Prospección, muestreo del subsuelo y evaluación de sitios

Ejemplo construido. Una cooperativa busca material para mejorar un camino. En dos puntos de una parcela aparecen gravas; entre ambos, una imagen geofísica muestra una franja que el informe colorea de manera uniforme. La primera propuesta multiplica la superficie por el espesor y anuncia una cantidad disponible. Una segunda lectura pregunta si los puntos pertenecen al mismo depósito, si hay partículas finas que alteran la calidad y si retirar el material afectaría al agua o a la estabilidad del terreno. Las dos lecturas parten de los mismos registros, pero autorizan decisiones distintas.

La prospección busca indicios y organiza las comprobaciones necesarias para saber qué existe bajo una superficie. La evaluación de sitios relaciona ese conocimiento con una finalidad: obtener un recurso, sostener una construcción, identificar contaminación o evitar un peligro. El problema común es reconstruir un espacio al que se accede de manera incompleta. Cada observación ocupa un lugar, representa una cierta cantidad de terreno y conserva sólo algunas de sus propiedades. Para extenderla a otros lugares hacen falta argumentos sobre la continuidad, no sólo más decimales.

139.1. Preguntar qué recurso o peligro se busca#

Un terreno no es adecuado en términos absolutos. Puede servir para una actividad y exigir modificaciones costosas para otra. Antes de elegir instrumentos, la investigación debe precisar qué decisión cambiaría con sus resultados. Una búsqueda de agua requiere saber algo más que si aparece humedad; una cimentación necesita conocer la respuesta del terreno a unas cargas; una investigación ambiental debe distinguir presencia de una sustancia, posibilidad de desplazamiento y exposición de personas o ecosistemas.

La pregunta define la variable de interés, la propiedad que se quiere describir o estimar. En la parcela de gravas podría ser el volumen de material que cumple una especificación de tamaño y composición dentro de un límite de extracción. Para el camino también importan distancia de transporte, variación de calidad y materiales que deben retirarse antes de alcanzar la capa útil. Medir solamente espesor responde una parte de la pregunta y deja otras sin observar.

Conviene distinguir una unidad de observación, como un intervalo recuperado de un sondeo, de la unidad sobre la cual se decide, como un bloque de terreno o la parcela completa. Un análisis de laboratorio puede caracterizar con precisión la porción recibida. Esa precisión no demuestra que represente todo el bloque. El vínculo depende de cómo se eligió, extrajo, dividió y conservó la muestra, además de la distribución del material en el sitio.

La profundidad relevante tampoco coincide necesariamente con la que resulta fácil alcanzar. Una capa superficial firme puede ocultar otra que responda de forma diferente a la carga o al paso del agua. La investigación debe cubrir la zona capaz de afectar la decisión. En su manual de exploración geotécnica para pavimentos, la Federal Highway Administration vincula los datos requeridos con el proyecto y las condiciones locales. Su contexto específico impide convertir una profundidad recomendada para pavimentos en una regla para cualquier edificio, cantera o acuífero.

Una primera representación reúne lo conocido y lo supuesto: relieve, materiales superficiales, antecedentes de uso, puntos investigados, posibles capas y conexiones. Se denomina modelo conceptual del sitio. No es necesariamente una simulación numérica. Su función consiste en hacer explícita una explicación espacial que pueda contrastarse. Debe señalar dónde falta información y qué observación podría refutarla.

En una investigación de contaminación, esta representación relaciona fuentes posibles, medios por los que una sustancia puede desplazarse y receptores potencialmente expuestos. La guía de EPA sobre modelos conceptuales durante el ciclo del proyecto trata el modelo como una representación que evoluciona con los datos. Un dibujo inicial no prueba que una ruta de exposición esté activa. Sirve para localizar las comprobaciones que permitirían confirmarla, descartarla o reconocer otra ruta antes omitida.

También debe definirse la consecuencia de equivocarse. Concluir que no existe una capa débil cuando sí existe puede exigir un nivel de evidencia distinto del necesario para escoger el lugar de una primera exploración. El criterio no consiste en pedir siempre el máximo número de muestras. Consiste en relacionar la incertidumbre tolerable con una decisión y sus consecuencias, manteniendo separados los requisitos técnicos, las restricciones de uso y las preferencias de quienes asumen los costes.

139.2. Indicadores geológicos, biológicos y geofísicos#

Los indicios superficiales orientan dónde investigar. Un afloramiento, una exposición natural de roca o sedimento, permite observar material que en otros lugares está cubierto. Su posición, orientación y relación con otras unidades ayudan a formular una explicación geológica. Sin embargo, la exposición puede estar alterada por meteorización, el cambio del material al permanecer cerca de la superficie. Su aspecto o comportamiento no tienen por qué coincidir con los del mismo material a mayor profundidad.

Los antecedentes del paisaje aportan otra clase de indicio. Un antiguo cauce representado en documentos puede sugerir un depósito distinto del terreno que lo rodea; una excavación posteriormente rellenada puede explicar heterogeneidad artificial. Hay que verificar fechas, localización y procedencia. Una ausencia en un mapa antiguo puede reflejar el propósito del mapa, y un relato de una explotación anterior puede localizar una pregunta sin establecer su extensión exacta.

Las diferencias en vegetación o en actividad biológica pueden orientar hipótesis sobre humedad, sustrato o perturbación. Son señales indirectas y frecuentemente inespecíficas: el mismo patrón visible puede depender de manejo, estación, nutrientes o sombra. Su utilidad aumenta cuando se comparan explicaciones y se obtienen comprobaciones independientes. No se deduce la potabilidad del agua ni la presencia de un mineral a partir del vigor de las plantas.

La geofísica estudia propiedades físicas mediante señales medidas en la superficie, en perforaciones o entre puntos del terreno. Según el método, se observan respuestas eléctricas, propagación de ondas u otras magnitudes. La señal integra una región de influencia; no equivale a extraer y analizar todos los materiales que atraviesa. La relación entre señal y estructura depende de la geometría de medición y de un modelo físico.

La resistividad es una propiedad que expresa la oposición de un material al paso de corriente eléctrica una vez separado el efecto de la geometría de la medición, y se mide en ohmios metro. Una medición sobre un terreno heterogéneo puede expresarse como resistividad aparente: el valor que correspondería a un medio homogéneo bajo las convenciones del dispositivo. Por eso una variación no identifica por sí sola una capa específica. La explicación técnica de EPA sobre resistividad relaciona la respuesta con propiedades de los materiales y los fluidos. Arcillas, agua y salinidad pueden contribuir a respuestas que no permiten distinguirse mediante una única lectura.

Los métodos sísmicos estudian cómo se propagan ondas en el terreno. Las llegadas registradas permiten estimar estructuras de velocidad bajo ciertos supuestos. Esa velocidad no es una medida universal de capacidad portante, la carga que un terreno puede sostener bajo unas condiciones de diseño. Para relacionar una propiedad geofísica con un comportamiento de ingeniería hacen falta mecanismos, condiciones y comprobaciones pertinentes. Tampoco una franja interpretada como húmeda determina el caudal que podría obtenerse ni su calidad.

La reconstrucción a partir de señales se llama inversión. En el problema directo se propone un terreno y se calcula qué señal produciría. En el inverso se parte de la señal y se buscan modelos capaces de explicarla. Puede haber varios modelos compatibles, y pequeñas diferencias de datos pueden producir cambios importantes en una solución. EPA expone estas dificultades de existencia, unicidad y estabilidad. Una imagen resultante debe leerse como una estimación condicionada, no como una fotografía interior.

Para controlar la inestabilidad se introducen restricciones, por ejemplo favorecer cambios graduales entre celdas. Esta regularización puede ser razonable y necesaria, pero aporta estructura que no proviene exclusivamente de las observaciones. Si el terreno contiene un límite abrupto, una imagen suavizada puede diluirlo. La evaluación debe considerar sensibilidad, resolución y alternativas: qué rasgos permanecen al variar supuestos razonables y cuáles dependen de ellos.

La combinación de métodos vale por sus diferencias informativas. Dos tratamientos del mismo conjunto de señales no aportan necesariamente dos comprobaciones independientes. Un sondeo localizado puede ayudar a interpretar una anomalía geofísica, una respuesta que difiere del entorno, mientras la geofísica ayuda a situar la muestra dentro de una estructura espacial. El acuerdo permite sostener una interpretación mejor fundada, sin eliminar las zonas que siguen sin observarse.

139.3. Calicatas, sondeos, perfiles y mallas de muestreo#

Una calicata es una excavación de reconocimiento que permite observar una sección del terreno próxima a la superficie. Un sondeo investiga una trayectoria mediante una perforación o un procedimiento de penetración. Puede recuperar material, registrar respuestas de instrumentos o combinar ambas cosas. Su elección depende de la propiedad que debe conservarse y de las condiciones del sitio. No son versiones intercambiables de una misma observación.

Una muestra alterada puede conservar información útil sobre composición o distribución de tamaños y perder estructura, humedad o estado de esfuerzos relevantes para otros ensayos. Una muestra destinada a describir comportamiento mecánico necesita criterios adecuados a esa finalidad. A su vez, una respuesta medida en el terreno evita algunas alteraciones de extracción, pero requiere interpretar la relación entre el instrumento y la propiedad buscada. El manual FHWA sobre exploración e investigación in situ combina estas fuentes y advierte sobre los límites de las correlaciones de ensayos. Una correlación obtenida en ciertos materiales no se transforma en ley universal al aplicarla a otros.

El registro de un sondeo conserva posición, referencia de altura, profundidad, método, intervalos observados y recuperados, descripción y circunstancias que afectan la interpretación. La longitud recuperada debe distinguirse de la longitud investigada. Un intervalo sin recuperación es un vacío de evidencia material; no una capa inexistente. Además, el material que se pierde puede diferir sistemáticamente del que se conserva. El porcentaje recuperado, por sí solo, no demuestra ausencia de sesgo.

Ejemplo construido. Se investigan dos metros de un intervalo y sólo se recupera uno. Las muestras conservadas contienen gravas gruesas. Si las fracciones finas se perdieron preferentemente durante la extracción, analizar únicamente lo recuperado puede sobreestimar la calidad del conjunto. La incertidumbre no se resuelve repitiendo el análisis químico de la misma bolsa. Requiere entender la pérdida, contrastarla o cambiar el modo de obtener información.

Las posiciones también importan. Un perfil organiza observaciones a lo largo de una línea o sección; una malla las distribuye sobre un área. El perfil permite examinar un cambio transversal conocido o propuesto, pero puede omitir variaciones paralelas a su dirección. Una malla regular cubre el espacio de manera sistemática, aunque un cuerpo estrecho situado entre sus puntos puede quedar sin interceptar. El patrón de acceso no debe confundirse con el patrón del terreno.

La selección dirigida investiga lugares donde una hipótesis predice un rasgo o donde una señal reclama comprobación. Es útil para identificar mecanismos y límites. Si se eligen sólo anomalías altas, el promedio de esas muestras no representa automáticamente el promedio de la parcela. La selección probabilística y la estratificación tratadas en el capítulo 134 responden a otras exigencias de representatividad. En el subsuelo, un estrato del diseño de muestreo debe distinguirse de una capa geológica: el primero es una división para muestrear; la segunda es una interpretación de materiales y procesos.

Una estrategia por etapas permite aprender antes de comprometer toda la investigación. Las primeras observaciones contrastan el modelo conceptual; los siguientes puntos aclaran límites y discrepancias importantes. Hay que registrar por qué se añade o desplaza cada punto. Una muestra adaptada a una anomalía conserva su valor, pero el procedimiento de selección debe acompañarla cuando se estimen promedios o extensiones. El diseño final no puede describirse como si todos los puntos se hubieran fijado al principio.

Las profundidades son posiciones, no sólo etiquetas de bolsas. Cuando varía la altura del terreno, intervalos igualmente profundos bajo la superficie pueden corresponder a alturas distintas. Correlacionar capas exige una referencia espacial compartida y reconocer inclinaciones, cambios laterales y posibles interrupciones. Unir en una sección todas las muestras de aspecto similar puede crear una continuidad ficticia.

La propia investigación modifica el sitio. Las perforaciones, excavaciones y residuos deben planearse con competencia técnica, identificación de servicios existentes y condiciones de acceso y cierre. Una conexión artificial entre capas antes separadas puede alterar el movimiento del agua. Estas condiciones forman parte del diseño y de su impacto; no se relegan al final como una tarea administrativa. Un programa de observación debe preservar también la posibilidad de interpretar las observaciones posteriores.

139.4. Interpolación, heterogeneidad y reservas inferidas#

Entre los puntos investigados queda terreno sin observación directa. Interpolar es estimar valores dentro de la región cubierta por datos; extrapolar es extender la estimación más allá de su ámbito. Ambos procedimientos necesitan supuestos, pero la extrapolación pierde restricciones que aportan observaciones situadas a ambos lados o alrededor del lugar estimado. La proximidad geométrica tampoco basta cuando hay una frontera entre materiales.

Ejemplo construido. Dos sondeos separados por 40 metros recuperan una capa de gravas entre dos y cuatro metros bajo una superficie horizontal. Una interpretación conecta sus límites y supone espesor constante. Otra incorpora una interrupción entre los puntos y conserva exactamente lo observado en ambos. Sin información intermedia, los registros no deciden por sí solos entre las dos. La segunda interpretación no afirma que exista una interrupción; demuestra que la continuidad de la primera es un supuesto que requiere contraste.

La heterogeneidad es la variación de propiedades dentro del terreno. Puede aparecer como cambios graduales, lentes aisladas, capas alternadas o límites abruptos. Un promedio global oculta la distribución que importa a una decisión: la misma cantidad total de material débil puede producir consecuencias distintas si forma una capa continua o pequeños cuerpos separados. Del mismo modo, una calidad media aceptable no garantiza que todos los lotes extraídos cumplan una especificación.

Los modelos espaciales pueden aprovechar cómo se relacionan los valores según distancia y dirección. La correlación espacial describe esa asociación; la anisotropía indica que cambia con la dirección. Muchas mediciones muy próximas pueden aportar poca información sobre zonas alejadas. Un modelo que presupone una asociación constante puede fallar al cruzar una frontera geológica. Su evaluación debe atender a lugares reservados para comprobación, a residuos —diferencias entre observación y predicción— y a la estructura que queda sin explicar.

Un mapa con celdas pequeñas no garantiza resolución pequeña. El tamaño de la celda es una elección de representación o cálculo. La resolución depende de las observaciones, de su sensibilidad y de los supuestos. También se distingue la incertidumbre dentro de un modelo de la incertidumbre sobre el modelo elegido. Una estimación muy precisa bajo continuidad uniforme puede ser poco informativa si esa continuidad es la cuestión sin resolver.

Ejemplo construido. Se supone provisionalmente una capa homogénea bajo 1.000 metros cuadrados, con espesor medio de dos metros y densidad seca aparente de 1,8 toneladas por metro cúbico: masa seca por volumen total del material, incluidos sus poros. En este modelo simplificado,

donde $M$ es masa seca en toneladas, $A$ superficie horizontal en metros cuadrados, $h$ espesor medio vertical en metros y $\rho$ densidad seca aparente constante en toneladas por metro cúbico. El resultado es 3.600 toneladas. Si se mantiene todo lo demás y el espesor supuesto baja a 1,5 metros, la masa es 2.700 toneladas. La diferencia de 900 toneladas es sensibilidad a un supuesto; no un intervalo de confianza calculado a partir de muestras.

La multiplicación no verifica superficie, continuidad ni densidad. Para densidad variable haría falta integrar o sumar masas de unidades adecuadamente caracterizadas. Además, masa presente no equivale a masa recuperable ni a producto utilizable. Retirar capas estériles, evitar zonas excluidas, perder material durante extracción o separar fracciones puede cambiar el balance. Tampoco permite sumar indiscriminadamente estimaciones solapadas de recursos y reservas.

La expresión «reservas inferidas» tiene límites técnicos. En lenguaje corriente puede aludir a una cantidad supuesta bajo tierra; los sistemas técnicos definen categorías específicas. Como ejemplo explícito, los estándares CIM adoptados en 2014 distinguen recursos minerales inferidos, indicados y medidos. En ese marco, un recurso inferido tiene evidencia limitada y no puede convertirse directamente en reserva mineral. Una reserva requiere evaluar factores que hacen justificable la extracción, además del conocimiento geológico. Esta referencia ilustra una distinción; no establece una terminología universal ni sustituye la norma aplicable a un informe actual.

La inferencia geológica, la categoría de reporte y la autorización para operar deben conservarse separadas. La mejora de evidencia no garantiza viabilidad, y la viabilidad no demuestra que estén concedidas todas las autorizaciones. Un informe útil declara fecha, límites, método, supuestos y qué significa la cantidad estimada. Una cifra sin estas condiciones no permite comparar proyectos ni revisar la decisión cuando cambian los datos.

139.5. Viabilidad, impactos y condiciones de abandono#

La evaluación pasa del terreno reconstruido a una actividad definida. En la cooperativa inicial, la cantidad de gravas importa junto con acceso, calidad, transporte, tratamiento y recuperación del lugar. Si una alternativa necesita separar demasiadas fracciones o transportar material por un recorrido mayor, puede perder su ventaja. El capítulo 141 desarrollará balances y comparación tecnoeconómica; aquí la pregunta es qué incertidumbres del sitio alteran esos balances.

La viabilidad comprende restricciones que no se reducen a un precio. La actividad puede afectar cursos de agua, hábitats, estabilidad, usos existentes o lugares de valor cultural. Identificar un impacto requiere describir una vía plausible y comprobar condiciones relevantes. No toda presencia de una sustancia produce la misma exposición, y no todo cambio hidráulico tiene la misma consecuencia. La evaluación tampoco debe omitir efectos sólo porque recaen fuera del área investigada o después del cierre.

Encontrar agua subterránea ilustra la diferencia entre existencia y uso sostenido. Un resultado favorable en una observación breve no caracteriza todas las estaciones ni todas las extracciones futuras. El USGS describe la sostenibilidad del agua subterránea en relación con consecuencias ambientales, económicas y sociales aceptables a largo plazo. En esa evaluación importan las conexiones del sistema y la respuesta temporal. No basta equiparar una cantidad almacenada con un suministro renovable o suponer que toda recarga puede extraerse sin afectar otras descargas y usos.

La línea de base documenta condiciones antes de la intervención. Su utilidad depende de representar variaciones relevantes: una sola fecha puede confundir un cambio atribuible a la actividad con un patrón estacional o con otra intervención. La repetición de observaciones y la comparación con lugares pertinentes aportan contexto, con los límites de identificación causal del capítulo 136. El seguimiento debe diseñarse para detectar cambios que puedan conducir a una acción, no sólo para acumular registros.

Investigar por etapas permite tomar decisiones de continuar, modificar o abandonar. Cada etapa necesita un criterio de salida: qué resultado justificaría más información, qué hallazgo volvería inadecuada la alternativa y qué incertidumbre debe reducirse antes de una inversión mayor. La información adicional tiene valor cuando puede cambiar una decisión y está disponible a tiempo. Si todas sus respuestas posibles dejan igual la elección, quizá convenga investigar otra incertidumbre. Este razonamiento no convierte la seguridad o los requisitos obligatorios en variables opcionales de coste.

Ejemplo construido. La cooperativa podría comprobar una continuidad dudosa mediante una nueva observación, cambiar a otra parcela o adquirir material ya caracterizado. Si incluso el volumen máximo plausible no cubriría la necesidad, aclarar su espesor con gran precisión no rescata la primera opción. Si la decisión depende de una capa potencialmente inadecuada, una comprobación ubicada para distinguir las interpretaciones puede ser más útil que repetir muestras donde ambas predicen lo mismo.

Las condiciones de abandono incluyen el fin de la exploración y el fin de una eventual explotación. Deben contemplar estabilización, cierre de accesos al subsuelo cuando corresponda, gestión de materiales, recuperación del lugar, responsabilidades y seguimiento de efectos persistentes. Detener la extracción no elimina automáticamente las vías de contaminación ni restaura por sí solo el funcionamiento anterior. Una promesa de recuperación requiere objetivos comprobables y recursos para cumplirlos.

El resultado de una buena evaluación puede ser una negativa fundada o una delimitación más modesta. La parcela inicial podría contener material útil en una parte y permanecer incierta en otra. Expresar ambas cosas permite decidir sin convertir lo no investigado en un vacío ni en una reserva. El informe conserva observaciones, interpretaciones alternativas y razones de decisión para que nuevas evidencias puedan modificarlo. Esa conservación conecta el reconocimiento del subsuelo con la procedencia y organización de registros del capítulo siguiente.

Preguntas de transferencia#

Dos métodos geofísicos producen imágenes parecidas. ¿La capa está confirmada?#

Todos los sondeos se realizaron cerca del acceso y dieron buena calidad. ¿Puede usarse su promedio para toda la parcela?#

Un mapa de espesor tiene celdas de un metro, pero los sondeos están separados por cuarenta. ¿Se conocen los cambios cada metro?#

Una cantidad geológica estimada es suficiente para el proyecto. ¿Por qué podría recomendarse abandonarlo?#

Fuentes y lecturas del capítulo#

• Federal Highway Administration. Geotechnical Aspects of Pavements Reference Manual, capítulo 4, «Geotechnical Exploration and Testing», publicación NHI-05-037. Consultado para vincular investigación, condiciones del terreno y necesidades del proyecto; contexto de pavimentos, sin trasladar sus recomendaciones particulares a otros usos.
• Federal Highway Administration. Continuación del capítulo 4: programa de exploración, geofísica y ensayos in situ, mismo manual. Utilizado para complementar observaciones directas e indirectas, distinguir respuestas instrumentales y propiedades, y reconocer límites de correlaciones.
• US Environmental Protection Agency. Electrical Resistivity, documentación de geofísica ambiental. Utilizada para resistividad aparente, geometría de medición y carácter no específico de las respuestas eléctricas.
• US Environmental Protection Agency. Inversion, documentación técnica. Consultada para la distinción entre problemas directo e inverso y las dificultades de unicidad y estabilidad. No se reproducen las expresiones matemáticas de la página.
• US Environmental Protection Agency. Environmental Cleanup Best Management Practices: Effective Use of the Project Life Cycle Conceptual Site Model, EPA 542-F-11-011, julio de 2011. Consultados los apartados sobre propósito, evolución y componentes del modelo conceptual; su contexto es la investigación y limpieza ambiental.
• Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum. CIM Definition Standards for Mineral Resources & Mineral Reserves, adoptados por el consejo el 19 de mayo de 2014. Definiciones consultadas como ejemplo explícito de separación entre recursos inferidos y reservas; no se atribuye vigencia universal ni se ofrece asesoramiento regulatorio.
• US Geological Survey. Ground-Water Resources for the Future — Desert Basins of the Southwest, Fact Sheet 086-00, agosto de 2000. Se consultó el texto introductorio web para la dimensión temporal y las consecuencias incluidas en sostenibilidad; no se atribuye lectura completa del PDF ni actualidad de sus diagnósticos regionales.

Bibliografía de la parte XIII · Bibliografía general

Última revisión editorial

29 de septiembre de 2026

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29 de septiembre de 2026