Integrated studies for characterization of lineaments used to locate groundwater potential zones in a hard rock region of Karnataka, India

Abstract

An integrated study was carried out to investigate the subsurface geological conditions in a hard rock environment, with the aim of identifying zones with groundwater resource potential. The study, in Bairasagara watershed, Karnataka, India, considered geomorphology, water level, resistivity imaging, self potential, total magnetic field and susceptibility. The signatures due to lineaments have been clearly identified and their role in groundwater movement has been documented. Synthetic simulation methods were used to model the electrical response of the lineament using finite differential modeling scheme. The inverted image of the field data is compared with the synthetic image and iteration were performed on the initial model until a best match was obtained resulting on the generation of the calibrated resistivity image of the subsurface. Resistivity imaging revealed that the dykes are weathered/fractured to a depth of 6–8 m and are compact at deeper levels, and that they behave as barriers to groundwater movement, yet facilitate a good groundwater potential zone on the upgradient side. The results of magnetic surveys were utilized in differentiating granites and dolerite dykes with an insignificant resistivity contrast. Geomorphological expression alone cannot reveal the groundwater potential associated with a lineament. However, characterizing the nature of the feature at depth with integrated geophysical methods provides essential information for assessing that potential.

Résumé

Une étude a été réalisée sur la géologique de sub-surface en milieu rocheux fracturé, avec pour objectif l’identification des zones possédant des potentiels de ressource en eau souterraine. Cette étude, sur le bassin versant de Bairasagara, Karnataka, prend en compte la géomorphologie, le niveau de l’eau, les images de résistivité, le self potentiel, le champ magnétique total et la susceptibilité. Les signaux dus à la présence de linéaments, ont été clairement identifiés ainsi que leur influence sur le mouvement des eaux souterraines. Les méthodes de simulation synthétique ont été utilisées pour modéliser la réponse électrique des linéaments, en utilisant une modélisation par différences finies. L’image inversée des données de terrain est comparée avec l’image synthétique; des itérations sur le modèle initial ont été mises en œuvre jusqu’à un rapprochement optimal, résultant en la génération d’une image calibrée de la résistivité de la sub-surface. Les images de résistivités révèlent que les dykes sont altérés et fracturés sur une profondeur de 6 à 8 mètres et sont compactés à des profondeurs plus importantes. Les dykes se conduisent dés lors comme des barrières au mouvement des eaux souterraines. Cependant ils favorisent un bon potentiel, du point de vue de la remontée des gradients. Les résultats des levés magnétiques ont été utilisés pour différencier les dykes de granite et les dykes de dolérite avec des contrastes de résistivité trop faibles. L’étude géomorphologique seule n’aurait pu suffire à comprendre le potentiel des eaux souterraines associé aux linéaments. Par ailleurs, la caractérisation des formes en profondeur avec des méthodes de géophysique intégrée, apporte des informations essentielles pour réaliser un bilan des potentiels.

Resumen

Un estudio integrado se llevó a cabo para investigar las condiciones geológicas del subsuelo en un ambiente de rocas duras, con el objetivo de identificar las zonas con potencial de recurso de agua subterránea. El estudio, en la cuenca de Bairasagara, Karnataka, incluyó geomorfología, nivel de agua, proyección de imágenes de resistividad, auto potencial, campo magnético total y susceptibilidad magnética. Los rasgos característicos debidos a los lineamientos se han identificado claramente y su papel en el movimiento del agua subterránea se ha documentado. Se usaron los métodos de simulación sintéticos para modelar la respuesta eléctrica del lineamiento, mediante el uso de un esquema de modelación de diferencias finitas. La imagen invertida de los datos del campo se comparó con la imagen sintética y se realizó iteración en el modelo inicial hasta que se logró la mejor coincidencia, que resultó en la generación de la imagen de la resistividad calibrada del subsuelo. Las proyecciones de imágenes de resistividad, revelaron que los diques están meteorizados y fracturados hasta una profundidad de 6–8 m y son compactos a niveles más profundos, y que ellos se comportan como barreras al movimiento del agua subterránea, aunque contribuyen a formar una zona con buen potencial en el sector de aguas arriba. Se utilizaron los resultados de los estudios magnéticos para diferenciar granitos y diques de dolerita que poseen un contraste de resistividad insignificante. La expresión geomorfológica por si sola no puede revelar el potencial del agua subterránea asociada con un lineamento. Sin embargo, al caracterizar la naturaleza del rasgo en profundidad con los métodos geofísicos integrados, se obtiene la información esencial para evaluar ese potencial.