La Síntesis de información geofísica integra diferentes conjuntos de datos procedentes de la utilización de diferentes técnicas geofísicas, cada una de ellas con sus ventajas y limitaciones, para reducir incertidumbres y aportar información coherente del subsuelo con interpretaciones que justifican/incluyen todos los modelos geofísicos.

Convencionalmente, los diferentes conjuntos de datos geofísicos (diferentes fuentes de información) han sido analizados de forma independiente y paralela y haciendo, únicamente, comparaciones entre los resultados, ya que muchos de los parámetros geofísicos no tienen una formulación matemática que los relacione entre ellos. Actualmente, se investigan diversos procesos per realizar una “fusión” de los datos que permita integrar e interpretar conjuntamente cualquier tipo de dato multidisciplinar y aplicarlo a diferentes ámbitos de las Ciencias de la Tierra.

El ICGC trabaja en la síntesis de información geofísica multi-paramétrica de determinadas zonas de interés del territorio, para convertirse en una herramienta de consulta y visualización que permita conocer más y mejor el subsuelo, y ayudar a los profesionales que interactúan con el subsuelo, o al público en general, a tomar decisiones informadas.

Llocs d'interès

El ICGC tiene un interés especial en estudiar en profundidad las diferentes cuencas sedimentarias de Cataluña, principalmente neógenas, consideradas puntos estratégicos del territorio por varios motivos. En primer lugar, son áreas altamente pobladas que requieren un buen conocimiento del subsuelo para resolver problemáticas a nivel de control ambiental, de ingeniería civil o de evaluación de riesgos geológicos y sísmicos. Además, su morfología geológica las hace relevantes desde el punto de vista del almacenamiento subterráneo, y la exploración y aprovechamiento de los recursos naturales, como por ejemplo el estudio de fuentes alternativas de energía (geotermia), en el contexto actual de la mitigación de la crisis climática y energética.

Para la caracterización de las cuencas sedimentarias, el ICGC aplica una metodología que ha ido desarrollando durante los últimos años, que se basa en el uso de un amplio abanico de técnicas geofísicas en un mismo espacio (cuenca) para reducir las incertidumbres en la distribución de los materiales en el subsuelo, el grosor de los sedimentos, la profundidad del basamento rocoso, las discontinuidades o la definición de las estructuras geológicas de las cuencas y sus márgenes y representarlo de manera visual en la síntesis de información geofísica.

La selección de las cuencas trabajadas en el periodo 2022-2023 son las siguientes:

• la Seu d'Urgell.
• la Cerdanya.
• el Vallès (sector central).

Aparte de estas cuencas, también se está considerando elaborar la misma síntesis de información de zonas sensibles y de interés ambiental, como puede ser el Delta del Ebro. Para  esta área se dispone de mucha información geofísica gracias al proyecto EBROADMICLIM (2014-2018). Para los próximos años se considerarán algunas zonas como el resto de la cuenca del Vallès - Penedès, Girona - la Selva, Baix y Alt Empordà, Baix Camp, Conca de Barberà y Baix Ebre (figura 1).

Figura 1. Zonas de interés en el contexto de la Base de datos de geofísica (clicando sobre la figura se pueden descaregar la Seu, la Cerdanya y el Vallès).

Objetivos

El objetivo principal es elaborar y difundir una síntesis de información geofísica que integre todos los datos geofísicos que dispone el ICGC en una determinada cuenca, o sector de cuenca sedimentaria, principalmente neógena. En función de las técnicas geofísicas que hayan sido aplicadas en cada caso, la síntesis mostrará imágenes de la caracterización geofísica de los materiales del subsuelo a través de las cuantificaciones de las diferentes propiedades y parámetros físicos del medio, como pueden ser la resistividad eléctrica, la velocidad de las ondas P, la velocidad de las ondas S, la densidad de los materiales, el grosor de suelo o la profundidad del contacto suelo-roca. Así pues, se implementa una metodología de trabajo dinámica, flexible que se adapte a cada cuenca en cuestión.

Métodos geofísicos

Para la elaboración de esta síntesis geofísica se analizan los datos procedentes de aquellos métodos geofísicos donde el ICGC tiene experiencia y conocimiento, tanto en la adquisición de los datos sobre el terreno como en su procesado. Así, se han trabajado datos geofísicos obtenidos con los siguientes métodos:

• Método magnetotelúrico, aporta modelos geoeléctricos 2D que muestran el valor de la resistividad eléctrica hasta una profundidad aproximada de unos 3.000 m para determinar la presencia de fallas, fracturas y discontinuidades, circulación de fluidos, grosor y profundidad de la litología del subsuelo (definición de los contactos entre materiales con suficiente contraste en el parámetro físico de la resistividad eléctrica) y estimación de la profundidad del basamento rocoso.
• Método gravimétrico, aporta mapas que se obtienen a partir del procesado de la medida de la gravedad relativa en diferentes puntos de la zona de estudio. Habitualmente, los observables se distribuyen en forma de malla y los valores se muestran en forma de mapas (Anomalía de Bouguer y Anomalía residual) que definen la geometría de las cuencas sedimentarias con la determinación de estructures geológicas, localización de fallas y fracturas, gracias a la variación de la densidad de los materiales del subsuelo.
• Sísmica pasiva con las técnicas combinades de la técnica del cociente espectral H/V y el array sísmico. La técnica del cociente espectral aporta el mapa de la frecuencia fundamental del suelo (f₀) y un mapa estimado de la profundidad del basamento sísmico. El array sísmico muestra los perfiles verticales (1D) del parámetro físico Vs, el cual da una idea del grado de compactación de los materiales. También define la ecuación empírica o ajuste que relaciona la frecuencia fundamental del suelo (f₀) con la profundidad a la que se detecta el contacto suelo-roca (figura 2). Un importante ámbito de aplicación de estas técnicas son las zonas urbanas, gracias a su nulo impacto ambiental y su rápida implementación en el campo. Su uso se extiende a los campos de la ingeniería sísmica, la ingeniería civil, la geotecnia y la geología urbana..

Imatge

Figura 2. Estimación de la profundidad del basamento sísmico (abajo derecha) a partir de la frecuencia fundamental del suelo (abajo izquierda) utilizando la relación empírica establecida por el ICGC (2021) (arriba derecha) estimada a partir de los modelos verticales arrays sísmicos (arriba izquierda) y los sondeos profundos.

• Tomografía eléctrica, aporta modelos geoeléctricos 2D de las partes más superficiales y locales de las zonas de estudio (estudio de los 150 primeros metros de profundidad). Define los materiales del subsuelo mediante el parámetro físico de la resistividad eléctrica para delimitar los contactos entre los materiales del subsuelo (fronteras), el substrato rocoso, el nivel freático y la intrusión salina, la detección de cavidades o antiguas minas de agua, la identificación de zonas fracturadas y discontinuidades, o la localización de zonas contaminadas y lixiviados.
• Tomografía sísmica de refracción. Aporta modelos 2D del subsuelo en función del parámetro físico de la velocidad de las ondas P y nos indica el grado de compactación y dureza de los materiales (ripabilidad de las formaciones) identificando el contacto entre el suelo blando y la roca, grado de alteración de la roca, localización de fallas y fracturas y caracterización de estructuras geológicas siempre y cuando exista un contraste suficiente en el parámetro físico de la velocidad de las ondas P.
• Reprocesado de datos de sísmica de reflexión. Aporta una imagen 2D de los principales reflectores del medio (contacto entre materiales), detecta fallas y fracturas, discontinuidades entre los materiales y define la estructura geológica a profundidades elevadas.
• Correlación multi-paramétrica. Integración de varios parámetros geofísicos en un mismo perfil 2D. En este caso se correlaciona el modelo 2D procedente del método magnetotelúrico, el perfil que define la geometría del basamento rocoso (sísmico) procedente de la técnica del cociente espectral HV y Array sísmico (figura 3). Finalmente, es modeliza un perfil gravimétrico mediante la definición de capas con diferentes densidades, las cuales son coincidentes con los contactos de los dos métodos anteriores. El modelo muestra el ajuste entre los datos gravimétricos medidos en el campo y los datos calculados (línea roja de la figura 3).

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Figura 3. Abajo: Integración geofísica 2D. Modelo de resistividad eléctrica (MT), perfil geométrico del basamento rocoso (H/V) y modelo de capas del subsuelo mediante su densidad (gravimetría). Arriba: Ajuste que se deriva del modelo de capas de densidad 2D. Diferencia entre los datos medidos y calculados de la anomalía residual (gravimetría).

Documento de síntesis

Todas estas aportaciones se integran en la síntesis de información geofísica distribuidas según el ejemplo que se muestra en la figura 4.  La síntesis contiene la localización espacial de las medidas de camp sobre la base del mapa geológico 1:250.000 y su leyenda. El resto del espacio de la síntesis lo llenan las superficies multi-paramétricas cuantificadas, las cuales cambian en función de la información específica de cada lugar de estudio. Cada síntesis también va acompañada de un anejo donde se describe la información necesaria para entender el origen del producto.

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Figura 4. Ejemplo de maquetación de los diferentes elementos que componen el documento de la síntesis de información geofísica.

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Ejemplo de síntesis de información geofísica: Conca del Vallès (sector central) (Descarga PDF, catalán)

Síntesis de información geofísica

Escala	Título	Edición	Año	Descarga  GeoPDF	Tienda electrónica  impresos	Miniatura
-	la Cerdanya	1	2023	3,7 MB	-	Imatge
-	Conca del Vallès (sector central)	1	2023	3,4 MB	-	Imatge
-	la Seu d'Urgell	1	2023	2,2 MB	-	Imatge