UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA HABANA “JOSÉ ANTONIO ECHEVERRÍA” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO GEOCIENCIAS
TRABAJO DE DIPLOMA Oasis Montaj para el procesamiento de los datos magnéticos marinos en Cuba.
Autor: Honey Soto Castellanos Tutores: Dr. Ing. Willy Rodríguez Ing. Jorge Luis Perdomo Castillo
La Habana, junio 2017
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA HABANA “JOSÉ ANTONIO ECHEVERRÍA” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO GEOCIENCIAS
TRABAJO DE DIPLOMA Trabajo presentado en opción al título de Ingeniero Geofísico
Oasis Montaj para el procesamiento de los datos magnéticos marinos en Cuba. Autor: Honey Soto Castellanos Tutores: Dr. Ing. Willy Rodríguez Ing. Jorge Luis Perdomo Castillo Cotutores: Msc. Ing. Moraima Alvares Ortiz Msc. Ing. Jacqueline Artiles Pérez Ing. Sergio Jauregui Albarran
La Habana, junio 2017 1
“Sueñen aunque el sueño parezca imposible.
Luchen, aunque el enemigo parezca invencible. Soporten el dolor aunque este sea insoportable. Corran por donde el bravo no osa ir. Transformen el mal en bien, aunque sea necesario caminar miles de millas. Amen lo puro e inocente, aunque sea inexistente. Resistan, aun cuando el cuerpo no resista más, y al final, alcanzarán aquella estrella, aunque esta parezca inaccesible.” Dais ak u Iked Ik eda a
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DEDICATORIA “ Con Con infinito amor a mi madre Ana Ester Castellanos, mi
padre Arturo Soto y mi esposo Ramón Alejandro Osorio por siempre creer en mí y por su amor incondicional.”
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A G R A DE C IMIE IMI E NTOS NT OS A mi madre Ana Ester y mi padre Arturo por ser el motivo de mi existencia y la razón de mí existir, por creer en mí, por confiar en mí cuando muchos decían no poder lograrlo, por ser mis mejores amigos, por darme fuerzas cuando lo creía todo perdido, por pasar tantos momentos juntos, por sus consejos, por sus cuidados, por sus regaños, por sus abrazos, por todo su amor, gracias por hacer que nuestro sueño hoy se haga una realidad, sin ustedes no lo hubiese logrado. En especial a ti mami que aunque no estés físicamente siempre estarás conmigo, lo logré por y para tí. A mi hermano Jorge Luis y mi sobrino sobrino Jorgitín por ser la luz de mis ojos. A mi esposo Alejandro quien ha llenado mi vida de luz, gracias gra cias por tu amor, comprensión, dedicación, por el día a día de apoyo aún en la distancia, por darme tanta felicidad, confianza y por tantas alegrías, “Te amo mi chichi”.
A toda mi familia quien estuvo involucrada en todo el proceso de mi vida estudiantil, quienes me alentaron, toleraron y disfrutaron, especialmente a mi tía Niubel por su apoyo y ayuda desde el comienzo de mi carrera, y por tantas noches sin dormir, gracias por creer en mí. A mi perrito Dinki, quien con sus locuras y ladridos siempre me ha sacado una sonrisa y llenado de esperanzas. A todos mis amigos, los que están y a los que no pudieron estar, les agradezco por compartir conmigo en todo momento, en especial a José Ángel, por brindarme su linda amistad durante todos estos años, por sus cuidados y preocupación, gracias por siempre estar ahí. A mis todos mis compañeros de aula, en especial a Dayana, Dianelis, Mae, Liannes, Lian nes, Javier, Ernesto, Armando, Julio César, Leo por tantas aventuras y sueños compartidos, compartidos, por brindarme su linda amistad y por acompañarme en esta difícil travesía de cinco años. A mi maestro, Daisaku Ikeda por ser mi guía, por su aliento y por creer en mí. A todos mis camaradas de fe, en especial a Margarita y Alex por siempre con sus consejos darme las fuerzas necesarias para seguir, gracias por p or tantas alegrías. A mi tutor Willy Rodríguez Miranda por ser guía para mi vida profesional profesional y en especial a Jorge Luis Perdomo Castillo por su apoyo, su tiempo, paciencia y por continuar ayudándome a realizar un sueño. Gracias ustedes son parte de mi triunfo. A mi cotutor Sergio Jauregui Albarran de la empresa de Servicio Geológico Mexicano, Mexicano, por su invaluable ayuda en el desarrollo de la presente tesis y en lo respectivo al uso del programa informático Oasis Montaj. Mis más sinceros agradecimientos a todos los profesores del Departamento de Geociencias, en especial a Damian Febles quien desde comienzos de mi carrera me recibió como una hija, brindándome su apoyo y siendo guía para mi fututo. A la Empresa Geocuba Estudios Marinos, en especial a Moraima Alvares Ortiz y Jacqueline Artiles Pérez por p or brindarme tanto amor, por tantos momentos de d e risas, por p or recibirme como una hija, por sus orientaciones y su apoyo profesional. A todas aquellas personas que han pasado en algún momento por mi vida y dejado una huella en mí para siempre. Muchas gracias.
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RESUMEN En el trabajo se recogen los resultados de la aplicación de la plataforma Oasis Montaj (OM), perteneciente a la firma de programas geocientíficos Geosoft , para el reprocesamiento de los datos obtenidos del levantamiento magnético marino realizado por la empresa Geocuba Estudios Marinos (GEOEM) y a partir de estos resultados valorar su posible implementación. Esta situación está motivada por el hecho de que en GEOEM, empresa líder en la ejecución de los levantamientos magnéticos marinos (LMM) en Cuba, desde su fundación en 1995, no existe un programa adecuado para el procesamiento de los datos magnéticos hasta la obtención del producto final, el mapa de anomalías magnéticas de la componente total según los estándares internacionales vigentes. Esta tarea se ha estado solucionando con el empleo de varios programas convencionales como el “Surfer”, “Excel”, “Geomag”, “Geomar” y
otros, lo que trae como consecuencia gran consumo de tiempo y recursos. Para validar la introducción de la plataforma OM se realizó el reprocesamiento de los datos magnéticos y las metodologías afines, como sonar de barrido lateral, perfilador sísmico del subfondo, levantamiento batimétrico y muestreo superficial de sedimentos; todos apoyados con el empleo del sistema de posicionamiento global (GPS) para garantizar la precisión requerida en la determinación de las coordenadas de los perfiles y estaciones de investigación de cuatro localidades tipos del país. Estas localidades incluyen: el LMM para la búsqueda de petróleo y gas en el sector Ensenada de la Chorrera - bahía bah ía de Cabañas y los LMM para dragados realizados en las bahías de Mariel, La Habana y Cienfuegos. Los resultados obtenidos son evaluados de muy positivos, justificándose la implementación de la plataforma OM para el procesamiento de los datos magnéticos en Cuba. Se obtuvo una correlación casi perfecta entre los mapas de anomalías magnéticas confeccionados con la nueva herramienta y la variante artesanal empleada por GEOEM, con un ahorro de tiempo y recursos no inferior del 60%, según se gún cálculos conservadores y dando dand o la posibilidad de vincular o integrar, los resultados resu ltados de otras metodologías, tales como, profundidades del lecho marino y el techo de la roca, espesor de sedimentos no consolidados y tipos de fondo. La herramienta implementada da la posibilidad de realizar la depuración de los datos, aplicación de algoritmos para corregir los efectos presentes en las mediciones debido a factores ajenos a los efectos geológicos u objetos ferrosos que se pretenden encontrar, hasta el procesamiento para obtener productos (mapas) finales con diferentes significados. De esta manera se pudiera confeccionar mapas de anomalías magnéticas reducidos al polo, de señal analítica, derivadas verticales u horizontales, continuaciones analíticas ascendente o descendente y separación regional-residual. Palabras claves: Oasis Montaj, levantamiento magnético marino, dragado.
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ABSTRACT In this paper the results of the application of the platform Oasis Mon taj (OM), belonging to the geoscientific program firm Geosoft, for the reprocessing of the data obtained from the marine magnetic survey carried out by the company “Geocuba Estudios Marinos” (GEOEM). From this result will be possible to evaluate its poss ible
implementation. This situation is motivated by the fact that in GEOEM, a leading company in the implementation of marine magnetic surveys (LMM) in Cuba, since its founding in 1995, there is no adequate program for the processing of magnetic data until obtaining the final product: the Total Magnetic Anomalies´s map of the according to the current international standards. This task has been so lved with the use of several conventional programs such as "Surfer", "Excel", "Geomag", "Geomar" and others, which results in a great consumption of time and resources. To validate the introduction of the OM platform, the reprocessing of the magnetic data and other methodologies were carried out, such as lateral sweep sonar, seismic profile of the sub-bottom, bathymetric survey and surface sediment sampling; all supported by the use of the global positioning system (GPS) to guarantee the required precision in determining the coordinates of the profiles and research stations of four localities of the country. These localities include: the LMM for the search of oil and gas in the Sector Ensenada de la Chorrera - Bay of Cabañas and the LMM for dredging carried out in the bays of Mariel, Havana and Cienfuegos. The results obtained are evaluated as very positive, justifying the implementation of the OM platform for the processing of magnetic data in Cuba. Nearly perfect correlation was obtained between maps of magnetic anomalies made with the new tool and the artisanal variant used by GEOEM. The new proposal get time saving and resources of not less than 60%, according to conservative calculations and giving the possibility of linking or integrating the results of other methodologies, such as seabed depths and rock ceiling, unconsolidated sediment thickness and bottom types. The implemented tool gives the possibility to perform the data depure, to use algorithms for correct the effects present in the measurements due to other factors than the geological effects or ferrous objects that could be found untill the processing to obtain final maps products with different meanings. In this way we could make maps of magnetic anomalies reduced to the pole, of analytical signal, vertical or horizontal derivatives, analytical continuations upward or downward and regional-residual separation. Key words: Oasis Montaj, marine magnetic survey, dredging.
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ÍNDICE GENERAL CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS BÁSICOS. ................................. .......................................................... ............................ ... 16 1.1 Programa informático para el procesamiento de los datos magnéticos. ……………………………………………………………………………………… 16 1.2 Oasis Montaj en el procesamiento de los datos magnéticos. magnéticos. ................18 1.2.1 Casos de estudio donde se utilizó Oasis Montaj. ............................. ............................. 20 1.3 Fundamentos teóricos del levantamiento levantamiento magnético marino y las metodologías afines. ................................................... ............................................................................ ........................................ ...............22 1.3.1 Levantamiento Magnético Marino (LMM). ......................................... .........................................22 1.4 Experiencias de aplicación de los métodos geofísicos marinos en los estudios para dragado en Cuba.................................................. ......................................................................... ........................27 1.5 Caracterización de las áreas de estudio utilizadas. ................................ ................................ 28 CAPÍTULO 2. PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL REPROCESAMIENTO DE LOS DATOS GEOFÍSICOS. ............................................................. ..................................................................................... ........................35 1.1 Trabajos en tierra. .................................................. ............................................................................ .................................... ..........35 1.2 Trabajos en mar............................................. mar...................................................................... ............................................. ....................36 1.3 Examen de los registros magnéticos (magnetogramas). Control de calidad................................................. .......................................................................... .................................................... ........................................ ..............40 1.4 Propuesta de de herramientas herramientas de Oasis Montaj para el levantamiento magnético marino en GEOEM. ................................................ .......................................................................... .............................. 41 1.4.1 Generalidades de la extensión “ Levelling ” de Oasis Montaj. .......... 41 1.5 Correlación de los resultados del levantamiento magnético marino con las metodologías afines. ................................................. ........................................................................... .................................... ..........52 CAPÍTULO 3. EVALUACIÓN Y VALIDACIÓN DE LA APLICACIÓN DEL PROGRAMA INFORMÁTICO INFORMÁTICO DE PROCESAMIENTO OASIS MONTAJ PARA LOS ESTUDIOS MAGNÉTICOS MARINOS. ........................................ .................................................................. .............................. 55 3.1 Ejemplos de casos de estudio. .................................................. ................................................................. ...............55 3.2 Valoración de los resultados. ............................................... ................................................................... ....................68 3.2.1 Ejemplos prácticos. ................................................. ........................................................................... .............................. 68 3.3 Comparación. ................................................ ......................................................................... ............................................. ....................69 CONCLUSIONES .................................................... ............................................................................. ................................................. ........................71 RECOMENDACIONES ................................................ ......................................................................... ............................................. ....................72 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................... ......................................................................... ............... 73 ANEXOS ................................................. ........................................................................... .................................................... ........................................ ..............75
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RELACIÓN DE FIGURAS Figura 1. Interfaz del programa informático Oasis Montaj. (Geosoft, 2008a) .......... 19 Figura 2. a) Buque Meermin. b) Desembocadura de Heuningnes. (Boshoff y Campbell, 2011) .................................................. ............................................................................ .................................................... ............................ .. 21 Figura 3. Sensor del Magnetómetro Magnetómetro Protónico SeaSPY. A la derecha, derecha, anomalía paso magnética reflejada en el programa de adquisición digital digital “SeaLink”, durante el paso del sensor sobre un objeto ferroso. (Anet y Bourn, 2009) 20 09) ........................................ ........................................ 24 Figura 4. Sistema completo del del perfilador sismoacústico del subfondo. Sistema CODA DA 2000. a) Unidad de generación y almacenamiento de energía CSP- D. b) Fuente Boomer AA 300 de emisión de impulsos acústicos con una energía entre 100 y 300 joule. c) Hidrófono Streamer de ocho elementos utilizado para recibir los pulsos reflejados. d) Sistema de adquisición y procesamiento digital de los datos CODA DA 2000. (Perdomo, 2011b) .................................................. ........................................................................... ........................................ ............... 25 Figura 5. Esquema general de funcionamiento funcionamiento del SBL. (Geocuba, 2005c) ........... 25 Figura 6. Esquema Esquema general del funcionamiento funcionamiento de las ecosondas. (Geocuba, 2004d) ................................................... ............................................................................ ................................................... ................................................... ............................ ... 26 Figura 7. Esquema general de funcionamiento de los GPS. (Geoem., 2004b) ...... 27 Figura 8. Imagen satelital del sector bahía de Cabañas – ensenada de La Chorrera. (Modificado De Pedroso, 2013). .......................... .................................................... .................................................... ............................ .. 29 Figura 9. Ubicación del canal de acceso de la Terminal Internacional de Contenedores Mariel. (Perdomo, 2009d) ................................................. .......................................................................... ........................................ ............... 30 Figura 10. Mapa de ubicación de la dársena de maniobras y caja de atraque, Terminal Internacional de Contenedores Co ntenedores Mariel. (Perdomo, 2011b) ....................................... ....................................... 31 Figura 11. Mapa de ubicación del área de trabajo. trabajo. Canal de acceso a la Terminal Terminal de Contenedores de La Habana, provincia La Habana. (Perdomo Castillo, 2005b) ..... ..... 32 Figura 12. Mapa de ubicación del área de trabajo. Canal de Entrada Entrada a la bahía de La Habana, provincia de La Habana. (Perdomo, 2006h) ............................................. ............................................. 32 Figura 13. Mapa de ubicación del área de trabajo. Zona 4 y canal D del puerto de Cienfuegos, provincia Cienfuegos. (Perdomo, 2011g). ............................. ............................................ ............... 33 Figura 14. Mediciones Mediciones experimentales experimentales con el magnetómetro protónico MMP-203. (Perdomo, 2004a) .................................................... ............................................................................. ................................................. ........................ 36 Figura 17. Magnetómetro Magnetómetro protónico SPY de la firma firma Marine Magnetic en la embarcación de trabajo y en la estación de variación magnética. magnética. (Perdomo, 2004a) ................................................... ............................................................................ ................................................... ................................................... ............................ ... 38 8
Figura 18. Ambiente de Oasis Montaj para crear un nuevo proyecto. ...................... 44 Figura 19. Pasos para cargar el sistema de nivelación geofísica, “levelling”. .......... 44 Figura 20. Ambiente del programa informático Oasis Montaj Montaj para importar importar la base de datos en formato .dat del levantamiento magnético marino para dragado en el sector bahía de Cabañas- ensenada e nsenada de La Chorrera. 2004. ................................. ............................................... .............. 45 Figura 21. Líneas de amarre amarre (E-O) y cubrimiento (N-S) del levantamiento magnético marino. ................................................ ......................................................................... ................................................... ............................................. ...................46 Figura 22. Representación en perfil de la intensidad de campo magnético y la hora del levantamiento magnético marino para dragado en el sector bahía de Cabañasensenada de La Chorrera. 2004.................................................... ............................................................................. ............................ .. 47 Figura 23. Herramienta “Base Station” Station” de Oasis Montaj para realizar la corrección por
variación diurna del campo magnético. ................................. .......................................................... .................................... ........... 47 Figura 24. Representación en perfil de la intensidad intensidad de campo magnético y los datos corregidos por variación diurna del levantamiento magnético marino para dragado en el sector bahía de Cabañas- ensenada de La Chorrera. 2004. ................................. ................................. 48 Figura 25. Herramienta “Select Dirección” y “Heading” para realizar la corrección por
desviación del campo magnético. ................................................. ........................................................................... ............................ .. 48 Figura 26. Representación en perfil de la intensidad de campo campo magnético y los datos corregidos por variación – desviación del levantamiento magnético marino para dragado en el sector bahía de Cabañas- ensenada de La Chorrera. 2004. .............. 49 Figura 27. Herramienta “IGRF Chance” para la corrección p or campo normal o teórico. ................................................... ............................................................................ ................................................... ................................................... ............................ ... 50 Figura 28. Herramienta Simple Levelling para realizar la nivelación de los datos magnéticos. ................................................. ........................................................................... .................................................... .................................... .......... 50 Figura 29. Representación de la la malla del campo magnético magnético simplemente nivelado del levantamiento magnético marino para dragado en el sector bahía de Cabañasensenada de La Chorrera. 2004.................................................... ............................................................................. ............................ .. 51 Figura 30. Paquete MAGMAP MAGMAP y herramientas herramientas para aplicar filtros y transformaciones a los datos magnéticos. ................................................ ......................................................................... ............................................. .................... 52 Figura 31. Herramienta “Gridding” para aplicar el método de interpolación “Kriging”.
................................................... ............................................................................ ................................................... ................................................... ............................ ... 52 Figura 32. Herramienta para crear y visualizar el mapa final. .................................. .................................. 53 Figura 33. Ejemplo de de diagrama de correlación del levantamiento magnético marino con otras metodologías. (Geoem, 1993a). ....................................... ............................................................... ........................ 54 9
Figura 34. Diagrama de flujo de procesamiento de datos magnético marino marino en la empresa GEOEM. ......................................................................... ................................................................................................... ............................ .. 55 Figura 35. EVM ubicada en playa Salado. Panel de medición y sensor del magnetómetro ELSEC 7704. (Perdomo, 2004a) ................................................ ...................................................... ...... 56 Figura 36. Plano de anomalías de la intensidad magnética total ( Ta). Sector Bahía de Cabañas- Ensenada de la Chorrera. ................................................ .................................................................... .................... 57 Figura 37. Plano de de anomalías magnéticas magnéticas del campo campo total (∆Ta) del área de estudio. Canal de acceso de la Terminal Internacional de Contenedores Mariel, bahía Mariel, provincia Artemisa. ................................................... ............................................................................ ................................................. ........................ 58 Figura 38. Buzos laborando en la verificación de las anomalías geofísicas geofísicas en la bahía del Mariel. (Perdomo, 2009d) ................................................... ............................................................................. ................................ ...... 59 Figura 39. A la izquierda, ancla y a la derecha, boya metálica. (Perdomo, 2009d) . 59 Figura 40. Pesos muertos y cadenas. (Perdomo, 2009d) ....................................... ....................................... 60 Figura
41. Plano de anomalías magnéticas del campo total
(ΔTa). Dársena de
Maniobras y Caja de Atraque, Terminal Internacional de Contenedores Mariel, provincia Artemisa. ................................................... ............................................................................ ................................................. ........................ 61 Figura 42. Peso muerto y contra peso perteneciente a un antiguo campo de boya. (Perdomo, 2011b) .................................................... ............................................................................. ................................................. ........................ 61 Figura 43. Tanque metálico. (Perdomo, 2011b) ................................................ ...................................................... ...... 62 Figura 44. Plano de anomalías magnéticas del campo total (ΔTa), zona norte. Canal
de acceso a la Terminal de Contenedores Contenedor es de La Habana, provincia La Habana. ..... 63 Figura 45. Anomalía 2, zona zona norte. Ancla de 4,0 m de longitud, con una cadena de 27,0 m de longitud y un diámetro de aproximadamente 100 mm y un peso de 10 toneladas. (Perdomo Castillo, 2005b) .......................................... .................................................................... ............................ .. 63 Figura 46. Plano de anomalías magnéticas del campo total (ΔTa), zona s ur. Canal de acceso a la Terminal de Contenedores Contenedo res de La Habana, provincia La Habana. .......... 64 Figura 47. Anomalía 21, zona sur. Ancla antigua y cadena con más de 12,0 m, de 1 a 2 toneladas de peso. (Perdomo Castillo, 2005b)................................................. ................................................... .. 65 Figura 48. Anomalías Anomalías 24 y 28, zona sur. Fragmentos de rocas ultrabásicas (serpentinita), causante de la anomalía magnética de mayor extensión. (Perdomo Castillo, 2005b) ................................................... ............................................................................. .................................................... ............................ .. 65 Figura 49. Anomalía 26, zona zona sur. Tabla-estaca, objeto ferroso de más de 20,0 m de longitud, semienterrado en los los sedimentos friables del lecho marino, marino, a casi 4-5 m de la superficie. s uperficie. (Perdomo Castillo, 2005b) ............................................... ................................................................... .................... 65 10
Figura 50. Plano de anomalías magnéticas del campo total (ΔTa). Canal de Entrada
a la bahía de La Habana, provincia de d e La Habana. .................................................. .................................................. 66 Figura 51. Anomalía 2. Naufragio de la embarcación San Antonio, con casco metálico metálico y cargamento apreciable en sus bodegas bo degas de losas, hundida en el margen suroeste del canal de entrada a la bahía. (Perdomo, 2006h) ........................................................ ........................................................ 66 Figura 52. Plano de anomalías anomalías magnéticas del campo campo total (ΔTa). Zona 4 y Canal D
del puerto de Cienfuegos, provincia Cienfuegos. ................................................ ...................................................... ...... 68 Figura 53. Diagrama comparativo entre el Oasis Montaj y el método método tradicional empleado en GEOEM. ...................................................................... .............................................................................................. ........................ 69
RELACIÓN DE TABLAS Tabla 1. Formato correspondiente al levantamiento magnético marino para dragado en la bahía del Mariel, provincia de Artemisa, 2011. (Perdomo, 2011b) .................. .................. 42 Tabla 2. Formato correspondiente al levantamiento magnético marino para dragado en la bahía del Mariel, provincia de Artemisa, 2011. Parámetros del sensor. (Perdomo, 2011b) .................................................... ............................................................................. ................................................. ........................ 43 Tabla 3. Formato correspondiente al levantamiento magnético marino para dragado en la Bahía del Mariel, provincia de Artemisa, 2011. Parámetros del barco. (Perdomo, 2011b) .................................................... ............................................................................. ................................................. ........................ 43 Tabla 4. Comparación del presupuesto y tiempo estimado en el procesamiento de los datos adquiridos con la herramienta OM y la variante de GEOEM. ..................... 70
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INTRODUCCIÓN La Geofísica es una ciencia que se encarga del estudio de la Tierra, a través del empleo de métodos geofísicos que estudian los campos físicos, naturales o inducidos, basándose en los contrastes de las propiedades físicas de las rocas y en el conocimiento de las características geológicas del medio, por ejemplo susceptibilidad magnética, densidad, velocidad de propagación de las ondas sísmicas y otras. Su objeto de estudio abarca todos los fenómenos relacionados con la estructura, condiciones físicas e historia evolutiva de la Tierra. Estudios de la Tierra han permitido corroborar que el 71% del planeta está cubierto por agua, sin embargo, es relativamente poco lo que se ha podido investigar acerca de los rasgos característicos del relieve sumergido. No obstante, con el uso de modernas tecnologías se ha logrado descifrar que éstos son muy similares a los existentes sobre la superficie terrestre. Con la creación en el año 1985 de la brigada geofísica marina en el Instituto Cubano de Hidrografía, hoy empresa Geocuba Estudios Marinos (GEOEM) se comenzaron a realizar en el país estudios geólogo- geofísicos marinos con diferentes fines, tales como, estudios ingeniero geológicos en etapas de factibilidad, técnica y ejecutiva; prospección y exploración de yacimientos minerales sólidos en la plataforma marina y zonas adyacentes. A pesar del desarrollo tecnológico alcanzado por la empresa GEOEM en la actualidad, la mayor problemática es que no dispone de un sistema informático especializado para el procesamiento automatizado de los datos obtenidos del levantamiento magnético en el medio ambiente marino, realizándose el procesamiento de forma manual o artesanal y con el empleo de programa informático no especializados, tales como Surfer y Excel, lo que hacen que este proceso sea muy lento, engorroso y sujeto a errores humanos. La implementación del sistema informático Oasis Montaj (OM) y su aplicación en los levantamientos magnéticos terrestres que se realizan actualmente en el país con resultados satisfactorios, conlleva a valorar la posibilidad de su aplicación para el procesamiento de los datos magnéticos marinos en la detección e interpretación de anomalías magnéticas como respuesta de la posible presencia de objetos fer rosos en el fondo marino. Con este desarrollo investigativo se logró la asimilación y evaluación satisfactoria de una herramienta informática que permita el procesamiento integral de los datos magnéticos en la empresa GEOEM. Se dispuso de una plataforma informática que posibilite el modelaje de datos magnéticos y complicadas estructuras tridimensionales del subsuelo, de cualquier tamaño o escala y así facilitar la respuesta a proyectos de estudios de riesgo en la construcción de obras hidrotécnicas y dragados; búsqueda arqueológica; estudios regionales para la búsqueda de petróleo y otros yacimientos minerales; así como las necesidades de la defensa (detección de misiles, piezas de artillería, torpedos, minas enterradas y otros). Estos estudios forman parte de la estrategia nacional de recuperación y acondicionamiento de los principales recintos para ampliar las capacidades de carga y el calado para el arribo de los buques portacontenedores que actualmente vienen 12
navegando por todo el mundo, comúnmente conocidos como buques Post-Panamá que pueden transportar más de 11 000 Unidades Equivalentes a 20 pies (TEU). Esta estrategia está dirigida y financiada por la Administración Portuaria Nacional (APN), la cual tiene la función de ejercer la máxima autoridad en cuanto a las actividades, operaciones, explotación, construcción, mantenimiento y la preservación del medio ambiente del puerto donde sean establecidas, a la APN se les subordinan las Administraciones Portuarias Provinciales de todo el país. Tales razones permiten identificar el siguiente problema científico: en la empresa GEOEM no existe un programa informático específico para el procesamiento de los datos del levantamiento magnético marino. Cuyo objeto de estudio es: herramienta informática OM, explícito dentro del campo de acción: introducción del OM en la empresa GEOEM para el procesamiento de datos magnéticos marinos. Para resolver esta problemática se plantea como objetivo general: demostrar la eficiencia del programa informático OM para el procesamiento de datos digitales del levantamiento magnético marino en GEOEM. Del objetivo general se derivan los siguientes objetivos específicos: - Confirmar las posibilidades de la herramienta informática OM para el procesamiento de datos del levantamiento magnético marino durante la solución de diversas tareas técnicas en la empresa GEOEM. - Verificar la eficiencia del OM mediante el reprocesamiento de datos geocientíficos en algunos sitios estudiados. Para dar respuesta al problema pro blema científico se formuló la siguiente hipótesis de trabajo: La introducción del programa informático OM en la empresa GEOEM permitirá eliminar las deficiencias existentes y agilizar el procesamiento de datos del levantamiento magnético marino. Para dar cumplimiento a los objetivos planteados con anterioridad se desarrollaron las siguientes tareas: 1. Investigación bibliográfica y análisis de los trabajos trabajos precedentes realizados en las áreas con diferentes fines. 2. Preparación, organización y análisis de la base de datos disponible para su incorporación al proceso. 3. Estandarizar la información espacial y de atributos en un mismo formato para para entrada al OM. 4. Procesamiento de los datos magnéticos y la confección de los mapas de anomalías magnéticas de la componente total en el programa informático OM. 5. Integrar la información información obtenida a partir del del reprocesamiento, para comparar y validar los resultados de la nueva herramienta con la variante antigua de GEOEM. 6. Elaboración del informe técnico de la investigación. 13
Entre los métodos empíricos, se empleó la observación, que se utilizó para analizar, a partir de una investigación bibliográfica detallada, las condiciones geológicas y ambientales en que se encuentran las zonas de estudio con el propósito de obtener la información primaria que se necesitó acerca del objeto investigado, para la posterior comprobación de las consecuencias empíricas de la hipótesis planteada y en el transcurso del procesamiento e interpretación de los resultados. Los métodos teóricos que se utilizaron son: obtener tener un conocimiento amplio del tema Análisis-síntesis: se utiliza con el fin de ob abordado y a partir de esto llegar a conclusiones que permitan avanzar en la investigación. Hipotético-deductivo: ha permitido el planteamiento enunciación de la hipótesis científica en respuesta al problema científico, ha sido empleado para saber si se acepta la hipótesis planteada o no. Abstracción-integración: integración de conocimientos a partir de la abstracción del objeto, así como determinar las diferentes propiedades físicas que lo comprenden, de acuerdo a los campos físicos anómalos correspondientes, tanto de forma aislada como de forma integrada. Los métodos particulares empleados durante las investigaciones realizadas fueron, métodos magnéticos, sonar de barrido lateral, perfilador sísmico del subfondo y levantamiento batimétrico. La técnica empleada en la investigación para el procesamiento de los datos fue el sistema informático OM versión 8.3.3. Como resultado de la investigación se logró la implementación de una nueva herramienta informática para el procesamiento y tratamiento de la información digital de datos del levantamiento magnético marino, lo que hasta el momento se ha venido ejecutando con programas informáticos no especializados, con un gran consumo de tiempo; permitiendo agilizar el proceso, humanizarlo y extraer un mayor volumen de información de los datos procesados e interpretados. Los beneficios de la investigación radican en racionalizar el tiempo de trabajo y lograr disminuir posibles ambigüedades existentes durante el procesamiento de los datos del levantamiento magnético marino. Además, permite la transformación y modelación de los datos magnéticos con técnicas no empleadas actualmente en la empre empresa sa y que aportan mejores resultados en las investigaciones futuras. El presente trabajo de diploma consta de introducción, tres capítulos, conclusiones, recomendaciones, referencias bibliográficas y anexos. En el capítulo 1 se resume la experiencia nacional e internacional de la aplicación del sistema informático OM en el procesamiento de los datos magnéticos marinos, los fundamentos teóricos que sustentan la investigación y las características geográficas, geo gráficas, geológicas y geofísicas de los sitios donde se valida el procedimiento propuesto. En el capítulo 2 se aborda el procedimiento empleado actualmente en GEOEM durante las investigaciones magnéticas marinas y se propone la secuencia a utilizar con el OM, así como elementos del empleo del levantamiento magnético marino pa ra estudios de dragado. En el capítulo 3 se exponen los resultados obtenidos al emplear la propuesta durante la re-elaboración de varios casos caso s de estudio ejecutados por GEOEM y una valoración económica. Se cuenta con tres conclusiones que dan solución a los objetivos
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planteados y cuatro recomendaciones. Se seleccionaron 37 documentos en calidad de referencias bibliográficas, las que guardan total correspondencia con las citas señaladas en el texto, las tablas y figuras. Los resultados de la aplicación del procedimiento y las herramientas del sistema informático OM en los sitios de interés son ubicados en catorce anexos al final del documento.
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CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS BÁSICOS. En el presente capítulo se realiza una breve reseña y análisis de la experiencia nacional e internacional de la aplicación del sistema informático OM en el procesamiento de los datos magnéticos marinos; así como una breve descripción de los fundamentos teóricos que sustentan la investigación. Además, se presentan las características geográficas, geológicas y geofísicas de los sitios donde se realiza la validación del procedimiento propuesto. 1.1 Programa informático informático para el procesamiento procesamiento de los datos magnéticos. magnéticos. Dado que actualmente GEOEM no dispone de un sistema informático especializado para el procesamiento automatizado de los datos obtenidos del levantamiento magnético en el medio ambiente marino, realizándose el procesamiento de forma manual o artesanal y con el empleo de herramientas informáticas no especializadas, tales como Surfer y Excel, lo que hacen que este proceso sea muy lento, engorroso y sujeto a errores humanos, se hace necesario de la disponibilidad de un programa informático de procesamiento que satisfaga sus necesidades. El desarrollo de las nuevas tecnologías y entre ellas la informática, facilitó un sin número de aplicaciones en las investigaciones de campo, haciendo posible el surgimiento de varios programas informáticos de adquisición y procesamiento, posibilitando racionalizar el tiempo tiempo de labor y la disminución de los errores que trae intrínseca la interpretación magnética.
Oasis Montaj. Es una de los herramientas informáticas más utilizada por los geocientíficos para el procesamiento e interpretación de datos magnéticos, tanto terrestres como marinos. Permite crear mapas profesionales para compartir, integrar datos y utilizar en presentaciones de la tarea técnica a los inversionistas. Brinda la posibilidad de crear bases de datos de alto rendimiento que garantizan el acceso y la manipulación durante todo el ciclo de vida del proyecto. El procesamiento de datos facilita la evaluación rápida en tiempo real, ejecutando numerosos filtros, correcciones, transformaciones y procesos sobre los datos con facilidad Es una tecnología de búsqueda integrada que permite el muestreo y facilidad extracción de datos geoespaciales, de una variedad de servidores de datos para una investigación completa. completa . (Geosoft, 2016b)
Excel. Excel es un programa del tipo hoja de cálculo de Microsoft que permite realizar operaciones con números organizados en una cuadrícula. Es útil para realizar desde simples sumas hasta cálculos de gran complejidad, así como la representación de dichos datos en gráficas y esquemas según el interés. (Microsoft, 2017)
Surfer. Es un programa informático completo para la visualización en 3D, la creación de isolíneas y el modelado de superficies. Utilizado para la creación de redes de datos y la generación de curvas de nivel, el modelaje 3D del terreno y la batimetría, la visualización del paisaje y el análisis de superficies. Dicho programa informático es ideal para los geofísicos, ya que posibilita realizar la interpolación utilizando una amplia variedad de algoritmos: inverso de la distancia, “Kriging”, curvatura mínima, regresión polinomial, triangulación, vecino más cercano, método 16
de Shepard, funciones radiales, promedios móviles y polinomio local. (Castillo, 2010)
MATLAB. Herramienta matemática que ofrece un entorno de desarrollo integrado con un lenguaje de programación propio. Entre sus s us prestaciones básicas se hallan la manipulación de matrices, la representación de datos y funciones, la implementación de algoritmos, la creación de interfaces de usuario y la comunicación con programas en otros lenguajes y con otros dispositivos de hardware. El paquete MATLAB dispone de dos herramientas adicionales que expanden sus prestaciones, “Simulink” (plataf orma de simulación multidominio) y “GUIDE” (editor de interfaces de usuario). (Yunus, 2008)
SagaGIS. Es un programa enfocado en el procesamiento y visualización de datos geocientíficos con un especial énfasis en la integración con las principales funcionalidades de un sistema de información geográfica (SIG). Posee una interfaz de programación de aplicaciones (API) de manera de poder re alizar extensiones a través del acoplamiento de módulos. De hecho su estructura sigue una arquitectura modular, donde destacan las siguientes funcionalidades: - Importación / exportación de tipos de datos estándar. - Manejo y visualización de datos siguiendo la lógica de un GIS. - Manejo y edición de grillas. - Conjunto estándar de métodos de grillado. - Métodos de geoestadística. - Generación de mapas de superficie sencillos en 2D y 3D. En general la aplicación posee varias funcionalidades, pero no desarrolladas de una manera tan sofisticada como en el caso de OM, además, adolece un poco de una mejor integración y dinamismo entre sus s us módulos; así como la implementación más enficiente en el manejo de datos. (Castillo, 2010)
Surfit. Es un programa sencillo que provee la capacidad de cargar datos, grillarlos y generar un mapa de superficie de contornos en 3D a través de un entorno de
programación provisto mediante el lenguaje Tcl. (Castillo, 2010)
GrigPro. Herramienta que permite la automatización y robustez de las redes sin comprometer la calidad de los datos adquiridos. A medida que los usuarios realizan cambios en los límites de la región para lograr los atributos físicos deseados, “GridPro” realiza un seguimiento dinámico de las formas de frontera evolutivas y da salida a la cuadrícula. (Source, 2016)
MagPick. Programa informático de procesamiento y modelado de datos que proporciona análisis visual del mapa magnético y selección manual o automática de anomalías, incluyendo visualización del mapa magnético con ajuste dinámico de la escala de color de acuerdo a los datos máximos o mínimos. El programa permite agrandar o ampliar en diferentes partes del mapa y presentar secciones ampliadas en ventanas separadas con cambio automático de la escala de color para ajustarse al rango de datos. datos. (Geometrics, 2015) 17
“MagPick” interpola la malla de los mapas basados en datos de perfil usando “splines“ en un algoritmo de tensión o por triangulación. El mapa se puede ver en
diferentes modos, incluyendo colores, contornos, relieve sombreado o iluminado. Además, permite al usuario aumentar la resolución de los mapas existentes con una interpolación bi-lineal o “spline”. El programa informático proporciona herramientas para la continuación analítica, la reducción al polo y el cálculo del gradiente. (Geometrics, 2015)
MAGLOG-LITE y MAGMAP 2000. Son programas informáticos de adquisición y tratamiento de datos. MAGLOG-LITE es un programa informático con salida gráfica de los datos del magnetómetro, altura del sensor sobre el fondo marino, profundidad del sensor, así como el sistema de posicionamiento global (GPS) c on representación gráfica en tiempo real. MAGMAP 2000 es un programa informático para la edición de los datos obtenidos con MAGLOG-LITE y permite la realización de perfiles, apilarlos y crear gráficos en 2D y 3D de los datos obtenidos por el magnetómetro, así como el procesamiento de dichos datos, posibilitando realizar transformaciones y correcciones al campo magnético medido. (Gabilondo, 2011) A partir del análisis de todos los programas informáticos de procesamiento anteriormente planteados y teniendo en cuenta la versatilidad, facilidad y rapidez de aplicación, el programa informático OM reúne todas las herramientas posibles de aplicar a los datos magnéticos marinos, por tanto se determina como herramienta fundamental, para el procesamiento de datos magnéticos marinos en la empresa GEOEM. 1.2 Oasis Montaj en el procesamiento de los los datos magnéticos. La compañía Geosoft desarrolla soluciones de plataformas informáticas que promueven la exploración de la superficie de la Tierra. En 1982, los científicos
canadienses “Colin Reeves e Ian MacLeod” observaron el potencial de las
computadoras personales de transformar el trabajo de los geofísicos y de la exploración. A partir de esa adelantada visión, se estableció Geosoft en 1986. Hoy en día, la empresa permanece centrada en la exploración y en las ciencias de la tierra, ofreciendo servicios y soluciones de tecnología, a través de com putadoras clientes en una red corporativa y plataformas de servidores e internet. (Geosoft, 2016b) OM (figura 1) brinda la posibilidad de trabajar con información espacial de gran volumen y provee la funcionalidad de localizar, visualizar, manipular, mostrar y compartir información relacionada con las diversas ramas de las ciencias de la Tierra. Ofrece una experiencia total que incluye el acceso, el p rocesamiento, la interpretación y el intercambio de datos. (Geosoft, 2008a) Las herramientas de productividad integradas elevan al máximo su capacidad de hacer uso estratégico de grandes volúmenes de datos geocientíficos dentro de los cortos plazos de los proyectos de la actualidad. (Geosoft, 2008a) OM accede a todos los datos disponibles para obtener como resultado una investigación completa y tomar decisiones basadas en el conocimiento de la información. A partir de recopilar y obtener datos, pe rmite hacer una rápida evaluación en el propio campo de trabajo, y a la vez permite hacer un procesamiento y análisis más profundos de gabinete. Permite crear sofisticadas visualizaciones que servirán 18
como guías para la exploración del subsuelo, y confeccionar mapas de calidad profesional de complejos modelos en 3D de los terrenos y compartir la información con colegas e inversionistas. (Geosoft, 2008a)
Figura 1. Interfaz del programa informático informático Oasis Montaj. Montaj. (Geosoft, 2008a) Las extensiones de Geosoft para OM permiten ampliar sistemas y realizar procesamientos y análisis especializados. Las extensiones están disponibles para el procesamiento, análisis y control de calidad avanzado, de datos geofísicos, geológicos y geoquímicos. OM es ideal para la exploración multidisciplinaria y colaborativa de hoy en día. Se considera como solución líder en tecnología de exploración, proporciona un entorno escalable para importar, ver, modelar, analizar y compartir datos geofísicos, geoquímicos y geológicos de gran volumen, todo ello dentro de un entorno integrado. Este potente programa informático de cartografía y procesam iento está diseñado para soportar y agilizar las necesidades diarias de resolución de problemas, con un rico conjunto de funciones fáciles de usar que cumplen y exceden los crecientes estándares globales. (Geosoft, 2008a) Aplicaciones de Oasis Montaj: a) Geofísica: proporciona una gama de filtros y herramientas estadísticas para trabajar con datos geofísicos de gran volumen. b) Nivelación geofísica: incluye incluye herramientas avanzadas para procesar y mejorar los los datos geofísicos. c) Procesamiento radiométrico de 256 canales: permite procesar y visualizar datos espectrométricos de 256 canales. d) Control de calidad aerotransportado: provee herramientas esenciales para planificar un estudio aerotransportado y cumplir con las especificaciones de licitación. 19
e) Profundidad del basamento: proporciona la determinación automática de la posición, la profundidad y la intensidad de los cuerpos magnéticos. f) Corrección de la gravedad y del terreno: permite la reducción y el procesamiento de los datos de gravedad medidos. g) Interpretación grav / mag: permite permite la localización automática y la determinación de la profundidad de los datos magnéticos y gravimétricos. h) “GridKnit”: permite la fusión de las redes geofísicas independientemente del tamaño de la celda, la proyección o el tipo de cuadrícula. i) Filtrado de MAGMAP: mejora los conjuntos de datos con redes, a través de filtros geofísicos y matemáticos. j) Modelado de perfiles GM-SYS: permite crear un modelo geológico y probar su precisión. k) “GM-SYS 3D Modelan”: permite modelar complejas estructuras subterráneas 3D de cualquier tamaño o escala. l) “VOXI Earth Modelan”: permite una inversión geofísica 3D rápida y sensib le. Este programa informático cuenta con un gran número de funciones que le confieren una elevada operatividad. Entre las más productivas se podrían destacar las funciones de introducción de datos y análisis espacial. Por otra parte, tal y como se ha señalado con anterioridad algunas de las funciones analíticas preprogramadas ya incluyen los cambios de escala, reclasificación y transformación de datos, rutinas de interpolación, análisis de proximidad. Dentro de las capacidades del programa informático, brinda la posibilidad de: de: (Geosoft, 2016c) a) “Advanced gridding”: la creación de las mallas es rápida, eficiente y optimizada para datos geocientíficos de gran volumen. Interpola los datos para producir redes, utilizando curvatura mínima, bidireccional , tendencia, gradiente y “kriging gridding”. b) Integración completa de “Esri”: La tecnología “Esri” está integrada para garantizar la creación, visualización e intercambio de archivos “ArcGIS MXD” y “Geosoft Map” entre los usuarios de Geosoft y “ArcGIS”.
c) Catalogación de datos espaciales: “Geosoft desktop catalogar” crea un catálogo de todos los archivos de datos espaciales espa ciales de las unidades locales, lo que le permite encontrar fácilmente los datos desde el entorno de Geosoft. d) Interoperabilidad transparente: Importa y trabaja con más de 50 tipos tipos de datos soportados y formatos incluyendo CAD, SIG, planificación de minas y formatos de modelado. e) Soporte multilingüe “Unicode”: Muestra los conjuntos de caracteres de idioma extranjero en sus entornos de aplicaciones y permite la impresión de los mapas. 1.2.1 Casos de estudio donde donde se utilizó Oasis Oasis Montaj. Montaj. a) En el 2004 se realizó un estudio geofísico marino en Cesarea Marítima, Israel, con el objetivo de cartografiar la estructura enterrada del puerto romano Herodes a partir de las anomalías magnéticas asociadas a estas estructuras. Para el procesamiento e interpretación fue utilizado el OM. (Joseph y Reinhardt, 2004) Este estudio demuestra la utilidad de los métodos magnéticos y la batimetría para cartografiar estructuras enterradas de hormigón en un entorno arqueológico marino, 20
proporcionando nuevas e importantes ideas sobre el método de construcción del puerto de Herodes. b) En el año 2009 el Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas (CIOH), realizó una investigación, cuyo artículo se titula “ Aplicación Aplicación de la señal 3D analítica en procesamiento de daos magnéticos marinos para un naufragio en el Caribe colombiano”. La investigación fue llevada a cabo en un crucero cru cero de adquisición de datos magnéticos, a bordo del buque “Providencia” , donde se realizó simultáneamente el levantamiento magnético con el batimétrico, cerca de la isla Tierra Bomba. Una vez adquiridos los datos durante el levantamiento magnético en las áreas de estudio (dos áreas de investigación: una general y otra detallada), con el empleo del OM, obtuvieron los mapas de las anomalías magnéticas, realizaron las correcciones por variación diurna y anomalía regional correspondiente al modelo IGRF 2005. Como el propósito del proyecto de investigación era identificar la fuente anómala, en el procesamiento de datos utilizaron la técnica de señal analítica 3D para los valores de las anomalías del campo magnético total, cuyos resultados muestran con precisión la localización y profundidad del naufragio, demostrando que este método, permite identificar la fuente magnética y discriminarla de otras geoformas obtenidas con batimetría. (Contreras et al., 2009)
c) Hace doscientos cuarenta y tres años, en marzo de 1766, la nave esclava holandesa Meermin de 450 toneladas encalló cerca de Cape Town, en el extremo sur del continente africano, después de que su carga de 140 esclavos se rebelara en una valiente puja por la libertad. (Figura 2b). (Boshoff y Campbell, 2011) En el año 2010 los arqueólogos utilizan la magnetometría para enfocar la búsqueda del buque Meermin (figura 2a), el cual era un tipo de barco con raíces del siglo XIV. Una vez realizada la adquisición, los datos fueron analizados con OM. Boshoff y Campbell señalan, que a través del análisis realizado, fueron capaces de eliminar varios de los objetivos como improbables o de magnetismo natural; donde es capaz de explicar cómo las anomalías magnéticas pueden surgir de los barcos de madera y como los cierres de hierro se usaban extensivamente en naves de madera, esto, combinado con la posible presencia de anclas y cañones. a)
b)
Figura 2. a) Buque Meermin. b) Desembocadura de Heuningnes. (Boshoff y Campbell, 2011) 21
Los autores señalan que incluso cuando no hay objetos, como cañones y anclas todavía se pueden recoger los cierres que parecían dar una buena firma como un conjunto de objetos individuales. Los datos así procesados del levantamiento aerotransportado revelaron que 11 de los 22 objetivos (seis en tierra y cinco bajo el agua) tenían potencial para ser el Meermin. Los seis objetivos de tierra fueron investigados más adelante usando un magnetómetro de mano altamente sensible para obtener una imagen más exacta de cada ruina. (Boshoff y Campbell, 2011)
d) En el año 2011 en Argentina se realizó una investigación, la cual se tituló: “Análisis de campo magnético mediante métodos de filtrado de anomalías en la Sierra Pampeana de Velasco”, con el objetivo de separar e identificar los efectos relacionados a las estructuras de la corteza superior mediante un mapa de anomalías residuales como resultado. Mediante el empleo del OM, se aplicaron técnicas téc nicas de continuación analítica de campos potenciales y superficies de tendencia (ajuste con superficies polinómicas) para obtener las anomalías regionales. (Sánchez et al., 2011) e) “Modelo geofísico con datos gravimétricos y aeromagnetométricos en el borde noreste del macizo norpatagónico, Río Negro, Argentina”, fue una investigación
llevada a cabo en Argentina, por la Asociación Argentina de Geofísicos y Geodestas; con el objetivo de inferir la distribución en corteza de las diferentes unidades unida des litológicas aflorantes en el borde noreste del macizo Norpatagónico, provincia de Río Negro. Con el programa informático OM se construyó un modelo de doble inversión utilizando datos de gravedad terrestre y aeromagnetométricos. Este modelo sumado a mapas de reducción al polo y señal analítica, obtenidos a partir de una grilla de anomalías aeromagnetométricas, permitió dividir la corteza superior en tres dominios magnéticos. Los autores señalan que la susceptibilidad magnética podría estar vinculada a una corteza dividida en bloques de distinto origen. Esto último estaría apoyando la hipótesis sobre el carácter alóctono de algunos bloques en el norte de la Patagonia, propuesta que recientemente proponen un mayor espesor litológico para el Complejo Yaminué y la probable ubicación de su contacto en profundidad con la Formación Nahuel Niyeu. (Lince et al., 2014)
1.3 Fundamentos teóricos del levantamiento magnético marino y las metodologías afines. Teniendo en cuenta que con el levantamiento magnético marino no se le da resp uesta a todos los problemas que pueden surgir durante la búsqueda de obstáculos para dragado, se hace necesaria la comparación o aplicación combinada de dichos resultados con otras metodologías afines, tales como: perfilador sísmico del subfondo, sonar de barrido lateral, levantamiento hidrográfico o batimétrico; todos apoyados con el empleo del GPS. 1.3.1 Levantamiento Magnético Marino (LMM). El LMM se emplea con el objetivo de detectar e identificar las anomalías magnéticas, provocadas por los objetos ferrosos, generalmente de origen artificial, debido al gran contraste de susceptibilidad que ellos presentan con relación al medio donde se encuentran. A diferencia del sonar de barrido lateral (SBL) que puede detectar la 22
presencia de objetos de cualquier tipo que yacen en el lecho marino o parcialmente cubiertos de sedimentos friables, el LMM detecta la presencia de materiales ferrosos, los cuales pueden estar enterrados o aflorando en el lecho marino; para lo cual es necesario la determinación de la distribución d istribución espacial de la intensidad magnética total (T), su posterior procesamiento y confección de los mapas de anomalías magnéticas de la intensidad total (∆T a); donde los valores del campo magnético total (T 0) se obtienen en formato digital, se almacenan en la computadora personal (PC) de a bordo, con el empleo del programa “SeaLink.exe” diseñado al efecto. (Geocuba, 2005b) Principio de funcionamiento del magnetómetro marino (MM). El magnetómetro protónico marino “SeaSPY” (figura 3) de la firma canadiense “Marine Magnetics” de 0 ,001 nT de resolución absoluta, se emplea para realizar las mediciones del campo magnético de la Tierra y con los datos adquiridos luego de procesados se obtienen diferentes mapas necesarios para estudios geológicos de estructuras profundas, para búsqueda de restos de naufragios, escombros ferrosos, armamentos de guerras, cabezales de pozos, tuberías, cables de acero, de igual forma para objetivos de dragados y búsqueda de objetos metálicos hundidos. Estos equipos ofrecen gran fiabilidad, ya que los mapas de anomalías magnéticas pequeñas generalmente se corresponden con objetos hundidos. Este equipo basa su principio de funcionamiento en el empleo del fenómeno físico conocido como ″efecto overhauser″, el cual consiste en la transferencia de la
polarización de un espín nuclear de una población de espines a otra, vía de relajación nuclear cruzada. Se diferencia de los magnetómetros protónicos convencionales, ya que confieren mayor sensibilidad, precisión e intervalos de muestreo mucho más pequeños durante las mediciones de (T). (Anet y Bourn, 2009) El magnetómetro marino “overhauser SeaSpy” se integra en una estructura de pez,
junto con sensores complementarios como termómetro y barómetro de profundidad que monitorizan otros parámetros ambientales de interés, además del campo magnético en sí mismo. Todos los sensores operan sincronizados con receptores GPS en superficie. El sensor por efecto “overhauser” contiene una solución rica en
protones e iones paramagnéticos sobre la que se aplica una señal de radio, de muy alta frecuencia de forma continua polarizando el espín nuclear. (Anet y Bourn, 2009). 2009). El magnetómetro marino perturbado por el campo magnético ambiental, permite observar la intensidad de campo magnético escalar con alta frecuencia de muestreo a lo largo de una línea de navegación obteniendo, además de la lectura de campo magnético escalar instantáneo, valores de profundidad barométrica del sensor, temperatura del agua y posición geográfica. La sensibilidad del sensor “overhauser”
permite exploraciones magnéticas para diversas aplicaciones; como el estudio de discontinuidades e intensidad de campo asociadas a características geológicas o la detección de elementos o estructuras de d e cierta susceptibilidad magnética sumergidas. (Anet y Bourn, 2009)
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Figura 3. Sensor del Magnetómetro Protónico SeaSPY. A la derecha, anomalía magnética reflejada en el programa de adquisición digital “SeaLink”, durante el
paso del sensor sobre un objeto ferroso. (Anet y Bourn, 2009)
1.3.2 Perfilador sísmico del subfondo (SBP). El perfilaje sismoacústico de reflexión de alta resolución (figura 4), es una de las técnicas bien establecidas y frecuentemente utilizadas en las investigacione s marinas, en ocasiones considerada imprescindible en este campo, es una de las metodologías geofísicas marinas que aporta un cuadro cuadr o más detallado de la estructura geológica del subsuelo marino, ya que con los datos que proporciona es posible determinar las profundidades a que se encuentran las superficies de contacto entre diferentes estratos y delimitar la existencia de sedimentos no consolidados, con una precisión que solo es mejorada por las mediciones efectuadas por la perforación. (Geocuba, 2005a) El método sísmico posibilita realizar: cartografía del techo de las rocas consolidadas; determinación de la potencia o espesor de los sedimentos friables o no consolidados que yacen sobre la roca consolidada; estudio de la capa de los sedimentos friables; detección de fallas en los sedimentos consolidados recientes; cálculo de volúmenes de sedimentos para estudios de dragados. 1.3.3 Sonar de barrido lateral (SBL). El sonar de barrido lateral (SBL) es una técnica de exploración lateral superficial que genera haces de ondas sonoras de alta frecuencia, en forma de cono truncado para producir una imagen acústica de los contornos de las estructuras que descansan en la superficie del fondo marino. El SBL tiene como objetivo delimitar los d iferentes tipos de fondo, caracterizar la geomorfología y localizar sobre la superficie marina objetos. Su principio físico (figura 5) eléctrico - mecánico - acústico y la recepción mediante el proceso inverso se basa en la escucha de los ecos reflejados en las rugosidades del fondo marino y en los objetos que aparezcan, tanto en el fondo, como en el agua. (Geocuba, 2005c)
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Figura 4. Sistema completo del perfilador perfilador sismoacústico del subfondo. subfondo. Sistema CODA DA 2000. a) Unidad de generación y almacenamiento de energía CSP- D. b) Fuente Boomer AA 300 de emisión de impulsos acústicos con una energía entre 100 y 300 joule. c) Hidrófono Streamer de ocho elementos utilizado para recibir los pulsos reflejados. d) Sistema de adquisición y procesamiento digital de los datos CODA DA 2000. (Perdomo, 2011b)
Figura 5. Esquema general de funcionamiento del SBL. (Geocuba, 2005c) Finalmente esta señal es procesada a través de controles que regulan de forma precisa los intervalos de tiempo, de ahí que, conociendo la velocidad del sonido del agua y la geometría de arrastre se puede conocer la distancia a cada punto de cubrimiento del haz dando lugar al proceso de formación de las imágenes acústicas del sonar. (Geocuba, 2005c)
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1.3.4 Levantamiento batimétrico acompañante (LBA). La batimetría es el equivalente submarino de la altimetría, con el objetivo de estudiar las profundidades marinas, de la tercera dimensión de los fondos lacustres o ma rinos. Un mapa o carta batimétrica normalmente muestra el relieve del fondo o terreno como isogramas, y puede también dar información adicional de navegación en superficie (figura 6). (Geocuba, 2004d) La profundidad de superficies bajo agua se obtiene midiendo el tiempo que le toma a una onda acústica, enviada desde un barco, viajar a través del agua hacia el fondo marino y luego volver al barco. Obtenido el tiempo de regreso al barco de esta e sta onda y conociendo la velocidad del sonido en el agua, se determina la profundidad a la cual se encuentra el fondo marino. (Arquigráfico, 2014) Por tanto, se habla de batimetría mono-haz (figura 6.b) cuando se emite un solo haz acústico y se obtiene la profundidad en un punto, de este modo, a medida que el ba rco avanza, se obtiene un perfil del fondo marino. Mientras que en la batimetría multi-haz (figura 6.a) se utilizan varios haces de sonido, que forman una franja transversal a la navegación del barco, generando una imagen del fondo marino en el área bajo el barco, a medida que éste se desplaza, se va completando el mapa batimétrico. (Arquigráfico, 2014)
Figura 6. Esquema general del funcionamiento de las ecosondas. (Geocuba, 2004d)
1.3.5 Sistema de posicionamiento por satélite (GPS). El GPS (figura 7) funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre el planeta Tierra, a 20 200 km de altura, con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la Tierra. Cuando se desea determinar la posición, el receptor que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo cuatro satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la identificación y la hora del reloj de cada uno de ellos. Con base en estas señales, el dispositivo sincroniza el reloj del GPS y calcula el tiempo que tardan en llegar las señales al equipo, y de tal modo mide la distancia al satélite mediante el método de trilateración inversa, la cual se basa en determinar la distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente la propia posición relativa respe cto a los satélites. Conociendo además las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se 26
obtiene la posición absoluta absoluta o las coordenadas reales del punto de medición. También se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de los satélites. (Geoem., 2004b)
Figura 7. Esquema general de funcionamiento de los GPS. (Geoem., 2004b)
1.4 Experiencias de aplicación de los métodos geofísicos marinos en los estudios para dragado en Cuba. En el ámbito nacional se consultaron algunos casos de estudios sobre la aplicación de los métodos geofísicos marinos, ya que en nuestro país no se cuenta con experiencia para realizar el procesamiento de los datos magnéticos marinos con un sistema informático adecuado. Estos casos de estudios se tomaron como ejemplo para realizar el reprocesamiento de los datos magnéticos marinos para validar la nueva herramienta informática propuesta. a) En el año 2005 en la bahía de de La Habana se realizó un estudio geofísico, geofísico, con el fin de certificar profundidades en la Terminal de Contenedores Habana (TCH). En dicha investigación se recogen los resultados de las investigaciones geofísicas y subacuáticas ejecutadas íntegramente por la empresa GEOEM en el muelle de la TCH y zonas adyacentes, como parte de las investigaciones necesarias para la certificación de dicha instalación según las regulaciones del Registro Cubano de Buques (RCB). Los objetos ferrosos detectados con el LMM y verificados verificados con el buceo autónomo no deben impedir los trabajos de dragado o la navegación marítima, pero si constituyen un obstáculo o limitante. En tal sentido, los objetos artificiales más importantes por sus dimensiones fueron localizados en los puntos anómalos correspondientes. (Perdomo Castillo, 2005b) b) En la provincia Cienfuegos, las investigaciones geofísicas para dragado de la Zona 4 del Puerto de Cienfuegos y canal D, se realizaron a partir del empleo del sonar de barrido lateral (SBL), y levantamiento magnético marino (LMM) apoyadas con levantamiento batimétrico acompañante (LBA) y sistema de posicionamiento por satélites (GPS). Una vez procesados los datos, las anomalías magnéticas 27
detectadas mediante el LMM en las áreas a dragar, asociadas con posibles objetos ferrosos (contundentes), no siempre tienen un reflejo claro o preciso en el mosaico o plano sonográfico, lo cual es debido en lo fundamental a que los objetos causantes, están enterrados en el fondo marino y se convierten en imperceptibles al haz acústico del sonar. (Perdomo, 2011g) c) En el año 2015 en la provincia de Artemisa se realizó rea lizó un levantamiento magnético marino para dragado en el canal de acceso a la Terminal Internacional de Contenedores Mariel. Según el artículo que recoge dicha investigación refleja los resultados de las investigaciones geofísicas con LMM en apoyo a las labores de dragado en materiales competentes o rocas, que actualmente se están ejecutando en el canal de acceso a la Terminal Internacional de Contenedores Mariel (TICM) con los especialistas y medios técnicos de las Empresas Obras Marítimas y SERMAR respectivamente. Dentro de los principales resultados alcanzados en dicha investigación se determinó en la zona del canal de acceso interior la existencia de tres anomalías de pequeñas extensiones y bajas intensidades, que pudieran estar creadas por objetos ferrosos de dimensiones pequeñas, pero ubicados en zonas de profundidades bajas y muy cerca del captador magnético ma gnético de medición. (Perdomo, 2009d) d) Según el artículo “Investigaciones geofísicas para dragado del canal de acceso a la Terminal Multipropósito Yarayo. Bahía de Santiago de Cuba” desarrollado en el
año 2015, recoge los resultados reajustados de la aplicación de un complejo racional de métodos geofísicos de investigación, integrado por la sísmica somera de reflexión (SSR), el sonar de barrido lateral (SBL) y el levantamiento magnético marino (LMM) en un área del canal de acceso interior a la futura Terminal Multipropósito Yarayo, en la bahía de Santiago de Cuba. Para la adquisición y procesamiento los autores realizan las visualización automatizada y lectura de los registros magnéticos digitales, con el sistema de adquisición de datos Sealink; así como la determinación de los niveles de campo magnético normal (T o) y cálculo de las anomalías de la intensidad total (∆T a) para la ubicación de los puntos y zonas de anomalías en el área de estudios a partir del empleo de Excel y Surfer. (Perdomo, 2015f)
1.5 Caracterización de las áreas de estudio utilizadas. utilizadas. Para valorar la implementación de la herramienta OM para procesar los datos magnéticos marinos en Cuba fueron seleccionadas cuatro localidades tipo del país, que abarcan fundamentalmente las bahías. Una bahía es un accidente geográfico que se define como la entrada de masas de agua de mar en el interior de la superficie terrestre, con profundidad, protección a las
embarcaciones y buen acceso. Son pequeñas en comparación con los golfos y en ellas pueden coexistir varios de los ecosistemas y hábitats que se conectan creando un ecosistema diverso. (Modificado De Pedroso, 2013) Las bahías de bolsas, tales como: Cabañas, Mariel, La Habana, Cienfuegos, tienen como característica fundamental una comunicación con el océano a través de un canal 28
largo y estrecho, en su parte interior presentan pr esentan una o más ensenadas, o lóbulos donde pueden desaguar ríos y arroyos. Presentan condiciones muy favorables para el desarrollo de puertos por el abrigo que brindan a las embarcaciones en casos de huracanes. (Iturralde Vinent, 2012) Sector bahía de Cabañas – Ensenada de La Chorrera. El área del levantamiento es el sector marino, correspondiente al Bloque 6A de la Zona Económica Exclusiva de Cuba en el Golfo de México, comprendido entre las siguientes coordenadas: Xmín = 294 000 y X máx = 356 000, Y máx = 371 000. El límite sur está dada por la línea de costa. (Perdomo, 2004a). 2004a). (Figura 8). En la bahía de Cabañas se encuentran varias ensenadas, las cuales en su mayor parte se caracterizan por ser costas bajas, anegadas, fangosas y cubiertas de mangles, donde desembocan los ríos San Claudio al su roeste, La Plata en la zona sur central y la Dominica en el extremo noreste, los cuales además de modificar la estructura salina de la bahía, aportan una considerable carga de materia orgánica. (Garcés, Betanzos y Flores, 2014)
Bahía de Mariel Para la representación cartográfica se utilizó el sistema estatal de coordenadas Cuba Norte y para las alturas, sistema de alturas Siboney. En todos los casos la profundidad proyectada para dragado es de 17,0 m. 1. Canal de acceso de la Terminal Internacional Internacional de Contenedores Mariel Mariel y Caja de Atraque. El área de investigación (figura 9) se define por el espacio acuoso, comprendida entre las coordenadas Xmín=319 000; Xmáx=319 950; Y mín=353 390y Ymáx=356 506, se ubica íntegramente en la bahía del Mariel y comprende la proyección de un canal bidireccional de 130,0 m de ancho y longitud aproximada de 2930,0 m, una dársena de maniobra de 520,0 m de diámetro y caja de atraque de 300,0 m de ancho y 700,0 m de largo. (Perdomo, 2009d)
N
La Chorrera Bahía de Cabañas
Bahía de Mariel
Banes Guajaibón
Playa Baracoa
Santa Fe
Figura 8. Imagen satelital satelital del sector bahía de Cabañas – ensenada de La Chorrera. (Modificado De Pedroso, 2013). 2013). 29
Figura 9. Ubicación del canal de acceso de la Terminal Internacional de Contenedores Mariel. (Perdomo, 2009d) 2. Dársena de maniobras y caja de atraque, Terminal Internacional de Contenedores Mariel. El área de investigación se define por el espacio espacio acuoso delimitado por los vértices de un trapecio cuyas coordenadas son: X mín= 318 996; Xmáx= 320 145; Ymín= 353 346 y Ymáx= 354 204, ubicada íntegramente en la bahía del Mariel, provincia Artemisa y comprende la caja de atraque de 300,0 m de ancho y 700,0 m de largo y la dársena de maniobra de 520,0 m de diámetro de la futura Terminal Internacional de Contenedores (TIC) de Mariel. (Perdomo, 2011b). 2011b). (Figura 10). La bahía del Mariel desde el punto de vista geológico se enmarca desde el Cretácico hasta el Cuaternario pasando por el Neógeno. El basamento de toda el área lo constituyen los sedimentos de origen vulcanógeno sedimentario de la formación geológica Vía Blanca. Se caracteriza por la presencia de sedimentos recientes holocénicos representados por arcillas grises oscuras en ocasiones con intercalaciones de turba y arenas limosas grises. Subyacen arcillas limosas grises claras de origen aluvial y edad Holoceno. Bajo los sedimentos se encuentran arcillas y arcillas arenosas carmelitas, con manchas blancas de carbonato de calcio, de edad supuesta Pleistoceno y de origen marino. mar ino. En el fondo marino yacen arcillas carmelitas, argilitas y limolitas de la Formación Vía Blanca de edad Cretácico Superior. (Hernández y González, 2008) La formación vegetal más conservada y que juega un fuerte papel en el equilibrio natural es el manglar al fondo de la bahía, que es donde se encuentra mejor desarrollado y conservado. (Iturralde Vinent, 2012)
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Figura 10. Mapa de ubicación de la dársena de maniobras y caja de atraque, Terminal Internacional de Contenedores Mariel. (Perdomo, 2011b) Bahía de La Habana Para la representación cartográfica se utilizó el sistema estatal de coordenadas Cuba Norte y para las alturas, sistema de alturas Siboney. 1. Canal de acceso a la Terminal de Contenedores de La Habana. El área estudiada se ubica íntegramente en la bahía bahía de La Habana, provincia La Habana. Se extiende en dirección norte - sur predominantemente, abarcando gran parte de la bahía, desde el canal de acceso principal hasta la ensenada de Guasabacoa. Desde el punto de vista operativo se subdivide en dos zonas , en función de la ubicación de las áreas previstas a dragar (áreas ralladas en la figura 12) según la tarea técnica prevista, las cuales se denominaron respectivamente: zona norte (exterior) y zona sur (interior). (Perdomo Castillo, 2005b). 2005b). (Figura 11). 2. Canal de entrada a la bahía de La Habana. El área estudiada se define por el espacio acuoso delimitado por los vértices de un trapecio cuyas coordenadas se encuentran entre: Xmín= 360 884; Xmáx= 362 304; Y mín= 368 353 y Ymáx= 369 470, ubicada ubicada íntegramente en la bahía de La Habana, provincia La Habana y coincide con el canal de acceso al puerto de La Habana. Dicho canal es estrecho, muy resguardado por las elevaciones de su costa norte, recto y con una longitud aproximada de 1.60934 km/h. La punta oe ste de entrada al canal se denomina sotavento, y sobre ella se encuentra un fuerte colonial. La punta este de entrada se llama barlovento y sobre ella están situados el Castillo de Los Tres Reyes de Morro y el faro Morro de La Habana, la distancia que separa estas puntas es de 370 m. (Perdomo, 2008c). 2008c). (Figura 12).
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Figura 11. Mapa de ubicación del área de trabajo. Canal de acceso a la Terminal de Contenedores de La Habana, provincia La Habana. (Perdomo Castillo, 2005b)
Figura 12. Mapa de ubicación del área de trabajo. Canal de Entrada a la bahía de La Habana, provincia de La Habana. (Perdomo, 2006h) La bahía de La Habana está constituida por distintos tipos de sedimentos carbonatados del Mioceno y rocas cuaternarias de origen marino y eólico, por lo que el carso manifestado en campos de “lapiez” y algunas grietas y solapas ha obtenido un relativo desarrollo aún de forma submarina, en las que se pueden ver grutas y pequeñas cavernas como la que aparece en la entrada del canal, por su extremo este, justamente debajo del Morro. El territorio es de los los más jóvenes de la la geología cubana, siendo su edad Plioceno –Cuaternario, sus estratos son de poca potencia, por ser atribuido su levantamiento al período Pleistoceno. Las terrazas marinas que se manifiestan en el amplio sector de las costas de La Habana no se reflejan de igual forma en el área próxima al Morro; así como la formación de dunas, la cual es nula, 32
siendo las manifestaciones abrasivas las más representativas. (Perdomo Castillo, 2005b) Zona 4 y canal D del puerto de Cienfuegos. El área de investigación está definida por el espacio acuoso correspondiente a las cajas de atraques y dársenas de maniobra de los muelles mu elles Cítricos y Tricontinental (en lo adelante zona 4) y el canal de acceso a dicha zona. zona. Estas áreas están delimitadas por los vértices de una poligonal cuyas coordenadas para las cajas de atraque y dársenas de maniobra son: Xmín= 553 340; Xmáx= 554 500; Ymín= 259 413 y Ymáx= 260 115 y para el canal D de acceso a la zona zo na 4: Xmín= 552 850; X máx= 553 512; Y mín= 257 551 y Ymáx= 259 448, ubicadas íntegramente en la bahía de Cienfuegos. La cota máxima proyectada para dragado es de -12,60 m. (Figura 13. (Perdomo, 2011g) Para la representación cartográfica se utilizó el sistema estatal de coordenadas Cuba Sur y para las alturas, sistema de alturas Siboney.
Figura 13. Mapa de ubicación del área de trabajo. Zona 4 y canal D del puerto de Cienfuegos, provincia Cienfuegos. (Perdomo, 2011g). 2011g). La región de Cienfuegos se caracteriza por poseer una tectónica compleja, debido a la presencia de un sistema de dislocaciones disyuntivas donde se supone la existencia de una gran falla, en la cual es posible que en la actualidad se hayan reanudado los procesos tectónicos. Desde el punto de vista geomorfológico, la bahía pertenece a un complicado sistema morfológico, la cual se encuentra en la zona de articulación de la depresión tectónica de Zapata, la fosa de Jagua y la estructura domo - hórstica del macizo de Trinidad. (Ortega, 2015) El basamento rocoso está constituido por rocas de las Formaciones Güines y Paso Real, compuestas principalmente por rocas calizas en ocasiones dolomitizadas y arcillosas. Lo que da lugar a caracterizar car acterizar el área investigada como parte de una llanura 33
fluvio - marina, acumulativa, baja y plana, donde se combinan depósitos de sedimentos marinos (arenas y carbonatos amorfos en menor grado) y depósitos terrígenos aportados por la red hidrográfica que descarga en la zona (ríos Damují y Salado), donde los períodos de riada condicionan una sedimentación tipo "flysh", con intercalaciones de lentes heterogéneos de sedimentos, conformando una sedimentación típica estuarina. (Ortega, 2015)
1.6 Conclusiones del del capítulo. 1. A partir del análisis bibliográfico, se consultaron casos de estudios sobre la experiencia experiencia internacional del uso del sistema informático OM para validar la herramienta para el procesamiento de los datos magnéticos marinos. 2. En el ámbito nacional se consultaron casos de estudio sobre la aplicación de algunos métodos geofísicos marinos, y se tomaron como ejemplo para realizar poster iormente el reprocesamiento de los datos magnéticos marino.
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CAPÍTULO 2. PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL REPROCESAMIENTO DE LOS DATOS GEOFÍSICOS. En este capítulo se realiza un análisis del procedimiento empleado actualmente en la empresa GEOEM durante las investigaciones magnéticas marinas y se propone la secuencia de operaciones que pudieran ser utilizadas con la asimilación del OM. También, por su interés y poco conocimiento, se presenta un breve resumen de aquellos aspectos relacionados con la interpretación de las anomalías magnéticas en los trabajos de dragado y su correlación con otras metodologías afines. 1.1 Trabajos en tierra. Los trabajos en tierra tienen el objetivo de determinar el punto para la ubicación de la estación de variación magnética (en lo adelante EVM). El campo magnético terrestre medido (T obs) posee variaciones espacio - temporales conocidas como variaciones diurnas. Para quitar la influencia magnética que tiene el calentamiento del sol en la Ionósfera, es necesario medir el campo geomagnético continuamente en una localidad fija (EVM) cercana al área del levantamiento marino. Los datos de las variaciones también se pueden obtener del observatorio magnético nacional. Uno de los criterios principales para hacer correcciones diurnas del campo geomagnético, es que la EVM tenga un magnetómetro ubicado en tierra a una distancia no mayor de 50 millas náuticas (aproximadamente 100 km) de distancia, alejada aproximadamente 61 m de edificios, vías, líneas d e alta tensión y objetos que puedan generar perturbaciones magnéticas. Para la selección del punto de la EVM se realizan mediciones experimentales con un magnetómetro terrestre, por ejemplo el MMP-203 (figura 14) u otro con características caracter ísticas similares y una sensibilidad de al menos 1 nT. En este sentido se realizarán mediciones del gradiente magnético alrededor del punto donde se ubicará el sensor del magnetómetro: dos perfiles perpendiculares con azimut 0 y 90 respectivamente que se interceptan en sus centros. A 20 m de la intersección el intervalo de medición será de 1m; entre 20 y 40 m las mediciones se realizarán a un paso de 5 m. Cada perfil tendrá una longitud de 80 m y deben cumplirse los siguientes requisitos: 1. La altura del sensor para la medición del gradiente gradiente del campo magnético, antes de de instalar definitivamente la estación, como durante las mediciones de la variación diurna del campo magnético terrestre, el sensor se colocará a una altura de 2,5 m sobre el terreno como mínimo, con el fin de lograr un filtrado natural de las heterogeneidades superficiales y garantizar con mayor facilidad el cumplimiento de los gradientes espaciales horizontales. 2. Se debe garantizar que el gradiente magnético alrededor del sensor magnetómetro base, sea menor que 1 nT/m. 3. La estación de variación se emplazará en la zona costera, lo más próximo posible al punto medio de la región de los trabajos si las condiciones lo permiten. 4. El intervalo de medición en la EVM debe ser similar al empleado durante las mediciones marinas .
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Figura 14. Mediciones Mediciones experimentales con el magnetómetro protónico MMP-203. (Perdomo, 2004a)
1.2 Trabajos en mar. Durante la adquisición marina: 1. Se realizan mediciones con el magnetómetro de remolque a diferentes distancias distancias de la embarcación para seleccionar la más adecuada, en función del comportamiento de los parámetros de calidad de las mediciones individuales. Las longitudes empleadas varían entre 2 y 4 veces las longitudes de la embarcación del sondeo para disminuir la influencia de la masa magnética del barco. 2. Con esta geometría geometría y distancia de remolque remolque determinadas, se realizan las mediciones para el cálculo de la corrección por desviación de sviación o rumbo, empleando el método de la estrella o rosa de desviación (figura (f igura 15). Según la experiencia de los trabajos, las características geológicas, el comportamiento del campo magnético y la ubicación geográfica (latitud magnética) de Cuba, es el método que mejor se ajusta a esas condiciones. En la zona seleccionada para el cálculo de esta correcciones el campo magnético debe ser lo más tran quilo posible (menos de 50 nT/km) y las mediciones deben ser corregidas por variación diurna. Durante este proceso se realizan mediciones con el magnetómetro en la variante de remolque en los ocho rumbos fundamentales (0 , 45 4 5, 90 , 135, 180, 235, 270, 315) en perfiles, con una longitud de 200 m como promedio para garantizar que el comportamiento de las variaciones diurnas sea lo más estable posible, con respecto a un punto medio (boya). Posteriormente se calculan los valores promedios del campo total para cada uno de d e los rumbos, tomando como referencia r eferencia una de las direcciones fundamentales, preferentemente el norte, para la cual no se establecen correcciones. Para el resto de las direcciones, las correcciones se calculan a partir de las diferencias del valor de T observado en la dirección de
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referencia y las restantes (45, 90, 135, 180, 235, 270, 315). (Gordin, Roze y Uglov, 1986 ) Existen varios métodos para el cálculo de las correcciones por deviación, tales como: estrella, estrella, polígono, cuadrado, red directa de polígonos elementales, y red de polígonos dirigida.
Figura 15. Métodos de cálculo de las las correcciones por desviaciones. a) Estrella, b) Polígono, c) Cuadrado, d) Red directa de polígonos elementales, e) Red de polígonos dirigida. Las cifras indican los acimuts de los rumbos. (Gordin, Roze y Uglov, 1986) Sobre la base de esta información se confecciona un gráfico (figura 16) para corrección de desviación o rumbo que incluye los rumbos fundamentales y las correcciones obtenidas para cada rumbo.
Figura 16. Ejemplo de un gráfico de los datos magnéticos vs dirección del magnetómetro. (Gordin, Roze y Uglov, 1986) 37
3. Ejecución de las mediciones magnéticas marinas (LMM) (LMM) en la red de perfiles de investigación proyectada, con el empleo del magnetómetro protónico marino del tipo “Over Houser” modelo “SPY” (figura 17) de la marca Marine Magnetic que
tiene una resolución de 0.001 nT en la variante de magnetómetro a remolque. 4. Una vez concluido el LMM se realiza un grupo de correcciones o reducciones a los datos magnéticos marinos, tales como: a) Corrección por variación diurna. b) Corrección por desviación. 5. Nivelación de los datos magnéticos corregidos por variación diurna y desviación, para reducir los errores sistemáticos que pudieran existir y referir los resultados de las mediciones hidromagnéticas a un nivel único de lectura.
Figura 15. Magnetómetro protónico SPY de la firma Marine Magnetic en la embarcación de trabajo y en la estación de variación magnética. (Perdomo, 2004a) Existen dos tipos principales de nivelación: compensación externa y compensación interna. (Gordin, Roze y Uglov, 1986) - La compensación externa es donde se llevan los perfiles de estudios de las planchetas a un nivel cero único para crear un mapa general (compensación del mapa), en un caso particular la compensación externa se considera la compensación de una o varias planchetas con la red de apoyo general para la obtención de los valores de Ta. - La compensación interna se lleva a un nivel único de lectura del campo magnético de los perfiles de estudio hechos en lugares separados (planchetas) del levantamiento, esto se realiza sin tener en cuenta una red de apoyo regional. Se considera un sistema de operaciones que completa o parcialmente elimina las fuentes de errores de los levantamientos magnéticos. Debe realizarse en todos los trabajos. Esta es la compensación utilizada en todas las áreas bajo estudio.
38
6. Corrección por campo normal o teórico para el cálculo de las anomalías del campo magnético total ( Ta). Para la corrección por campo n ormal (Tₒ) y cálculo de las anomalías magnéticas ( Ta), se utilizan los modelos IGRF corregidos o adaptados para la época de los levantamientos magnéticos marinos en cada área de investigación en particular, en este sentido: el levantamiento magnético marino sector bahía de Cabañas – ensenada de La Chorrera, se empleó el IGRF 2000 referido a la época 2003.852; en el levantamiento magnético marino para dragado del canal de acceso a la Terminal Internacional de Contenedores Mariel, bahía Mariel, se utilizó el IGRF 2005 referido a la época 2009.92; 2009 .92; en el levantamiento magnético marino dársena de maniobras y caja de atraque, Terminal Internacional de Contenedores Mariel, se tomó como referencia el IGRF 2010 referido a la época 2011.33; en el Levantamiento magnético marino del canal de acceso a la Terminal de Contenedores de La Habana, se utilizó utilizó el IGRF 2005 referido a la época época 2005.91; para el levantamiento magnético marino canal de entrada a la bahía de La Habana, empleamos el IGRF 2005 corregido a la época 2006.8 y en el levantamiento magnético marino Zona 4 y Canal D del puerto de Cienfuegos, se utilizó el IGRF 2010 referido a la época 2011.51 El IGRF es la representación matemática del campo magnético terrestre, basada en una serie de armónicos esféricos con coeficientes de Gauss, cuya propiedad más importante es tener en cuenta la simetría esférica y la posición de un punto P, en cualquier parte de la superficie terrestre. (Gordin, Roze y Uglov, 1986) Los coeficientes del campo principal están en función del tiempo; su cambio temporal es estimado como una variación lineal dentro de un intervalo de cinco años en que se llevan mediciones globales del campo magnético. La corrección por T 0 en las áreas bajo estudio, para determinar los valores anómalos de la intensidad total del campo magnético, conocida por ΔT a,se obtuvo teóricamente a través de la ecuación: (Gordin, Roze y Uglov, 1986) ): ):
Ta = Tobs ± IGRF ± D ± R, dónde: Ta: campo magnético anómalo calculado. Tobs: valores magnéticos marinos observados. IGRF: valores teóricos del campo geomagnético internacional de referencia. Para cada medición individual. D: valores de corrección por variación diurna del campo magnético. R: valores de corrección por desviación del buque respecto al norte geográfico. 7. Confección de los mapas de anomalías magnéticas de la componente total ( Ta). 8. Aplicación de algunos métodos de interpretación o transformación de los datos, como por ejemplo, filtrado digital reducción al polo, continuaciones analíticas, separación regional residual, segunda derivada vertical y otras. 39
Filtros: para mejorar la información registrada, los filtros juegan un papel fundamental en cualquier investigación. Por ejemplo el filtro pasa alta permite resaltar con las altas frecuencias los objetos ferrosos, mientras el filtro pasa baja juega un papel preponderante en las investigaciones para petróleo, eliminando el efecto de las anomalías locales o superficiales. Los filtros y transformaciones aplicadas en los levantamientos magnéticos marinos para los estudios para dragado tienen el objetivo de resaltar o enfatizar el efecto de las anomalías locales o de alta frecuencia con las cuales se asocian los objetos ferrosos u obstáculos que se pretenden descubrir. Transformaciones: con el fin de eliminar o reducir la influencia de los ruidos y resaltar las componentes de baja o alta frecuencia, según el interés, es posible utilizar las siguientes transformaciones del campo: Continuación analítica. Permite la supresión de efectos efectos locales locales (ascendente) y enfatizar el campo local (descendente), garantizando la separación de los efectos de interés en cada caso. Segunda derivada vertical. vertical. Permite reforzar los efectos locales asociados con los objetos ferrosos. El cálculo de la segunda derivada vertical tiene el objetivo de enfatizar los efectos de fuentes más someras y realizar una separación de los efectos de fuentes lateralmente cercanas. Reducción al polo. Debido a su carácter dipolar, el campo magnético magnético presenta diferentes direcciones a lo largo de la superficie terrestre variando la inclinación de 0° en el ecuador magnético hasta ±90° en los polos. Eso Eso hace que una determinada fuente produzca anomalías diferentes, cuando está localizada en diferentes latitudes. Esta transformación tiene como objetivo atenuar el efecto de la inclinación del campo magnético terrestre y así destacar los bordes de los cuerpos magnéticos, facilitando la interpretación. 1.3 Examen de los registros magnéticos (magnetogramas). (magnetogramas). Control de calidad. El examen de los registros magnéticos comienzan a ejecutarse en la propia área de trabajo (mar). Los parámetros de control de la calidad de las mediciones con el magnetómetro marino, se verifican constantemente durante el proceso de adquisición digital con el empleo del sistema Sealink.exe confeccionado al efecto. Durante la adquisición digital de los datos del magnetómetro en el mar como en la EVM (tierra) y/o posterior a la misma, diariamente los parámetros que definen la calidad de cada medición individual son analizados teniendo en cuenta su comportamiento y variación con los valores preestablecidos para cada uno de estos, dentro de los que incluyen: intensidad de la señal (S) que debe ser siempre superior a las 80 unidades, calidad de la señal (Q) cuyo valor máximo es 99 unidades, tiempo de medición (t) que debe ser constante y dependiente del ciclo de medición seleccionado desde 0.25 hasta 10 segundos por lectura, control de filtración o gotera (L) que siempre debe estar en 0 indicando que no hay filtración de agua en el sensor, profundidad de inmersión del sensor del magnetómetro (h) y la temperatura interior (T) que debe ser inferior a los ± 50 grados. (Gordin, Roze y Uglov, 1986) Después de cada jornada se realiza un procesamiento preliminar o control diario de las mediciones, que permite corregir o variar el plan de trabajo propuesto, señalar de 40
forma operativa las zonas a detallar y valorar el cumplimiento del cronograma de ejecución del levantamiento proyectado. En tal sentido, como control y garantía de la calidad del LMM, se calculan las divergencias de las mediciones en los puntos de corte entre las líneas magnéticas normales (longitudinales) y las de nivelación (transversales), después de aplicadas las correcciones por desviación y variación diurna del campo magnético en las zonas con gradientes bajos del campo magnético (<5 nT/km). Las divergencias obtenidas siempre deben estar dentro del rango de valores permisibles. El valor promedio de las mediciones comparadas, en los perfiles magnéticos de control realizados al principio y final del trabajo diario, también debe estar dentro del rango de valores aceptables. (Gordin, Roze y Uglov, 1986)
1.4 Propuesta de herramientas de Oasis Montaj para el levantamiento magnético marino en GEOEM. Para la selección de la herramienta de procesamiento OM se realizó un estudio pormenorizado de todas las operaciones relacionadas con el campo magnético terrestre, empleando como base la ayuda del programa y la consulta de investigaciones en internet asociadas con la aplicación del OM durante el procesamiento de campos geopotenciales en diferentes regiones del mundo y la experiencia acumulada por los especialistas de la Agencia de Geofísica y Geología de GEOEM y especialistas de la empresa de Servicio Geológico Mexicano en la confección de mapas de anomalías magnéticas de la componente total p ara diferentes fines. 1.4.1 Generalidades de la extensión “ Levelling ” de Oasis Montaj. La extensión Levelling de Geosoft es utilizada por investigadores y topógrafos marítimos para procesar y gestionar grandes volúmenes de datos, destinados a la detección y cartografía de barcos, cables enterrados, tuberías y otros artefactos del fondo marino, en su mayoría de origen artificial. La extensión de nivelación geofísica Levelling es una herramienta informática para procesar y mejorar datos magnéticos y otros datos geofísicos que se ven afectados por errores que varían en el tiempo. La herramienta se accede a través de un menú especializado en el OM que proporciona toda la funcionalidad necesaria para gestionar, manipular, visualizar y cartografiar datos espaciales de las Ciencias de La Tierra. (Whitehead y Musselman, 2010) Levelling trabaja con datos de las matrices individuales y de múltiples sensores, proporciona una visión general del sistema de nivelación geofísica de OM y describe cómo identificar y corregir los muchos tipos de ruido en los datos del fondo geológico o fuentes inherentes a los instrumentos, a través de una variedad de ajustes y correcciones, tales como:
Asegurar la calidad de los datos una vez importado a la base de datos.
Identificar posibles errores en los los datos a través de la visualización gráfica.
Aplicar correcciones sistemáticas (incluyendo la estación base magnética, corrección por desviación y correcciones IGRF)
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Buscar y editar intersecciones intersecciones entre cualquier línea línea de un conjunto conjunto de datos (líneas de investigación regulares y líneas de enlace)
Realizar el nivelado convencional utilizando utilizando métodos métodos de nivelación sencillos (línea de amarre y nivelación completa).
Realización de nivelación experimental (micro-levelling)
Mejorar los datos con filtros y transformaciones para eliminar eliminar los picos de datos, o sea, posibles ruidos en las mediciones.
Confección de los mapas de anomalías magnéticas del campo total (ΔTa).
Levelling se basa en la capacidad para acceder fácilmente y trabajar con grandes volúmenes de datos durante cada etapa del proceso de investigación: adquisición, control de calidad, procesamiento, análisis y visualización.
1.4.2 Procesamiento de los datos magnéticos marinos marinos en el Oasis Montaj. En esta ocasión se propone la siguiente secuencia de procesamiento de los datos provenientes del LMM ejecutados por GEOEM. 1. Se extraen del magnetómetro magnetómetro marino los datos en formato ASCII, ASCII, con sus correspondientes parámetros de control de la calidad. Dentro del formato de datos adquiridos de forma digital por el magnetómetro protónico marino “SeaSPY” , existen parámetros que permiten controlar la calidad de cada medición individual (S, L, Q), previamente se representa en la tabla 1 un ejemplo de formato correspondiente a un levantamiento magnético marino para dragado en la bahía del Mariel, provincia de Artemisa. Tabla 1. Formato correspondiente al levantamiento magnético marino para dragado en la bahía del Mariel, provincia de Artemisa, 2011. (Perdomo, 2011b) Fecha y hora
Campo T (nT)
Int. Señal Profundidad Control (S) Sensor Goteo (L)
Tiempo Medido
Calidad (Q)
*16.144/17:46:27.7 F:042557.958 S:188
D:+002.2m
L0
0215ms
Q:99
*16.144/17:46:28.2 F:042557.955 S:188
D:+002.2m
L0
0215ms
Q:99
*16.144/17:46:28.7 F:042557.710 S:187
D:+002.1m
L0
0215ms
Q:99
*16.144/17:46:29.2 F:042557.267 S:186
D:+002.2m
L0
0215ms
Q:99
*16.144/17:46:29.7 F:042556.826 S:187
D:+002.1m
L0
0215ms
Q:99
Además, de manera simultánea el magnetómetro protónico marino “SeaSPY” , anexa los datos del sistema de posicionamiento tanto para el sensor como para la medición en el barco (NOLBZ), como se muestra en las tablas 2 y 3.
42
Tabla 2. Formato correspondiente al levantamiento magnético marino para dragado en la bahía del Mariel, provincia de Artemisa, 2011. Parámetros del sensor. (Perdomo, 2011b) X UTM
Y UTM
Zona Geográfica
Longitud
Latitud
X:319746.3
Y:2546668.1
Z:17Q
x:-82.758939
y:23.018665
X:319745.9
Y:2546669.2
Z:17Q
x:-82.758942
y:23.018675
X:319745.6
Y:2546670.2
Z:17Q
x:-82.758946
y:23.018684
X:319745.3
Y:2546671.4
Z:17Q
x:-82.758949
y:23.018694
X:319745.0
Y:2546672.4
Z:17Q
x:-82.758952
y:23.018704
Tabla 3. Formato correspondiente al levantamiento magnético marino para dragado en la Bahía del Mariel, provincia de Artemisa, 2011. Parámetros del barco. (Perdomo, 2011b) X UTM
Y UTM
Zona Geográfica
Longitud
Latitud
NOLBX:319731.9 NOLBY:2546708.6 NOLBZ:17Q NOLBx:-82.759084 NOLBy:23.019029 NOLBX:319732.4 NOLBY:2546710.0 NOLBZ:17Q NOLBx:-82.759079 NOLBy:23.019042 NOLBX:319733.1 NOLBY:2546711.4 NOLBZ:17Q NOLBx:-82.759073 NOLBy:23.019054 NOLBX:319733.6 NOLBY:2546712.7 NOLBZ:17Q NOLBx:-82.759067 NOLBy:23.019067 NOLBX:319734.3 NOLBY:2546714.1 NOLBZ:17Q NOLBx:-82.759061 NOLBy:23.019079
2. Crear un proyecto nuevo. Para crear un proyecto nuevo se ejecuta el programa OM, y a través del menú F ile /P /P roject/ roj ect/New New se se crea un nuevo espacio espa cio de trabajo (figura 18). Una vez creado crea do este espacio, se nombra y direcciona a una carpeta. El sistema guarda el proyecto e indica que está abierto añadiendo menús a la barra de menús, agregando botones a la barra de atajo estándar y mostrando la ventana Explorador de proyectos. Antes de comenzar a trabajar con el sistema s istema de nivelación geofísica de OM, se X/load load menu menu ” y en la lista de carga en la barra de herramientas principal “G X/ archivos se selecciona “levelling_system.omn ”. El sistema agrega los tres menús de nivelación en la barra de menús ( LevUtil, LevCorr y LevTieLine). (Figura 19). 3. Organización de la base de datos. OM es un programa informático que facilita decodificar los datos adquiridos durante el levantamiento magnético marino, en este caso, con el empleo del magnetómetro pr otónico otónico marino “ SeaSPY” y representarlos en una base de datos para su fácil manipulación.
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Figura 16. Ambiente de Oasis Montaj para crear un nuevo proyecto. La información recopilada se encuentra en formato .dat, constituyendo una base de datos en coordenadas X, Y, Z, organizadas en filas y columnas, donde en las filas se encuentran los puntos de muestreos y en las columnas los atributos analizados: coordenadas planas, línea, posición, fecha, hora, valores del campo magnético primario.
ing”. Figura 17 . Pasos para cargar el sistema de nivelación geofísica, “level l ing”. En el módulo principal de OM, utilizando la función de entrada “Database” se procedió a la introducción de los datos, considerando las posibilidades que tiene para especificar la cobertura de entrada y salida de la geodatabase. Para ello se accedió a la carpeta donde se encontraba la base de datos, para posteriormente ” /”Geosoft XYZ ” ” ) ingresar el fichero .dat en una base de datos, (“Import ” correspondientes a la EVM y líneas de medición (figura 20). 4. Depuración de los datos. Frecuentemente los equipos utilizados en prospección geofísica, particularmente los electrónicos, tienen fallas que arrojan datos inesperados o lecturas fuera de rango, comparándolas con las lecturas del levantamiento completo. Estos datos no son de interés y deben extraerse de la base base de datos para evitar alterar los procesos numéricos y afectar a los datos contiguos mostrando resultados incorrectos. Este proceso de limpieza de datos es llamado depuración y es 44
sumamente necesario llevarlo a cabo ordenando los archivos generados por el equipo durante el levantamiento y revisando las lectur as que se tomarán en cuenta para el proceso en general. La metodología con la que se hace el levantamiento también puede producir datos que no deben ser contemplados durante el proceso de tra tamiento de datos, como por ejemplo los extremos de las líneas levantadas, levantadas , donde el barco da un giro para conseguir entrar en la la siguiente línea. Esas lecturas deben ser eliminadas de la base de datos final. La manera de hacerlo es identificando cada dato que tenga valor muy por encima de la media, por ejemplo, es común que el valor de intensidad magnética se salga del rango esperado y se obtengan valores como 99999 o 0, los cuales son fácilmente identificados en la base de datos mediante una inspección visual, o mejor aún, si se grafica la intensidad del campo magnético contra el tiempo en que fueron tomados, se observará con gran facilidad los valores muy por debajo o por encima de lo normal, este segundo método es más rápido y más fácil de realizar que el primero. De la misma manera pueden realizarse los perfiles y limpiarse cada uno de los campos que se midieron en el levantamiento. Una vez eliminados cada uno de los valores que no interesan, se dice que la base de datos está depurada. (Pacheco, 2008)
Figura 18. Ambiente del programa informático Oasis Montaj para importar importar la base de datos en formato .dat del levantamiento magnético marino para dragado en el sector bahía de Cabañas- ensenada de La Chorrera. 2004. Para poder visualizar y comprobar la correcta adquisición se realiza un mapa de posiciones o datos reales (figura 21) donde se pueden observar la distribución de 45
las líneas de medición y las “Tie” líneas de enlace proyectadas durante el levantamiento. 5. Revisión automatizada de los datos marinos, que consiste en la confección de los perfiles y observación gráfica, para determinar posibles er rores de mediciones del campo total o las coordenadas. (Figura 22). Para realizar un examen a un nivel más detallado (es decir, trazando perfiles y aumentando en una parte de la cuadrícula), y detectar los errores sistemáticos a s how profi pr ofile le” y se despliegan los pequeña escala, se marca “click” derecho/” s perfiles según el canal a analizar, luego se realiza un análisis visual en donde se encuentren interrupciones en la grabación de datos (es decir, zigzag que indican que se requieren correcciones), y se insertan tantas filas sean necesarias para simular que el equipo no dejó de grabar (o sea, realizar la interpolación de los datos).
Figura 19. Líneas de amarre amarre (E-O) y cubrimiento (N-S) del levantamiento magnético marino. 6. Se cargan los datos de la EVM para la preparación de los ficheros de corrección por variación diurna del campo magnético. En este proyecto se empleó la herr amienta amienta “LevCorr ”/ (figura 23) ”/ “ B as e S tation” (figura para aplicar la corrección de estación base magnética al canal magnético, registrando el campo magnético total de la estación de variación magnética durante el mismo intervalo de tiempo de las mediciones en el mar. Los L os ficheros de las correcciones deben ser organizados por fecha y hora y colocados en un archivo de tabla de corrección de estación de variación magnética. Cuando se ejecuta la herramienta “ MagB ”, se utiliza la fecha de cada línea y el canal Mag B as ase e GX G X ”, de la hora para extraer la corrección de variación apropiada para cada medición individual.
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Figura 20. Representación en perfil de la intensidad de campo magnético y la hora del levantamiento magnético marino para dragado en el sector bahía de Cabañasensenada de La Chorrera. 2004. Una vez realizada esta operación y como control, se representan en perfil (figura 24) los valores del campo magnético primario con los valores del campo magnético corregidos por variación para valorar su comportamiento. Para su confección se selecciona el canal donde se encuentran los valores de campo magnético corregido por variación en la base de datos, y se despliega cada perfil.
Figura 21. Herramienta “Base Station” de Oasis Montaj para realizar la corrección por variación diurna del campo magnético. Debe tenerse en cuenta, que en el caso particular de la ocurrencia de una tormenta magnética durante el levantamiento levantamiento magnético, donde las variaciones variaciones son de gran intensidad, se deben detener las mediciones tanto en la EVM como en el levantamiento en el mar, ya que altera los valores de las mediciones y responde a valores erráticos. El registro que hace una estación magnética base resulta insuficiente para corregir los datos del de l levantamiento y deberá posponerse 47
el levantamiento. Un operador de campo experimentado podría darse cuenta de este fenómeno por la incongruencia de los datos medidos.
Figura 22. Representación en perfil de la intensidad de campo magnético magnético y los datos corregidos por variación diurna del levantamiento magnético marino para dragado en el sector bahía de Cabañas- ensenada de La Chorrera. 2004. 7. Se cargan los los datos de la rosa de desviación, para aplicar la correcciones por rumbo o desviación, por lo general, se toma como referencia la dirección N para estas correcciones. Para el procesamiento de esta corrección, se utilizó la herramienta “ s s elect ”, con el objetivo de seleccionar las direction” , del paquete “ levelling/levcorr levelling/levcorr ” líneas según su dirección. La aplicación de esta herramienta consiste en separar las líneas de datos que se confeccionan, en las direcciones de los ocho rumbos fundamentales. Luego, se utiliza “Heading ” para aplicar una corrección por po r rumbo a los datos en función de la dirección de desplazamiento de las líneas del levantamiento; para ello se crea una tabla que refleje las direcciones con respecto a la dirección del eje Y del sistema de coordenadas del levantamiento, y se debe especificar una corrección por rumbo en las direcciones direccione s de 0 y 360, interpolando linealmente entre las correcciones observadas. (Figura 25).
Figura 23. Herramienta “Select Dirección” y “Heading” para realizar la corrección por desviación
del campo magnético. 48
La figura 26 muestra el perfil resultante, correspondiente a la aplicación de la corrección por variación - desviación, puesto que sirve de guía durante todo el proceso de corrección mediante un análisis visual exhaustivo.
Figura 24. Representación en perfil de la intensidad de campo magnético y los datos corregidos por variación – desviación del levantamiento magnético marino para dragado en el sector bahía de Cabañas- ensenada de La Chorrera. 2004. 8. Nivelación de los datos magnéticos y corrección por campo normal (T0). El proceso de nivelación de los datos magnéticos está basado en la comparación de los valores del campo magnético total corregidos por variación diurna y desviación, en las intersecciones de las líneas normales (N-S) y las líneas transversales o de enlace (E-O). Primeramente son determinadas las coordenadas de las intersecciones. Las diferencias entre los valores de T obs en cada intersección son calculadas. Los gradientes magnéticos a lo largo de la línea y la línea enlazada, 10 muestras antes y 10 muestras después de la intersección son guardados en un fichero para facilitar el proceso de compensación. A partir de la divergencia en las líneas normales (NS) y transversales (EO), la distribución de los errores o diferencia se hace en función del tiempo, similar a como se corrige por variación. Primero se nivelan las líneas transversales y luego a partir de las transversales niveladas se corrigen las normales (NS). La herramienta “LevCorr ” ” / “ IGRF I GRF Channel” (figura 27) posibilita declarar el sistema de proyección a las coordenadas y generar canales con coordenadas geográficas, a partir de esto se generan los canales en la base de datos IGRF, INCLIN, DECLIN, que es el campo geomagnético terrestre, la inclinación del campo geomagnético y la declinación respectivamente. Luego, una vez realizada esta operación se elimina al nuevo canal, el campo geomagnético teórico calculado punto a punto a una altura de 0 metros, es decir, sobre el nivel del mar, adicionalmente se puede hacer la rejilla del canal IGRF para observar cómo se comporta el campo geomagnético terrestre del área estudiada, o sea, como una función espacio temporal.
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Figura 25 . Herramienta “IGRF Chance” para la corrección por campo normal o teórico. Después de hacer la corrección correcc ión por IGRF todavía quedan efectos por la dirección de línea navegada por eso se aplica a plica una nivelación por líneas de control, el primer paso es tener todas las líneas seleccionadas, desde “ lev_TieLine l ev_TieLine” / ” intersections i ntersections ”, entonces el programa informático generará la tabla de intersección de las líneas tie (líneas de amarre). Desde l ev_TieLine” / ” s i mple mple levelli levelli ng ” / ” s tatis tatis tical tic al level” , una vez llenado los campos “ lev_TieLine del cuadro de diálogo, se nivelan solo las líneas de control en un nuevo canal (figura 28). Después se repite el proceso anterior para las líneas. Ahora bien, el canal nivelado por líneas de control, una vez realizado el grd (figura (figura 29) se pueden observar ciertas problemáticas de nivelación, pero ya es un mapa con ruidos menores que habrá que eliminar a mano para posteriormente realizar una micronivelación. 9. Filtros y transformaciones Con el programa informático OM esto es posible, a partir de la aplicación de filtros digitales, generalmente en el domino de la frecuencia, eliminar ruidos o partes de la señal que no son de interés y mejorar la calidad de los resultados obtenidos, siendo los más comunes, reducción al polo, señal analítica, gradientes horizontales, derivadas verticales y continuaciones analíticas.
Figura 26. Herramienta Herramienta Simple Simple Levelling para realizar la nivelación de los datos magnéticos. 50
Figura 27. Representación de la malla del campo magnético simplemente simplemente nivelado del levantamiento magnético marino para dragado en el sector bahía de Cabañas- ensenada de La Chorrera. 2004. Las transformaciones reducción al polo y señal analítica del campo magnético tienen un gran valor dentro de la interpretación magnética, el primero por llevar las anomalías magnéticas de un mapa a su posición sobre la fuente que las produce y el segundo por resaltar las variaciones más grandes de la intensidad del campo magnético en las tres direcciones de los ejes coordenadas y facilita observar los límites de los cuerpos que producen las anomalías magnéticas. Todas estas herramientas a aplicar a los campos potenciales están incluidas dentro del paquete “ (figura 30). MAG MA G MAP MA P ” (figura 10. Confección de los mapas de anomalías anomalías magnéticas de la componente total total (Ta). Una vez aplicadas las correcciones a los datos magnéticos registrados en el mar, se confeccionaron los correspondientes mapas de anomalías, calculando mallas de datos, mediante el método de interpolación “Kriging”, para ello, se selecciona el menú “grid and imagen” / “Gridding” / “Kriging” (figura (figura 31).
Este método ha sido elegido porque es el que menor cantidad de error numérico produce, teniendo en cuenta una ubicación irregular de los datos magnéticos. Además, es un interpolador exacto, ya que conserva el valor de los datos originales registrados. Para calcular el mapa de anomalías magnéticas del campo total, se selecciona el menú “Map Tools”, “New Map” , para crear la plantilla del mapa. Luego, se elige “base map”, para crear la base del mapa y en la opción “grid and image Display” / “color shaded grid”, se escoge el .grd a representar, facilitando el resultado esperado, o sea, el mapa final. (Figura 32 y anexos 1-14).
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Figura 28. Paquete MAGMAP MAGMAP y herramientas para aplicar filtros y transformaciones a los datos magnéticos.
Figura 29. Herramienta “Gridding” para aplicar el método de interpolación “Kriging”.
1.5 Correlación de los resultados del levantamiento magnético marino con las metodologías afines. El LMM es el método geofísico más solicitado y usado por excelencia durante las investigaciones geotécnicas para dragado, en cualquiera de sus estadíos, tanto de primer establecimiento como de restitución o limpieza. Gracias a que el magnetómetro es capaz de detectar las anomalías magnéticas asociadas con los objetos ferrosos u obstáculos ubicados sobre el fondo marino o enterrado en los sedimentos no consolidados. En ocasiones el LMM se ejecuta de manera simultánea o de conjunto con otras metodologías afines, tales como, SBP, SBL, LBA y GPS. Todas estas metodologías conforman el complejo racional de métodos de investigaciones a aplicar en las investigaciones para dragado según las recomendaciones geotécnicas en el diseño de obras marítimas y portuarias, ROM. 05.94.
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1.
2.
Figura 30. Herramienta para crear y visualizar el mapa final. Durante los estudios para dragado los resultados del LMM son correlacionados y/o comparados con estas metodologías afines, apoyados por un GPS que garantice la precisión requerida (±3,0 m) en la determinación de las coordenadas de las anomalías a nomalías geofísicas, con el fin de eliminar posibles ambigüedades en la interpretación y poder determinar la mayor cantidad posible de obstáculos para el dragado. En este sentido, se correlacionan primero con el LBA para determinar o valorar cuales de las anomalías detectadas están ubicadas en las zonas requeridas para dragado, según la cota de dragado proyectada. Posteriormente el mapa de anomalías Ta es comparado con los datos acústicos del SBL (mosaico sonográfico) y la SR. Esto permitirá determinar los tipos de fondo asociados a las diferentes anomalías magnéticas y clasificarlos, como fondo cubierto por espesores de sedimentos blandos o fondo rocoso, los cuales pudieran tener en ocasiones un desarrollo importante de formaciones coralinas. En el fondo cubierto por sedimentos blandos juega un papel importante la información contenida en los mapas sísmicos de isopacas o potencias de estos sedimentos, lo cual nos permite suponer que el objeto causante de la anomalía, esté enterrado en el lecho marino y orientar mejor el trabajo de los especialistas en investigaciones subacuáticas durante la verificación directa de estos sitios mediante el buceo autónomo o independiente y recomendar el empleo de varillas metálicas para hurgar en los sedimentos y/o detectores de metales. En el fondo rocoso con o sin desarrollo de formaciones coralinas el trabajo se simplifica ya que en estas condiciones el objeto se encuentra directamente sobre el lecho marino donde generalmente hay mayores probabilidades de encontrarlo. El orden de ejecución de la correlación de los datos magnéticos con las metodologías afines, no es rígido y está en dependencia del volumen de información que se disponga para la correlación. En la figura 33 se muestra un ejemplo de diagrama de correlación de los datos magnéticos y las tecnologías afines. 53
En la búsqueda de petróleo y gas el mapa de anomalías magnéticas ( Ta) se correlaciona con la sísmica profunda y la gravimetría, y tienen como objetivo principal seleccionar las zonas más favorables para la perforación de pozos de exploración o prueba, dirigidos desde tierra hacia el mar. Otro de los objetivos, es la detección de estructuras potencialmente petrolíferas, como son las estructuras anticlinales.
Figura 31. Ejemplo de diagrama de correlación correlación del levantamiento magnético marino con otras metodologías. (Geoem, 1993a). 1993a).
1.6 Conclusiones del capítulo. 1. Se comprueba que que el OM posee las herramientas necesarias para realizar el procesamiento de datos magnéticos marinos y su introducción en la empresa GEOEM permitirá simplificar el mismo, así como garantizará la posibilidad de la modelación e interpretación mediante el uso de transformaciones no utilizadas actualmente. 2. Teniendo en cuenta que en la empresa GEOEM el procesamiento de datos magnéticos marinos se realiza de forma no convencional, la implementación del OM permitirá reducir considerablemente el tiempo y los recursos empleados en esta actividad, humanizando el proceso y aumentando su confiabilidad.
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CAPÍTULO 3. EVALUACIÓN Y VALIDACIÓN DE LA APLICACIÓN DEL PROGRAMA INFORMÁTICO INFORMÁTICO DE PROCESAMIENTO OASIS MONTAJ PARA LOS ESTUDIOS MAGNÉTICOS MARINOS. Una vez presentado el procedimiento para la ejecución y procesamiento de los datos del LMM y la aplicación de las herramientas del OM, desde la preparación de bases de datos y la aplicación de las correcciones necesarias neces arias o apropiadas hasta la creación de los mapas de anomalías magnéticas correspondientes, en diferentes localidades del país, se presentan los resultados de su aplicación en los sitios de interés seleccionados. También se resumen las ventajas de la propuesta presentada. 3.1 Ejemplos de casos de estudio. Se muestran ejemplos de aplicación de la plataforma OM en el reprocesamiento de los datos geofísicos y metodologías afines, en cuatro sitios previamente seleccionados, siguiendo el flujo natural (procedimiento) con que se procesan los datos magnéticos marinos en la empresa GEOEM. (Figura 34).
Figura 32. Diagrama de flujo de procesamiento de datos magnético marino en la empresa GEOEM.
Caso 1. Levantamiento magnético marino para la búsqueda de petróleo y gas natural. Sector bahía de Cabañas – ensenada de La Chorrera. Los estudios fueron solicitados a la Agencia de Geología y Geofísica Marina por el Grupo de campos potenciales de DIGICUPET, unidad científico técnico subordinada al Centro de Investigación de Petróleo (CEINPET) de la Unión de CUPET, y se enmarcan dentro del proyecto: “Nueva exploración petrolera con medios propios” . (Perdomo, 2004a). 2004a).
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Los objetivos generales a cumplir en la investigación fueron: Confeccionar un mapa de anomalías magnéticas de la intensidad intensidad total total (Ta) del sector investigado con una precisión que permita revelar anomalías magnéticas locales, similares a las obtenidas en Basilio. Contribuir con estos nuevos datos del mapa tectónico de la región. Estudiar la coincidencia de esas anomalías locales con las estructuras estructuras reveladas por la sísmica profunda. Contar con datos magnéticos precisos para determinar mediante modelaje los parámetros de yacencia de los cuerpos causantes de las anomalías. Con el empleo de la herramienta “Base Station” , los datos magnéticos obtenidos fueron corregidos por las variaciones temporales del campo magnético terrestre, para ello se utilizó utilizó el magnetómetro protónico ELSEC 7704 (figura 35), con el que se registró la intensidad del campo total a intervalos de 3 segundos. Este equipo estuvo ubicado durante la campaña de campo en una base fija, situada en las inmediaciones
de la playa “El Salado” perteneciente al municipio Caimito, actual provincia de
Artemisa y suficientemente alejado de ruido magnéticos. (Perdomo, 2004a). 2004a). La corrección por desviación aplicada a los datos magnéticos fue calculada a partir de la herramienta “Heading” . La corrección por IGRF, se realizó utilizando el IGRF 2000 referido a la época 2003.852, con lo que se obtuvo la anomalía magnética del campo total (Ta).
Figura 33. EVM ubicada en playa Salado. Panel de medición y sensor del magnetómetro ELSEC 7704. (Perdomo, 2004a) Una vez aplicadas las correcciones a los datos magnéticos registrados en el mar, se realizó el mapa de anomalías magnéticas calculando mallas de datos, mediante el método de i nterpolación “Kriging” (figura 36 y anexo 1). La información contenida en el mapa de profundidades, conjuntamente con el de anomalías magnéticas (ΔT a) y los resultados de la sísmica profunda, permitió hacer las valoraciones pertinentes sobre la constitución geológica de la región y contar con más elementos para la planificación del primer pozo exploratorio “Gato Salvaje”.
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Caso 2. Levantamiento magnético marino para dragado del canal de acceso de la Terminal Internacional de Contenedores Mariel, bahía Mariel, provincia Artemisa. Los estudios fueron solicitados por el Ing. Pedro Sánchez Leal, director de ingeniería de la Unidad de Desarrollo y Gestión de d e Inversiones de la Zona de Desarrollo Desarro llo Integral del Mariel (ZDIM) perteneciente a la corporación Almacenes Universales SA a la Empresa GEOCUBA Estudios Marinos, como parte de los servicios técnicos necesarios para la etapa de Proyecto Ejecutivo de Dragado del canal de acceso de la Terminal Internacional de Contenedores del Mariel. Los trabajos de mar se realizaron a bordo de la embarcación LH-30 de la propia empresa GEOEM. (Perdomo, 2009d)
Figura 34. Plano de anomalías de la la intensidad magnética total ( Ta). Sector Bahía de Cabañas- Ensenada de la Chorrera. Utilizando la herramienta “Base Station” los datos magnéticos obtenidos se corrigieron por las variaciones temporales del campo (T). Estos datos fueron adquiridos a partir del empleo de un segundo magnetómetro, ubicado durante la campaña de campo en el Observatorio Magnético Nacional del Instituto de Geofísica y Astronomía de la Academia de Ciencias Ciencias de Cuba (IGA), con el que se registró la intensidad de campo total (T) a intervalos de 1 minuto, suficientemente alejado de ruidos magnéticos. La corrección por desviación aplicada a los datos magnéticos fue calculada con la herramienta “Heading” similar al caso analizado anteriormente. Para la corrección por campo geomagnético o campo normal (T 0) de los valores observados (T) en los perfiles marinos y obtener el plano de anomalías magnéticas del campo total (∆T a) del área de estudio (Anexo 2 y figura 37), se utilizó el IGRF 2005 corregido a la posición y fecha de registro de los datos magnéticos 2009.92. Luego de finalizados los trabajos de mar y sobre la base de la interpretación combinada de los mapas magnéticos y sonográficos (Anexo 3) obtenidos, se seleccionaron las anomalías geofísicas más importantes para su verificación, de ellas 14 pertenecen al LMM reflejadas en el mapa presentado y 80 de SBL en las cuales se obtuvieron resultados positivos, mostrándose en el plano sonográfico. Los trabajos de verificación se ejecutaron empleando la técnica de buceo autónomo (figura 38) y medios mecánicos, como las grúas Magnus XII y GF-Beril 1 de las empresas Obras 57
Marítimas y Antillanas de Salvamento respectivamente. Como resultado de este proceso se detectó un grupo importante de obstáculos para el dragado, mayoritariamente pesos muertos, boyas metálicas, cadenas y anclas, los más significativos de estos se relacionan en las figuras 39 y 40.
Figura 35. Plano de anomalías magnéticas del campo total (∆Ta) del área de estudio. Canal de acceso de la Terminal
Internacional de Contenedores Mariel, bahía Mariel, provincia Artemisa. Se demuestra la importancia de la correlación de todas las metodologías para facilitar la localización más precisa y rápida de los obstáculos para par a dragado, los cuales deben ser extraídos antes del comienzo de esta actividad. Caso 3. Levantamiento magnético marino. Dársena de maniobras y caja de atraque, Terminal Internacional de Contenedores Mariel, provincia Artemisa. Los estudios fueron solicitados por la Dirección Integrada de Proyecto Mariel (DIP), con la finalidad de realizar los estudios geofísicos marinos con SBL, LMM y SBP necesarios para la comprobación de los trabajos de extracción de obstáculos con medios mecánicos (grúas GF-Beril 1 y Magnus XII) que se vienen ejecutando desde 58
2010 y realizar una certificación final del área de estudio que permita comenzar cuanto antes los trabajos de dragado con la draga Quality Star de la Empresa Obras Marítimas ante el atraso inminente de los trabajos proyectados para la ejecu ción de la nueva Terminal Internacional de Contenedores Mariel. (Perdomo, 2011b)
Figura 36. Buzos laborando en la verificación de las las anomalías geofísicas en la bahía del Mariel. (Perdomo, 2009d)
Figura 37. A la la izquierda, ancla y a la derecha, boya metálica. (Perdomo, 2009d) Para la adquisición de los datos magnéticos se utilizó un segundo magnetómetro, ubicado durante la campaña de campo en el Observatorio Magnético Nacional perteneciente al IGA, para registrar la intensidad de campo total (T) a intervalos de 1 minuto, suficientemente alejado de ruidos magnéticos. Con el empleo de la herramienta “ Base Base Station” estos datos fueron corregidos por las variaciones temporales del campo (T). La corrección por desviación aplicada a los datos magnéticos fue calculada con la herramienta “Heading” . Para la corrección por campo geomagnético o campo normal (T 0) de los valores observados (T) en los perfiles marinos y obtener el plano de anomalías magnéticas del campo total (ΔT a) (figura 41 y anexo 4), se utilizó el modelo de referencia internacional IGRF - 2010 corregido a la época 2011.33. En este mapa se representan las anomalías (18 a 34) más significativas a los efectos de dragado, e imágenes de los obstáculos más importantes obtenidos a partir de la verificación con buceo autónomo. 59
Figura 38. Pesos Pesos muertos y cadenas. (Perdomo, 2009d) Luego de finalizados los trabajos de mar y sobre la base de la interpretación combinada de los registros magnéticos, sísmicos y sonográficos obtenidos se seleccionaron las anomalías geofísicas más importantes para su verificación. (Anexos 5, 6 y 7). Se confeccionaron los mapas de profundidades del techo de la roca y espesores de sedimentos no consolidados, que se muestran en los anexos 5 y 6. En total fueron inspeccionados 34 puntos anómalos mediante las técnicas del buceo autónomo, incluyendo 17 anomalías determinadas con el SBP. Como resultado de este proceso fueron fuer on detectados un grupo importante de obstáculos para el dragado, mayoritariamente 5 pesos muertos y cadenas pertenecientes a un antiguo campo de boya existente en la bahía y un tanque metálico, como puede apreciarse en las figuras 42 y 43.
Caso 4. Levantamiento magnético marino. Canal de acceso a la Terminal de Contenedores de La Habana, provincia La Habana. Los trabajos se ejecutaron para dar respuesta a la solicitud técnica de investigación realizada por el Ing. Ángel Luís Chirino Núñez a la Agencia de Geología y Geofísica, sobre la posibilidad de ejecutar los estudios geofísicos necesarios para definir la posición de posibles obstáculos para las labores de dragado, previstas a ejecutarse en el canal de acceso a la TCH. Se solicita además una valoración (verificación d e las anomalías geofísicas detectadas) de los objetos causantes de las anomalías mediante la inspección visual (investigaciones subacuáticas), con la finalidad de poder definir, en los casos necesarios la tecnología de extracción. (Perdomo Castillo, 2005b) Este trabajo constituye la primera experiencia de la aplicación del LMM para la detección de obstáculos para dragado y donde se propone por vez primera el empleo de medios mecánicos (grúas) para la extracción de los obstáculos más importantes.
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Figura 39. Plano de anomalías magnéticas magnéticas del campo total (ΔTa). Dársena de Maniobras y Caja de Atraque, Terminal Internacional de Contenedores Mariel, provincia Artemisa.
Figura 40. Peso muerto y contra peso perteneciente a un antiguo campo de boya. (Perdomo, 2011b) Utilizando la herramienta “Base Station” los datos magnéticos obtenidos fueron corregidos por las variaciones temporales del campo (T) , para la adquisiscion de estos se empleó un segundo magnetómetro, ubicado durante la campaña de campo en el Observatorio Magnético Nacional perteneciente al IGA, con el que se registró la intensidad de campo total (T) a intervalos de 1 minuto, suficientemente alejado de ruidos magnéticos. La corrección por desviación aplicada a los datos magnéticos fue calculada mediante el empleo de la herramienta “Heading” similar similar a los casos analizados anteriormente.
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Figura 41. Tanque metálico. (Perdomo, 2011b) Para la corrección por campo geomagnético o campo normal (T o) de los valores observados (T) en los perfiles marinos y obtener el plano de anomalías magnéticas del campo total ( ΔT ΔTa) (figuras 44 y 45), se utilizó el modelo de referencia internacional IGRF 2005, corregido a la época 2005.91. En este mapa se representan las anomalías (1 a 34) más significativas a los efectos de dragado, e imágenes de los obstáculos más importantes obtenidos a partir de la verificación con buceo au tónomo. En los planos confeccionados se muestra con una simbología arbitraria (color amarillo) la ubicación de los puntos anómalos existentes en el área de estudio para facilitar su rápida identificación y localización. Como resultado de la verificación de las anomalías mediante al buceo autónomo y la grúa Magnus XII se logró un alto por ciento de efectividad detectándose en el 60% de los sitios inspeccionados, determinar el objeto causante de las anomalías, incluyendo dos puntos anómalos (24 y 28) creados por fuentes naturales, en este caso cuerpos de ultrabasita- serpentinizada o serpentinita perteneciente al cinturón ofiolítico occidental. Se muestran imágenes de los objetos más importantes encontrados con las verificaciones subacuáticas. (Anexos 8 y 9 y figuras 46 – 49). En esta investigación quedó demostrada por vez primera la eficiencia del empleo del LMM para la detección de obstáculos para el dragado, pudiendo encontrarse los mismos sobre el lecho marino o enterrado sobre los sedimentos friables.
Caso 5. Levantamiento magnético marino. Canal de entrada a la bahía de La Habana, provincia de La Habana. Los trabajos se ejecutaron para dar respuesta a la solicitud técnica de investigación realizada a la Agencia de Geología y Geofísica por la Administración Portuaria Nacional (APN), sobre la posibilidad de ejecutar los estudios geofísicos necesarios para definir la posición de posibles obstáculos para las labores de dragado, previstas a ejecutarse en el canal de acceso al puerto de la Habana. Se solicita también una valoración (verificación de las anomalías geofísicas detectadas) de los objetos causantes de las anomalías mediante la inspección visual (investigaciones subacuáticas), con la finalidad de poder definir, en los casos necesarios la tecnología de extracción. (Perdomo, 2008c)
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La importancia del estudio realizado se fundamenta en la necesidad de obtener información complementaria para ejecutar el dragado del canal de acceso a la TCH, con vistas a garantizar garantizar el tráfico marítimo marítimo seguro y el aumento de la capacidad de carga de los buques porta-contenedores que operan en las las aguas del principal puerto marítimo y económico del país (Puerto de La Habana).
Figura 42 . Plano de anomalías magnéticas del campo total (ΔTa), zona norte. Canal de acceso a la Terminal de Contenedores de La Habana, provincia La Habana. Con el empleo de un segundo magnetómetro, magne tómetro, ubicado durante la campaña de campo en el Observatorio Magnético Nacional perteneciente al IGA, se registró la intensidad de campo total (T) a intervalos de 1 minuto, suficientemente alejado de ruidos magnéticos. Los datos magnéticos obtenidos fueron corregidos por las variaciones temporales del campo (T) utilizando la herramienta “Base Station” .
Figura 43. Anomalía 2, zona norte. Ancla de 4,0 m de longitud, con una cadena de 27,0 m de longitud y un diámetro de aproximadamente 100 mm y un peso de 10 toneladas. (Perdomo Castillo, 2005b)
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La corrección por desviación aplicada a los datos magnéticos fue calculada mediante el empleo de la herramienta “Heading” . Para la corrección por campo geomagnético o campo normal (T o) de los valores observados (T) en los perfiles marinos y obtener el plano de anomalías magnéticas del campo total (ΔT a) (figura 50), se utilizó el modelo de referencia internacional IGRF 2005, corregido a la época 2006.8. En este mapa se representan las anomalías (1-5) más significativas a los efectos de dragado, e imágenes de los obstáculos más importantes obtenidos a partir de la verificación con buceo autónomo. (Figura 51).
Figura 44. Plano de anomalías magnéticas del campo total (ΔTa), zona sur. Canal de acceso a la Terminal de Contenedores de La Habana, provincia La Habana.
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Figura 45. Anomalía 21, zona sur. Ancla antigua y cadena con más de 12,0 m, de 1 a 2 toneladas de peso. (Perdomo Castillo, 2005b)
Figura 46. Anomalías 24 y 28, zona zona sur. Fragmentos de rocas ultrabásicas (serpentinita), causante de la anomalía magnética de mayor extensión. (Perdomo Castillo, 2005b)
Figura 47. Anomalía 26, zona sur. Tabla-estaca, objeto ferroso de más de 20,0 m de longitud, semienterrado en los sedimentos friables del lecho lecho marino, a casi 4-5 m de la superficie. (Perdomo Castillo, 2005b)
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Figura 48. Plano de anomalías magnéticas del campo total (ΔTa). Canal de Entrada a la bahía de La Habana, provincia de La Habana.
Figura 49. Anomalía 2. Naufragio de la embarcación San Antonio, con casco metálico y cargamento apreciable en sus bodegas de losas, hundida en el margen suroeste del canal de entrada a la bahía. (Perdomo, 2006h) La figura 51 se corresponde a una de las anomalías mas significativas detectadas. La embarcación San Antonio posee un casco metálico bien conservado, naufragó en 1901 cargado de sal y losas de cerámica. Primeramente se encalló en el borde suroeste del canal de entrada, posteriormente tratando de rescatarlo dio la vuelta de campana y se hundió en el lugar que hoy ocupa, aproximadamente a 14,0 m de profundidad. Las losas de cerámica por acuerdo del jefe del Gabinete de Arqueología 66
Roger Arrazcaeta y el historiador de la Ciudad Eusebio Leal, se han estado utilizando hasta hace poco tiempo para la restauración y conservación de l patrimonio cultural de la humanidad, el casco histórico de la Habana Vieja. A partir de la información obtenida en base digital digital de las profundidades se confeccionó el mapa batimétrico, que se representa en el anexo 11 y sirvió de base para la interpretación de las anomalías magnéticas y su posterior verificación mediante el buceo autónomo. Caso 6. Levantamiento magnético marino. Zona 4 y Canal D del Puerto de Cienfuegos, provincia Cienfuegos. Los estudios fueron solicitados a la Agencia de Geología y Geofísica por los Ing. Eddy Guillermo Alfonso y René Suárez Téllez, en condición de Vice-Director de Desarrollo e Infraestructura de la Administración Portuaria Nacional (APN) perteneciente al Ministerio del Transporte (MITRANS) y del vicepresidente primero de la Administración Portuaria de Cienfuegos respectivamente, respectivamente, como parte de los servicios técnicos necesarios para la etapa de proyecto técnico-ejecutivo del dragado de la zona 4 del recinto portuario de Cienfuegos en su primera etapa. (Perdomo, 2011g) Con el empleo de la herramienta “Base Station” los datos magnéticos obtenidos fueron corregidos por las variaciones temporales del campo (T); (T); para ello, se utilizó un segundo magnetómetro, ubicado durante la campaña de campo en el Observatorio Magnético Nacional perteneciente al IGA, con el que se registró la intensidad de campo total (T) a intervalos de 1 minuto, suficientemente alejado de ruidos magnéticos. La corrección por desviación aplicada a los datos magnéticos fue calculada mediante el empleo de la herramienta “Heading” similar a los casos analizados anteriormente. Para la corrección por campo geomagnético o campo normal (T o) de los valores observados (T) en los perfiles marinos y obtener el plano de anomalías magnéticas del campo total (ΔTa) (figura 52), se utilizó el modelo de referencia internacional IGRF 2010 corregido a la época 2011.51. A pesar de que con el SBL no pueden ser descubiertos aquellos aqu ellos cuerpos ferrosos o contundentes, que no afloren a la superficie del lecho marino, con el e l LMM estos si son detectados, estén aflorando o enterrados varios var ios metros en los sedimentos, es por esto que ambos métodos se complementan en esta investigación. Sobre la base de la interpretación combinada de los mapas magnético, batimétrico y sonográfico (Anexos 12, 13 y 14) obtenidos, se seleccionaron las anomalías geofísicas más importantes para su verificación, de ellas 21 pertenecen al LMM y 50 al SBL. Es necesario destacar que del SBL se detectaron 195 anomalías de interés a los efectos del dragado. Por falta de tiempo y recurso asignados, solo pudieron ser verificadas 50 de ellas, encontrándose obstáculos para el dragado en 40, consultar anexo 14. Varias de las anomalías magnéticas detectadas, asociadas con los objetos ferroso s o contundentes tienen su reflejo en el mosaico sonográfico correspondiente, tales son los casos de las anomalías magnéticas AM10, AM11, AM14, AM16 y AM18 con las sonográficos C182, C60, C5, C4 Y C3. Esta situación de correlación entre las fuentes 67
anómalas, evidencia la buena precisión del posicionamiento empleado y la calidad de los registros obtenidos.
Figura 50. Plano de anomalías magnéticas del campo al (ΔTa). Zona 4 y Canal D del p uerto de Cienfuegos, tot al provincia Cienfuegos.
3.2 Valoración de los resultados. La propuesta de introducción del OM para el procesamiento e interpretación de resultados del LMM en GEOEM satisface las necesidades de esta empresa y cumple el propósito de la investigación desarrollada. 3.2.1 Ejemplos prácticos. En este capítulo han sido presentados seis casos de estudios donde mediante la utilización de la herramienta “levelling” de OM, siguiendo el flujo natural en que se procesan los datos magnéticos marinos, garantizó cada una de las etapas previstas y proporcionó resultados de alta calidad con un ahorro de tiempo y personal, así como permite disponer de un procedimiento compacto que minimiza la ocurrencia de errores. Es importante resaltar el entrenamiento y familiarización alcanzados por el equipo participante en la introducción del OM en GEOEM, destacando que al ser una aplicación con interfaz gráfica facilita su utilización a personal especializado en el procesamiento de información magnética marina. 68
3.3 Comparación. Considerando las características del programa informático y las funcionalidades que provee, se puede realizar una breve comparación con los programas (Surfer y Excel) empleados para el procesamiento de los datos magnéticos marinos en la empresa GEOEM. (Figura 53).
Figura 51. Diagrama comparativo entre el Oasis Montaj y el método tradicional empleado en GEOEM.
Excel: permite la manipulación de los datos originales y su representación gráfica muy limitada para los intereses de investigaciones geofísicas. Aunque es posible desarrollar macros que realicen tareas complejas, no posee herramientas para el procesamiento de información magnética marina. Es una aplicación propietaria que forma parte del paquete Office y su precio está alrededor de los 149 usd.
Surfer : posee capacidad para generar mapas de calidad en diferentes formatos, 2D y 3D, adolece en cuanto a que no está específicamente diseñado para el procesamiento e interpretación de datos magnéticos. Según algunas cotizaciones consultadas las últimas versiones oscilan alrededor de los 849 usd.
Oasis Montaj: proporciona las principales funcionalidades requeridas par a realizar el procesamiento, visualización e interpretación de los datos magnéticos marinos. El programa es una solución líder en las Ciencias de la Tierra, ofreciendo al investigador dentro de un entorno integrado capacidades especializadas para el procesamiento y modelado de datos magnéticos. Este programa informático geocientífico está diseñado con una interfaz gráfica lo cual facilita bastante la visualización de los datos asociado a los algoritmos matemáticos de las diferentes herramientas con las que cuenta, por ejemplo la generación de rejillas es por mucho mejor que el programa informático Surfer, debido al hecho que da la oportunidad de modificar las variables que intervienen en los algoritmos dando como resultado mejores interpolaciones de acuerdo a la 69
distribución espacial de los datos realmente adquiridos. Además, el Surfer adolece en cuanto a que no está específicamente diseñado para el procesamiento y visualización de datos geofísicos de potencial. Limitaciones del programa informático Oasis Montaj: Para que se tenga una idea del de l presupuesto, en el año 2016, el módulo básico del OM como programa informático propietario, era aproximadamente de 8,000 usd, y el módulo de “levelling ” era de 12,000 usd, por tanto el costo total total era de 20,000 usd, más un mantenimiento anual de 2,000 usd. La compañía de Geosoft ya no vende el programa informático, solo está la opción de renta por año y para tener acceso a la renta es necesario contar con internet, con un ancho de banda suficiente debido a que el programa informático se en cuentra en los servidores de la compañía Geosoft. Esta renta se estima que es aproximadamente de 8,000 usd al año, convirtiéndolo en un programa informático relativamente costoso, pero que ofrece las soluciones necesarias. A continuación se muestra la tabla 4 que representa el presupuesto y tiempo estimado en el procesamiento de los datos geocientíficos, en los cuatro sitios seleccionados para la validación del OM. En estos sitios se desarrollaron las investigaciones por la empresa GEOEM desde el año 2003 hasta el 2011 y se resolvieron diferentes problemas técnicos. Tabla 4. Comparación del presupuesto y tiempo estimado en el procesamiento de los datos adquiridos con la herramienta OM y la variante de GEOEM. Programa informático Personal empleado
Tiempo
Salario básico en cup
Surfer y Excel
4 especialistas
3 meses
5640
Oasis Montaj
1 especialista
1 mes
470
Después de realizar una valoración pormenorizada del programa informático OM, a continuación se hace referencia a sus ventajas y desventajas:
Aspectos favorables: 1. Utiliza una interfaz gráfica para la manipulación de los datos. 2. Los datos pueden ser importados/exportados importados/exportados en la mayoría de los formatos binarios o ASCll. 3. Presenta algoritmos matemáticos configurables para diferentes situaciones especiales. 4. Se pueden comprar o alquilar solo los módulos necesarios. Aspectos desfavorables: 1. Es un programa informático con un precio por encima de los que están en el mercado con respecto a los sistemas informáticos Surfer y Excel.. 2. Es necesario contar con internet para su uso, para algunas funciones. 3. Ya no venden las licencias a perpetuidad solo existe la opción de renta. 70
CONCLUSIONES 1. Se justifica y fundamenta del programa informático Oasis Montaj para el procesamiento de los datos magnéticos marinos obtenidos por la empresa GEOEM, a partir de los resultados obtenidos del reprocesamiento e interpretación de los datos magnéticos en cuatro localidades tipos del país, tales como: sector bahía Cabañas - ensenada de La L a Chorrera, bahía del Mariel, La Habana y Cienfuegos respectivamente. 2. El programa informático incluye todas las correcciones y transformaciones posibles de aplicar a los datos del LMM hasta has ta la obtención del producto final, el mapa de anomalías magnéticas del campo total (ΔT a), además permite la correlación de los resultados del LMM con los de otras metodologías afines, como el SBL, SSBP y levantamiento batimétrico, lo que posibilita el proceso de integración compleja de los datos, por lo que lo convierte en la herramienta adecuada para el procesamiento de datos magnéticos marinos. 3. Según cálculos conservadores, se estima que la implementación implementación del nuevo sistema al procesamiento de datos del LMM representará un ahorro de tiempo y recursos de no menos del 60% en relación a la variante ar tesanal de GEOEM. Esta estimación está basada en la comparación de los resultados de procesamiento reflejados en los informes técnicos de cada sitio de estudio con los empleados con la nueva variante (OM).
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RECOMENDACIONES 1. Introducir el sistema Oasis Montaj en el país, país, para el procesamiento de los datos del levantamiento magnético marino y su correlación con otras metodologías afines (SBL, SBP, BHT, muestreo geológico superficial) tomando como referencia los resultados positivos obtenidos en el presente trabajo. 2. Proponer a GEOEM el empleo de algunos de los métodos incluidos en el programa informático Oasis Montaj relacionados con la modelación e interpretación de los datos magnéticos, a fin de obtener mejores resultados durante la interpretación geológica. 3. Incrementar el conocimiento y empleo de las herramientas de Oasis Montaj, Montaj, específicamente en lo referente a la nivelación de los datos magnéticos y sus transformaciones, tanto en la universidad como en las empresas que se dedican al procesamiento de los campos potenciales. 4. Proponer a GEOEM que revise las normas empleadas para la confección de los mapas de resultados de manera que cumplan con los estándares previstos en el territorio nacional.
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ANEXOS
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Anexo 1. Plano de anomalías magnéticas magnéticas del campo total (ΔTa). Levantamiento magnético marino Sector Bahía de
Cabañas – Ensenada de La Chorrera, 2003.
Anexo 2. Plano de anomalías magnéticas del campo tot al (ΔTa). Levantamiento magnético marino para dragado del canal de acceso de la Terminal Internacional de Contenedores Mariel, Bahía Mariel, provincia Artemisa, 2009.
Anexo 2. Plano de anomalías magnéticas del campo tot al (ΔTa). Levantamiento magnético marino para dragado del canal de acceso de la Terminal Internacional de Contenedores Mariel, Bahía Mariel, provincia Artemisa, 2009.
Anexo 3. Plano sonográfico. Levantamiento magnético marino investigaciones geofísicas para dragado del canal de acceso de la Terminal Internacional de Contenedores Mariel, Bahía Mariel, provincia Artemisa, 2009.
Anexo 4. Plano de anomalías magnéticas magnéticas del campo total (ΔT a). Levantamiento
magnético marino Dársena de Maniobras y Caja de Atraque, Terminal Internacional de Contenedores Mariel, provincia Artemisa, 2011.
Anexo 5. Plano de profundidad del techo de la roca. Levantamiento magnético marino Dársena de Maniobras y Caja de Atraque, Terminal Internacional de Contenedores Mariel, provincia Artemisa, 2011.
Anexo 6. Plano de espesor de sedimentos. Levantamiento magnético marino Dársena de Maniobras y Caja de Atraque, Terminal Internacional de Contenedores Mariel, provincia Artemisa, 2011.
Anexo 7. Plano sonográfico. Levantamiento magnético marino Dársena de Maniobras y Caja de Atraque, Terminal Internacional de Contenedores Mariel, provincia Artemisa, 2011.
Anexo 8. Plano de anomalías magnéticas del campo total (ΔTa), zona norte. Levantamiento magnético marino. Canal de acceso a la Terminal de Contenedores La Habana, provincia La Habana, 2005.
Anexo 9. Plano de anomalías magnéticas del campo total (ΔT a), zona sur.
Levantamiento magnético marino de la Terminal de Contenedores de la Bahía de La Habana, provincia La Habana, 2005.
Anexo 10. Plano de anomalías magnéticas del campo total (ΔT a). Levantamiento magnético marino Canal de Entrada a la Bahía de La Habana, provincia de La Habana, 2006.
Anexo 11. Plano batimétrico. Levantamiento magnético marino marino Canal de Entrada de la Bahía de La Habana, provincia de La Habana, 2006.
Anexo 12. Plano de anomalías magnéticas del campo total (ΔT a). Levantamiento magnético marino Zona 4 y Canal D del Puerto de Cienfuegos, provincia Cienfuegos 2011.
Anexo 13. Plano batimétrico. Levantamiento magnético marino Zona 4 y Canal D del Puerto de Cienfuegos, provincia Cienfuegos 2011.
Anexo 14. Plano sonográfico. Levantamiento magnético marino Zona 4 y Canal D del Puerto de Cienfuegos, provincia Cienfuegos 2011.
