta profundidad, posiblemente indicando la presencia de
las rocas diabastcas de la cordillera por debajo de una
cubierta cuaternaria.
En la secci6n I (Fig. 11), se ve la continuidad del abanico
de Galindez (unidad ta), el cual se extiende hacia el NW,
chocando con fa cordillera occidental.
En general, se pudo establecer que existe una secci6n
tfpica que consta de techo a base, de un paquete con
resistividades
altas, entre
100 Y 400 Ohm-m, que
corresponderia a los sedimentos mas recientes (arenas y
gravas), un paquete con resistividades medias a bajas, entre
20 y 100 Ohm-m, que muestran intercalaciones de areniscas
de grano medio a fino y limolitas y un basamento con
resistividades
bajas,
menores
de
20
Ohm-m,
correspondientes a arcillolitas. Esta secuencia es desplazada,
por las diferentes discontinuidades electncas asociadas a los
sistemas de fallas que estan afectando la zona, como se ve
en las secciones transversales y longitudinales.
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Figura 5. Secci6n geoelktrica
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Figura 10. Secci6n geoelectrica longitudinal
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Figura 11. Secci6n geoelectrica longitudinal
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MAPA DE ISORRESISTIVIDAD
A 10M
MAPA DE ISORRESISTIVIDAD
DE PROFUNDIDAD
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M DE PROFUNDIDAD
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706000
1008500
( b)
DEL BASAMENTO
GEOELECTRICO
1008500
993500
726000
721000
716000
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998500
SCALE 1:3429
Figura 12. Mapas de: (a) isorresislividad-10
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1003500
(c)
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SCALE 13429
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1003500
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711000
706000
1008500
( d)
m de prof.; (b) isorresislividad-100 m de prof.; (e) isopaeas Cuatemario; (d) prof. basamento geoelectrico
3.2 Unidades
geoelectricas
y correlaci6n
litol6gica
En la Tabla 1 se describen cada una de las secciones con
las unidades, resistividades (p), profundidad (H), espesor (h)
y correlaci6n litol6gica (ver secciones).
Secciones
profundidad
Secci6n
Unidad
A-A
B-B
c-c
20-60
20-60
II
30-33
150-170
120-150
III
IV
12-18
30-38
120
150-250
70
120
V
la
3-7
16
6-10
6-10
lal
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8-18
28
5-20
37
5-20
35
III
IVA
15
63
70
53
43
52
IV
24-32
135-220
90-210
V
lal
5-13
6-18
20-27
20-27
II
1500
IV
lal
II
II
III
IV
E-E
h
110-400
IIIB
D-D
H
p
la
II
liB
III
3.3
TABLA 1
con las unidades, resistividades
(p),
(H), espesor (h) y correlaci6n
litol6gica
5
5
40
110
18
50
15-19 110-180
160
6
20-30 150-280
97
30
60-90
110
50-160
13
13
7
50-160
22-37
8-11
17
9-25
45-70
9-25
36-47
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350
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250
9-30
V
9
lal
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6-15
350
7-22
9-30
13
50-80
37-50
III
IV
1.5-5
16
140
400
60
260
V
8
3
L1TOLOGIA
Arenas
y
gravas
semisaluradas
(abanico de
Galindez)
Areniscas
finas a medias
saturadas
Limolilas
Areniscas
finas a medias
saturadas
Basamenlo arcilloso
Arenas y gravas en matriz
arcillosa (abanico de Otaya)
Limos y arcillas
Areniscas
finas a medias
saluradas
Limolilas
Areniscas
gruesas
saturadas
Arenfscas
finas a medias
saturadas
Arcillolilas
Arcillas y limos (depositos
aluviales)
Gravas secas (en terraza
aluvial)
Areniscas medias saturadas
Limolilas
Limolilas
Arcillolitas
Areniscas
finas a medias
saluradas
Arcillas
(de
lIanura
de
inundaci6n)
Arenas y gravas saturadas
Limclitas a areniscas finas
saturadas
Limolitas
Areniscas finas saturadas
Arcillolilas
Limos y arcillas
Gravas saturadas
Arcillolilas
y Iimolilas
saturadas
Arcillolilas
Limolilas
Arcillolilas
Mapas
A partir de los valores obtenidos
de resistividad y
profundidad de los diferentes SEV, se realizaron 4 mapas
(Fig.12):
a) Mapa de isorresistividad del Cuaternario realizado a una
profundidad de 10m y muestra tres sectores: el sector SW,
sobre el abanico de Galindez. las resistividades mas altas se
prf3Sentan hacia la parte distal y disminuyen hacia su parte
terminal; el sector central presenta resistividades bajas,
menores de 30 Ohm-m; en el sector NE, las resistividades
son medias. En este mapa se observa c1aramente la
distribuci6n de los sedimentos del abanico de Galindez
(Fig.12a).
b) Mapa de isorresistividad del Terciario, se realiz6 a 100 m
de profundidad. Los valores de resistividad en este mapa en
general son bajos. Hacia el SW se presenta un sector de
altos valores, los cuales podrian ser causados por las rocas
crstaclcas de la cordillera occidental que se internan en el
valle a esta profundidad (Fig.12b).
c) Mapa de espesor del Cuaternario, en este mapa se
observa el mayor espesor del cuaternario en el abanico de
Galindez, en donde alcanza hasta 70 m; En el resto del area
el Cuaternario no sobrepasa los 30 m. Se observa una serie
de huecos, posiblemente
ya existentes en el Terciario
(Fig.12c).
d) Profundidad del basamento: muestra una serie de cuencas
alineadas NE-SW, 10 cual estaria relacionada
con el
fallamiento en esta direcci6n. En la parte superior se
aprecian tres cuencas con alineamiento
diferente, que
indicaria fallamiento en esta direcci6n y no visible en la
superficie. La profundidad es muy variable, pero en general
el basamento se superficializa hacia el NE (Fig.12d).
4. INTERPRETACION
4.1
Discontinuidades
geol6gicos
DEL MODELO GEOELECTRICO
geoelectricas-Lineamienlos
Con el estudio qeoelectrico se pudieron ubicar varias
discontinuidades,
algunas
de
las
cuales
parecen
corresponder
a fall as y lineamientos cartografiados
en
superficie a partir de totoqeoloqla (Torres, 1991). En total se
detectaron 7 discontinuidades (ver secciones): la 1 y la 7, se
han asociado con la falla del Patfa al W y la Falla Potrerillos
al E; las otras discontinuidades se asocian con Iineamientos
con direcci6n general NW/SE (Fig.2).
EI modele geoelectrico obtenido en el Valle alto del Rro
Patfa, muestra una tect6nica de bloques muy fuerte
especial mente en direcci6n E-W, la cual esta afectando
especial mente las rocas cretacicas y la secuencia Terciaria.
Los sedimentos
cuaternarios
se depositan
sobre una
geomorfologia
Terciaria de cerros levantados
y valles
cortados.
La secuencia Terciaria ha side afectada por tectonismo
continuo, siendo muy dificil realizar una correlaci6n de
unidades en todo el valle (secciones G, H, I). AI NW del Hfo
Patfa la secuencia se presenta muy arcillosa, con valores de
resistividad muy bajos (secciones C, E Y G). Esto estaria
indicando un levantamiento de la secuencia relacionado con
la Falla de Romeral. Hacia el SW (seccion A y H), la
secuencia es mucho mas arenosa, 10 que estaria sugiriendo
un enterramiento hacia este sector.
4.2 Interpretacion
hidrogeologica
Los acuiferos en el valle del Rro Patfa son de dos tipos:
libres y semiconfinados. Los primeros estan relacionados con
arenas y gravas de depositos de terrazas marginales, cuyas
resistividades varian entre 50 y 350 Ohm-m y con arenas y
gravas del abanico de Galindez. Alii las resistivid,!des varian
entre 70 y 400 Ohm-m. Los ultimos, estan asociados con la
secuencia Terciaria y corresponden a paquetes de a eniscas
de grana fino a medio con resistividades entre 20 y 70
Ohm-m.