Análisis de las variaciones de resistividad eléctrica utilizando transiente electromagnético en la cuenca de Santiago

Abstract

La cuenca de Santiago se localiza en Chile Central, en la Depresión Intermedia, unidad geomorfológica ubicada entre la Cordillera de la Costa y el frente de la Cordillera Principal de Los Andes. En ella, se encuentra la ciudad de Santiago, siendo el principal núcleo urbano del país con una extensa área que supera los 900 [km²]. A esta latitud la depresión central está rellena por depósitos aluviales, fluviales y lacustres asociados a los ríos Mapocho y Maipo y a los esteros Colina, Lampa y Angostura. En el sector poniente hay depósitos volcánicos denominados Ignimbrita de Pudahuel. El basamento rocoso, inferido a partir de los principales cerros isla que se encuentran en la cuenca, corresponde a rocas intrusivas volcánicas y sedimentarias que datan desde finales del Oligoceno al Mioceno temprano. En este estudio se utiliza el método de Transiente Electromagnético en diferentes lugares de la ciudad de Santiago para caracterizar el relleno sedimentario de la cuenca y se realiza un análisis utilizando como parámetro de estudio la resistividad eléctrica. Para esto, parte de este trabajo consiste en adquirir una base de datos utilizando 47 mediciones, las cuales se procesan analizando el comportamiento de las curvas de resistividad aparente, y luego se realiza un modelado 1-D, para finalmente obtener la variación de resistividad eléctrica v/s profundidad. Los resultados muestran que gravas y/o arenas tienen resistividades entre 30 (secas) y 200 [Ωm] (húmedas); ceniza volcánica 200 - 1500 [Ωm]; sedimento consolidado y/o suelo residual y/o basamento rocoso meteorizado entre 200 - 1000 [Ωm]; limos y/o arcillas y/o arenas saturadas < 30 [Ωm] y el basamento rocoso, resistividades > 1000 [Ωm]. Por otra parte, los resultados expuestos se contrastan con trabajos de gravimetría, información de niveles estáticos y la estratigrafía obtenida de diversos estudios en la zona. Los modelos 1-D muestran profundidades de alcance entre los 100 y 250 [m], en los que se interpreta basamento en estaciones situadas a los bordes del valle. La existencia de estratos resistivos a profundidades importantes (> 150 [m]), ubicadas especialmente al centro de la cuenca, puede deberse a la presencia de depósitos de sedimento consolidado y/o suelo residual y/o basamento rocoso meteorizado, los cuales pueden considerarse como una zona de transición a un basamento rocoso cristalino. A partir de las estaciones restantes, se obtienen modelos en que se entregan espesores de relleno mínimos para diferentes sectores de la cuenca. En general, profundidades someras de la cuenca presentan depósitos de sedimento fino (limo y/o arcilla), arenas o sedimento saturado hacia el nor-poniente, depósitos de gravas y/o arenas húmedas hacia el norte y depósitos de gravas y/o arenas secas hacia el sur del sector de estudio. Los depósitos del relleno se asocian a un amplio rango de resistividades eléctricas y, con base en la geología de la zona, se revela la existencia de una cuenca heterogénea, con una distribución del relleno sedimentario asociada a la forma y etapas de depositación de los abanicos aluviales, principalmente los abanicos del Maipo y Mapocho.

Santiago basin is located in central Chile, in the Central Depression, which is a geomorpholo-gical unit placed between the Coastal Cordillera and the Western Andes Cordillera. Santiago city is the main urban area of the country, it has an areal extension of about 900[km2] and it is enti-rely settled over this basin. At this latitude the Central Depression is filled by deposits of alluvial, fluvial and lacustrine associated with Mapocho and Maipo rivers and the estuaries Colina, Lam-pa y Angostura. In the western sector there are volcanic deposits called Ignimbrita de Pudahuel. Underneath, there is a bedrock, whose composition is possible to infer by the main isolated hills of the basin which corresponds to intrusive volcanic and sedimentary rocks, dating from the Late Oligocene to the Early Miocene. This study uses Transient Electromagnetic method in different sites of Santiago city in order to characterize the sedimentary infill of the Santiago basin and a data analysis is performed using the electrical resistivity as a study parameter. To accomplish the latter, part of this work consisted in acquiring a data set of 47soundings, which were processed by analyzing apparent resistivity curves behaviour and by 1-D modelling, in order to get the variation of electrical resistivity as a function of depth. The results shown gravel and/or sand with resistivities between 30(dry) and 200[Ωm] (wet); volcanic ash 200-1000[Ωm]; silt and/or clays and/or wet sand lower than 30[Ωm] and the bedrock with resistivities greatest than 1000[Ωm]. On the other hand, this results were compared with the gravimetry surveys, static water level depth information and stratigraphic information from several previous studies in this zone. The 1-D models showed depths ranging between 100-250[m], where the presence of bedrock may be interpreted in soundings located at the edges of the valley. The existence of resistive layers at deep-rooted depths (>150[m]), specially found at the center of the basin, could be explained independently but not exclusively, by the presence of consolidated sediment deposits, residual soil or weathered bedrock, which could be considered as a transition stage to crystalline bedrock. In the case of the remaining stations, minimum thickness were established based upon 1-D modelling results, allowing a sedimentary infill characterization. In general, shallow depths north-westward of the basin present fine sediment and/or sands and/or saturated sediment fills, deposits of wet gravel and/or wet sands towards the north and dry gravel and/or dry sands deposits southwards of the study zone. Fill deposits were associated with a wide range of electrical resistivity which based on the geology of the area, reveals a heterogeneous basin and a distribution of the sedimentary infill linked to the form and depositional stages of the alluvial fans, mainly of Maipo and Mapocho alluvial fans.