Tomografía sísmica de refracción y reflexión en Antofagasta

El tendido de geófonos sobre la costra salina de Antofagasta es el primer paso. Se instalan generalmente 24 o 48 canales, espaciados según la profundidad de investigación que pide el proyecto, y se golpea con una fuente sísmica controlada — martillo o caída de peso — para generar el tren de ondas. Los arribos refractados críticamente en las interfaces de velocidad y las reflexiones desde horizontes más profundos quedan registrados en el sismógrafo. En Antofagasta, la presencia de suelos con alto contenido de sales y la intercalación de gravas aluviales con arena eólica obliga a ajustar la geometría del tendido para capturar bien el contraste entre la capa cementada superficial y el material menos consolidado que suele aparecer a pocos metros. Procesamos los sismogramas con tomografía de tiempos de viaje, generando un perfil 2D de velocidad de ondas P y S que luego se vincula directamente con los módulos de rigidez del terreno. Para proyectos donde la respuesta de sitio es mandatoria, este perfil se complementa con un ensayo MASW que entrega la curva de dispersión y el perfil unidimensional de ondas de corte, cerrando la caracterización dinámica del subsuelo.

Una tomografía sísmica bien calibrada en Antofagasta distingue la roca fresca de la costra salina cementada, dos materiales con velocidades similares pero comportamientos muy distintos ante un sismo.

Método y cobertura

En Antofagasta muchas veces vemos que las tomografías lineales de refracción no bastan para resolver geometrías complejas bajo los depósitos de relleno antrópico del borde costero. La ciudad tiene una plataforma litoral angosta, con afloramientos rocosos del batolito costero muy cerca de la superficie en el sector alto, mientras que en la planicie baja los sedimentos cuaternarios alcanzan espesores variables. Ese cambio lateral tan brusco produce arribos fuera del plano que la inversión tomográfica 2D maneja bien si la malla de rayos es densa. Trabajamos con tendidos de hasta 96 canales para levantar perfiles de 200 metros o más, capturando la refracción en la interfaz suelo-roca y las reflexiones en lentes de grava con distinto grado de cementación. La interpretación conjunta con datos de sondajes permite calibrar las velocidades sísmicas con la litología real, y así evitar confundir un horizonte de alta velocidad por cementación salina con un rechazo a roca fresca. El resultado es una sección de iso-velocidades que los ingenieros estructurales usan para definir el basamento sísmico y estimar efectos de amplificación local.

Contexto regional

Antofagasta está a menos de 100 km del sistema de fallas de la Cordillera de la Costa y ha registrado aceleraciones sísmicas importantes, como las del terremoto de Tocopilla en 2007 que dejó intensidades Mercalli de VII en la ciudad. El riesgo de amplificación sísmica por contraste de impedancia entre la grava aluvial y el basamento rocoso es real. Omitir un perfil de velocidades de ondas de corte significa clasificar el suelo con criterios genéricos del código y no con la medición directa de la velocidad promedio Vs30 que exige la NCh433. La tomografía de refracción, cuando se procesa con inversión de onda completa, revela zonas de baja velocidad que pueden corresponder a lentes de arena fina saturada o rellenos flojos, capaces de desarrollar excesos de presión de poros durante un sismo prolongado. Identificar esos cuerpos antes de diseñar la cimentación evita asentamientos diferenciales y daños severos en estructuras esenciales.

Parámetros técnicos

Parámetro	Valor típico
Fuente sísmica	Martillo de 8 kg o caída de peso acelerada
Número de canales	24 a 96 (arreglo lineal)
Espaciamiento típico	2 a 5 m entre geófonos
Profundidad de investigación	30 a 60 m (refracción)
Parámetros medidos	Velocidad de ondas P y S (Vp, Vs)
Norma de referencia	NCh 3328
Formato de entrega	Sección 2D de iso-velocidades + informe
Tiempo de ejecución en terreno	1 a 2 jornadas por perfil

Servicios complementarios

Perfil de refracción sísmica 2D

Tendido multicanal con fuente activa para obtener la sección de velocidades Vp hasta el rechazo competente. Incluye picking de primeros arribos, inversión tomográfica y correlación con la geología local del batolito costero y los sedimentos cuaternarios de Antofagasta.

Perfil combinado de refracción y reflexión

Adquisición de alta resolución con ventanas de registro extendidas para capturar reflexiones de horizontes profundos. Útil cuando el basamento supera los 50 m y la sola refracción no lo alcanza. El procesamiento incluye análisis de velocidad de apilamiento y migración en profundidad.

Preguntas más comunes

¿Qué diferencia hay entre refracción y reflexión sísmica para un proyecto en Antofagasta?

La refracción mapea la primera capa de alta velocidad bajo el tendido y funciona muy bien cuando el basamento es somero, como en los sectores altos de Antofagasta cerca de los cerros. La reflexión capta interfaces más profundas, incluso debajo de capas de menor velocidad, algo que ocurre en la planicie costera donde los sedimentos blandos pueden ocultar el contacto con la roca. En la práctica combinamos ambas cuando el espesor de suelo supera los 40 metros.

¿Cuánto cuesta una tomografía sísmica de refracción en la zona?

El rango de inversión para un perfil de refracción sísmica en Antofagasta está entre $1.408.000 y $2.767.000, dependiendo de la longitud del tendido, la cantidad de canales y si se requiere procesamiento adicional de reflexión. Una cotización exacta se entrega después de revisar el objetivo del estudio y las condiciones del sitio.

¿Se puede hacer el ensayo sobre pavimento o hay que romper?

Sobre pavimento rígido o asfalto en buen estado los geófonos no se acoplan bien con el suelo. En Antofagasta, donde muchas zonas industriales tienen losas de hormigón, usamos placas de acople con yeso rápido o perforamos pequeños nichos para fijar el sensor directamente al terreno natural. El acople debe garantizar el registro de altas frecuencias sin atenuación.

¿Los resultados sirven para el cálculo de Vs30 que pide la norma sísmica?

La tomografía de refracción entrega el perfil de Vp, y si se registra también la onda de corte se puede obtener el perfil de Vs para el cálculo directo de Vs30. Cuando el perfil de refracción no alcanza los 30 metros de profundidad, lo complementamos con un ensayo MASW o con registros de pozos para cumplir con los requisitos de clasificación de sitio de la NCh433.