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Aplicación del método de resistividades con SEV para lacaracterización hidrogeológica de la cuenca de Dajla (Argelia)

Application of resistivity methods using VES for hydrogeologic characterization of Dakhla Basin (Algeria)

Sara Torres López (1,2), Alfonso Muñoz Martín (1), Alberto Jiménez-Díaz (1,2), Baba Ahmed (1,2), Javier de Lorenzo (2),Cristina García López (1,2) y Antonio Olaiz Campos (1,2)

(1) Departamento de Geodinámica. Facultad de CC Geológicas. Universidad Complutense de Madrid. C / José Antonio Novais, 28040 Madrid.amunoz@geo.ucm.es; ajimenezdiaz@geo.ucm.es(2) Asociación GeoSolidarios. Facultad de CC Geológicas. Universidad Complutense de Madrid. C / José Antonio Novais, 28040 Madrid.

ABSTRACT

The aim of this study is the hydrogeological exploration and characterization using Geophisical surveying inthe vicinity of Dakhla Basin (Algeria). To that end, it has been used the method of resistivities through VerticalElectric Sounding (VES) on a campaign carried out in April 2009. The work included 19 VES, which have beencalibrated with existing wells and with field geological observations. The results have allowed the characterizationof Tertiary deposits as well as Ordovician sandstones. With these data, it has been possible to identify theposition and thickness of a shallow salty aquifer, and the roof of a deep freshwater aquifer developed on theOrdovician sandstones. The integration of the geometry of the aquifers with the resistivity values obtained inthe Ordovician sandstones has allowed the location of a favorable area for the situation of a new well.

Key words: Geophysical surveying, hydrogeology, detrital deposits, vertical electric sounding, Dakhla(Algeria).

Geogaceta, 48 (2010), 223-226 Fecha de recepción: 15 de febrero de 2010ISSN: 0213-683X Fecha de revisión: 21 de abril de 2010

Fecha de aceptación: 28 de mayo de 2010

Introducción y objetivos

Los campamentos de refugiadosSaharauis se encuentran en la parte másoccidental de Argelia, están constituidospor cuatro núcleos poblacionales principa-les, Aaiun, Auserd, Smara muy cerca de laciudad Argelina de Tindouf y 200 km másal Sureste, Dajla. La zona se caracterizapor tener una topografía plana con grandesllanuras llamadas Hamadas, sobre las quedestacan relieves litológicos de muchacontinuidad lateral. Estos relieves presen-tan direcciones ENE-WSW, y están cons-tituidos por rocas Paleozoicas(Ordovícico-Devónico inferior) que deli-mitan una red hidrográfica bastante efíme-ra. Estos asentamientos tienen fuertes pro-blemas de abastecimiento de agua potable,por lo que en el marco del Proyecto deCooperación al Desarrollo UCM, se plan-teó la posibilidad de realizar una campañade investigación geológica-geofísica conel objetivo de caracterizarhidrogeológicamente el entorno y estudiarposibles ubicaciones para nuevos pozos deabastecimiento (Proyecto «Formaciónpráctica avanzada de profesionales parala exploración de aguas subterráneas ymantenimiento de infraestructuras asocia-

das en los Campamentos de RefugiadosSaharauis»). En este contexto los objeti-vos de este trabajo son: 1) caracterizar losposibles acuíferos de la zona de estudio.2)estudiar las posibilidades de abastecimien-to de Dajla, 3) proponer la ubicación de unnuevo pozo de abastecimiento.

Para alcanzar los objetivos planteadosy dadas las dimensiones y característicasgeológicas de la zona de trabajo, se plani-ficó una campaña de investigacióngeofísica mediante la integración e inter-pretación conjunta de datos geológicosprevios, ortoimágenes de satélite y mode-los digitales del terreno.

Marco geológico e hidrogeológico

El área de estudio se encuentra en elflanco Sur de un gran monoclinal, lla-mado sinclinal de Tindouf, que se apo-ya de manera discordante sobre una for-mación precámbrica graní t ica . Elmonoclinal está formado por una seriePaleozoica que presenta buzamientosmuy bajos (2º-8º) hacia el Noroeste(Ron Martín, 2006). Sobre esta seriePaleozoica, y de manera discordante, seencuentran depósitos detríticos Tercia-rios y Cuaternarios que forman peque-

ñas cuencas sedimentarias orientadasNE-SO. Éste es el caso de la cuenca deDajla, que se encuentra discordante sobreel contacto entre las formacionesOrdovícicas y Silúricas. Esta estructurase puede observar a lo largo de un corteNO-SE (Fig. 1). La serie estratigráfica enel área está constituida por las siguientesunidades (Fig. 1): a) Precámbrico: grani-tos calcoalcalinos (facies Ain Bentili), b)la serie Paleozoica discordante sobre elgranito está constituida por: Areniscas(Ordovícico), Pizarras y Calizas azulescon ortoceras (Silúrico Medio-Superior)y las Areniscas de Ratmia (Devónico In-ferior, Hernández-Pacheco et al., 1949).C) Por último, se encuentran las seriesdetríticas Terciarias, también llamadasformaciones Hamadienses, que rellenanla cuenca Terciaria de Dajla.

En Dajla hay inventariados más de400 pozos, la mayoría de ellos artesanalesque no superan los 5 metros de profundi-dad. Existen dos pozos de bombeo (Fig1): el pozo OBL-1 situado más al norte,es un pozo de agua salada utilizada parael riego del huerto de Dajla de 10 metrosde profundidad, y el pozo OBL-2 para elabastecimiento de la población con 42 m(Do Campo, 2006).

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Geofísica

Metodología

Desde el punto de vista geofísico losmétodos más utilizados para la investiga-ción hidrogeológica son los eléctricos (me-dición de resistividades con sondeos eléc-tricos verticales o tomografía eléctrica) yelectromagnéticos de inducción (EM), bienen dominio de tiempos (TDEM) o de fre-cuencias (FDEM). En ambos casos elparámetro utilizado es la resistividad eléc-trica (o su inversa la conductividad), cuyovalor está fuertemente controlado por lapresencia de agua, y la litología, debido aque la conducción eléctrica en medios ro-cosos (exceptuando las arcillas y materialesmetálicos) es, fundamentalmenteelectrolítica (Olaiz et al., 2009).

En el estudio de series detríticaspermeables (excluidas las arcillas) el fac-tor que más controla la resistividad es laporosidad, de manera que a mayor porosi-dad menor valor de resistividad. La elec-ción del método de resistividades median-te SEV se debe a que los materiales pre-sentan buenos contrastes de resistividad ya que es adecuado para los estudioshidrogeológicos en series detríticas. Porotra parte, se desechó la posibilidad deotros métodos (tomografía eléctrica) porlimitaciones logísticas y porque la Unidadde Hidráulica de la República Árabe Saha-raui Democrática sólo dispone de unresistivímetro para SEV.

Para la prospección geoeléctrica he-mos utilizado un resistivímetro con lecturadigital y control automático de la polari-dad DATARES de la casa Ambrogeo. Lasensibilidad del equipo de resistividades esde 0,05 mV y 0,05 mA. Se ha utilizado unafuente de alimentación de corriente conti-nua, que proporciona hasta 350 V con 160mA. El dispositivo electródico utilizado entodos los sondeos eléctricos ha sido elSchlumberger, y la apertura de AB/2 máxi-ma ha sido de 300 m, suficiente para obte-ner la geometría de las unidades en lacuenca de Dajla y el techo de las areniscasOrdovícicas. Los datos de resistividadesaparentes frente a semi-aperturaelectródica (AB/2) obtenidos han sido in-vertidos mediante un sistema de inversiónautomática basado en el algoritmo deConstable et al. (1987), para obtener lasresistividades y espesores reales de cadaunidad geológica. Finalmente se ha reali-zado un análisis de equivalencia de los re-sultados de cada sondeo para tener cuanti-ficada la incertidumbre de cada uno de losparámetros calculados. También se utilizóun resistivímetro PASI, perteneciente a launidad de Hidráulica de la República Ára-be Saharaui Democrática.

Trabajos realizados

Durante la campaña de campo se reali-zan un total de 20 SEV, con una apertura

de alas de entre 200 y 300 metros siempreparalelos a la dirección de la seriepaleozoica (ENE-OSO) y una profundidadmáxima de exploración de 150 metros.Para poder entender la distribución espa-cial y estructura del terreno, se realizan 9perfiles, cinco de ellos longitudinales y pa-ralelos a la dirección de la serie paleozoicay 4 de ellos transversales.

Posteriormente, y con el objeto de ca-racterizar la geometría en 3-D de las prin-cipales unidades, se han realizado una se-rie de mapas de las superficies de interéshidrogeológico, así como de los espeso-res de un nivel de acuífero salado. Por úl-timo, y para seleccionar áreas favorablespara la ubicación de un nuevo pozo, serealizó un mapa de iso-resistividades rea-les del techo de las areniscas ordovícicas.Todos los mapas se han realizado median-te la interpolación de los datos de los son-deos, y de las condiciones geológicas decontorno a una malla regular de 100 m delado mediante «Kriging» con variogramalinear. Las condiciones de contorno in-cluyen puntos digitalizados donde existíaun control geológico en superficie (ej.Cartografía del Techo del Ordovícico), obien extraídos de los cortes geológicosrealizados. Finalmente la malla regular seha suavizado y blanqueado en aquellaszonas donde no existían datos de las uni-dades para evitar una sobreinterpolaciónalejada de la realidad.

Fig. 1.- Situación geográfica, mapa geológico y corte geológicogeneral. En la figura se muestra la posición de: los SEV realizados

en la campaña, del pozo salado OBL-1 y del pozo de abastecimientoOBL-2, situación del perfil transversal 1 y perfil longitudinal 2. En

punteado se muestra la extensión del campamento de Dajla.

Fig. 1.- Location, geological map and general cross section.Position of the VES carried out in the campaign. Location of OBL-1salt water well and fresh water OBL-2 well. Location of transversalprofile 1 and longitudinal profile 2. Dotted it is shown the extent of

the Dakhla camp.

Fig. 2.- Estructura general de la cuenca de Dajla deducido del perfillongitudinal 4 y perfil transversal 1. Se muestra dentro del perfil los

valores de resistividades (Ohm·m) calculados en los diferentes SEV. Verfigura 1 para la posición de los SEVs y cortes.

Fig. 2.- Overall structure of the Dakhla Basin, inferred from longitudinalprofile 4 and transversal profile 1. Resistivity values (Ohm·m) calculated

on each VES are also shown in the profile. See figure 1 for the VESpositions and cross-sections.

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Aplicación del método de resistividades con SEV para la caracterización hidrogeológica de la cuenca de Dajla

Resultados

La integración de los resultados de losSondeos Eléctricos Verticales calibradosen los pozos existentes, con los aflora-mientos geológicos, ha permitido estable-cer una correlación entre niveles deresistividades y litología, separando a és-tas en 7 grupos (Tabla I). A continuaciónse describen estas unidades:

En los perfiles observamos en super-ficie una unidad de alta resistividades quedenominamos costra plio-cuaternaria, esuna unidad irregular y discontinua quepresenta espesores medios entre 2 y 4metros pero que en algunos puntos comoen los SEV 8 y 19 llega a alcanzar espe-sores de hasta 8-9 metros (Fig. 2).

Dentro de los materiales terciarios sedistinguen cuatro unidades con contactostransicionales entre ellas: a) una unidad demuy baja resistividad que aparece en formade lentejones formada por arcillas, b) unaunidad de mayor espesor y de bajaresistividad (perfil longitudinal 2, (Fig. 2) yc) otra unidad de gran espesor y de altaresistividad que se observa en ellongitudinal 4 (Fig. 2). A techo de estas uni-dades de mayor espesor se observa en elsector central y al NE de la cuenca, la dis-posición de un nivel de muy bajaresistividad (< 15 Ohm·m) que hemos inter-

Fig. 3.- Mapa de Iso-resistividades de las areniscas del Ordovícico por debajo de la cuenca deDajla, y mapa de isopacas del acuífero salado. Las elipses muestran dos áreas favorables parala ubicación de nuevos pozos. En la parte inferior derecha se muestra en punteado las arenis-

cas Ordovícicas aflorantes.

Fig. 3.- Ordovician sandstones isoresistivity map below the Dakhla Basin, and the isopach mapof the salty aquifer. The white ellipses show two favorable areas for the location of the new wells.

At the bottom right is shown in dots the Ordovician sandstone outcropping.

Tabla I.- Unidades geológicas diferenciadas y valores de resistividades asignados.

Table I.- Characterized geological units and assigned resistivity values.

pretado como «unidad de acuífero salado»,por calibración con los sondeos presentesen la zona. Este acuífero salado alcanza sumáximo espesor en los SEVs 2 y 11 (entre12 y 14 m), y su disposición se observa enlos cortes (Fig. 2) y en el mapa de espesordel mismo (Fig. 3). El mapa de isopacasmuestra como este nivel se acuña hacia elSW y abre su extensión hacia el NE, desta-cando un fuerte gradiente del espesor en lazona de contacto con las areniscasordovícicas (Fig. 3).

Con respecto a las areniscasordovícicas, los cortes y mapas mues-tran el techo con una geometría irregu-lar con un hundimiento generalizadodel techo hacia el N y con variacioneslaterales, lo que constituye un paleo-re-lieve (Fig. 2). Destaca un umbral mássuperficial de orientación N-S y doszonas al NO y NE donde el techo delOrdovícico se encuentra más deprimi-do (Fig. 4). Dentro de las areniscasordovícicas se distinguen dos unidadesen función de su resistividades: unaunidad de baja resistividad (alta poro-sidad) asociada a la presencia de aguadulce, estimando una potencia mínimade acuífero dulce en la posición delSEV 3 (pozo de abastecimiento) enaproximadamente 35 metros de espe-sor, y una unidad de alta resistividad,que en tres de los sondeos (3, 13 y 14)se dispone por debajo del nivel de me-nor resistividad (Fig. 2).

Conclusiones

Los datos obtenidos durante la cam-paña de campo realizada en Dajla del 28de marzo al 10 de abril de 2009 y la inter-pretación de los mismos ha permitido lacaracterización geoeléctrica del techo delOrdovícico y de la estructura de la cuen-ca terciaria, con tres unidades, en la zonade estudio.

Los cortes y mapas realizados inte-grando la información geofísica y los da-tos geológicos de campo, han permitidodelimitar las superficies del Techo delOrdovícico, así como definir la posición yespesor del acuífero salado presente en lazona.

El nivel de acuífero más favorableen la zona son las areniscas delOrdovícico, y la selección de las zonas

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favorables para la ubicación de un nue-vo pozo de abastecimiento se ha reali-zado teniendo en cuenta tres factoresprincipales, 1) existencia de todo el es-pesor de areniscas ordovícicas (máximatransmisividad y recarga) , 2)res is t iv idades mínimas (a l tasporosidades) y 3) viabilidad logística,evitando un sobrecoste por perforacióndel terc iar io y cercanía a lasinfraestructuras existentes en Dajla.

Dado el mapa de iso-resistividadesde las areniscas Ordovícicas, las zonas

más favorables (resistividades < 300Ohm*m) se sitúan en torno al pozo ac-tual OBL-2 y también en el extremo Odel mapa (Fig. 4). Además en dichomapa se muestra superpuesto el mapa deisopacas del acuífero salado con el fin depoder obtener el espesor del mismo en elpunto de ubicación del pozo de abasteci-miento.

Teniendo en cuenta los factores prin-cipales ya citados y el mapa de iso-resistividades, la zona más favorable es laque está situada más al Este (Fig. 4).

Fig. 4.- Mapa de Isobatas del techo de las areniscas del Ordovícico por debajo de la cuenca deDajla. Las líneas blancas corresponden a la posición de los 9 perfiles interpretados. En la parte

inferior derecha se muestra en gris punteado las areniscas Ordovícicas aflorantes.

Fig. 4.- Isobaths map of the top of the Ordovician sandstones below the Dakhla Basin. The whitelines correspond to the position of the 9 interpreted profiles. At the bottom right is shown in

dotted gray the Ordovician sandstone outcropping.

Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado porel Proyecto de Cooperación al Desarro-llo UCM «Formación práctica avanza-da de profesionales para la exploraciónde aguas subterráneas y mantenimientode infraestructuras asociadas en loscampamentos de RefugiadosSaharauis» y es parte del proyecto defin de máster del primer autor. El traba-jo ha sido llevado a cabo gracias a lacolaboración de la asociaciónGeosol idar ios y del grupo deTectonofísica de la facultad de C.C.Geológicas de la Univers idadComplutense, que ha cedido los equi-pos geofísicos. Los autores agradecenal revisor sus observaciones, que hanmejorado el manuscrito original.

Referencias

Constable, S.C., Parker, R.L. y Consta-ble, C.G. (1987). Geophysics, 52, 289-300.

Docampo, E. (2006). Proyecto Fin de Ca-rrera Universidad de Santiago deCompostela, 169 p.

Docampo, E. y Molinero, J. (2006). In-forme interno Ingeniería sin Fronte-ras-Galicia, 20 p.

Hernández-Pacheco, E., Hernández-Pa-checo, F., Alía-Medina, M., Vidal-Box,C. y Guinea-López, E. (1949). CSIC,Instituto de Estudios Africanos, Ma-drid.

Olaiz, A., Muñoz-Martín, A., Villarroya,F., De Lorenzo, J., Castanedo, C. y Pa-dín A. (2009). Geogaceta, 46, p. 43-46.

Ron Martín, M. (2006). Informe internoIngeniería sin Fronteras-Asturias, 61p.