Geofísica en Zonas Urbanas – Retos y Perspectivas Jaime Urrutia Fucugauchi

Geofísica La exploración geofísica investiga las estructuras, edades, composición, propiedades de la superficie y subsuelo a través de campos naturales e inducidos y contrastes en propiedades. Campo magnético Campo gravitacional Campo eléctrico Campo electromagnético Refracción, reflexión, difracción,… Disipación de calor, temperaturas,… Propagación de ondas sísmicas, electromagnéticas, acústicas, … Excavaciones Perforaciones y recuperación de núcleos Modelos Simulaciones computacionales

métodos terrestres, aéreos, marinos, satelitales, excavaciones, pozos, registros

Geofísica Urbana La adquisición de datos e interpretación en zonas urbanas presentan requerimientos adicionales Limitaciones en geometria, fuentes de señales que se suman a las señales del subsuelo, etc -Proyectos ingeniería civil (construcciones, servicios, transporte, drenaje, -Riesgos (sismos, actividad volcánica, hidrometereológicos, deslizamientos terreno, colapso cavidades, hundimiento, etc) -Recursos (agua subterránea, agricultura) -Arqueología, antropología -Estratigrafía, paleontología -Uso suelo -Geociencias

Cuenca de México Cuenca volcano-tectónica en el sector centro-oriental Faja Volcánica Trans-Mexicana

Cuenca de México Cuenca volcano-tectónica en el sector centro-oriental Faja Volcánica Trans-Mexicana

Anomalía gravimétrica

Cuenca de México

Del Castillo, L., Urrutia-Fucugauchi, J., 1974. Microgeofísica en Arqueología e Ingeniería Civil, Bol. Asoc. Mex. Geof. Expl., 15, 1-46.

Reportes Petróleos Mexicanos 1986 Pemex Exploración y Producción 1986 Pérez Cruz, G 1989 Tesis Ingeniería, UNAM Rodríguez F 2010 Tesis Ingeniero Geofísico, Fac Ingeniería UNAM Unda J 2017 Tesis Ingeniería UNAM

Pozos profundos en la Cuenca de México

Profile N1. Parque Nacional Tepeyac - Canal de Cuemanco

.

2

1

0

-1

-2

(m

Gal

s)

-662

-658

-654

-650

-646

-642

=Observed, =Calculated, =Error

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Distancia (km)

(km

)

2.

1.

0.

-1

-2

-3

Air Cerro de la Estrella

Unidad Volcánica Superior

Unidad Volcánica Inferior

Caliza Cretacica

Tepeyac Sedimentos Lacustres D=2.67 D=2.4

D=2

D=2.4

D=2.6

D=2.2

D=1.5

Profile E3. Bosques de Las Lomas - La U. H. Solidaridad

.

(km

)

2

1

0

-1

-2

(m

Gal

s)

-672

-664

-656

-648

=Observed, =Calculated, =Error

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Distancia (km)

(km

)

2

1

0

-1

-2

-3 T- 37

Arcillas

Piroclastos

T-14

Piroclastos

Roma 1

Arcillas Lacustres

Volcánicas Superiores

Volcánicas Inferiores

Mixhuca 1

Arcillas Lacustres

Volcánicas Superiores

Volcánicas Inferiores

Calizas Cretácicas Unidad Volcánica Inferior

Calizas Cretácicas

Bosques Las Lomas

Sedimentos Lacustres

Unidad Volcánica Superior

Peñón del Marquez

D=2.4

D=2.6

D=1.7

D=1.5 D=2

D=2.4

Perfil N1. Parque Tepeyac -Canal de Cuemanco

.

2 1 0

-1 -2

(m

Gal

s)

-662 -658 -654 -650 -646

-642

=Observed, =Calculated, =Error

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Distancia (km)

(km

)

2

1

0

-1

-2

-3 Cerro de la Estrella

Unidad Volcánica Superior

Unidad Volcánica Inferior Caliza Cretácica

Tepeyac Sedimentos Lacustres

D=2.67 D=2.4

D=2

D=2.7 D=2.6

D=2.2

D=1.5

Modelo de densidad creciente con la profundidad

Modelo de densidad decreciente, con la profundidad, en las últimas dos capas

.

2 1 0

-1 -2

(m

Gal

s)

-662 -658 -654 -650 -646 -642

=Observed, =Calculated, =Error

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Distancia (km)

(km

)

2.

1.

0.

-1

-2

-3 Air Cerro de la Estrella

Unidad Volcánica Superior

Unidad Volcánica Inferior

Caliza Cretacica

Tepeyac Sedimentos Lacustres D=2.67 D=2.4

D=2

D=2.4

D=2.6

D=2.2

D=1.5

Perfil E3. De Bosques de Las Lomas a la U. H. Solidaridad

Modelo de densidad creciente con la profundidad

Modelo de densidad decreciente, con la profundidad, en las últimas dos capas

.

(km

)

2 1 0

-1 -2

(m

Gal

s)

-672

-664

-656

-648

=Observed, =Calculated, =Error

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Distancia (km)

(km

)

2

1

0

-1

-2

-3 T- 37

Arcillas Piroclastos

T-14

Piroclastos

Roma 1

Arcillas Lacustres

Volcánicas Superiores

Volcánicas Inferiores

Mixhuca 1

Arcillas Lacustres

Volcánicas Superiores

Volcánicas Inferiores

Calizas Cretácicas Unidad Volcánica Inferior

Calizas Cretácicas

Bosques Las Lomas

Sedimentos Lacustres

Unidad Volcánica Superior

Peñón del Marquez

D=2.4

D=2.6

D=1.7

D=1.5 D=2

D=2.4

(km

)

2 1 0

-1 -2

(mG

als)

-672

-664

-656

-648

=Observed, =Calculated, =Error

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Distancia (km)

(km

)

2

1

0

-1

-2

-3 T- 37

Arcillas Piroclastos

T-14

Piroclastos

Roma 1

Arcillas Lacustres

Volcánicas Superiores

Volcánicas Inferiores

Mixhuca 1

Arcillas Lacustres

Volcánicas Superiores Volcánicas Inferiores

Calizas Cretácicas Unidad Volcánica Inferior

Calizas Cretácicas

Bosques Las Lomas Sedimentos Lacustres

Unidad Volcánica Superior

Peñón del Marqués

D=2.7

D=2.6

D=1.7

D=1.5 D=2

D=2.4

Xico

Lago de Chalco

Xico I

Xico II

Pedregal de San Angel – Ciudad Universitaria, Chimalistac, Romero Terreros, Cuicuilco

Anomalías gravimétricas Anomalías magnéticas

SISMO 7 SEPTIEMBRE 2017 CIUDAD DE MÉXICO SISMO 19 SEPTIEMBRE 2017

DISEÑO DE ADQUISICIÓN GRAVIMETRICA DE LA BRIGADA 2

GRAVIMETRÍA

ANOMALÍA DE BOUGUER

PERFILES SÍSMICO Y GEOELÉCTRICO

GRAVIMETRÍA

ANOMALÍA DE BOUGUER

MAGNETOMETRÍA

GRADIENTE VERTICAL

Magnetometría Gravimetría

Reflexión refracción sísmica Resistividad eléctrica

Sondeos eléctricos verticales

Sondeos eléctricos verticales

perfil sísmico

Anomalías magnéticas

Urrutia-Fucugauchi J et al 2019 Arquelogia Iberoamericana 42 3-8

-220

-218

-216

-214

-212

-210

-208

-206

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Gra

vity

an

om

aly

(mG

al)

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0 50 100 150 200 250 300 350 400H

ori

zon

tal g

rad

ien

t (m

Gal

/m)

-0.006

-0.004

-0.002

0

0.002

0.004

0.006

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Seco

nd

der

ivat

ive

Distance (m)

Del Castillo, L., Urrutia-Fucugauchi, J., 1974. Microgeofísica en Arqueología e Ingeniería Civil, Bol. Asoc. Mex. Geof. Expl., 15, 1-46.

Barba L et al , 2014 Estudio de radar en El Colegio Nacional. Reporte, 5 pp

Líneas 70-71 (entrada principal) Alrededor de 4 m del recorrido se ve la cimentación a 50 cm de profundidad y llega hasta 1.25 m de profundidad. La reflexión mas fuerte está entre 3 y 4 m y se trata de una instalación eléctrica

File 70

File 71

Línea 76-77-78 (Patio) Se observa desde el inicio un paquete de reflexiones de 0 a 3 m del recorrido. Tienen de profundidad desde 50 a 2.25 se observan una serie de reflexiones horizontales, que asemejan dos pisos bien delimitados. Podría tratarse de una antigua cisterna.

File 76

File 77

File 78

Perspectivas Avances teóricos, instrumentación, procesado, modelado, inversion, resolución, … Métodos de adquisición, observación, integración, inversion conjunta, grandes volumenes de datos, … Computación, electronica, robótica, sistema satelital observación, plataformas adquisición datos, bases de datos, observatories geofísicos,… Uso racional de la información y las nuevas capacidades

¿Cómo hacer? ¿qué se puede hacer para tener una ciencia e ingenierías creativas, mayores capacidades, innovación…? - Sociedad educada - Academia-empresa-sociedad-gobierno - Coordinación de programas, actividades y políticas en un contexto estructurado -Inversión en CTI - Planes estratégicos a corto y largo plazo - Creación de infraestructura - Proyectos de ciencia e ingenierías - Movilidad académica - Creación de centros de investigación

Planeación estratégica, mejor estructurada con acciones a corto y largo plazo Flexibilidad Creatividad, innovación en el centro de las prioridades Simplificación administrativa Atraer y retener talento

Posibles acciones

Great Britain 3D Fence Program British Geological Survey

¡¡¡Muchas gracias!!!

Perfil E7. del Canal de Cuemanco a Tláhuac

(km

)

2 1 0

-1 -2

(mG

als)

-664 -662 -660 -658 -656

=Observed, =Calculated, =Error

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Distancia (km)

(km

)

2

1

0

-1

-2

-3 Tulyehualco 1

Arcillas Lacustres

Volcanica Superior

Volcanica Inferior

Caliza Cretacica

T-10

Arcillas Lacustres Sedimentos Compactados Piroclástos o Derrames basálticos

Air Sedimentos Lacustres

Unidad Volcánica Inferior

Basamento de Calizas Cretacicas

Unidad Volcánica Superior

D=2.67 D=1.5

D=2.4

D=2.6

D=2

(km

)

2 1 0

-1 -2

(m

Gal

s)

-664 -662

-660

-658

-656

=Observed, =Calculated, =Error

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Distancia (km)

(km

)

2

1

0

-1

-2

-3 Tulyehualco 1

Sed. Lacustres

Volcánica Superior

Volcánica Inferior

Caliza Cretácica

T-10

Arcillas Lacustres Sedimentos Compactados Piroclastos

Sedimentos Lacustres

Unidad Volcánica Inferior.

Basamento de Calizas Cretácicas

Unidad Volcánica Superior

D=2.67

D=1.5

D=2.7

D=2.6

D=2

Modelo de densidad creciente con la profundidad

Modelo de densidad decreciente, con la profundidad, en las últimas dos capas

Horizonte Sísmico I Horizonte Sísmico VI Horizonte sísmico VII

HORIZONTES SISMOESTRATIGRAFICOS I, VI Y VII CORRESPONDIENTES A LOS PERFILES E1, E3 Y E7

Modelos del estudio sísmico de reflexión de la Ciudad de México (Pérez-Cruz, 1988).

Horizontes Sismicos I, VI y VII bajo el Perfil E2.

-4000

-3000

-2000

-1000

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Distancia

Pro

fun

did

ad

Horizontes Sismicos I, VI y VII bajo el Perfil E3.

-4000

-3000-2000

-1000

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Distancia

Pro

fun

did

ad

Horizonte Sismico VII Bajo el Perfil E7.

-4000

-3000

-2000

-1000

0

0 2 4 6 8 10 12

Distancia

Pro

fundid

ad

Perfil N3. de Valle de Aragón a Villa Centroamericana

V.E.=2.05 Scale=161111

.

(km

)

2 1 0

-1 -2

(mG

als)

-660

-656

-652

-648

=Observed, =Calculated, =Error

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

(km

)

2

1

0

-1

-2

-3

Tulyehualco 1

Sed. Lac. Volc. Sup.

Volc. Inferior

Calizas C.

Mixhuca 1

Sedimentos Lacustres

Volc. Superior Volc. Inferior

Calizas Cretacicas

Air Sedimentos Lacustres

Calizas Cretácicas

Unidad Volcánica Inferior

Unidad Volcánica Superior

V. Yuhualixqui D=2.67 D=1.5

D=2.6

D=2.4

D=2

D=2.4 Modelo de densidad creciente con la profundidad

Modelo de densidad decreciente, con la profundidad, en las últimas dos capas

(km

)

2 1 0

-1 -2

(mG

als)

-660

-656

-652

-648

=Observed, =Calculated, =Error

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Distancia (km)

(km

)

2

1

0

-1

-2

-3 Tulyehualco

Sed. Lac. Volc. Sup.

Volc. Inferior

Calizas

Mixhuca 1

Sedimentos Lacustres

Volc. Superior Volc. Inferior

Calizas Cretácicas

Air Sedimentos Lacustres

Calizas Cretácicas

Unidad Volcánica Inferior

Unidad Volcánica Superior

V. Yuhualixqui D=2.67 D=1.5

D=2.6

D=2.7

D=2

D=2.4

HORIZONTES SISMOESTRATIGRAFICOS I, VI Y VII CORRESPONDIENTES A LOS PERFILES N1 Y N3

Modelos del estudio sísmico de reflexión de la Ciudad de México (Pérez-Cruz, 1988).

Horizontes Sismicos I, VI y VII bajo el Perfil N1.

-6000

-4000

-2000

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Distancia.

Pro

fund

idad

.

Horizontes Sismicos I, VI y VII bajo el Perfil N3. en dirección N-S.

-4000

-2000

0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Distancia.Prof

undi

dad

.

Horizonte Sísmico I Horizonte Sísmico VI Horizonte Sísmico VII

(Yamashita Architects & Enginners Inc.1996)

Estructura Cortical Cuenca de México

PERFILES SÍSMICO Y GEOELÉCTRICO

MAGNETOMETRÍA

GRADIENTE VERTICAL

Línea 73

De 2.50 a 3 m del recorrido se ve la cimentación. La parte alta del

cimiento se observa a 0.50 y la parte baja a 1.50 de profundidad. De 6 a 9 m se observan materiales distintos en el patio.

File 73

Área de estudio

OBJETIVOS DEL ESTUDIO Localizar los cimientos (profundidad y desplante)

Líneas y orientación de las líneas de radar

Línea 72

Entre 4 a 5 m del recorrido se ve la cimentación, la parte alta del

cimiento se observa a 0.50 y la parte baja a 1.25 m de profundidad.

File 72

Línea 74 (baño)

De 3.50 a 4.25 m del recorrido se observa una anomalía referente

al cimiento pero no se ve su parte superior. La parte inferior del

cimiento se ve a 1.50 m de profundidad.

File 74

Línea 75 (acceso a almacén)

A 2.50 del recorrido aparece el cimiento, y su profundidad se observa de

0.40 a 1.25 m de profundidad. Es rara una anomalía doble, pero puede

ser por la base del andamio.

File 75

Línea 81 (dentro del almacén)

Se observa una pequeña reflexión que puede deberse a un cimiento

muy estrecho de 2.80 a 3.20 del recorrido y 0.40 m a 1 m de

profundidad.

File 81

(km

)

2 1 0

-1 -2

(m

Gal

s)

-664 -662

-660

-658

-656

=Observed, =Calculated, =Error

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Distancia (km)

(km

)

2

1

0

-1

-2

-3 Tulyehualco 1

Sed. Lacustres

Volcánica Superior

Volcánica Inferior

Caliza Cretácica

T-10

Arcillas Lacustres Sedimentos Compactados Piroclastos

Sedimentos Lacustres

Unidad Volcánica Inferior.

Basamento de Calizas Cretácicas

Unidad Volcánica Superior

D=2.67

D=1.5

D=2.7

D=2.6

D=2

Gravity Model, Tulyehualco-1, Southern Basin of Mexico

PERFILES GRAVIMETRICOS EN LA CUENCA DE MEXICO

Volcano-tectonic Basin of Mexico