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La aparición de estas estructuras del subsuelo suelen tener un origen antropogénico (minas, tráfico pesado, entre otros) o por procesos de erosión o disolución (karsticidad). En otras ocasiones, la filtración continua del agua en el subsuelo erosiona las formaciones geológicas reduciendo las propiedades mecánicas del terreno. Dependiendo de las características de la cavidad, la técnica geofísica puede variar. Si la cavidad está vacía, rellena de agua o de material colapsado se tendrán variaciones en las propiedades físicas del subsuelo, por tanto, se observarán contrastes geofísicos diferentes. Entre las técnicas más comunes está la Tomografía de Resistividad Eléctrica (TRE),  Refracción sísmica (TRS) y el georadar (GPR).

En general, los métodos eléctricos  y electromagnéticos son los más utilizados en los estudios de aguas subterráneas ya que la resistividad del subsuelo está relacionada con la porosidad y la permeabilidad de la formación geológica. Las técnicas geofísicas reducen considerablemente los costos reduciendo la cantidad de perforaciones necesarias para alcanzar el horizonte geológico adecuado.  Las aplicaciones geofísicas para estudios de aguas subterráneas incluyen la caracterización geométrica (lateral y a profundidad) del recurso, mapeo de acuitardos o unidades de confinamiento, rutas preferenciales de alta transmisión como fracturas y fallas, y la contaminación del agua subterránea.

Los riesgos geológicos son anualmente responsables de una gran pérdidas de vidas humanas. El estudio de deslizamientos de tierra mediante técnicas geofísicas aporta importante información geomecánica de estos procesos. Otros indicadores de riesgo geológico es la aparición de karstificaciones, hundimientos o sumideros. En estos casos se producen alteraciones en la estructura bajo la superficie (procesos de disolución o erosión subterránea).  Otra aplicación importante es la identificación de fallas geológicas o zonas propensas a fracturamiento, así como la evaluación de estabilidad de taludes y laderas. Los métodos geofísicos pueden ayudar a identificar dónde existen riesgos geológicos significativos o es probable que existan. Entre los métodos geofísicos más comunes están los eléctricos y sísmicos.

La ingeniería geotécnica es un componente esencial en cualquier proyecto de ingeniería civil. A la geotécnia le compete el diseño de las fundaciones,  la estimación de asentamientos, evaluar la capacidad de carga, en pocas palabras, caracterizar la interacción suelo-estructura. He aquí donde las técnicas geofísicas toman relevancia al ofrecer una caracterización del subsuelo no invasiva que permite focalizar los métodos directos de mecánica de suelos en las zonas anómalas de interés en lugar de ubicar los sondeos al azar. Por tanto, los estudios geofísicos eléctricos y sísmicos tienen una propósito  complementario a la mecánica de suelos y geotecnia, ayudan en la identificación del basamento o roca competente y la diferenciación del material poco consolidado, entre otras aplicaciones.

En la actualidad debido a la alta densidad demográfica, el subsuelo se encuentra lleno de instalaciones y servicios enterrados. Ejemplo de esto son las redes de abastecimiento, saneamiento, comunicaciones, electricidad e hidrocarburos. En muchos casos, la ejecución de obras o movimiento de tierras supone un riesgo para la afectación de estas redes, de sus usuarios, propietarios así como del propio personal de la obra. El georadar (GPR) es la técnica geofísica con mayor aplicación en este rubro gracias a su efectividad en la localización de los servicios y su carácter no destructivo e invasivo con el objetivo de búsqueda.

Instalaciones eléctricas como subestaciones y torres de alta tensión, edificios industriales y residenciales requieren la instalación de tierras físicas, cuya función es disipar las corrientes eléctricas en el subsuelo, que se puedan originar en la estructura y que podrían afectarla o poner en riesgo vidas humanas. Para la correcta ubicación de las tierras físicas es habitual llevar a cabo  un estudio geológico y geofísico para cuantificar las propiedades geoeléctricas del terreno. Los métodos eléctricos como la tomografía de resistividad eléctrica (TRE) y los sondeos eléctricos verticales (SEV) son los métodos adecuados.

México se clasifica como una de las regiones del mundo con más alta sismicidad del mundo debido a su cercanía con una región de subducción entre placas tectónicas. La energía sísmica liberada en un sismo puede dañar estructuras civiles y el mismo terreno sufrir hundimientos o deslaves. En áreas  urbanas desplantadas sobre cuencas sedimentarias ,como la CDMX, es importante considerar el efecto de sitio en el diseño de las estructuras, debido a la amplificación que sufren los sedimentos por el contraste de impedancia de los sedimentos y el basamento. Los métodos sísmicos como HVSR y MASW son útiles en la estimación de la velocidad de onda de cizalla (Vs) y el periodo de sitio, lo que permite calcular espectros de diseño in-situ (información necesaria en el diseño de estructuras).

La introducción de sustancias tóxicas en el subsuelo puede causar graves daños en el medio ambiente afectando los suelos y el agua subterránea. En la evaluación ambiental de las zonas contaminadas, la aplicación de técnicas geofísicas tiene como objetivo la identificación y el monitoreo de plumas contaminantes y lixiviados, así como la caracterización de las condiciones geológicas e hidrogeológicas del sitio de estudio. Lo más recomendable es la aplicación simultánea de varios métodos geofísicos para mejorar la calidad de las interpretaciones. La geofísica permite hacer un diagnóstico de la gravedad de la contaminación así como de su geometría. Con ello es posible hacer un plan de recuperación o evitar la propagación de los contaminantes en otras regiones del suelo. Técnicas como la Tomografía de Resistividad Eléctrica (TRE), Polarización Inducida (IP) y el GPR son las más adecuadas para esta aplicación.

La aplicación de técnicas geofísicas en exploración minera son muy importantes. La geofísica permite crear modelos en los que se busca identificar anomalías de las propiedades físicas del subsuelo  (conductividad eléctrica, densidad, velocidad sísmica, susceptibilidad magnética). Los resultados de los estudios se utilizan para identificar estructuras de interés minero. Por tanto, los objetivos principales son la obtención de información de geología y la localización de estructuras u otros cuerpos que sean de interés desde el punto de vista económico. Otros beneficios de la geofísica es una reducción en los costos de exploración directa, patrones de voladuras focalizados o la detección temprana de riesgos. Entre las principales aplicaciones esta la detección de menas metálicas, caracterización de reservorios, exploración minera profunda, entre otras.

Los métodos geofísicos son la mejor opción de exploración del subsuelo cuando se tiene la sospecha de posibles restos arqueológicos. Se tiene el beneficio de detectar los restos arqueológicos de una manera no invasiva. Esto permite la posibilidad de estudiar áreas extensas en una sola campaña. La geofísica también ayuda a seleccionar los sitios mas adecuados para la excavación y aumenta el éxito de las mismas. Los resultados producen modelos de estructuras u objetos enterrados 2D y 3D antes de que se haya producido cualquier excavación. Entre los métodos mas comunes de aplicación están los eléctricos, el GPR y la magnetometría.