Geofísica internacional

Estimation of soil petrophysical parameters based on electrical resistivity values obtained from lab and in-field measurements

El conocimiento de los parámetros petrofísicos del suelo es muy útil para la agricultura y análisis de impacto ambiental. Por lo tanto, es importante desarrollar técnicas y metodologías que ayuden a obtener mapas petrofísicos del suelo de manera rápida y económica. Este trabajo muestra dos técnicas para la estimación del contenido de arcilla, porosidad y capacidad de intercambio catiónico a partir de mediciones eléctricas. La primera, basada en mediciones de resistividad del suelo (SRM) realizadas en laboratorio; la segunda técnica, ERT & WRM, mediante la aplicación de Tomografía de Resistividad Eléctrica (ERT) y mediciones en campo de resistividad en muestras de agua subterránea (WRM). Se realizó un estudio geoeléctrico en un sitio areno-limoso y los resultados alcanzados fueron comparado con los obtenidos mediante la técnica de análisis textural de Bouyoucos. La técnica SRM mostró ser más precisa y menos productiva que la técnica ERT & WRM. Los resultados obtenidos proponen una nueva aplicación de los métodos geoeléctricos en estudios de agricultura precisa, tanto para análisis de muestras de suelo en laboratorio utilizando la técnica SRM como para evaluar grandes extensiones de suelo agrícola utilizando la técnica ERT & WRM.

Knowledge of soil petrophysical parameters is very useful for agricultural and environmental impact analysis. Therefore, it is important to develop techniques and methodologies to help obtain soil petrophysical maps both quickly and inexpensively. This paper shows two techniques for estimating clay content, porosity and cation exchange capacity from electrical measurements. The first one, based on soil resistivity measurements (SRM), is performed in the laboratory. The second technique, ERT & WRM, uses the Electrical Resistivity Tomography (ERT) and groundwater resistivity measurements (WRM) in the field. A geoelectrical study was carried out in a sandy-loam site and the results were compared to those determined by particle size analysis using the Bouyoucos technique for textural analysis. The SRM technique was more accurate but slower than the ERT & WRM technique. The obtained results suggest a new application of geoelectrical methods for precision farming, both for analysis of soil samples in the laboratory using SRM technique and to evaluate large tracts of agricultural land using ERT & WRM technique.

Structure of the Guaraní aquifer in the surroundings of the Uruguay river from magnetotelluric soundings

Este trabajo se enfoca en obtener un modelo geológico del Sistema Acuífero Guaraní (SAG) en una de las zonas de mayor explotación, mediante sondeos magnetotelúricos de espectro amplio. La región analizada comprende ambos flancos del Río Uruguay entre las latitudes 30° 30' y 31° 52' Sur y las longitudes 57° y 58° 22' Oeste. Como parte de este estudio se realizaron un total de 31 sondeos AMT y MT los cuales fueron calibrados con 14 pozos profundos con información del subsuelo. Previo a la interpretación cuantitativa de los datos, se llevó a cabo un análisis de distorsión de los datos para determinar la dimensionalidad del medio geológico de la región. Los resultados indican que a frecuencias mayores de 1 Hz el subsuelo se comporta como un semi-espacio estratificado (1D) a excepción de algunos sitios en donde existe distorsión asociada a estructuras geológicas locales. A partir de la inversión unidimensional del conjunto de sondeos, se estimó la distribución de las principales unidades litológicas que constituyen el relleno de la cuenca Chaco-Paranense en esta zona, incluyendo al SAG. La calibración de los modelos obtenidos y la asignación de rangos de resistividad de las principales unidades litológicas se llevó a cabo utilizando siete registros de perforaciones profundas disponibles en la zona. Los resultados muestran que el basamento precámbrico se hace más profundo en dirección Oeste, alcanzando profundidades mayores a los 4 km en el lado Argentino del área de estudio. Como parte de los resultados se destaca la presencia de una estructura próxima y paralela al Río Uruguay que parece corresponder a una falla regional que sugiere desplazamientos verticales mayores a los 2 km, con el bloque caído hacia el poniente. Según esta interpretación, el Río Uruguay es en sí mismo una expresión superficial de dicha estructura ya que tiene aproximadamente su misma dirección. A frecuencias inferiores a 1 Hz el subsuelo se comporta como un medio bidimensional con un azimuth de la estructura regional de aproximadamente 0º, el cual es consistente con la orientación aproximada NS del río Uruguay. Usando esta información se llevó a cabo una inversión bidimensional a lo largo de cuatro perfiles transversales a la dirección del río con el objeto de contrastar los modelos obtenidos con aquellos que resultan del tratamiento 1D. Los modelos 2D obtenidos arrojan resultados consistentes, mostrando rasgos y estructuras semejantes de la impedancia.

We use wide band magnetotelluric soundings to infer the geological and structural surrounding of the Guarani Aquifer System (SAG) in an area of major exploitation. The studied region comprises both sides of the Uruguay river, between latitudes 30° 30' and 31° 52' South and longitudes 57° 00' and 58° 22' West. A total of 31 AMT and MT soundings were used for the geological interpretation, which were calibrated with 14 deep wells with lithologic information. Prior to a quantitative interpretation of the data, a distortion analysis of the impedance was carried out to define the dimensionality of the predominant geological structures in the zone. The results show that at high frequencies, larger than 1 Hz, the earth behaves as a stratified ground or one-dimensional (1D) earth, excepts at some of the sites where the observed distortion is associated to local geological structures. From the one-dimensional inversion of the impedance determinant of the data set we estimate the distribution of the main lithological units that conform the sedimentary filling in the zone of the Chaco-Paranense basin, including the SAG. The calibration of the obtained models and the assignation of the resistivity ranges of the main geological units were done using seven resistivity logs from deep wells available in the area. The results show that the Precambrian basement becomes deeper towards the west, reaching depths larger than 4 km in the Argentinian side of the studied area. The results also show the existence of a structure near and parallel to Uruguay river, that seems to correspond with a major regional fault, suggesting vertical displacements larger that 2 km. According to this interpretation the Uruguay river is a superficial expression of the deep regional fault having roughly the same azimuth. At frequencies below 1 Hz the ground turns out to be bi-dimensional with a regional strike angle of around 0º, which is consistent with the NS trend of the Uruguay river. Using this information a 2D inversion was performed along four profiles perpendicular to the river to contrast the results obtained using the more simple 1D approach. The 2D models obtained yield consistent results showing similar features and structure for the SAG obtained from the 1D inversion of the invariant of the impedance.

New ⁴⁰Ar/³⁹Ar ages from the Central Part of the Chiapanecan Volcanic Arc, Chiapas, Mexico

El Arco Volcánico Chiapaneco (AVC; CVA = siglas en inglés) se localiza en la porción central del estado de Chiapas, es una cadena de estructuras volcánicas alineadas en dirección NO-SE de aproximadamente 150 km de longitud. En su parte central el AVC está compuesto de al menos 10 estructuras volcánicas alineadas al Noreste y concentradas en fallas con rumbo NNO-SSE asociadas al Sistema de Fallas Motagua-Polochic. Las estructuras son siete Domos Volcánicos (Huitepec, Amahuitz, La Iglesia, Mispía, La Lanza, Venustiano Carranza y Santotón), un Cráter de Explosión (Navenchauc), una Estructura de Colapso (Apas), y un Complejo de Domos Volcánico (Tzontehuitz). En este trabajo, reportamos 13 nuevas edades 40Ar/39Ar de rocas de los siete domos que incrementan las dataciones disponibles para la actividad volcánica durante el Cuaternario, en la parte central del Arco Volcánico Chiapaneco. Con las nuevas dataciones y las reportadas en bibliografía se tiene al Complejo de Domos Tzontehuitz como la estructura más antigua 2.1 Ma y al Domo Volcánico Venustiano Carranza como el de actividad más reciente de 0.225 Ma.

The Chiapanecan Volcanic Arc (CVA), located in the central portion of the State of Chiapas, is a 150 km long chain of volcanic structures aligned in a NW-SE direction. The central part of the CVA is composed of an irregular northeast-trending alignment of more than 10 volcanic structures, generally centered along NNW-SSE trending faults splayed from the Motagua-Polochic Fault System. Among these structures are seven volcanic domes (Huitepec, Amahuitz, La Iglesia, Mispía, La Lanza, Venustiano Carranza, and Santotón), one explosion crater (Navenchauc), one collapse structure (Apas), and one dome complex (Tzontehuitz). In this work, we report thirteen new 40Ar/39Ar ages of rocks from seven domes that increase the available geochronometric data on Quaternary volcanic activity in the central part of Chiapanecan Volcanic Arc. From the new and previous data, we identified the Tzontehuitz Dome Complex as the oldest volcanic center in the CVA, yielding an age of 2.1 Ma, and the Venustiano Carranza Volcanic Dome as exhibiting the most recent activity in the zone, with an age of 0.225 Ma.

Structures and petroleum prospects of the Saramaguacán basin, Cuba, from 3D inversion of gravimetric data

Se presentan nuevas particularidades estructurales de la cuenca Saramaguacán, Cuba, a partir de la inversión 3D de datos gravimétricos, constreñidos por información de pozos y geología de superficie. Esas particularidades muestran una tectónica compleja de procesos de cabalgamiento, revelando el esquema estructural más probable dentro de la cuenca, el cual indica estructuras en formas de rampa y plataforma, así como la ubicación y geometría de la cuenca y varias sub-cuencas. También se conocen las ubicaciones y comportamiento en profundidad de las principales fallas, y se sugieren posibles nuevas fallas. A las diferentes formaciones rocosas se le determinaron las variaciones de su geometría, profundidad y espesor. Esta determinación posee particular importancia para las rocas sedimentarias (rocas colectoras) y las rocas del paleomargen (rocas madres) porque constituye la base para futuras investigaciones orientadas a seleccionar los mejores sitios para ubicar las perforaciones petroleras y calcular el volumen de hidrocarburo que pueden almacenar las rocas colectoras. Ambos grupos de rocas son potenciales para la prospección petrolera. A 4 km de profundidad se localizaron las rocas madres del sistema petrolero cubano, asociadas a las rocas carbonatadas del paleomargen. Las rocas colectoras alcanzan 10 km de profundidad. El modelo 3D obtenido apoya la hipótesis de un emplazamiento tectónico de sur a norte de las ofiolitas y las rocas volcánicas cretácicas, sobre las secuencias terrigenous-carbonatadas del paleomargen de Bahamas. Las particularidades estructurales mostrada por el modelo constituyen indicadores de la tectónica compresiva que originó la cuenca Saramaguacán en el Mesozoico-Terciario. También indican que la cuenca Saramaguacán posee condiciones favorables para la preservación de petróleo.

New structural details of the Saramaguacán basin in central Cuba are presented, based on 3D inversion of gravimetric data constrained by wells and surface geology information. The basin shows complex tectonics of the overthrust process. A probable structural analysis of the basin suggests structures of ramp and shelf, as well as the location and geometry of the basin and several sub-basins. Known location and behavior of fault depth suggests some possible new or unknown faults. Geometry variation, depth and thickness were determined for different rock formations. This has great importance for the sedimentary (oil-bearing) and paleomargin (oil-source) rocks, because it is the basis for future research to select the best sites for drilling, as well as a broad estimate calculation of hydrocarbon volume that can be stored in the oil-collector rocks. Both groups of rocks are potential targets for oil prospecting. The oil-source rocks of the Cuban system were found to be around 4 km depth. They are associated with carbonated rocks of the Paleomargin. The oil-bearing rocks reache a depth of 10 km. The 3D model obtained supports the hypothesis that the ophiolites and the Cretaceous volcanic arc rocks were tectonically emplaced from south to north, on top of carbonate-terrigenous sequences from the Bahamas paleomargin. The model shows elements of the compressive tectonics that originated the Saramaguacán basin in the Mesozoic-Tertiary. It also suggests that the Saramaguacán basin presents favorable geologic conditions for oil deposits.

A case of study for Pseudorange multipath estimation and analysis: TAMDEF GPS network

Un estudio de investigación se llevó a cabo para evaluar la cantidad del efecto de multiruta en pseudo-distancias a partir de observaciones GPS (Sistemas de Posicionamiento Global) en la red TAMDEF (Montañas Trans Antárticas), situadas en la región de Victoria en la Antártica y que consta de 33 estaciones GPS. Es bien sabido que, a pesar de la selección cuidadosa de los lugares para el establecimiento de estaciones GPS, éstas son en cierta medida afectadas por el efecto de multiruta. El efecto de multiruta para mediciones GPS de pseudo-distancias puede ser entonces una contribución potencial que podría tener un impacto en el posicionamiento de las estaciones TAMDEF. De tal manera que, las variaciones de los errores medios cuadráticos (MP1-RMS y MP2-RMS) fueron estimadas y analizadas a fin de identificar las estaciones con mayor y menor índice de afectación, considerando datos GPS desde el año 1996 hasta el año 2006. La estación McMurdo (MCM4) del IGS fue incluida como parte de la red TAMDEF, tomando en cuenta que ésta es considerada el punto principal de acceso al ITRF (Marco de Referencia Terrestre Internacional) para esta parte de la Antártica.

A research study was conducted to evaluate the amount of pseudorange multipath from GPS (Global Positioning System) observables at TAMDEF (Trans Antarctic Mountain Deformation) network, located in Victoria Land, Antarctica consisting of 33 GPS stations. It is well known that, despite carefully selected locations, the GPS stations are to some extent, affected by the presence of multipath. Pseudorange multipath effect for GPS measurements could be a potential contributor that might have an impact on the TAMDEF stations positioning. Thus, the root mean squared error variations (MP1-RMS and MP2-RMS) were estimated and analyzed in order to identify the most and least affected sites, considering GPS data span from year 1996 to year 2006. McMurdo (MCM4) IGS (The International GNSS Service for Geodynamics, formerly the International GPS Service) site, was adopted as part of the TAMDEF network, since MCM4 is the primary ITRF (International Terrestrial Reference Frame) access point for this part of Antarctica.

A source study of the October, 2007 earthquake sequence of Morelia, Mexico and ground-motion estimation from larger earthquakes in the region

En este artículo se analiza una secuencia de siete sismos (2.5We analyze an earthquake sequence of seven small events (2.5

Precursors to eruptions of Popocatépetl Volcano, Mexico

Las erupciones volcánicas pueden ser precedidas por cambios en la actividad sísmica y vulcanomagnética, en la composición química de los gases, del agua de manantiales y algunas veces por deformación. Para hacer un pronóstico volcánico adecuado es necesario reconocer estas señales indicativas de una erupción y su temporalidad. Las erupciones del Popocatépetl que comenzaron el 21 de Diciembre 1994, fueron precedidas por aumentos en los eventos sísmicos vulcanotectónicos (VTs), cambios en temperatura y concentración de sulfatos y cloruros en el lago del cráter y en la pCO2 en los manantiales. También hubo un descenso en pH en algunos manantiales varios meses antes de la erupción. Los eventos sísmicos de periodo largo también aumentaron antes de algunas erupciones y los episodios de tremor armónico así como las anomalías magnéticas negativas antecedieron a la formación de domos y están ligadas al ascenso de magma. La energía sísmica cumulativa de los VTs muestra una aceleración en la tasa antes de las erupciones principales. Hubo precursores claros antes de las erupciones de diciembre-enero 2001, como son las anomalías magnéticas negativas correlacionadas con el incremento en la sismicidad, así como pequeños cambios en los manantiales. Estos cambios ocurrieron 2 meses antes de la erupción. Adicionalmente, unos días antes se presentaron episodios de tremor armónico de gran amplitud y aumento en el flujo de SO2, esto, junto con el análisis de los datos del RSAM permitió hacer una evaluación y pronóstico adecuado de la erupción de 2000.

Volcanic eruptions can be preceded by changes in seismic and volcanomagnetic activity, chemi-cal composition of the gases and spring water and sometimes deformation. Recognizing these signals of impending eruption and their timing is essential for adequate volcanic forecasting. The Popocatépetl eruptions that began on December 21, 1994, were preceded by increa-ses in volcano-tectonic seismic events VTs, increasing temperature and sulfate and chloride concentrations in the crater lake, decreasing pH as well as rising pCO2 in the spring water. Long period seismic events also increased before many of the eruptions and harmonic tremor episodes as well as negative magnetic anomalies precede dome formation and are linked to magma ascent. The VT cumulative seismic energy rose sharply preceding the main eruptions. Clear precursors were detected before the December-January 2001 eruptions. Two months before the eruption, negative magnetic anomalies correlated with increased seismicity, as well as small changes in the spring water were observed. Additionally, a few days before the eruption, episodes of high amplitude tremor and high SO2 flux were detected and together with the analysis of the RSAM data were the bases for the adequate evaluation and forecasting of the 2000 eruption.