Geofísica de Subsuperficie y Ambiental

La geofísica de subsuperficie adapta los métodos de exploración a la subsuperficie poco profunda, cartografiando aguas subterráneas, contaminación, estructuras enterradas y condiciones del terreno para problemas de ingeniería, medioambientales y arqueológicos.

Definition

La geofísica de subsuperficie y ambiental es la aplicación de métodos de prospección geofísica a la subsuperficie poco profunda para caracterizar las condiciones del terreno, las aguas subterráneas, la contaminación y las características enterradas con fines ambientales, de ingeniería y arqueológicos.

Scope

Este tema abarca la aplicación de métodos geofísicos a las decenas de metros superiores del terreno: radar de penetración terrestre, métodos sísmicos de refracción y de ondas superficiales poco profundas, tomografía de resistividad eléctrica, inducción electromagnética y microgravedad y magnetismo de alta resolución. Trata su uso para el mapeo de aguas subterráneas y contaminación, caracterización geotécnica de sitios, detección de vacíos, servicios públicos y artefactos explosivos sin detonar, y prospección arqueológica. El énfasis se pone en la investigación no invasiva y de alta resolución de la subsuperficie poco profunda para fines ambientales y de ingeniería.

Core questions

• ¿Qué métodos geofísicos son adecuados para la imagen superficial de alta resolución?
• ¿Cómo se utiliza el radar de penetración terrestre para cartografiar estructuras y objetos poco profundos?
• ¿Cómo se cartografían geofísicamente las aguas subterráneas y la contaminación?
• ¿Cómo apoya la geofísica de subsuperficie a la ingeniería y la arqueología?

Key concepts

• Radar de penetración terrestre
• Métodos sísmicos de refracción y de ondas superficiales poco profundas
• Tomografía de resistividad eléctrica
• Mapeo por inducción electromagnética
• Caracterización no invasiva del sitio

Key theories

Imágenes de radar de penetración terrestre

Los pulsos electromagnéticos de alta frecuencia se reflejan en los contrastes poco profundos de las propiedades dieléctricas, por lo que el radar de penetración terrestre produce perfiles de alta resolución de las capas del suelo, el nivel freático, los servicios públicos enterrados, los vacíos y las características arqueológicas en terrenos de baja conductividad.

Métodos superficiales integrados

Debido a que cada método superficial responde a una propiedad diferente y está limitado por las condiciones del sitio, las investigaciones de subsuperficie combinan estudios sísmicos, eléctricos, electromagnéticos y de radar para caracterizar la subsuperficie de manera confiable y no invasiva.

Mechanisms

Los objetivos poco profundos, como el nivel freático, las plumas de contaminantes, el lecho rocoso, los vacíos y los objetos enterrados, producen contrastes en la velocidad sísmica, la resistividad eléctrica, la permitividad dieléctrica o la densidad; los métodos de subsuperficie los detectan con alta resolución utilizando longitudes de onda cortas, espaciamiento cercano de estaciones y despliegue superficial o cercano a la superficie, sacrificando la profundidad de penetración por el detalle fino necesario en trabajos de ingeniería y medioambientales.

Clinical relevance

La geofísica de subsuperficie sustenta la evaluación de los recursos hídricos subterráneos y el monitoreo de la contaminación, la investigación geotécnica para la construcción, la detección de peligros y servicios públicos enterrados, y la prospección arqueológica no destructiva, lo que la convierte en una herramienta clave para la protección del medio ambiente y la infraestructura.

History

Las aplicaciones poco profundas de la resistividad y la refracción sísmica datan de principios y mediados del siglo XX, pero la geofísica de subsuperficie se expandió enormemente a partir de la década de 1980 con el radar de penetración terrestre asequible, la imagen de resistividad multicanal y la creciente demanda ambiental y de ingeniería de investigación de sitios no invasiva.

Key figures

• John Reynolds
• Mark Everett
• Philip Kearey

Seminal works

• reynolds2011
• everett2013
• kearey2002

Frequently asked questions

¿Para qué se utiliza el radar de penetración terrestre?

Envía pulsos de radar al suelo y registra las reflexiones de las características poco profundas, produciendo imágenes de alta resolución utilizadas para localizar tuberías y cables enterrados, cartografiar las capas del suelo y el nivel freático, encontrar vacíos y tumbas, y estudiar sitios arqueológicos sin excavar.

¿En qué se diferencia la geofísica de subsuperficie de la exploración de petróleo o minerales?

Se dirige a las decenas de metros más superficiales en lugar de a yacimientos profundos, por lo que favorece métodos portátiles de alta resolución y acepta una profundidad de penetración limitada; sus objetivos suelen ser ambientales, de ingeniería y arqueológicos, en lugar del descubrimiento de recursos energéticos o minerales profundos.