cioh_bcc2711

Boletn Cientfico CIOH No. 27, ISSN 0120-0542, 145-155 (2009)

ARTCULO

Fecha recepcin: 2009-08-29 / Fecha aprobacin: 2009-10-28

Abstract

ResumenEn un crucero de adquisicin de datos magnticos, a bordo del buque A.R.C Providencia se realiz simultneamente el levantamiento magntico y batimtrico, en el rea delimitada por las coordenadas geogrficas 1020'50 N - 1021'30 N de latitud y 7535'40 W - 7536'20 W de longitud, cerca a la isla Tierra Bomba. Dada la alta susceptibilidad magntica del naufragio Ex A.R.C Pedro de Heredia y con el objetivo de identificar su respuesta anmala, se disearon dos reas de investigacin: una general y otra detallada, cubriendo

2 2 un rea de 2,25 km con 22 lneas separadas 50 m y un rea de 0,08 km con 8 lneas separadas 20 m respectivamente, en direccin Norte Sur. Realizando as, el primer crucero de investigacin utilizando el magnetmetro marino Geometrics G-882. Una vez adquiridos los datos, se obtuvieron los mapas de las anomalas magnticas, a los cuales se les realizaron las correcciones por variacin diurna y anomala regional correspondiente al modelo IGRF 2005. Como el propsito del proyecto de investigacin fue identificar la fuente anmala, en el procesamiento de datos se utiliz la tcnica de seal analtica 3D para los valores de las anomalas del campo magntico total, cuyos resultados muestran con precisin la localizacin y profundidad del naufragio, demostrando que este mtodo, permite identificar la fuente magntica y discriminarla de otras geoformas obtenidas con batimetra.

Palabras claves: Anomala magntica, magnetmetro, seal analtica, naufragio.

On a cruise for magnetic data gathering, aboard the ship A.R.C Providencia the magnetic and bathymetric survey was carried out simultaneously within the area delimited by the geographic coordinates 1020'50 N - 1021'30 N latitude and 7535'40 W - 7536'20 W longitude, close to the Tierra Bomba island. Given the shipwreck Ex A.R.C Pedro de Heredia high magnetic susceptibility and with the purpose of identifying its anomalous response, two research areas were designed, a general one and a detailed one, covering an area of

Aplicacin de la seal 3D analtica en procesamiento de datos magnticos marinos para un naufragio en el Caribe colombiano

3D analytical signal application in magnetic marine data processing for a shipwreck in the Colombian Caribbean

Andrs Crdenas Contreras, [email protected] Distrital Francisco Jos de Caldas. Proyecto Curricular de Ingeniera Catastral y Geodesia.

Juan Carlos Acosta Chady, [email protected],Jos Arturo Arias Cardozo, [email protected] Ferrero Ronquillo, [email protected],

Centro de Investigaciones Oceanogrficas e Hidrogrficas - CIOH Sary Aived Tllez Moncada, [email protected]

Lina Marcela Fibra Camacho, [email protected] Distrital Francisco Jos de Caldas.

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CIOHwww.cioh.org.co

Crdenas, et al.: Aplicacin de la seal 3d analtica para un naufragio en el Caribe colombiano

22.25 km with 22 lines separated 50 m and an area of 20.08 km with 8 lines separated 20 m respectively in

the North South direction. This way, the first research cruise using the marine magnetometer Geometrics G-882 had taken place. Once the data had been gathered, the magnetic anomaly charts were obtained to which the corresponding corrections for daytime variation and regional anomaly to model IGRF 2005 were made. Since the purpose of the Research was to identify the anomaly source, in the data processing, the 3D analytical signal technique was used, for the values of the total magnetic field anomalies, whose results show accurately the location and depth of the shipwreck, showing that this method permits the identification of the magnetic source as well as discriminating it from other geo-forms obtained through bathymetry.

Key words: Magnetic anomalies, analytic signal, magnetometer, shipwreck.

En 1989, el Instituto de Investigacin Oceanogrfica del Reino Unido Charles Darwin, con el buque NH Kenyon, realiz una campaa geofsica, en el rea de estudio correspondiente al Caribe colombiano localizada entre 9 30' y 13 N de latitud y entre 73 y 77 W de longitud. En este estudio se obtuvieron datos magnticos y batimtricos, los primeros fueron adquiridos con magnetmetro de protn de precisin VARIAN V75 de tipo anlogo; mientras que para los datos batimtricos se us la Ecosonda IOS MK3 tambin anloga. Para este estudio, se dise una grilla de 1 minuto y se utiliz el modelo IGRF 1985. Base de datos disponible en internet URL: http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/geodas/geodas.html. La Agencia Nacional de Hidrocarburos realiz el estudio New Magnetic Anomalies Colombia MAM 2008, obtenido a travs de datos magnticos de firmas multinacionales. Los valores de la intensidad magntica total fueron corregidos por variaciones diurnas y por el modelo IGRF 2005, con lo que se obtuvo la anomala magntica total, para el pas. Los rangos de las anomalas fueron normalizados para todo el pas por diferencias de alturas y presentan variaciones entre -113nT y +104 nT, incluyendo algunas zonas de las plataformas ocenicas del Caribe y el Pacfico colombianos. La zona del Caribe correspondiente al proyecto de investigacin, muestra

valores de 10 nT a -30 nT estudiada previamente por Briceo, et al. [1] y sirvi como un estudio de referencia en trminos de los valores que se esperaban en la zona de investigacin.

Los reportes de aplicacin de geomagnetismo en Arqueologa en el mbito internacional son escasos, an es una tcnica de investigacin en auge. En 2007 se realiz un proyecto de los ros Mississippi y Missouri, dado que durante los comienzos y mediados del siglo XVIII fue el apogeo de la navegacin por vapor en estos ros y cientos de barcos se perdieron y fueron sepultados por los sedimentos debido a fallas tcnicas, explosiones y colisiones. Entonces se utiliz un magnetmetro terrestre y un GPS diferencial, cubriendo un rea de aproximadamente 370 hectreas, en una zona muy cerca de la desembocadura del ro Missouri. Se realizaron grillas separadas 20 m y en algunas zonas se requiri una evaluacin ms detallada, utilizando 5 m de espaciamiento. La anomala reportada, corresponde con un naufragio enterrado a 13 metros y corresponde con un barco entre 8 a 10 toneladas estudiado por Larson, et al. [2].

Recientemente en agosto de 2009, se publicaron los resultados de las investigaciones arqueolgicas en el sitio de naufragio Qeen Annes Revenge que fue descubierto el 21 de noviembre de 1996. Con los debidos permisos, un grupo interdisciplinario conformado por estudiantes de State of North Carolina y la empresa Army Corps of Engineers, buscaron los restos del naufragio. Los resultados del proyecto han proporcionado una amplia y completa de base de datos que determin la localizacin de los restos, y analiz el conjunto de artefactos recuperados de un naufragio. El trabajo de campo soportado en tcnicas de percepcin remota, permiti localizar el naufragio en la proximidad del sitio conocido como Beaufort Intet en la ciudad de Morehead Harbord, en la carta nutica No 11547 de NOOA (National Ocean and Atmosferic Administration). En el trabajo de campo se utiliz un magnetmetro marino, con el que se determinaron las anomalas magnticas causadas por metales no ferrosos, lo que permiti definir que el naufragio tena una longitud de 180 m fue estudiada previamente por Wilde-Ramsing, et al. [3].

El Instituto Colombiano de Geologa y Minera INGEOMINAS, el Instituto Geogrfico Agustn Codazzi IGAC y la Empresa Colombiana de Petrleos ECOPETROL, han sido las entidades responsables de

Introduccin

146

centro de gravedad, para este proyecto se realiz por centro de gravedad, dado que garantiza la seguridad del equipo en reas ms someras. El equipo est compuesto como se muestra en la figura 1: sistema de cmputo, mdem de comunicaciones, botella de telemetra, winche, GPS diferencial, magnetmetro y fuente de poder. La adquisicin de datos se realiz a una tasa de muestreo de 100 Hz, obtenindose 112.993 registros para las dos zonas del estudio. Cada registro tiene: coordenadas geodsicas en WGS84 (latitud, longitud y altura elipsoidal), seal, tiempo universal, altitud y profundidad obtenida con el sensor, lnea de adquisicin a la que pertenece y distancia a la que se encuentra el sensor. En el levantamiento hidrogrfico, se utiliz el sistema Multihaz Atlas Hydrosweep MD 2/30, equipo de baja frecuencia (24/28 Khz) y muy alta resolucin ideal para la caracterizacin de la morfologa submarina en aguas relativamente profundas, con un rango de profundidad comprendido entre los 10 m y los 5.000 m y una precisin vertical de 0.3 m 0.2%.

Figura 1. Esquema de conexin del magnetmetro marino G-882.

El buque zarp el 17 de mayo de 2009 y durante tres das se adquirieron los datos magnticos e hidrogrficos en cercanas de la isla de Tierra Bomba entre las siguientes coordenadas: 1020'50 N - 1021'30 N latitud y 7535'40 W - 7536'20 W de longitud (figura 2). En la primera y segunda grilla de campo se model la respuesta anmala magntica del

2naufragio. Primero se defini un rea de 2.25 km con 22 lneas, con una separacin de lneas entre s de 50 m, grilla denominada Pedro de Heredia General,

adquirir y compilar los datos magnticos desde mediados del siglo pasado y ms recientemente desde su creacin en el 2004. La Agencia Nacional de Hidrocarburos ANH, a travs del Servicio de Informacin en Exploracin y Produccin EPIS, ha clasificado y almacenado la informacin. Desde la aparicin de la ANH, compaas internacionales especialmente Carson Aerogravity, han realizado adquisiciones aeromagnticos del territorio nacional estudiada previamente por Briceo, et al. [1] cuyas bases de datos se encuentran disponibles en la Bases de Datos Magnticos de Colombia COLMAG.DAT. Sin embargo las adquisiciones de datos magnticos marinos realizadas por compaas multinacionales no se encuentran disponibles.

La Direccin General Martima DIMAR, garantiz las condiciones para realizar el presente estudio entre profesionales del Centro de Investigaciones Oceanogrficas e Hidrogrficas CIOH y la Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas, en un rea cercana a la isla de Tierra Bomba en Cartagena de Indias, en el cual se realiz el levantamiento magntico y batimtrico del naufragio del Ex A.R.C Pedro de Heredia, zona de inters de investigacin dada su alta susceptibilidad magntica, c = 2500, basados en experiencias internacionales de adquisicin estudiadas por Boyce, et al. [4], a bordo de la plataforma de investigacin oceanogrfica A.R.C. Providencia, con el Magnetmetro Geometrics G-882 y el sistema Multihaz Atlas Hydrosweep MD 2/30, se adquirieron los datos en dos zonas de investigacin una general y otra detallada. Adems de la adquisicin de datos, el propsito de este estudio fue aplicar en el procesamiento de datos magnticos los anlisis realizados por Nabighian [5], Roest et al. [6], MacLeod, et al. [7], con respecto a la seal analtica 3D, cuyos resultados fueron precisos para la identificacin de la fuente anmala producida por el naufragio.

Datos magnticos y batimtricosEl A.R.C Providencia se encuentra dotado con el magnetmetro marino Geometrics G-882, tiene un principio de funcionamiento de rayo dividido de vapor de cesio auto oscilante (no radiactivo) y puede realizar la adquisicin de datos por arrastre de nariz o

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Materiales y mtodos

Sistema dec mputo

Mdem decomunicaciones

Cable RS Cable RS-232Entrada

30 VDCEntrada

Corrienteprincipal Fuente de

poder AC/DC95-230 VAC50-60 Hz

-232Salida

Winche delWinche

Cable Kevlar

Magnet metroG-882

Botella detelemetr a

Cable deAcero

GPSDiferencial

PHG, con la cual se buscaba identificar el comportamiento de la fuente anmala en un rea de investigacin mayor, simulando condiciones reales de adquisicin geomagntica, en las cuales no se conoce el objetivo. Tambin se realiz una investigacin ms detallada sobre el naufragio, cubriendo un rea de

20.08 km con 8 lneas de adquisicin a un intervalo de muestreo de 100 Hz y una separacin de lneas entre s de 20 m, esta grilla se denomin Pedro de Heredia Detallado, PHD.

Anomalas magnticasEl campo magntico observado, no distingue entre las diferentes fuentes que lo componen segn

Campbell [8] y en los estudios con fines de prospeccin geofsica, se definen en general tres fuentes de acuerdo a Rodrguez [9]. La primera y principal fuente es el ncleo de la Tierra, que cambia lentamente con el tiempo, lo que se conoce como variacin secular, y corresponde con el modelo IGRF, la segunda son las variaciones externas causadas principalmente por el Sol, cuya principal fuente es la variacin diurna; y la tercera es la causada por heterogeneidades de la corteza que son pequeas variaciones (anomalas) del campo magntico de la Tierra y son denominadas campo anmalo de la Tierra. Esta ltima fuente magntica es la de inters en el presente estudio.

148


rea general

Cubrimiento Pedro de Heredia DetalladoCubrimiento Pedro de Heredia General

Figura 2. rea de estudio.

8

49

89

72

68

73

62

58

58

62

49

55

65

8286 44

47

36

4443

12

37 29

2812

ISLATIERRA BOMBA

PuntaCastillograndeTierra Bomba

63

84 65

41

26 BAHA DE CARTAGENABocachica

55

46

Bancos de Salmedina

8480

40

2

5

3

7

9

5

ISLATIERRA

FI 7s 107M 27M

FI 50s 22M 15M

6 3

5

3 6

Racn (C)Q 15M RW

Se define una anomala del campo magntico (DB), de acuerdo a la siguiente relacin:

DB = B - B - B (1)observ IGRF ext

Donde B corresponde al campo magntico obser observado, B es el campo magntico normal IGRF obtenido mediante el modelo IGRF 2005 y B es el ext campo magntico externo debido al Sol y corresponde con la variacin diurna.

El IGRF (International Geomagnetic Reference Field) es un modelo matemtico, conocido como el campo magntico normal de la Tierra y su porcentaje anual de cambio (variacin secular). En regiones libres de fuente como por encima de la superficie, el campo magntico B est definido como un gradiente de potencial escalar negativo. En trminos de la siguiente ecuacin de acuerdo a Campbell [8].

B(r,q,l,t)=-V( (2)

Donde r,q,l,t son coordenadas geocntricas r es la distancia al centro de la Tierra, q la colatitud, (90-j), y l la longitud), cuya solucin en armnicos esfricos se resuelve a travs de la siguiente relacin:

(3)

Donde a es el radio magntico de referencia m(6'378.137 m); g (t) y h t son los coeficientes n

Gaussianos definidos por IAGA (Asociacion Internacional de Geomagnetismo y Aeronoma) en el

mtiempo t y P (q) son las funciones Schmidt Semi nnormalizadas asociadas de Legendre de grado n y orden m.

El modelo IGRF utiliza n =10 (120 coeficientes) maxcomo nivel de truncamiento interno de la expansin, evitando posibles errores propios del campo magntico de la corteza. Los coeficientes del campo principal se redondean al entero ms cercano en nanoteslas (nT) que corresponden al lmite de la resolucin de la disposicin los datos. Es decir, el cambio es asumido como lineal en intervalos de 5

r,q,l,t)

m ( ) n

aos, para la aproximacin de los 5 aos siguientes, en donde el porcentaje de cambio es dado por la prediccin de los coeficientes de variacin secular obtenidos. El modelo IGRF predictivo para la variacin secular se trunca en n =8 (80 coeficientes). maxEn este caso, los coeficientes son redondeados a la aproximacin de 0,1 nT / ao, para reducir el efecto de los errores acumulados por redondeo segn menciona Mandea, et al. [10].

En el software Oasis Montaj de Geosoft, se realiz la correccin del modelo IGRF 2005 correspondiente al modelo matemtico o campo magntico normal de la Tierra. Para determinar la variacin del campo magntico externo o variacin diurna, se utiliz como estacin base de referencia San Juan (Puerto Rico) de la red INTERMAGNET disponible en internet en el URL: (http://www.intermagnet.org), conocida como la Red Global de Monitoreo del Campo Magntico de la Tierra, que cuenta con estaciones en varios pases del mundo. Esta estacin tiene los estndares de USGS (United States Geological Survey) y sus coordenadas geodsicas son 186' N de latitud y 6612' W de longitud, que reporta las componentes horizontal, vertical y total del campo a un intervalo de muestreo de 1 minuto, el cual fue normalizado para que coincidiera con el muestreo de las reas de investigacin.

Anlisis estadstico de datos Los datos magnticos y batimtricos, fueron adquiridos en coordenadas geogrficas dtum WGS84, pero como el anlisis estadstico requiere de la distancia en metros, fue necesario realizar la transformacin a coordenadas planas UTM, zona 18 norte, dtum WGS84.

En las dos zonas se adquirieron 112.993 registros, despus de realizar los grficos descriptivos como: data-posting, histogramas y diagramas de caja que permitieron evidenciar la presencia de atpicos (ya sea por ruido, por cercana del magnetmetro en los virajes al buque A.R.C Providencia u otras causas) y definir reas simtricas, fueron eliminados 28.302 registros, que representan el 25% del total de los registros magnticos observados, resultando 84.691 registros (figura 3), con los cuales se realiz la interpolacin de informacin para obtener los mapas.

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Resultados y discusin

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Figura 3. Filtro de datos del levantamiento Pedro Heredia nivel General.

El mtodo de Kriging ordinario, es un mtodo de interpolacin que define el valor desconocido como una variable regionalizada, suponiendo que funciones de correlacin espacial pueden explicar en su totalidad o parcialmente la variacin espacial de sta, que es la variable estimada a representar a travs de funciones homogneas que se deducen de toda el rea de anlisis los valores prximos de Z. Estas funciones homogneas son derivadas teniendo en cuenta la distancia que existe entre los datos medidos a travs de la semivarianza, analizando as la correlacin espacial entre ellos en funcin y estimando la media ponderada.

(4)

Donde un conjunto de n datos se sitan en torno del punto interpolado y l representa los pesos asignados a cada uno de ellos. La ventaja del mtodo es el criterio de asignar a cada valor su valor ponderado junto a la asignacin de un valor de error a cada punto interpolado, permitiendo aplicar criterios estadsticos de forma amplia dada una buena definicin del rea de anlisis. Este mtodo supone que la altitud en un punto est determinada por los valores de los puntos ms prximos, distribuidos a distancias variables que en funcin de ellas habr una mayor o menor inferencia, de acuerdo a Lertxundi [11].

La prediccin mediante mtodos estadsticos permite generar intervalos y superficies de confianza, haciendo posible obtener informacin sobre el nivel

de incertidumbre y garantiza la minimizacin del error medio cuadrtico, utilizndose el mtodo de interpolacin Kriging segn el estudio realizado por Fabra, et al. [12].

Pedro de Heredia GeneralUna vez determinada la anomala de cada punto muestreado, para obtener los mapas 2D y 3D (figura 4 y figura 5) de la anomala de Pedro de Heredia General, se realiz la interpolacin de los datos utilizando con un tamao de celda de 20 m, y se procedi a eliminar las frecuencias altas mediante la continuacin analtica hacia arriba, lo que permite definir adecuadamente el comportamiento de los estratos del subsuelo segn Gmez, et al. [13]. Despus de realizar pruebas a 50 m, a 100 m y a 25 m, que garantizaran la calidad de los datos se defini un valor de 25 m, como la altura de continuacin que mejor precis la zona de inters. Los valores obtenidos en el mapa de anomala magntica se encuentran entre -16 y 62 nT y se identifican dos reas de inters por sus altos contrastes anmalos, efectivamente una de las reas corresponde con la localizacin del naufragio, en la cual se identifican valores de -10 a 56 nT, sin embargo tambin se identifica otra zona en la cual hay valores entre -16 a 55 nT, que podra ser el indicio de otra fuente anmala. Sin embargo, los mapas de anomalas de campo magntico total no son establecidos en la definicin de fuentes, es decir requieren de la realizacin de un procesamiento a los datos o alguna tcnica en especial, para identificarlas con precisin.

Seal analtica 3DLa tcnica de seal analtica 2D para procesamiento de anomalas magnticas desarrollado por Nabighian, (1972 y 1974) [14] [15], que despus fue generalizado por Roest et al. [6] para seales 3D, muestra que el valor absoluto de la amplitud, conocida la localizacin (x, y) puede ser obtenido a partir de los tres gradientes ortogonales del campo magntico total, como lo muestra la expresin:

(5)

Donde |A(x,y)| = amplitud de la seal analtica en (x, y), F = campo magntico total observado corregido en (x, y). De esta expresin se puede ver que la seal

150


DATOS SINFILTRO

DATOS FILTRADOS

analtica es una medida directa del gradiente total del campo magntico total. Esta ecuacin corresponde a una funcin que depende de la distancia la fuente magntica y la intensidad de magnetizacin. En otras palabras, por regla general, cuanto ms cerca de la fuente, mayor es el campo anmalo y mayor la seal analtica. La anomala de la seal analtica 2D para un contacto magntico situado en (x = 0) y a una profundidad h es descrito por la expresin:

(7)

Donde a = factor de amplitud, que se define como 2 2a=2Msend (1-cos (I)sen (A)), h = es la profundidad a

la parte superior del contacto, M = es la fuerza de la magnetizacin, d = buzamiento del contacto, I = es la inclinacin del vector de magnetizacin, A = es la direccin del vector de magnetizacin. Del mismo modo, se puede demostrar que la seal analtica de la anomala magntica 2D para una lmina horizontal o dique, puede ser descrita por la expresin:

(8)

La seal analtica de la anomala en todos los casos es una campana de forma sencilla en la cual todos los trminos direccionales estn contenidos en el factor de amplitud , que es una constante. Por lo tanto, la amplitud de la seal analtica slo depende de la profundidad, segn lo menciona Keating et al. [16]. La seal analtica es sensible a los gradientes regionales en los datos y las anomalas que se superponen y en general mejora la definicin de la estructura regional y los bordes de las anomalas en una grilla, en especial porque las fuentes anmalas siempre son positivas, de hecho generalmente produce una buena localizacin horizontal de los contactos y las fuentes geolgicas, mencionado en el estudio de Phillips [17].

El mapa de seal analtica 2D y 3D del rea general (figura 6 y figura 7), muestra valores en un rango de 0.0677 a 1.1737 nT y es evidente que de las campanas obtenidas, la zona donde se localiza el naufragio, es la que muestra el mximo valor, mientras que las dems reas de inters mostradas en el Mapa de Anomala Magntica, no son fuentes anmalas. Figura 6. Mapa Seal Analtica Pedro de Heredia General.

151

433600

1144

000

1142

000

1144

200

1144

600

1144

800

1145

000

1145

200

11440001142000

11442001144600

11448001145000

1145200

433800 434000 434200 434400 434600 434800

433600 433800 434000 434200 434400 434600 434800

-16.6421-1.51844.49688.6499

12.883915.551517.691619.701521.445322.978124.271325.369026.416627.106628.014629.130930.030331.026131.783132.607233.363734.310935.269036.245737.173138.231139.400740.586141.751842.900344.155545.426047.163448.659350.446153.336956.522062.6146

Continuacin Anlitica 25 mde la Anomala Magntica (nT)

Pedro de Heredia General

Escala 1:10000

(metros)

100 100 2000

WGS 84 / UTM zona 18N

N

rea dePedro deHerediaDetallado

rea decontraste de laanomalamagn ca

Alto

Figura 4. Mapa Anomala Magntica Pedro de Heredia General.

Figura 5. Mapa Anomala Magntica 3D Pedro de Heredia General.

433670

11450001144800 1144600 1144400Y

11442001143930

434000

434200X

434400 4

3460043483

0

5.98

021

279.

701

Z

Seal Anlitica (nT)

433600

1144

000

1142

000

1144

200

1144

600

1144

800

1145

000

1145

200

11440001142000

11442001144600

11448001145000

1145200

433800 434000 434200 434400 434600 434800

433600 433800 434000 434200 434400 434600 434800

Pedro de Heredia General

Escala 1:10000

(metros)

100

0.06770.09010.10460.12110.13600.14730.15840.16730.17650.18490.19170.19760.20450.21180.21830.22350.23160.23870.24730.25640.26610.27590.28800.29900.31030.32220.33630.35330.37030.39040.41530.44530.48180.53090.59390.68310.82471.1737

100 2000

WGS 84 / UTM zona 18N

N

rea decontraste


Figura 7. Mapa 3D seal analtica Pedro de Heredia General.

A diferencia de la informacin batimtrica mediante la cual se observa la existencia de una anomala en el fondo marino, pero sin identificar si esta corresponde a una geoforma submarina natural o un elemento introducido por el hombre en el ambiente. Con el procesamiento de los datos obtenido a travs del magnetmetro marino se puede obtener una mejor aproximacin para la identificacin de la forma, al contar con una lectura del campo magntico que genera un alto contraste anmalo.

PHD

PHG

Figura 8. Levantamiento batimtrico rea de estudio.

Pedro de Heredia DetalladoLas irregularidades magnticas ocurren porque en la corteza terrestre hay variaciones del porcentaje de magnetita (Fe 0 ) o porque existen fuentes anmalas 3 4de materiales altamente ferrosos como buques, gasoductos, anclas y restos arqueolgicos que han sido descubiertos por trabajos magnticos de este tipo, de acuerdo a lo escrito por Campbell [8]. Sin embargo la deteccin de los mismos requiere de un adecuado diseo de la geometra de adquisicin, que en la mayora de los casos requiere mejorar la precisin de la grilla de adquisicin segn los resultados de Wilde-Ramsing, et al. [3]. Basados en estos criterios, en el estudio se realiz una la adquisicin de datos detallada que buscada entender el comportamiento del campo magntico total, y la respectiva anomala (1) sobre el naufragio, encontrndose que para la zona de adquisicin detallada, en la cual se disminuy el espaciamiento del interlineado de 50 m a 20 m, se logr obtener para el mapa de anomala magntica Pedro de Heredia Detallado 2D y 3D (figura 9 y figura 10), una variacin significativamente mayor a la reportada pasando del rango de -16 a 62 nT al rango de -279 a 465 nT y cuyo forma coincide con la obtenida para un prisma regular enterrado tal como es un buque, segn se menciona en Campbell [8], que en este caso 50 m de longitud y 1.000 toneladas de desplazamiento.

De acuerdo a MacLeod, et al. [7], la forma de la seal analtica puede ser utilizada para determinar la profundidad de las fuentes magnticas y de la ecuacin (8), se puede deducir para una lmina la

siguiente relacin , donde h = es el tope la zona de contacto y x = es la mitad de la amplitud, con el 1/2mapa de seal analtica (figura 9 y figura 11) se

determin un x = 25.15 m promedio, obtenindose 1/2h = 12.6 m, segn los datos batimtricos el buque est a 18 m de profundidad, como tiene una altura de 5 m, se concluye que la tcnica es muy precisa, no slo para determinar las fuentes anmalas (que en la grfica 3D, muestra por la forma de la campana la localizacin del naufragio), sino para determinar la profundidad.

152


433670

1143930

1145000 1144800 1144600 1144400Y 1144200 43400043420

0X

434400 434

600 434830

1.49

102

280.

174

Z

153

434600 434650 434700 434750 434800

1144

850

1144

800

1144

750

1144

700

1144

650

1144

600

1144

550

1144

450

1144

350

1144

500

1144

400

434600 434650 434700 434750 434800

11448501144800

11447501144700

11446501144600

11445501144450

11445001144400

1144350

465.5160.3124.9106.9

93.481.275.268.061.659.958.756.4

5.652.551.549.047.646.645.444.642.941.839.537.035.733.531.828.322.716.410.4-2.4

-19.0-39.8-56.4-89.7

-159.8-278.7

AnomalaMagntica (nT)

Pedro deHeredia Detallado

Escala 1:2000

(metros)WGS 84 / UTM zona 18N

25 250

N

434600 434650 434700 434750 434800

1144

850

1144

800

1144

750

1144

700

1144

650

1144

600

1144

550

1144

450

1144

350

1144

500

1144

400

434600 434650 434700 434750 434800

11448501144800

11447501144700

11446501144600

11445501144450

11445001144400

1144350

51.8205

SealAnaltica dela Anomala

Magntica (nT)Pedro de

Heredia Detallado

Escala 1:2000

(metros)WGS 84 / UTM zona 18N

25 250

N

23.366819.707516.660514.220512.2294

9.16076.99006.10665.16324.48934.14773.85983.60513.32033.06552.94652.75382.52542.39422.19202.11802.01601.90111.81541.75781.85201.56511.52671.45221.39141.33231.25631.16241.02890.95180.4082

-1.5530

Figura 9. Mapas Anomala Magntica y Seal Analtica. Pedro de Heredia Detallado.

Figura 10. Mapa 3D Anomala Magntica. Pedro de Heredia Detallado.

11448701144700

1144600 11445001144350 434597

434700434801

2.42

617

8017

2.26

Z

X

Y


Realizar la interpretacin de las anomalas magnticas es un proceso complicado debido la naturaleza dipolar del campo magntico, es difcil diferenciar las verdaderas fuentes anmalas de inters segn lo menciona MacLeod, et al. [7], eso se evidencia en los mapas de anomalas magnticas obtenidos (figuras 4, 5, 9 y 10). Lo que lleva a utilizar tcnicas de procesamiento de datos magnticos especializadas como la seal analtica que proporciona resultados exactos de los parmetros de magnetizacin.

Se encontr que el mapa de seal analtica 3D, es preciso en la bsqueda de fuentes anmalas y muestra claramente que la forma de la amplitud de los picos de seal analtica sobre los bordes del modelo se fusionaron, con lo que se puede inferir que reas de mximos de seal analtica estn localizadas en lugares altamente magnticos. El comportamiento de la seal analtica, es una tcnica efectiva en la interpretacin de los datos magnticos, en especial en lo que respecta a la definicin de las fuentes magnticas conocidas o desconocidas.

Por su parte la comparacin de las reas de investigacin PHG y PHD, permite comprobar que para la obtencin de anomalas magnticas de naufragios es muy importante la definicin adecuada de la geometra de adquisicin de los datos, su tasa de muestreo, el procesamiento geoestadsitico de los datos y por su puesto la resolucin espacial de los

datos, dado que cuando se utiliz un espaciamiento de 50 m, la variacin mxima de la anomala fue de -16 a 62 nT, para el mapa de anomala magntica, con continuacin analtica hacia arriba de 25 m, en cambio cuando se utiliz un espaciamiento de 20 m, entre lneas se encontr que para el rea de investigacin detallada, se obtuvo un alto contraste de la anomala llegndose a una variacin de -278.7 y 465.5 nT.

Es notable la diferencia percibida en las dos escalas y se concluye que dicha diferencia es producto de la geometra de muestreo, es decir, en el levantamiento de escala general el magnetmetro no pas por las zonas de mayor susceptibilidad magntica por los materiales ferrosos del naufragio Ex A.R.C Pedro de Heredia, mientras que en la densificacin de dicho muestreo si pas, notndose en la mayor variacin del campo magntico. De esta manera y con ms levantamientos se puede generar un modelo estndar del comportamiento de las anomalas magnticas de los naufragios, que se utilizar como una informacin muy valiosa para futuros proyectos de investigacin.

Los autores expresan sus agradecimientos a la Direccin General Martima y a la Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas, por su valioso apoyo y colaboracin en el desarrollo del proyecto

154


Figura 11. Mapa 3D Anomala Magntica. Pedro de Heredia Detallado.

Agradecimientos

1144870

1144700

1144600

1144500

1144350 434597

434700

434801

0-14

2894

89.4

776

Z

X

Y

Metodologa de Adquisicin y Procesamiento de Datos Geomagnticos Marinos, y a Diana Rodrguez, geofsica de la Universidad Nacional.

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Referencias bibliogrficas


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