Rozprawy doktorskie na temat „Prospecció geofísica”

La presente tesis tiene como objetivos el desarrollo, aplicación, calibración y validación del uso de información geofísica para la gestión, la caracterización y el estudio de la vulnerabilidad a la contaminación de los recursos hídricos subterráneos, planteando la eficiente integración de toda la información disponible. El proyecto de tesis ha desarrollado nuevas metodologías de aplicación de diferentes técnicas no destructivas (geofísicas) y ha validado la interpretación de los resultados obtenidos como apoyo para delimitar las zonas más favorables para la explotación de los recursos hídricos subterráneos, así como para evaluar la vulnerabilidad a la contaminación de los acuíferos, facilitando la protección y el control de las zonas más sensibles. Las principales fortalezas de las metodologías desarrolladas son su rapidez, resolución y la favorable relación coste/beneficio. Para ello se ha planteado el uso combinado de técnicas geofísicas ampliamente difundidas y contrastadas, como son la tomografía de resistividad eléctrica (ERT), los sondeos eléctricos verticales (SEV) y la gravimetría, con los generalmente más invasivos y costosos, pero siempre necesarios, métodos de caracterización directa clásicos (sondeos y piezómetros de investigación, ensayos de bombeo e infiltración y ensayos de laboratorio). Para validar las metodologías, éstas se han aplicado a distintos tipos de acuíferos, con diferentes problemáticas a tratar y distintas escalas y estrategias de trabajo. Los casos de aplicación se han seleccionado porque ocupan y preocupan en la actualidad a los gestores locales de aguas subterráneas. El primer caso de aplicación estudiado es la Cuenca de Valls. El comportamiento de las aguas subterráneas en esta zona se puede asimilar al de un sistema acuífero multicapa. En la cuenca de Valls se ha realizado un estudio cuantitativo y cualitativo de las aguas subterráneas en una zona declarada vulnerable a la contaminación de las aguas subterráneas, con una escala de trabajo regional (quilométrica), a partir de la reinterpretación de información ya existente. El tratamiento específico efectuado a datos de sondeos eléctricos verticales y su reinterpretación, apoyada en los datos de pozos disponibles, ha permitido también caracterizar a escala regional las características hidráulicas del sistema acuífero y la vulnerabilidad a la contaminación del mismo a través de la zona no saturada. Los métodos geofísicos han mostrado su utilidad en esta aplicación, proporcionado información muy valiosa de forma no destructiva, es decir sin necesidad de realizar nuevas perforaciones en el terreno que podrían actuar como vías preferentes para el paso de contaminantes hacia el acuífero. En el segundo y tercer caso de aplicación, Cubeta d’Abrera y Vall Baixa del Llobregat, el estudio también ha sido cuantitativo y cualitativo pero en este caso el comportamiento de las aguas subterráneas estudiadas se puede asimilar al de un acuífero libre. En estas zonas, el estudio se ha realizado a una escala intermedia (centenares de metros en el meandro de Ca n’Albareda) y local (métrica para las balsas de recarga artificial). En la Cubeta de Abrera y la Vall Baixa el trabajo se ha centrado en recopilar información preexistente (ya que se trata de una de las zonas más estudiadas de Europa) y en adquirir nueva información con un nivel de detalle inédito en la zona (caso de información geofísica). El uso combinado de la información proporcionada por fuentes diversas, como la cartografía hidrogeológica de la zona, la estructura del subsuelo definida por sondeos mecánicos, los resultados de los ensayos granulométricos de las muestras del sondeo más próximo, de campañas de prospección electromagnética y la interpretación de perfiles geoeléctricos realizados específicamente para este estudio, ha permitido establecer una metodología combinada para la mejor caracterización del medio acuífero implicado en la recarga artificial. La tomografía de resistividad eléctrica (ERT) en particular se ha mostrado como un método no destructivo, de bajo coste y elevada resolución, flexible y adaptable a distintas escalas de trabajo y tipos de adquisición que interfiere poco en el funcionamiento de las balsas de recarga artificial y permite caracterizar de un modo eficiente heterogeneidades hidrogeológicas del subsuelo y monitorizar procesos de infiltración y de colmatación en balsas de recarga artificial.
The goal of the present PhD thesis has been the development, application, calibration and validation of the use of geophysical information for management, characterization and study of vulnerability to contamination of groundwater resources in an efficient manner. During the thesis project we have developed new methodologies for applying different nondestructive techniques (geophysics) to validate the interpretation of the results as a support tool for the evaluation of the most favorable areas for groundwater collection, as well as assessing vulnerability to contamination of aquifers, facilitating the protection and control of the most vulnerable areas to be polluted. The main strengths of the methodologies developed here are the speed of application, their resolution and effective cost / benefit ratio. To achieve our aim we combine the use of widespread and reliable geophysical techniques, such as electrical resistivity tomography (ERT), vertical electrical soundings (VES) and gravimetry, with generally more invasive and expensive, but always necessary, hydrogeological classical methods like research piezometers, pumping and infiltration tests and laboratory assays. The methodologies have been applied to different types of aquifers, with different problems to deal with, at different scales and with different approaches. The case studies have been chosen because they concern local managers of groundwater resources. The first case study is an aquifer system located in the Valls Basin. We realize that groundwater behavior could be associated to a multilayer aquifer system and, therefore, we have carried out a regional scale quantitative and qualitative study of the aquifer system from the reinterpretation of existing information in a groundwater system partially declared vulnerable to the surface pollution due to nitrates. In the second and third case studies, Cubeta d'Abrera and Llobregat artificial recharge ponds respectively, the study has also been quantitative and qualitative but in these cases the behavior of the groundwater can be associated to an unconfined aquifer. In this part, work has focused on gathering background information (as it is one of the most studied areas of Europe) and on acquiring and processing new geophysics data with an unprecedented level of detail in this area. The use of complementary direct and indirect methods such as boreholes, grain-size analysis, infiltration tests and electromagnetic and geoelectrical surveys has allowed to improve the diagnosis of the saturated and non-saturated zone for better characterization of the geological environment involved in the managed recharge system. In particular, the ERT technique, a low cost and a high resolution tool has shown to be flexible and adaptable for surveying at different scales and arrays without disturbing the recharge process and also has demonstrated the usefulness of geophysical imaging to unveil hydrogeological heterogeneities and monitoring infiltration and clogging processes in surface Managed Aquifer Recharge systems.

El ambiente geotectónico en que se ubica Costa Rica, ha permitido el desarrollo de un arco volcánico activo, contexto geológico que favorece la formación de sistemas hidrotermales con potencial geotérmico; fuente de energía autóctona, sostenible y de bajo impacto para el ambiente, que por sus características se ajusta a las políticas económicas y ambientales del país. No obstante, es bien conocido que el desarrollo de un proyecto geotérmico implica un alto riesgo económico, lo que se ha tornado en un factor determinante a nivel mundial, que limita un mayor provecho de este recurso para generar electricidad. Sin embargo, en Costa Rica la energía geotérmica es estratégicamente importante, pues se utiliza en la base de la matriz eléctrica, por lo que el Instituto Costarricense de Electricidad (ICE) tiene programado iniciar en el primer semestre del 2018 el desarrollo del campo geotérmico Borinquen, ubicado en la falda oeste del volcán Rincón de la Vieja, Guanacaste, Costa Rica. Proyecto que dio origen a esta tesis doctoral, cuyo principal objetivo es mejorar la comprensión del sistema hidrotermal relacionado con la zona geotérmica Borinquen, para mitigar el riesgo asociado al desarrollo en busca de logar una explotación sostenible. Para lo cual, la investigación se enfoca en tres aspectos principales: El trabajo inicia con los estudios de exploración a nivel regional, con el fin de plantear un modelo volcanológico estructural del área de estudio. El cual se realiza con base en datos obtenidos por el ICE desde 1974, conjuntamente con nuevos trabajos de teledetección, geología de campo, descripciones exhaustivas de perforaciones, dataciones radiométricas, reinterpretación de datos gravimétricos y análisis de sismos naturales e inducidos; lo que permite describir la estratigrafía, estructura y evolución volcánica de la zona de interés. El estudio continúa con investigaciones más detalladas en el flanco suroeste del volcán Rincón de la Vieja, en busca de corroborar la existencia de un sistema hidrotermal económicamente explotable y plantear un modelo conceptual de la zona geotérmica Borinquen. Se utiliza como base el modelo volcanológico estructural, se analiza e integra la distribución de la: litoestratigrafía, mineralogía de alteración, resistiva aparente, gradiente térmico, así como composición geoquímica e isotópica de los fluidos provenientes de agua meteórica, manifestaciones hidrotermales y pozos. Información con la que se determina la ubicación de: fuente de calor, reservorio, capa sello, zona de recarga, pasos preferenciales y dirección del fluido. En la tercera parte del estudio, se diseña una estrategia inicial de desarrollo viable para la zona Geotérmica Borinquen. Se integra y analiza la información geológica, geofísica, gradiente térmico y el modelo conceptual del sistema hidrotermal, para generar modelos de aptitud con los que se zonifica el recurso geotérmico de alta entalpía, e identifican las áreas aptas para ubicar: las zonas de producción y reinyección; así como, las plazoletas de perforación. Además, por medio del método volumétrico “USGS Heat in Palce” y el simulador Montecarlo, se evalúa el potencial geotérmico y estima la energía eléctrica que puede generar el área destinada como zona de producción, con un fundamento estadístico y probabilístico. Con esta información se calcula el número de pozos necesarios para iniciar la producción de 50 MWe y plantear una estrategia inicial de desarrollo viable, que busca fundar las bases para lograr la explotación sostenible del Campo Geotérmico Borinquen.
The Costa Rican Electricity Utility (ICE) has programmed to start the first semester of 2018 with the development of the Borinquen Geothermal Field, located on the western flank of the the Rincón de la Vieja volcano, Guanacaste, Costa Rica. The mentioned Project has given rise to this Doctoral Thesis, which has the main objective of bettering the understanding of the hydrotheral system related with the Borinquen geothermal zone, in order to mitigate the risk associated with development, in the search of achisustainable exploitation. That is why this investigation focuses on three main aspects: Work begins with regional exploration studies, with the aim of proposing a vulcanologic-structural model for the study area. This is done based on the data obtained by ICE since 1974, along with new studies of teledetection, field geology, exhaustive borehole descriptions, radiometric datings, reinterpretación of gravimetric data as well as the analysis of natural and induced sismic activity; which have permitted to discover the stratigraphy, strucucture and volcanic evolution in the area of interest. Work continues with more detailed invsetigations on the southwest flank of the Rincón de la Vieja volcano, in search of confirming the existence of an economically exploitable hydrothermal system and propose a conceptual model for the Borinquen geothermal zone. Using the vulcanologic-structural model as a base, lithology, alteration mineralogy, apparent resistivity, geothermal gradient, the geochemical and isotopic composition of the meteoric waters, hydrothermal manifestations and boreholes are analyzed and integrated. This information is used to determine the location of: the heat source, the reservoir, the cap rock, the recharge zone and preferential flow directions. In the third part of hte study, an initial development strategy, viable for the Borinquen geohtermal zone, is designed. Geologic, geophysical and thermal gradient information is analyzed and integrated with the conceptual hydrothermal system model to locate: production and reinjection zones; as well as well pads for boreholes. Also, by of the volumetric method “USGS Heat in Place” and a Montecarlo simulator, the geothermal potential is evaluated and an estimate of the electric energy that can be generated is made for the production zone, based on statistics and probability. With this information the number of boreholes is calculated to start a production of 50 MWe and propose an initial strategy for viable development, which searches to form the base for achieving a sustainable exploitation of the Borinquen Geothermal Field.

El método magnetotelúrico es una técnica muy importante dentro de los métodos geofísicos de inducción electromagnética. La sensibilidad de las medidas a la existencia de inhomogeneidades laterales hace que la interpretación unidimensional no sea la herramienta adecuada para la interpretación de estructuras geológicas complicadas. Por dicho motivo, una de las actuales líneas actuales de investigación corresponde a la elaboración de algoritmos de modelización numérica de estructuras conductoras bi- y tridimensionales.

En este trabajo, presentamos un algoritmo de inversión bidimensional cuyo objetivo fundamental es la determinación de la forma de la frontera entre los diferentes conductores que caracterizan al medio.

En este proceso, para conseguir una mayor simplicidad sin perder generalidad, hemos trabajado con modelos de dos medios y una frontera entre ambos a determinar.

El problema ha sido abordado imponiendo que la frontera está descrita por una función expresable de forma analítica (f(y,z;p)= 0), de manera que los parámetros p de la curva son los parámetros del modelo bidimensional. Ello permite describir el modelo mediante un número reducido de parámetros, con lo cual se consigue una mayor estabilidad en la resolución del problema inverso.

El trabajo ha estado estructurado básicamente en tres unidades.

En la primera se ha revisado y descrito los fundamentos físicos del método magnetotelúrico.

En la segunda se presenta el proceso de elaboración de un algoritmo de modelización basado en la resolución de las ecuaciones diferenciales mediante el método de los elementos finitos (MEF) para su utilización posterior en el problema inverso. El algoritmo ha sido comprobado utilizando el modelo de control de Weaver, LeQuang y Fischer, y ofrece unos resultados satisfactorios. De forma complementaria, se ha realizado un estudio de los efectos provocados por los accidentes topográficos asociados a formas simples y, de esta manera, estimar sus consecuencias.

Los accidentes topográficos considerados han sido el de una cadena montañosa y el de un valle, para ambas polarizaciones E y H, y para perfiles de resisitividad aparente y de fase. Se ha observado que sus efectos son importantes en las proximidades de los cambios de pendiente y decrecen rápidamente al alejarse de los mismos. Igualmente se ha estudiado la proximidad de un mar cerrado y se observa una región para la que hay un cambio de comportamiento de los perfiles, que está originado por el hecho de que el mar sea cerrado.

La tercera unidad del trabajo corresponde al problema inverso. En ella se describe, en primer lugar, el proceso de inversión utilizado, que está basado en los estimadores bayesianos que permiten introducir de forma natural la información a priori, dada por la geología u otros datos geofísicos. La no linealidad del problema provoca que la resolución del problema inverso se realice mediante un proceso iterativo. El comportamiento del mismo ha sido ampliamente comprobado para problemas unidimensionales.

La realización del proceso iterativo para la resolución del problema inverso bidimensional implica el desarrollo de dos partes importantes para el mismo: el generador de mallas y el cálculo de la matriz de sensibilidad.

El primero surge del hecho de que los parámetros del modelo son los parámetros de la curva que describe la frontera, y éstos cambiarán de una iteración a otra, por consiguiente, también se modificará la geometría del problema. Para que el proceso sea automático es preciso disponer de un generador de mallas. Su elaboración ha seguido el siguiente criterio: se construye en primer lugar una malla rectangular; a continuación, se deforma en las proximidades de la frontera, de manera que la curva que describe la frontera corte a la malla únicamente en los nudos; finalmente se unen dichos nudos, con lo que la frontera queda representada por una línea quebrada. Ello permite trabajar con elementos triangulares de conductividad constante.

Por otra parte, en el algoritmo de inversión empleado es necesario calcular la matriz de sensibilidad del modelo para obtener el nuevo modelo a partir del antiguo. Dado que la resolución del problema directo se ha efectuado de forma numérica, esta matriz se ha de calcular de forma igualmente numérica. El proceso consiste en la resolución de tantos sistemas de ecuaciones lineales similares al obtenido al aplicar el MEF en la resolución del problema directo, como parámetros tenga el modelo. Para cada uno de ellos, únicamente es preciso calcular el término independiente del sistema de ecuaciones, porque la matriz del sistema coincide con la del problema directo. Además, el hecho de que la curva que describe la frontera se puede expresar de forma analítica permite calcular el término independiente de la ecuación de forma asimismo analítica. Todo ello lleva a una importante reducción en el tiempo de resolución del problema inverso.

Dado que la matriz de sensibilidad es una pieza fundamental en el proceso de inversión, hemos estudiado su comportamiento frente a las características de la malla (tamaño de los elementos, proximidad de la frontera lateral) y hemos comprobado que sus efectos no son importantes.

Finalmente, como comprobación del algoritmo, mostramos algunos ejemplos de inversión a partir de datos generados sintéticamente. Los modelos utilizados, y que pueden simular diferentes estructuras geológicas, han sido tres: el de una frontera descrita por una curva gaussiana, el una frontera descrita por una función salto inclinado y el de la frontera descrita por una elipse. En todos los casos se ha comprobado el adecuado funcionamiento del generador de mallas. En los mismos se observa la convergencia satisfactoria del algoritmo de inversión para los diferentes modelos y su correcto funcionamiento cuando se incorpora información a priori.
The MT method studies the conductive structure of the Earth's interior. The fact that this technique is strongly influenced by lateral inhomogeneities suggests the use of two- or three-dimensional models.

In this work, we present an algorithm of 2-D inversion directed to those problems where the unknown is the shape of the boundary between different conductors. The way we use the inversion is considering that this shape can be described by analytical functions. This achieves a reduction of the number of parameters and provides a better stability of the inversion algorithm. This algorithm is based on Bayessian estimators that let us to introduce a priori information in a natural way.

As an important part of this process we have developed the forward problem used by the inversion algorithm. It is performed numerically by the finite element method. As a complement of it, we have studied simple topographic effects: a range, a valley and the coast effect.

The automatic inversion relies on two process, that we also describe and study: the mesh generator, that builds the mesh automatically in every iteration, and the sensibility matrix, that is necessary to calculate the new models from the old ones, which is obtained numerically.

We present different examples with synthetic data that allow us to study the performance of the algorithm for simple shaped boundaries between media (Gaussian, ellipse and sloping step) that simulate different geological models. The results show that the algorithm works properly with and without a priori information.

La colisión entre dos placas continentales plantea importantes cuestiones acerca de los procesos litosféricos que tienen lugar. Dependiendo del acortamiento litosférico la colisión puede tener asociada la subducción de una de las placas. La subducción no se debe tanto a efectos gravitatorios, ya que la corteza continental no es lo suficientemente densa para subducir en conjunto dentro del manto, sino más bien al campo de esfuerzos compresionales generado por el movimiento de aproximación entre placas (Ziegler, 1990). La convergencia y colisión entre las placas continentales ibérica y europea se manifestó en superficie con la edificación del orógeno pirenaico. Estudios realizados en los Pirineos basados en la compatibilidad del acortamiento de los dominios superficiales de la corteza (datos geológicos) y de los dominios profundos (datos geofísicos), indican un acortamiento superior a 100 kilómetros. Un problema todavía sin resolver es la acomodación en profundidad de este acortamiento. Una posible solución es la subducción de la corteza inferior de la placa ibérica bajo la placa europea, sin embargo los métodos geofísicos empleados hasta ahora no presentan una subducción de gran magnitud y no permiten decidir sobre esta cuestión. La conductividad eléctrica puede ayudar a solucionar las cuestiones planteadas ya que es un parámetro independiente de los estudiados anteriormente.

Los métodos electromagnéticos se emplean en geofísica para determinar las propiedades de las estructuras geológicas en términos de la conductividad eléctrica ("sigma") o su inversa: la resistividad eléctrica ("ro"). Entre los métodos electromagnéticos el método magnetotelúrico (MT) es el que presenta una mayor resolución en los estudios corticales y litosféricos. Es un método de fuente natural que utiliza las fluctuaciones del campo electromagnético producido por la actividad solar en la ionosfera. A partir de la relación existente entre los campos eléctrico y magnético registrados simultáneamente en un punto de la superficie se puede inferir la distribución de resistividades eléctricas en profundidad.

En la memoria de esta tesis se presenta la adquisición, procesado e interpretación de datos magnetotelúricos obtenidos en los Pirineos con el objetivo de determinar las propiedades electromagnéticas de la litosfera. Mediante el modelo de resistividades eléctricas se pueden restringir los posibles escenarios de evolución y estado actual de la cadena que permiten explicar conjuntamente los observables geofísicos y geológicos disponibles.

Este trabajo está estructurado en once capítulos: en el primer capítulo se introduce el método magnetotelúrico. En el segundo capítulo se realiza un repaso de los fundamentos matemáticos de la teoría del electromagnetismo aplicada al método magnetotelúrico y se introduce el concepto de tensor de impedancias electromagnético. El tercer capítulo se centra en la caracterización y eliminación de los efectos de distorsión galvánica causada por cuerpos superficiales y locales sobre las funciones de transferencia regionales. Se presenta una de las aportaciones metodológicas de este trabajo, que consiste en la recuperación de las funciones de transferencia regionales en medios tridimensionales afectados por distorsiones galvánicas. En el capítulo cuarto se presenta la metodología de adquisición de los datos experimentales, así como el tratamiento y procesado robusto de las series temporales de los campo electromagnéticos.

La aportación al conocimiento de la estructura Iitosférica de los Pirineos se realiza en los capítulos siguientes. En el capítulo quinto se describe la evolución geodinámica y formación del orógeno Pirenaico como una serie de pliegues y cabalgamientos, así como las principales estructuras geológicas. En el capítulo sexto se presenta la adquisición y procesado de los datos de Pirineos. El análisis del tensor de impedancias muestra que la estructura geoeléctrica de los Pirineos es bidimensional con una dirección de las estructuras principales este-oeste. Se realiza un estudio detallado del tensor de impedancias que muestra la presencia de tres grandes zonas o unidades que presentan unas características geoeléctricas propias.

En el capítulo séptimo se presenta la interpretación bidimensional de los datos magnetotelúricos a lo largo de un perfil norte-sur cercano al perfil de sísmica de reflexión profunda ECORS-Pirineos. El resultado final de esta interpretación es un modelo bidimensional de resistividades eléctricas para la litosfera de los Pirineos. A nivel superficial, el modelo reproduce las principales estructuras geológicas: niveles de despegue entre la cobertera y el basamento en la Cuenca del Ebro y en la Cuenca de Aquitania, zonas de fractura de la Zona Axial, Falla Norpirenaica, etc... En profundidad, la disminución de la resistividad eléctrica en la placa ibérica a medida que nos acercamos al contacto entre placas culmina con la presencia de una estructura de elevada conductividad entre 30 y 80 km de profundidad en el contacto entre placas que se interpreta como fusión parcial de la corteza inferior de Iberia que subduce bajo la placa europea.

La realización de nuevos registros hacia el oeste a lo largo de los Pirineos detecta la continuidad del conductor profundo. En el capítulo octavo se presenta la modelización bidimensional del perfil norte-sur de Belagua, situado al oeste del perfil ECORS. En el capítulo noveno se presenta un modelo tridimensional de resistividades eléctricas de la estructura litosférica de los Pirineos y se discuten sus interpretaciones tectónicas.

En el capítulo décimo se comparan los modelos litosféricos obtenidos a partir del método magnetotelúrico con los modelos ya existentes obtenidos a partir de otros métodos geofísicos. En particular se realiza una interpretación conjunta con los resultados de tomografía sísmica obtenidos por Souriau y Granet (1995). Se discute la compatibilidad del modelo de conductividades eléctricas con los datos de la anomalía de Bouguer y de geoide. Para ello se realiza una modelización de la distribución de densidades litosféricas, a partir de la interpretación conjunta de la anomalía de Bouguer y la del geoide residual en los Pirineos. Para finalizar, en el capítulo undécimo se presentan las conclusiones generales del trabajo.
The Pyrenees is an Alpine collsional orogen formed as a result of the convergence between the European and Iberian plates. Restoration of upper crustal thrust sheets gives a minimum shortening of 150 km. How has this surface been shortening balanced by lower crustal and mantle rocks at depth? Subduction of the Iberian lower crust under the European Plate is a possible phenomenon that could explain it. However, geophysical studies up to present does not shown an important subduction. The distribution of the electrical conductivity at the lithosphere given by magnetotelluric method (MT) can help us to answer this question.

This Thesis is concerned with the acquisition, processing and interpretation of MT data in the Pyrenees with the target of determine the lithospheric electrical properties and its structure. More than 50 sites have been measured are processed in order to obtain the magnerotelluric impedance tensor. The MT data soows the presence of an anomalous conductivity structure in the contact between plates at depth. This structure is related with the partial melting of me subducted lower crust. The amount of subduction obtained by MT modelling can explain the total shortening during the build up of the orogen and is compatible with:

a) Restoration of upper crustal sheets
b) Numerical models of Pyrenean orogen
e) Negative anomaly in P-waves velocity (Seismic tomography)
d) Bouguer anomaly
e) Geoid anomaly

El mètode magnetotel·lúric (MT) és una tècnica geofísica que proporciona la distribució de la resistivitat elèctrica en el subsòl a partir de les fluctuacions temporals del senyal electromagnètic (EM) natural mesurades a la superfície terrestre. El senyal MT sovint esdevé contaminat per soroll EM d’origen antropogènic (soroll cultural). La seva detecció i eliminació és un dels reptes actuals per millorar la qualitat de les respostes obtingudes amb el mètode MT. L’estudi de les característiques del senyal MT i del soroll cultural és un pas clau per poder diferenciar ambdós senyals i eliminar posteriorment el soroll. En general el senyal MT no presenta un estat de polarització concret en el domini temps-freqüència (t-f), ara bé, algunes de les seves fonts naturals com les pulsacions geomagnètiques del tipus Pc3 o les ressonàncies Schumann es caracteritzen pel seu estat de polarització. En canvi, el soroll cultural sol estar polaritzat linealment en una direcció determinada a causa de la posició fixa de les seves fonts a l’espai. Tenint en compte que l’estat de polarització del senyal MT està estretament lligat a les característiques de les seves fonts, en aquesta tesi es proposa la seva anàlisi com a eina per identificar i caracteritzar algunes de les seves fonts naturals i les fonts de soroll cultural que el contaminen. Atès que tant el senyal MT com el soroll cultural són senyals variables amb el temps i presenten múltiples freqüències, s’ha considerat adient analitzar el seu estat de polarització en el domini temps-freqüència (t-f). La principal contribució d’aquesta tesi és el desenvolupament, per primer cop, d’un mètode per analitzar l’estat de polarització del senyal MT en el domini (t-f) a partir de les sèries temporals dels camps elèctric i magnètic. S’han establert les bases teòriques del mètode, que permet obtenir els atributs de polarització d’ambdós camps en el domini (t-f) mitjançant la transformada wavelet, i s’ha implementat en un codi anomenat MTWAVELETS. El mètode desenvolupat s’ha aplicat a l’anàlisi de nombroses sèries temporals MT mesurades a diferents localitzacions i que presenten o bé indicis de soroll cultural o bé indicis de la presència de senyals geomagnètics amb un estat de polarització determinat. A partir de l’anàlisi de sèries temporals MT mesurades a Hontomín (Espanya) i a Lamezia Terme (Itàlia) s’ha detectat el soroll cultural creat per línies elèctriques, la circulació de trens per vies fèrries electrificades amb corrent continu, aerogeneradors i entorns industrials i urbans, i s’ha determinat la posició relativa d’aquestes fonts respecte els punts de mesura. S’ha caracteritzat el comportament que presenten l’amplitud i els atributs de polarització d’aquests senyals sorollosos en el domini (t-f), de manera que a partir d’ara pot identificar-se fàcilment la presència d’aquestes fonts contaminants a sèries temporals MT. D’altra banda, l’anàlisi de dades mesurades a Tramutola (Itàlia) ha suggerit que les pulsacions geomagnètiques del tipus Pc3 són una de les causes de l’oscil·lació que presenten les respostes MT en aquest site en el domini (t-f). Així mateix, s’han detectat i analitzat els quatre primers modes de les ressonàncies Schumann a partir de sèries temporals MT mesurades a Huidobro (Espanya). L’anàlisi (t-f) dels seus atributs de polarització ha permès diferenciar aquest senyals geomagnètics de la resta del senyal MT. La nova eina desenvolupada en aquesta tesi constitueix una aportació significativa per a l’anàlisi del senyal MT, ja que permet detectar i caracteritzar les seves fonts, ja siguin naturals o de soroll. Té nombroses aplicacions: en l’àmbit de la millora de les respostes MT per a la identificació del soroll cultural i de senyals geomagnètics que puguin alterar-les, i en l’estudi de la ionosfera i la magnetosfera per a la caracterització de senyals geomagnètics.
The magnetotelluric (MT) signal is usually affected by electromagnetic anthropogenic noise (cultural noise). At present, its detection and removal is one of the challenges to improve the responses of the MT method. The MT signal does not generally have a specific polarisation state in the time-frequency (t-f) domain. However, some of its natural sources such as Pc3 geomagnetic pulsations or Schumann resonances have characteristic polarisation properties. In contrast, cultural noise is usually linearly polarised in a certain direction due to the fixed location of its sources in space. The major contribution of this thesis is the development, for the first time, of a method for polarisation analysis of the MT signal in the (t-f) domain. It is proposed as a tool to identify and characterise some of its natural sources and those of cultural noise. It provides the polarisation attributes of the MT signal in the (t-f) domain computed in terms of the wavelet transform, since both the MT signal and the cultural noise show time and frequency variations. The theoretical basis of the method has been established, and it has been implemented in a code named MTWAVELETS. Cultural noise created by power lines, electrified DC railways, wind turbines and industrial areas has been detected and characterised from the analysis of MT time series acquired at Hontomín (Spain) and Lamezia Terme (Italy). The analysis of MT time-series from Tramutola (Italy) points to Pc3 pulsations as one of the causes of the oscillation of the MT responses in the (t-f) domain at this site. Moreover, the first four modes of the Schumann resonances were detected and analysed from MT time-series acquired at Huidobro (Spain). The new tool developed in this thesis is a major contribution to the analysis of the MT signal since it allows detecting and characterising its sources, both natural and noisy. It has many applications: in the scope of improving the quality of the MT responses due to the identification of cultural noise and geomagnetic signals capable of altering them, and in the scope of the study of the ionosphere and the magnetosphere due to the characterisation of geomagnetic signals.

La prospección gravimétrica es una herramienta adecuada para estudios de Evaluación de Riesgo Sísmico, con objeto de determinar la profundidad de un basamento rocoso, especialmente en zonas urbanas. Este trabajo estudia los factores que afectan en este medio a la precisión de toma y procesamiento de los datos gravimétricos, presentando el ejemplo de aplicación en la ciudad de Barcelona.

Las correcciones topográficas se han realizado a partir de un MDT a 45 m de intervalo de malla, comparándolo con uno propio de alta resolución, a paso de 10 m. Se ha aplicado una densidad de reducción variable según la litología, a partir de un mapa de síntesis de la geología del área de estudio. Se han caracterizado asimismo los efectos antrópicos producidos por edificios y túneles, permitiendo elegir la posición de la estación con menor corrección.

La realización de los mapas de anomalía de Bouguer y residual se ha optimizado mediante geoestadística a partir de la distribución de las estaciones. Tras aplicar restricciones geológicas al cálculo de la anomalía regional, se ha localizado un mínimo gravimétrico de -6 mGal bajo el Llano de Barcelona, relacionado con una cubeta rellena de sedimentos miocénicos y pliocuaternarios.

A partir de un modelo de inversión 3D, se han obtenido diversos modelos probables de profundidad del basamento, controlando la altura de los prismas entre iteraciones a partir del criterio de Bott, y ajustando una curva de variación de densidad a partir del sondeo MARTORELL-1. Este procedimiento ha determinado un rango de profundidades entre 421 y 512 m.

La interpretación estructural del basamento se ha llevado a cabo mediante la comparación del mapa de isobatas obtenido con un mapa de gradiente horizontal de la anomalía residual, permitiendo localizar un conjunto de fracturas que limitan la cubeta y dividen el sustrato en un conjunto de bloques.

La presente memoria de Tesis Doctoral versa sobre la sísmica de reflexión de alta resolución y sus objetivos principales han sido los siguientes: establecer una validación de esta metodología, poner de manifiesto su potencial de aplicación en el reconocimiento de estructuras geológicas superficiales y mostrar su integración en estudios multidisciplinares de incidencia medioambiental. Por esa razón, tanto la estructura en capítulos como la redacción del texto han seguido un hilo narrativo que hace más hincapié en evaluar el potencial, las limitaciones y el poder resolutivo de la prospección sísmica del subsuelo poco profundo, que en presentar las técnicas del proceso de datos sísmicos.

Aunque los casos analizados en la memoria están dirigidos a objetivos diferentes se complementan entre sí, concluyéndose que la sísmica de
reflexión de alta resolución es una técnica extremadamente flexible que puede adaptarse a situaciones muy diferentes; desde un estudio geológico, a aplicaciones a la obra civil, a valoraciones medioambientales, etc. A través de cada caso presentado también se van desarrollando diferentes aspectos metodológicos de la sísmica de reflexión superficial que la distinguen de la sísmica profunda y que han de tenerse en cuenta durante el tratamiento de los datos.

In this PhD work, we carry out a geophysical and geological study of two classical examples of rifted continental margins: the Gulf of Lions (GoL), located in the Western Mediterranean, and the Tagus Abyssal Plain (TAP), located in the West Iberia margin. In spite of numerous previous studies of these regions, there is a debate on the crustal structure and the processes that led to the formation of the basin. Our study aims to 1) determine the nature of rocks forming the main geological domains of the basin, 2) define the tectonic structure of the basement and 3) place constrains and discuss the kinematics and tectonic and magmatic mechanisms involved in basin formation. To study the GoL, we used a geophysical data set acquired during the SARDINIA-2006 survey by the Ifremer Institute (France). In particular, we used a Multi-Channel Seismic (MCS) line and a coincident Wide-Angle Seismic (WAS) profile. Altogether, these lines cover a seismic transect that runs NW-SE across the GoL until the central part of the Liguro-Provençal basin. The geophysical data used to study the TAP were collected during the FRAME-2018 survey within the framework of the FRAME project. We present spatially coincident MCS and WAS data, along a 350 km-long, E-W trending profile located at 38º N, crossing the basin in the North-West Iberian margin. We apply joint refraction and reflection travel-time tomography (TT) that combines travel-times from MCS and WAS data to provide new constraints on the structure and petrological nature of basement domains along the margins. The result of this joint WAS- MCS tomography is a P-waves velocity (Vp) model of the margin that is fully consistent with the MCS image along the profile, making the geological interpretation less subjective. The processing of MCS data provides the tectonic structure and geometry of the sedimentary basins. The results from the GoL support the existence of three geological domains that are: 1) a continental domain formed by normal faults that tilted the continental basement, 2) a ~100 km wide domain bounded by continental crust domains, characterized by a 4-5 km thick layer with high velocity and steep gradients that we interpret as a lens-shaped body of oceanic crust and 3) a thin continental crust (<4 km). This configuration implies that the continent-ocean transition (COT) occurs abruptly (<10 km along profile) at each side of the oceanic domain. In the case of the TAP, the models show that the crustal structure is more complex, presenting sharp boundaries between five different domains at the base of the continental slope and across the J-anomaly. Thus, the profile across the TAP shows that Domain I and Domain III are made of 4-6 km thick continental crust. Domain III shows a lower crust with comparatively higher velocities possibly due to limited magmatic intrusions. Domain II, previously interpreted as oceanic crust, is shown to constitute a ~70 km wide domain of exhumed and serpentinized mantle. The westernmost 200 km of the profile include Domain IV and Domain V with a basement made of oceanic crust. The new Vp model and seismic images support that the COT is located ~300 km offshore and that occurs abruptly from 10 to 15 km wide. Based on these results, we discuss a new geodynamic scenario characterized by two main phases of crustal extension. According to the presented distribution of the basement, rifting in the TAP would have started with continental crust extension, continued with exhumation of the mantle, followed by the formation of the oceanic crust of the J-magnetic anomaly, and continued with spreading of oceanic crust of the Cretaceous Magnetic Quiet Zone. The interpretation of these results differs from current conceptual models of the formation of both examples of rifting systems. Its integration offers the opportunity to review the existing conceptual models related to rifted margins that involve mantle exhumation and indicate that the response of the continental lithosphere to extension processes may be more complex than previously assumed.
En esta tesis doctoral, se ha realizado un estudio geofísico y geológico de dos ejemplos clásicos de márgenes continentales: el margen de la Cuenca de Liguria y el margen de la Llanura Abisal del Tajo, ubicada en el margen Oeste de Iberia. A pesar de los diversos estudios previos de estas regiones, existe un debate abierto tanto sobre su estructura cortical como sobre los procesos que operaban durante su formación. Este trabajo de tesis ha tenido como objetivos: 1) determinar la naturaleza de las rocas que forman los principales dominios geológicos de ambos márgenes, 2) definir la estructura tectónica del basamento y 3) discutir la cinemática y la interacción de mecanismos tectónicos y magmáticos involucrados en la formación de los márgenes. Para conseguir estos objetivos, se han analizado e integrado diversos datos geofísicos. Los datos principales son de sísmica de reflexión de “streamer” multicanal y de sísmica de refracción y refracción de gran ángulo marinos. También se han integrado datos batimétricos y gravimétricos. La parte metodológica más novedosa de esta tesis es la utilización de los tiempos de trayecto de fases sísmicas de datos de streamer y gran ángulo en una tomografía conjunta. Esta metodología permite determinar con más precisión que otros métodos las velocidades de las ondas sísmicas (Vp) a través del basamento a lo largo de los perfiles. El modelo resultante permite establecer la naturaleza petrológica con menos incertidumbre que los métodos más comúnmente usados. El análisis, procesamiento, modelado e interpretación de estos conjuntos de datos permite una interpretación novedosa de los aspectos relacionados con la estructura y naturaleza de la corteza, así como la discusión de nuevas propuestas para los procesos tectónicos que llevaron a la configuración actual de cada uno de los ejemplos de márgenes continentales. La interpretación desarrollada difiere en gran medida de modelos previos en cuanto a la formación de ambos sistemas de rifting. Por ello, proponemos que su integración ofrece la oportunidad de revisar modelos conceptuales existentes en la literatura. En particular, los resultados muestran que la respuesta de la litosfera continental a los procesos de extensión puede ser más compleja de lo que se suponía hasta ahora.

In this thesis I present a geophysical study that aims to define the structure and petrological nature of the main geological domains in the Central Tyrrhenian basin, and to investigate the mechanisms involved in their formation. The geophysical data used in this thesis was acquired during the MEDOC (2010) survey within the framework of the MEDOC project, which was designed to improve our understanding of the origin and evolution of rifted margins. The present work is based on the analysis, processing, modeling, and interpretation of coincident Wide-Angle Seismic (WAS), Multichannel Seismic (MCS), and gravity data corresponding to the two longest transects acquired during the MEDOC survey in the Central Tyrrhenian basin, the southern Line GH/MEDOC-6 (~450 km) and the northern Line EF/MEDOC-4 (~400 km). Both lines run across the Central Tyrrhenian basin from Sardinia to the Campania margin. The processing of MCS data provides the tectonic structure and geometry of the sedimentary basins, whereas the modeling of WAS data from travel-time tomography provides 2D seismic velocity models from which the velocity distribution of the crust and uppermost mantle, and the geometry of the crust-mantle boundary are inferred. The WAS models are then converted to density models using existing empirical relationships for different lithologies in order to test which of the different hypothesis concerning the petrological nature of the basement (e.g. continental/oceanic crust or exhumed mantle) explain better the observed gravity data. The results obtained together with the integration of geological data from rock sampling of the seabed reveals the existence of three geological domains in the Central Tyrrhenian, that is: continental crust, magmatic crust, and exhumed mantle. The comparison between the results of Line EF/MEDOC-4 (northern line) with those of the Line GH/MEDOC-6 (southern line) reveals that the velocity and tectonic structure of the three geological domains differ in some regions from north to south. These differences are most likely attributed to the southward increase of extension that characterizes the Tyrrhenian basin. The basement configuration presented in this thesis led to a completely new definition of geological domains in the Central Tyrrhenian. According to the presented distribution of the basement, rifting in the Central Tyrrhenian basin would have started with continental crust extension, continued with back-arc spreading leading to generation of magmatic back-arc crust, and followed by mantle exhumation intruded by later magmatic episodes. The interpretation of these results differ from current conceptual models of the formation of rifting systems involving mantle exhumation and indicate that the response of the continental lithosphere to extension processes may be more complex than previously assumed. Finally, to explain the mechanism involved in the formation of these domains, I examine the modes of back-arc basin formation proposed to explain the formation of the western Pacific basins [Martinez et al., 2007; Dunn and Martinez, 2011], as well as the causes that may have led to mantle exhumation [Pérez-Gussinyé, et al., 2006]. In summary, the proposed conceptual model is based on a slab rollback and depleted mantle setting, in which production of extension-related melting is limited, thus, crustal accretion is attributed to hydrous flux melting. The model presents 5 stages of opening that includes: (I) a normal subduction scenario followed by (II) development of the back-arc rift, (III) initiation of back-arc spreading, (IV) mantle exhumation, and finally (V) emplacement of large volcanic edifices in the central parts of the basin.
La tesis que presento se centra en el estudio de la estructura cortical y de los procesos de formación de la cuenca del Tirreno, con el principal propósito de ampliar el conocimiento sobre los mecanismos involucrados en la evolución de márgenes divergentes. Para ello, en esta tesis se realiza el procesado, análisis, modelización, e interpretación geológica de dos perfiles geofísicos adquiridos durante la campaña de sísmica marina MEDOC (2010) en el mar Tirreno. Ambos perfiles geofísicos incluyen datos de sísmica de gran ángulo (SGA), de reflexión multicanal (SRM) y de gravimetría, a partir de los cuales he obtenido los resultados siguientes: 1.Dos modelos de velocidad de propagación de ondas P (Vp) y de la geometría del Moho. 2.Análisis estadístico de incertidumbre de los parámetros de cada modelo de velocidad. 3.Modelado gravimétrico a partir de la conversión a densidad de los modelos de Vp. Con este método se pretende constreñir la petrología de los diferentes dominios geológicos a partir del empleo de diferentes relaciones empíricas de velocidad-densidad para diferentes tipos de roca. 4.Dos perfiles de SRM stackados y migrados en tiempo, de los cuales procesé uno de ellos (MEDOC 4). La interpretación conjunta de estos resultados junto con un análisis exhaustivo de las velocidades de los modelos, e información geológica de las rocas del lecho marino, han permitido caracterizar la naturaleza cortical (continental/oceánico) de los principales dominios geológicos en la cuenca del Tirreno central, los cuales incluyen: corteza continental, corteza de retroarco de carácter magmático y manto exhumado. Estos resultados junto con observaciones de la geomorfología de la batimetría, han dado paso a la discusión de la distribución en planta de dichos dominios geológicos en toda el área de estudio. Finalmente, propongo un modelo de apertura de cuenca en el cual se especula sobre la formación de los diferentes dominios geológicos identificados anteriormente. Dicho modelo se basa en los modos de apertura de cuencas de retroarco propuestos para las cuencas del Pacífico occidental, y en estudios de modelización numérica realizados para explicar la exhumación del manto en los márgenes pasivos del Atlantico Norte.

En esta tesis doctoral se presentan los resultados obtenidos a partir de la interpretación litológica y caracterización petrofísica de formaciones geológicas favorables para el sellado y almacén geológico de CO2 en diversas cuencas de la Península Ibérica. La metodología seguida comprende el estudio e interpretación conjunta de registros geofísicos de sondeos (diagrafías) pertenecientes a sondeos someros tipo "slimhole", y de registros pertenecientes a sondeos antiguos y profundos de petróleo. Para completar dicha interpretación se han utilizado otras técnicas como ensayos de campo y de laboratorio, análisis al microscopio de muestras en lámina delgada y de Difracción de Rayos X. Mediante el registro de Radioactividad Gamma Natural (GR) principalmente, se llevó a cabo una correlación estratigráfica entre las formaciones de los sondeos someros y las formaciones análogas en los sondeos profundos próximos. Posteriormente, se procedió a estudiar en paralelo la litología y la petrofísica de cada uno de ellos, para poder establecer analogías entre las diversas formaciones en superficie y en profundidad. El análisis e interpretación de los registros de imagen de sondeo, ha permitido determinar la frecuencia de fracturación localizando en profundidad zonas con debilitamiento estructural, susceptibles de ser permeables, estableciendo la idoneidad de la zona sello y almacén. A partir del registro sónico de onda completa y aplicando una técnica reciente mediante el estudio de la atenuación de las ondas sónicas, se ha estimado el parámetro lk-Seis según la metodología de Mari & Guillemot, 2012. Los atributos acústicos, necesarios para calcular dicho parámetro, han comprendido la atenuación (Att) y la ampliltud (A) de la señal acústica, por lo que fue necesario un estudio pormenorizado de las señales sónicas registradas. Este parámetro acústico ha permitido localizar zonas permeables a lo largo de las formaciones estudiadas en los sondeos someros. La caracterización petrofísica de las formaciones geológicas almacén se ha complementado con la realización de ensayos en laboratorio de conductividad hidráulica en célula triaxial, obteniéndose el valor de la permeabilidad hidráulica (Kw), la porosidad efectiva (0e) y total (09 y la superficie específica (Ss). Dichos resultados de laboratorio, han sido correlacionados con los estimados en campo a partir de ensayos de permeabilidad Lugeon, y con las identificaciones estructurales de la pared del sondeo llevadas a cabo a partir de la imagen acústica de sondeo, siendo integrados finalmente a los resultados derivados del estudio de la porosidad sónica y observaciones de permeabilidad a partir de las diagrafías.
The results obtained from the lithological interpretation and petrophysical characterization of seal and reservoirs formations in the Iberian Peninsula basins for CO2 storage are presented in this PhD. The methodology has involved a complete well logging data set interpretation acquired at slim-hole and shallow boreholes, as well as vintage hydrocarbons logging data interpretation. Other techniques as field tests and laboratory analysis, thin section studies and X-Ray Diffraction analysis have been applied to complete the log interpretation and rock characterization. Stratigraphic correlation between the geological formations in shallow boreholes and similar formations in oil boreholes has been carried out using Natural Gamma Radioactivity (GR) log. Subsequently, a lithological and petrophysical studies were conducted to draw analogies between both types of wells. The analysis and interpretation of acoustic borehole image allowed determining the frequency of fracturing in depth, which was used to locate areas with structural weakening, establishing the suitability of the seal and store area. This information is useful to delineate permeable areas as well. To contrast and complete this information, full wave sonic datasets were analysed focusing on the attenuation of the sonic waves. This is a recent methodology introduced by Mari & Guillemot (2012) that provided the Ik-Seis factor. Combining this factor with other seismic parameters such as attenuation (Att) and amplitude (A) parameters of the acoustic signal has allowed locating permeable zones along the shallow formations studied. The petrophysical characterization of storage geological formations has been complemented by hydraulic conductivity tests that provide hydraulic permeability values (Kw), total effective porosity (0e), total porosity (0t) and specific surface (Ss). These laboratory results were correlated with results from field Lugeon permeability tests, as well as structural identifications from acoustic borehole image, and finally, being integrated with the sonic porosity and permeability results and observations from the well logs.

Los métodos de prospección geoeléctrica en corriente continua se fundamentan en la teoría general del campo eléctrico estacionario y se basan en detectar los efectos superficiales que produce el flujo de una corriente eléctrica, natural o inducida, por el subsuelo, son utilizados como práctica común en la investigación de la prospección geofísica, para obtener información de las propiedades del subsuelo. Se han empleado métodos que operan por corriente continua y utilizando un dispositivo de cuatro electrodos (SEV) que se sitúan sobre el terreno en contacto eléctrico con el medio rocoso a estudiar. Respecto al arreglo de electrodos existe una notable variedad de dispositivos de medida, lo cual confiere a este tipo de medidas una gran flexibilidad para investigar variaciones en la distribución de la resistividad del subsuelo. En los últimos años, el surgimiento de nuevas técnicas geofísicas como la tomografía geoeléctrica, especialmente en dos dimensiones (2D), están ayudando a resolver problemas que se presentan con gran frecuencia en la prospección geofísica, como son la caracterización de la contaminación, su evolución temporal y espacial y origen del problema del deterioro de las aguas subterráneas etc.
Trabajo de suficiencia profesional

El método magnetotelúrico es una técnica geofísica que permite caracterizar las estructuras del subsuelo en base a la distribución de la resistividad eléctrica. Este parámetro físico es muy sensible a pequeños cambios en la composición de un determinado volumen de roca, por lo que estará fuertemente condicionado por factores como la naturaleza y composición de la roca, la porosidad, la proporción de poros saturados, las características del fluido de saturación, la presión o la temperatura. Este hecho hace que su caracterización sea especialmente atractiva durante la etapa de exploración de reservorios geológicos. De entre los métodos electromagnéticos, la magnetotelúrica destaca por ser el único capaz de aportar información sobre las características del subsuelo a profundidades de varios kilómetros. Por esta razón, será el único método electromagnético aplicable al estudio de reservorios profundos, como son por ejemplo, la mayoría de los sistemas geotérmicos, los posibles almacenes geológicos de CO2 o los acuíferos profundos. En esta tesis se presentan los modelos geoeléctricos obtenidos del estudio de dos reservorios geológicos distintos: un posible almacén geológico de CO2 (Anticlinal de El Hito, Cuenca) y un sistema geotérmico convencional (Tenerife, Islas Canarias). Asimismo, se analiza y se expone la metodología empleada para la correcta caracterización de cada una de las estructuras. Los resultados obtenidos son significativos y aportan información relevante sobre la morfología y localización de estructuras tan importantes como son, según el caso, el sello de los reservorios, posibles fallas o posibles cámaras magmáticas. Adicionalmente, se ha realizado en ambos casos un análisis de la respuesta magnetotelúrica de las estructuras. Así, cada estudio aporta además información sobre la metodología de inversión empleada para obtener resultados válidos y satisfactorios. Esta tesis supone, para el caso del estudio del sistema geotérmico de Tenerife, la primera etapa de los trabajos a realizar. El modelo aquí presentado, ha sido interpretado en el contexto de un sistema geotérmico y comparado con otros modelos geofísicos y geológicos. Aún así, y teniendo en cuanta la cantidad y la variedad de los estudios que se han llevado a cabo en la isla de Tenerife (geoquímica, geofísica, geología), será necesario, para extraer toda la información que el modelo puede aportar, examinar el modelo de resistividades conjuntamente con la información que no ha podido ser incluida en este trabajo.
The magnetotelluric method (MT) uses naturally occurring electromagnetic field variations as a source for imaging the electrical resistivity structure of the earth. Electrical resistivity is a physical property dominated by the presence of minor phases in the host rock matrix, so it will be strongly influenced by factors such as the nature and composition of the rock, the porosity, the proportion of saturated pore fluid characteristics of saturation, pressure or temperature. This characterization makes it especially attractive during the exploration stage of geological reservoirs. Among electromagnetic methods, magnetotelluric is the only one able to provide information about the characteristics of the subsoil at depths of several kilometres. Therefore, MT is the suitable electromagnetic method for the study of deep reservoirs, such as geothermal systems, CO2 geological reservoirs or deep aquifers. In this thesis the MT method has been applied to characterize the geoelectrical structures below two different reservoirs: a potential CO2 geological reservoir (El Hito Anticline, Cuenca, Spain) and a conventional geothermal system (Tenerife, Canary Islands). In addition, a comprehensive analysis of the methodology used for obtain a suitable geoelectrical model of each structure is exposed. The results obtained are significant and provide relevant information on the morphology and location of the most important structures, such as the seal, faults or the magma chambers. Moreover, an analysis of the magnetotelluric response of each structure has been carried out. Thus, each study provides information about the inversion methodology used to obtain valid and satisfactory results. In the case of the Tenerife geothermal system study, this thesis is the first stage of the work to be carried. The resistivity model presented here has been interpreted in the context of a geothermal system and compared with other geophysical and geological models. Nevertheless, and taking into account the number and variety of studies have been conducted on the island of Tenerife (geochemistry, geophysics, geology), it is necessary review the resistivity model jointly with that information that could not be included in this work.

Un sitio arqueológico urbano es una realidad diversa y compleja, cuyo conocimiento, protección y puesta en valor necesariamente debe de realizarse dentro de la concepción unitaria e integral que ofrece la Gestión del Patrimonio. En este marco general, la figura del parque ecoarqueológico se ha convertido en un modelo en donde es posible interrelacionar de forma eficaz los planes de gestión y los de investigación, con objeto de alcanzar una finalidad social. En esta tesis se defiende una propuesta metodológica integral para la investigación de un sitio arqueológico que se basa en la aplicación sistemática, secuencial y sumatoria de un conjunto de estudios fundamentados en la prospección arqueológica. Se ha tomado como ejemplo la serie de trabajos que se han desarrollado y puesto en práctica en el Parque Ecoarqueológico de Xoclán, en la ciudad de Mérida, Yucatán, que alberga vestigios arqueológicos de un sitio maya prehispánico. La aplicación de estos estudios ha permitido realizar, en un primer momento, una aproximación al sitio de carácter diagnóstico; y, posteriormente, obtener un conocimiento preciso del mismo con el menor impacto posible sobre el patrimonio cultural y natural del parque. De este modo, se ha proporcionado una información cuantitativa y cualitativa con respecto al sitio arqueológico y al espacio en donde éste se halla, la cual ha podido ser utilizada por los responsables del parque tanto para la gestión inmediata del mismo como para el diseño de futuras actuaciones.
An urban archaeological site is a diverse and complex reality, whose knowledge, protection and valorization must necessarily be conducted within the unitary and integral design that offers the Heritage Management. Within this general framework, the figure of the Ecoarchaeological Park has become a model where it’s possible to interact effectively management and research goals, in order to achieve a social objective. In this thesis, we defend an integral methodological proposition for the investigation of an archaeological site, based on the systematic, sequential and summation implementation of a set of studies based on the archaeological prospecting. The series of works which have been developed and implemented in the Xoclán Ecoarchaeological Park, in the city of Mérida, Yucatán, which hosts archaeological vestiges of a pre-Columbian maya site, had taken as an example. The application of these studies has allowed to realize, at first, a diagnostic approximation to the site; and, later, to obtain a precise knowledge of the same one with the least possible impact on the cultural and natural heritage of the Park. In this way, a quantitative and qualitative information on the archaeological site and the space where it is has been provided, which has been able to be used by the Park Administrations for the immediate management actions and for the design of future activities.

En la investigación de suelos en estructuras patrimoniales se necesita emplear técnicas no destructivas que permitan investigar el suelo y determinar sus propiedades sin causar daños a la estructura del monumento ni alterar el suelo que se investiga. Aquí los métodos geofísicos se presentan como una alternativa de solución debido a que cumplen con los requisitos necesarios para investigar el suelo y en gran mayoría son métodos no destructivos. La presente investigación se centra en comprender y aplicar los métodos geofísicos con fines geotécnicos en la exploración de tres estructuras patrimoniales de interés empleando los equipos disponibles en la Pontificia Universidad Católica (PUCP). Los métodos geofísicos que se emplearon son el análisis multicanal de ondas superficiales (MASW), refracción sísmica y cociente espectral (H/V). En el desarrollo de la tesis se presenta la teoría necesaria para entender los métodos empleados, entrando más a detalle en el método MASW por ser el más complejo de analizar. También se describe las características de los equipos empleados y la metodología que se ha seguido en los ensayos para la toma de la información, el procesamiento y la posterior discusión de los resultados. El primer caso de estudio fue el Complejo Arqueológico de Huaca de la Luna localizado en la ciudad de Trujillo donde se realizaron principalmente ensayos de MASW y refracción sísmica. También se realizaron ensayos de SCPTu como una técnica de comparación de los resultados de velocidad de onda de corte (Vs). Adicionalmente se realizaron algunos ensayos geotécnicos tradicionales complementados con una breve revisión de la geología del lugar para comprobar la eficacia de los resultados y así tener una mejor estimación del perfil estratigráfico del sitio. Este primer estudio permitió confirmar que las técnicas empleadas y los equipos utilizados permitían brindar buenas aproximaciones de los parámetros del suelo. Los resultados geofísicos y el SCPTu brindaron resultados comparables de Vs, y permitieron estimar el perfil que sigue el estrato duro en el fondo que corresponde con la geología del lugar. Los otros dos casos de estudio fueron la Iglesia San Juan Bautista de Huaro y la Iglesia San Pedro Apóstol de Andahuaylillas, ambas ubicadas en la Ciudad de Cusco. Aquí se realizaron ensayos de MASW y H/V, y los resultados permitieron realizar una estimación del perfil del suelo en función de los resultados de Vs y la información geológica de la zona. Adicionalmente se estimó la frecuencia de vibración del modo fundamental del suelo en ambas zonas. Los resultados obtenidos en los casos de estudio confirmaron la eficacia de los métodos geofísicos para la exploración de suelos cuando se necesita estimar el perfil estratigráfico del suelo o estimar parámetros como el Vs, que posteriormente se puede emplear para determinar la rigidez del suelo. Otro de los objetivos logrados fue comprobar la utilidad de emplear los equipos de la PUCP sin necesidad de recurrir a equipos convencionales que se emplean en la industria, esto gracias a que se logró un buen conocimiento de los ensayos.
Tesis

Geólogo
En esta memoria de título se estudiaron las características geológicas que determinan las respuestas de Polarización Inducida (IP) obtenidas en zonas con mineralización tipo Óxidos de Fe-Cu-Au (IOCG) y Pórfido Cuprífero. El análisis tuvo lugar en cuatro zonas mineralizadas no aflorantes ubicadas en el Norte de Chile, tres prospectos del tipo IOCG (Casualidad, Pampa y Ventanas), más un prospecto tipo Pórfido Cuprífero (Inca de Oro). La obtención de las variables geológicas se basó en el mapeo litológico y mineralógico (escala 1:500) de un total de 13 sondajes (5.449 m) que cortaron sectores anómalamente altos en efecto IP. Este mapeo fue respaldado mediante el estudio de cortes transparentes y pulidos, y un conteo detallado de sulfuros. Para depósitos tipo IOCG se estimó el contenido de magnetita a partir de datos de susceptibilidad magnética medidos en muestras de sondajes. Los datos IP fueron tomados de estudios previamente realizados, consistentes en mediciones con arreglos tipo dipolo-dipolo y polo-dipolo, distancias dipolares entre 100-200 m, y lecturas hasta el nivel n=6, que permitieron profundidades máximas de investigación en torno a los 250-400 m. El análisis de la información consistió en comparaciones gráficas y numéricas entre las variables geológicas y curvas geofísicas (cargabilidad y resistividad eléctricas) tomadas de modelos de inversión de las secciones IP. Los resultados obtenidos con esta metodología son consistentes, los cuales a la vez son coherentes con patrones petrofísicos descritos en la literatura. Los resultados indican que el contenido de sulfuros totales es el factor de primer orden que explica las variaciones en la intensidad del efecto de polarización inducida. La relación entre concentración de sulfuros y cargabilidad eléctrica presenta en general una proporcionalidad directa, pero no sigue una relación lineal. Se identificó que cargabilidades sobre 20 mili-seg se relacionan con al menos un 0,5% en sulfuros totales, mientras que cargabilidades sobre 30 miliseg son coherentes con tramos que contienen al menos un 1% de sulfuros. Cargabilidades eléctricas mayores a 20 mili-seg, en tramos donde el mapeo convencional no detectó sulfuros macroscópicos, se explicaron por la presencia de sulfuros microscópicos. De los sulfuros identificados, las variaciones en pirita son las que mejor explican cambios, de forma proporcional, en el efecto de polarización. En cuanto a la ocurrencia mineral, la presencia de diseminación fina y vetillas son las que exhiben mayor correlación con tramos de alta cargabilidad. En los depósitos tipo IOCG no se observa una relación directa entre el contenido de magnetita y cargabilidad, excepto una tendencia proporcional para altas cargabilidades en razón magnetita: sulfuros (1:4) obtenida para un sondaje. En general no se observaron correlaciones claras entre tipos litológicos y la cargabilidad, no obstante, se identificó aumentos relativos de cargabilidad en sectores con predominio de litologías granulométricamente compactas (p.ej. intrusivos).

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El georradar es una herramienta cada vez más utilizada en diferentes ámbitos geológicos, medioambientales y de Ingeniería Civil, así como en estudios de caracterización de yacimientos arqueológicos y de diagnóstico de daños en edificios del patrimonio histórico y cultural.
En esta tesis se abordan aspectos metodológicos de calibración de la instrumentación y de caracterización de las propiedades electromagnéticas que rigen la propagación y atenuación de ondas electromagnéticas en los suelos. Por otra parte, se estudian aplicaciones en monumentos históricos, yacimientos arqueológicos y diagnóstico de daños.
Concretamente, en esta tesis se calibran cuatro antenas, caracterizadas por su frecuencia central de emisión: 200, 500, 900 y 1000 MHz. En cada caso se obtiene la señal sólo con el ruido interno de la antena (sin reflexiones). De dicho ruido, el de mayor amplitud es la señal inicial; su longitud determina la distancia mínima entre la antena y la primera superficie reflectora del medio para que no se produzca acoplamiento entre la reflexión y la señal inicial. Se analiza también el origen de tiempos de la señal para cada antena (cero de la antena) y se estudia la atenuación producida en la señal durante su propagación por el aire (medio no absorbente), que, por lo tanto, se produce por expansión geométrica, siendo la amplitud inversamente proporcional a la distancia. Se ensaya un procedimiento para caracterizar medios electromagnéticamente, relacionando sus propiedades físicas: granulometría, peso específico, porosidad y saturación, con la conductividad, la permitividad y la frecuencia. Se analizan tres medios formados por un mismo material, modificándose tres propiedades: peso específico aparente, compactación y saturación. En cada caso se obtiene la velocidad de propagación, la permitividad dieléctrica, el espectro de frecuencias y la atenuación. Al aumentar la saturación la velocidad es menor, se produce un desplazamiento hacia las bajas frecuencias, se estrecha el ancho de banda y la atenuación por absorción aumenta. Asimismo se analizan y discuten diferentes métodos para obtener la velocidad: tiempos y espesores conocidos, análisis de hipérbolas, comparación de amplitudes, dromocrónicas de un CMP, modelos geotécnicos, contraste de capacitancias y perfiles de estratigrafía conocida. Los mejores resultados obtenidos son los que proporcionan los ensayos de laboratorio con muestras de espesor conocido y el análisis de reflexiones hiperbólicas. De la comparación de los resultados obtenidos con los que proporciona la literatura se deduce la conveniencia de realizar una caracterización en laboratorio en casos que requieran una resolución fina de las anomalías superficiales o de profundidad intermedia.
Relacionados con estas investigaciones (caracterización de medios y calibración de antenas), se han ejecutado y estudiado aplicaciones a casos reales que han permitido resolver problemas prácticos y, al mismo tiempo, han permitido también observar las ventajas de la aplicación de los avances de la investigación, así como avanzar en las técnicas de identificación y cancelación de ruidos introducidos por reflexiones externas o múltiples. Los principales casos resueltos hacen referencia a: control de intervenciones de restauración y rehabilitación en monumentos o en construcciones históricas (casos del teatro romano de Sagunto y de los puentes góticos sobre el río Turia), estudio de daños en edificios del patrimonio cultural (casos de la Catedral de Valencia e Iglesia de San Jorge de Paiporta), caracterización de yacimientos arqueológicos (casos del subsuelo de la Catedral de Valencia, de la Iglesia de San Jorge y de la fortaleza romana y convento en Alcántara).
Algunos resultados y casos relevantes se sintetizan en fichas monográficas que presentan en forma esquemática las claves referentes al problema estudiado, lugar y herramienta empleada. Estas fichas serán de gran utilidad en el estudio de casos similares y se espera que constituyan el inicio de un catálogo de casos y soluciones.
The Ground-Penetrating Radar (GPR) is a tool more and more used in different geological, Environmental Engineering and Civil Engineering research, as well as in studies of characterisation of archaeological locations and in the diagnosis of the damages in buildings of the historical and cultural heritage.
In this thesis, methodological aspects of calibration of the instrumentation are performed. Also, methodological aspects of the soils characterisation by using its electromagnetic properties are analysed. These properties govern the propagation and attenuation of electromagnetic waves in the soils. On the other hand, several applications to the study of historical monuments, archaeological locations and diagnosis of damages are investigated.
Particularly, in this thesis four antennae are gauged. These antennae are characterised by their central frequency of emission: 200, 500, 900 and 1000 MHz. For each case, the internal noise of the antenna (radar record without reflections) is obtained;the highest noise is the initial signal (usually the direct wave); its longitude determines the minimum distance between the antenna and the first reflective surface to obtain a radar data where the two events (direct wave and reflected wave) are clearly separated. It is also analysed the time origin of the traces for each antenna (zero of the antenna). The attenuation of the traces during the wave propagation in the air (non-absorbent medium) is also studied. Therefore, in that case, the attenuation is caused by the geometric spreading, and the wave amplitude is inversely proportional to the distance. A procedure is tested to characterise media using its electromagnetic properties: the conductivity, the permitivity and the frequency, relating them with its physical properties: grain size, specific weight, porosity and saturation. Three different media are analysed, formed by the same solid material and modifying three physical properties: the apparent specific weight, the compactation (and, therefore, the porosity) and the saturation. In each case, the wave propagation velocity, the dielectric permitivity, the spectrum of frequencies and the attenuation are obtained. When the saturation increases, the velocity decreases, a displacement takes place toward the low frequencies, the band width is narrowed and the attenuation caused by absorption increases. In addition, different methods to obtain the wave velocity are analysed and discussed: times and well-known thickness, analysis of hyperbolas, comparison of amplitude, radar records obtained in a CMP, geotechnical models, contrast of capacitancy and profiles of well-known stratigraphy. The best results are obtained from the laboratory measurements using samples of well-known thickness and from the analysis of hyperbolic reflections. Comparison of these results and the values provide by the literature is performed. This comparison shows the convenience of carrying out a characterisation of the medium in laboratory in the cases when a fine resolution of the superficial anomalies or of intermediate depth is required.

Related with these investigations (characterisation of means and calibration of antennas), several applications to real cases have been performed and studied. These applications have allowed to solve practical problems and, at the same time, to observe the advantages of applying the advances of the investigation, as well as to make progress in the identification techniques and suppression of noise introduced by external or multiple reflections. The main cases resolved make reference to: control of restoration, interventions and rehabilitation in monuments or in historical buildings (cases of the Roman theatre of Sagunto and the Gothic bridges on the river Turia), study of damages in buildings of the cultural heritage (cases of the Cathedral of Valencia and the Church of San Jorge, in Paiporta), characterisation of archaeological locations (cases of the underground of the Cathedral of Valencia, Church of San Jorge and the Roman fortress and the convent in Alcántara).
Some results and the best cases cases are synthesised in monographic cards. These cards present, in schematic form, all the information about the studied problem, the emplacement and the used tool. These cards will be very useful in the study of similar cases, and it is expected that they constitute the beginning of a catalogue of cases and solutions.

El documento digital no refiere asesor
Describe la metodología para el análisis prospectivo y de exploración para el hallazgo de depósitos de minerales económicos. Identificar las características mineralógicas para la clasificación litológica. Explica las técnicas y/o métodos para un cartografiado geológico: litología, alteración hidrotermal y análisis estructural. Describe los procedimientos prospectivos generalmente utilizados en el hallazgo de un depósito mineral económico. Describe los procedimientos para el análisis geoquímico y estadístico de las anomalías geoquímicas de un depósito mineral económico. Explica las técnicas para el análisis geofísico. Describe los procedimientos y tipos de sondeos de exploración del subsuelo.
Trabajo de suficiencia profesional

Gypsum rocks are widely exploited in the world as industrial minerals. The purity of the gypsum rocks (percentage in gypsum mineral –CaSO4•2H2O- in the whole rock) is a critical factor to evaluate the potential exploitability of a gypsum deposit. It is considered than purities higher than 80% in gypsum are required to be economically profitable. Gypsum deposits have been studied with geoelectrical methods; a direct relationship between the electrical resistivity values of the gypsum rocks and its lithological composition has been established, with the presence of lutites being the main controlling factor in the geoelectrical response of the deposit. This phenomenon has been quantified by means of a combination of theoretical calculations, laboratory measurements and field data acquisition. A geoelectrical classification of gypsum rocks defining three types of gypsum rocks has been elaborated. Anhydrite (CaSO4) is frequently found in gypsum quarries and in no-outcropping sulphates. Because of its highest hardness than gypsum it supposes a problem for the extraction of gypsum; the fronts of the quarries in which anhydrite is found are stopped at the moment when it appears. The electrical properties of calcium sulphates have been studied by means of geoelectrical methods. The conductivity of crystals has been tested in laboratory. A direct relationship between the electrical conductivity values of the calcium sulphate rocks and its lithological composition has been established being the lutitic matrix the main controlling factor when it is percolant (connected at long range). When the rock is matrix dominant, the electrical resistivity trend is bond to the Hashin-Shtrikman lower bound for multiphase systems. On the other hand, when the rock is calcium sulphate dominant the trend shows the one of the Hashin-Shtrikman upper bound. A geoelectrical classification for calcium sulphate rocks has been elaborated. With this classification it is possible to differentiate between calcium sulphate rocks with different composition according to their electrical resistivity value. Glauberite (Na2Ca(SO4)2) is nowadays exploited as industrial mineral. Glauberite rocks usually have high lutite content in their composition, together with other evaporictic minerals as gypsum, anhydrite or halite among others. There is no reference to the conductivity of glauberite rocks in the bibliography, but due to their impurity it is expected to observe values as the observed for other sulphates in the matrix domain (less than 55% in purity). Two areas of the Ebro river basin (the Zaragoza and La Rioja sectors) have been studied by means of electrical resistivity tomography profiles, in which glauberite has been found in boreholes. As example of application for the study of sulphate deposits, an electrical resistivity tomography survey has been carried out in the Pira Gypsum member (SE of Catalan margin of the Tertiary Ebro Basin, Spain). Additionally, a continuous coring drill was performed in order to support the study. Electrical imaging has been successfully applied to identify the gypsum deposits interlayered in lutite units. Another resistivity survey has been carried out in an active gypsum quarry in the Gelsa Gypsum unit (Zaragoza, N Spain). During the extraction of the rock, the most important parameters to know are the purity changes in the deposit. Sudden changes in the purity make the processing of the raw material less profitable. The performed profiles have shown different gypsum layers from which the purest layers have been identified. Electrical resistivity tomography lines are useful in prospection of gypsum deposits. However, electrical imaging prospection should be supported by an accurate petrological study of the deposits, in order to properly interpret the resistivity profiles.
Com a tècnica alternativa o complementària a la realització de sondejos, es proposen les tècniques geoelèctriques per a l'estudi de dipòsits de sulfats. En els estudis previs duts a terme que trobem en la bibliografia, les diferents roques sulfatades tenen assignats amplis rangs de resistivitat elèctrica i la seva classificació està pobrament desenvolupada. L'objectiu d'aquesta Tesi Doctoral és definir les propietats elèctriques de les roques sulfatades assignant-los rangs de valor de resistivitat elèctrica precisos i posant en relació la seva variació amb els canvis composicionals. A tal fi s'han dut a terme estudis a diferents escales. Addicionalment s'han dut a terme assajos de laboratori així com modelitzacions computacionals i càlculs teòrics amb els quals s'han comparat els resultats obtinguts en el camp. S'ha quantificat la relació entre la conductivitat elèctrica d'aquests materials amb la seva composició. Per a això, s'han dut a terme mesures en pastilles sintètiques amb diferents composicions i s'han elaborat models composicionals. S'han estudiat diferents formacions de sulfats amb composicions dispars mitjançant perfils de tomografia elèctrica. Gràcies a la comparació de resultats s'ha establert que la connectivitat entre les partícules de la matriu juga un paper clau. S'han analitzat les estructures que solen trobar-se en els dipòsits de sulfats mitjançant models teòrics i s'han comparat amb els perfils realitzats en el camp. Com a exemples d'aplicació, s'ha estudiat un dipòsit de guix en les rodalies de la localitat de Pira (Tarragona), on gràcies a la tomografia elèctrica ha estat possible diferenciar diferents nivells de guix i identificar el guix potencialment explotable amb finalitats industrials. En una pedrera a Gelsa (Saragossa) s'ha aplicat amb èxit la tècnica de la tomografia elèctrica per identificar nivells de guix de major puresa que estan sent actualment explotats en el front de pedrera i s'ha estudiat una zona en la qual la pedrera continuarà la seva explotació en el futur. En línies generals s'ha establert una base de dades sobre la conductivitat elèctrica de les roques de sulfats i s'ha demostrat la utilitat dels mètodes geoelèctrics en la seva exploració.

El documento digital no refiere asesor
Describe la metodología para el análisis prospectivo y de exploración para el hallazgo de depósitos de minerales económicos. Identificar las características mineralógicas para la clasificación litológica. Explica las técnicas y/o métodos para un cartografiado geológico: litología, alteración hidrotermal y análisis estructural. Describe los procedimientos prospectivos generalmente utilizados en el hallazgo de un depósito mineral económico. Describe los procedimientos para el análisis geoquímico y estadístico de las anomalías geoquímicas de un depósito mineral económico. Explica las técnicas para el análisis geofísico. Describe los procedimientos y tipos de sondeos de exploración del subsuelo.
Trabajo de suficiencia profesional

El Proyecto de Irrigación fue concebida para mejorar el riego del sector agrícola Huamanguilla, cuenta con estudios parciales (algunas especialidades), y se había intentado la construcción de la presa Yanacocha; posteriormente, dichos estudios fueron revisados por los consultores, deduciéndose como incompletos y recomiendan la ejecución de estudios básicos complementarios cuyos resultados alcance el nivel de factibilidad para considerarla viable. Frente a esta situación, el Instituto Nacional de Recursos Naturales – INRENA, en base a la evaluación de los recursos naturales disponibles (suelos y agua) ha formulado un nuevo Esquema Hidráulico Integral; incorporando al sistema el sector agrícola Iguaín (Macachacra); el esquema está conformado por dos micro cuencas contiguas de recepción hídrica independientes, un embalse en cada micro cuenca (Azafrancucho y Yanacocha), proyección de nuevos canales en niveles superiores (Huamanguilla II y Macachacra II con sus respectivos reservorios), para beneficiar dos sectores de riego contiguas e independientes y con miras de aplicar en el futuro el sistema de riego tecnificado. Para la ejecución de los estudios básicos complementarios, se ha concebido el “modelo de investigaciones hidrogeotécnicas”, y la definición de los variables dependientes del Esquema Hidráulico. La secuencia de los estudios básicos complementarios se ha ejecutado de acuerdo al cronograma de actividades formulados, centrándose con énfasis en la cimentación de ambos diques (por ser estructuras hidráulicas más importantes) entre otras, de este modo se ha concretado con los objetivos específicos; y cuyos resultados alcanzan el nivel de factibilidad, lo que ha permitido la ejecución de los diseños hidráulicos y estructuras conexas respectivos. La definición de éste Modelo de Investigación Hidrogeotécnico y la ejecución de los estudios básicos complementarios, ha generado una expectativa entre los usuarios, considerándose como una probable solución definitiva y una mejora en la situación socio-económica de los habitantes de los sectores agrícolas involucrados.
Tesis

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CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
A correlação estratigráfica busca a determinação da continuidade lateral das rochas, ou a equivalência espacial entre unidades litológicas em subsuperfície, a partir de informações geológico-geofísicas oriundas de poços tubulares, que atravessam estas rochas. Normalmente, mas não exclusivamente, a correlação estratigráfica é realizada a partir das propriedades físicas registradas nos perfis geofísicos de poço. Neste caso, busca-se a equivalência litológica a partir da equivalência entre as propriedades físicas, medidas nos vários poços de um campo petrolífero. A técnica da correlação estratigráfica com perfis geofísicos de poço não é uma atividade trivial e sim, sujeita a inúmeras possibilidades de uma errônea interpretação da disposição geométrica ou da continuidade lateral das rochas em subsuperfície, em função da variabilidade geológica e da ambigüidade das respostas das ferramentas. Logo, é recomendável a utilização de um grande número de perfis de um mesmo poço, para uma melhor interpretação. A correlação estratigráfica é fundamental para o engenheiro de reservatório ou o geólogo, pois a partir da mesma, é possível a definição de estratégias de explotação de um campo petrolífero e a interpretação das continuidades hidráulicas dos reservatórios, bem como auxílio para a construção do modelo geológico para os reservatórios, a partir da interpretação do comportamento estrutural das diversas camadas em subsuperfície. Este trabalho apresenta um método de automação das atividades manuais envolvidas na correlação estratigráfica, com a utilização de vários perfis geofísicos de poço, através de uma arquitetura de rede neural artificial multicamadas, treinada com o algoritmo de retropropagação do erro. A correlação estratigráfica, obtida a partir da rede neural artificial, possibilita o transporte da informação geológica do datum de correlação ao longo do campo, possibilitando ao intérprete, uma visão espacial do comportamento do reservatório e a simulação dos possíveis paleoambientes. Com a metodologia aqui apresentada foi possível a construção automática de um bloco diagrama, mostrando a disposição espacial de uma camada argilosa, utilizando-se os perfis de Raio Gama (RG), Volume de Argila (Vsh), Densidade (ρb) e de Porosidade Neutrônica (φn) selecionados em cinco poços da região do Lago Maracaibo, na Venezuela.
Stratigraphic correlation using well logs is a non-trivial geological activity and subject to endless possibilities of misunderstanding about the geometry or continuity of rock layers, for many reasons, like the geological variability and the ambiguous answers of the log tools. Thus, it is common to utilize a great log suite from the same well, for better comprehension. The stratigraphic correlation is a fundamental tool for a geologist or petroleum geophysist, because from its knowledge it is possible to interpret the hydraulic continuities of the reservoirs and to reconstruct the geological setting environment, which may corroborate for the construction of the reservoir geological model. This work produces an automation of manual activities involved in the stratigraphic correlation, with the use of the various well logs, and a convenient architecture of artificial neural network, trained with the backpropagation algorithm. The stratigraphic correlation, obtained from this method, makes the transport of the geological information possible along the basin and gives the interpreter, a general view of the structural behavior of the oil reservoir. With This methodology was possible the automatic construction of a geological block diagram showing the spatial disposition of a particular shale layer, from the well logs: Gamma Ray (GR), Clay Volume (Vsh), Density (ρb) and the Neutron Porosity (φn), selected in the five wells on the Maracaibo Lake basin, in Venezuela.

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Utilizando-se dados magnetotelúricos (MT), foi obtida uma imagem geo-elétrica nítida da região do Juruá, Bacia do Solimões, na forma de seções geo-elétricas. Os dados de campo foram registrados ao longo de três linhas de 15 km, espaçadas de 3.5 km, recobrindo uma área de 100 km2. O espaçamento entre as 35 estações é irregular, variando de 400 m a 3500 m. A faixa de freqüências utilizada cobriu de 0.001 Hz até 300 Hz, o que permitiu investigar de 100 m até 60 km de profundidade. Os dados apresentam-se afetados pelo efeito de distorção estática. Para corrigir este efeito foi utilizada a mediana da resistividade do primeiro condutor, correspondente à Formação Solimões. Foi utilizado o invariante do tensor MT para interpretar a estrutura geo-elétrica do Juruá. As seções geo-elétricas foram obtidas a partir do agrupamento dos dados resultantes da transformação de Bostick e da inversão 1D de Occam, para cada estação. Foi identificada uma seqüência de camadas condutivas e resistivas, correspondentes ao pacote sedimentar, uma zona de falhas e o topo do embasamento geo-elétrico, caracterizando a Bacia do Solimões. Abaixo do embasamento geo-elétrico foram também identificados uma zona condutora, seguida por uma camada de baixa condutividade, a profundidades iguais ou superiores a 20 km. Esta camada é interpretada como sendo de composição de gabro, estando associada a processos de acreção vertical, intimamente ligados à estabilização crustal e espessamento da litosfera. Os resultados apresentam uma boa concordância com os perfis de resistividade de poços e dados sísmicos de superfície.
A clear geoelectric picture from the Juruá region in the Solimões Basin was obtained using magnetotelluric (MT) data. Field data were recorded along three profiles of 15 km long, spaced 3.5 km, covering 100 km2. The spacing between each of the 35 stations was irregular, ranging from 400 m to 3500 m. The frequency range was 0.001 Hz to 300 Hz. This allows investigation depths of 100 m down to 60 km. The data were affected by the so called static effect. To correct that effect the median of the resistivity of the first conductor which corresponds to the Solimões Formation was used. The invariant of the MT tensor was used to interpret the Juruá geoelectric structure. The results are presented in the form of geoelectric sections. The geoelectric sections were obtained using both the Bostick transformation and the 1D Occam inversion at each station. It was possible to identify a sequence of conductive and resistive layers corresponding to the sedimentary sequence, a fault zone and the geoelectric basement characterizing the Solimões Basin. Below the geoelectric basement a conductive zone was also identified, followed by a Low Conductive Layer at depths of 20 km or more. This layer is interpreted as being composed of gabbro, which is associated to processes of vertical accretion, which in turn are linked to both crustal stabilization and lithosphere thickening. The results show a good agreement with resistivity well logs and surface seismic data.