Aplicación Del Gpr (Ground Penetrating Radar) Con Fines Paleontológicos, En La Vereda Salto Y La Lavandera, Villa De Leyva, Colombia
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APLICACIÓN DEL GPR (GROUND PENETRATING RADAR) CON FINES PALEONTOLÓGICOS, EN LA VEREDA SALTO Y LA LAVANDERA, VILLA DE LEYVA, COLOMBIA. Lorena Larrotta Morales Proyecto de Grado Asesor Leslie Francis Noé Co-asesor Jean Baptiste Tary Facultad de Ciencias Departamento de Geociencias Bogotá, 2020. I Agradecimientos Primero agradezco a mis padres Flor y Miguel, quienes a pesar de las duras circunstancias por las que han atravesado, han logrado sacarme adelante. Gracias por tantos sacrificios hechos, por entenderme y apoyarme incondicionalmente en este proceso académico, por impulsarme a seguir mis sueños a pesar de mis miedos. Estoy plenamente segura de que sin ustedes no hubiera llegado hasta aquí. Gracias a mis amigos David y Oscar, por la paciencia y el apoyo en mis momentos más duros. He aprendido mucho de ustedes y con ustedes en el ámbito académico, pero también he aprendido mucho sobre la amistad, la humanidad, la empatía y generosidad. Agradezco, infinitamente tenerlos en mi vida y haber tenido esas largas conversaciones sobre todo y nada a la vez. También agradezco a Johan por estar presente en las muchas veces que me rendí. Gracias por hacerme saber, incluso en el silencio, que las etapas malas pasan y que sería capaz de llegar hasta acá. Finalmente, agradezco a mis profesores Leslie Noé y Jean Baptiste Tary no sólo por guiarme y hacerme partícipe de este proyecto, sino también, por despertar un gran interés en la paleontología y la geofísica. II Resumen El uso del GPR (Ground Penetrating Radar) con fines paleontológicos es un área pobremente estudiada. En el presente proyecto, se busca determinar las características generales que hacen posible el uso del GPR en el área de la paleontología. Para ello, se procesaron y relacionaron los datos de GPR tomados sobre el fósil de un pliosaurio hallado en la vereda Salto y la Lavandera en el año 2017, con las características estratigráficas y paleontológicas de la zona. Los datos de GPR fueron procesados de seis formas diferentes usando filtros y procesos matemáticos, para posteriormente, producir perfiles y secciones de profundidad. Mientras que, varios restos de amonitas recolectados en las zonas adyacentes fueron estudiados y clasificados en géneros, con el fin de establecer el horizonte geológico del fósil. Finalmente, se ubicó el cráneo del pliosaurio en la cuadrícula de GPR a una profundidad aproximada de 1.57 m, para el cual se estimó un rango de longitud entre 0.67 m - 1.07 m. Además, se ubicaron parte de las vértebras dorsales del fósil. Adicionalmente, se identificaron cinco géneros de amonitas, Pulchellia, Nicklesia, Pseudohaploceras, Pedioceras y Ancyloceras, y un grupo de heteromorfos los cuales pertenecen a la edad del Barremiano temprano, edad en la cual se ubicó el fósil de pliosaurio. Palabras clave: Formación Paja, GPR, pliosaurio, Barremiano, amonitas. III Contenido 1. Introducción ............................................................................................................................................. 1 2. Marco geológico ....................................................................................................................................... 3 3. Metodología .............................................................................................................................................. 4 3.1 Datos de fósiles ................................................................................................................................ 4 3.2 Datos de GPR .................................................................................................................................. 5 3.2.1 Datos de 200 MHz .................................................................................................................. 8 Procesamiento 1 ................................................................................................................................ 8 Procesamiento 2 ................................................................................................................................ 8 Procesamiento 3 ................................................................................................................................ 8 3.2.1 Datos de 400 MHz .................................................................................................................. 9 Procesamiento 4 ................................................................................................................................ 9 Procesamiento 5 ................................................................................................................................ 9 Procesamiento 6 ................................................................................................................................ 9 4. Resultados .............................................................................................................................................. 11 4.1 Fósiles ............................................................................................................................................. 11 4.2 GPR ................................................................................................................................................ 14 4.2.1 Datos de 200 MHz ................................................................................................................ 14 Procesamiento 1 .............................................................................................................................. 14 Procesamiento 2 .............................................................................................................................. 16 Procesamiento 3 .............................................................................................................................. 17 4.2.2 Datos de 400 MHz ................................................................................................................ 19 Procesamiento 4 .............................................................................................................................. 19 Procesamiento 5 .............................................................................................................................. 21 Procesamiento 6 .............................................................................................................................. 22 5. Discusión ............................................................................................................................................... 24 6. Conclusiones .......................................................................................................................................... 29 Referencias ................................................................................................................................................. 30 Anexos ........................................................................................................................................................ 32 Anexo 1. ............................................................................................................................................... 32 Anexo 2. ............................................................................................................................................... 33 IV 1. Introducción El uso del radar de penetración terrestre (GPR), consiste en la emisión de ondas electromagnéticas (EM) que son reflejadas de acuerdo con el contraste de las propiedades dieléctricas de los materiales enterrados en la zona. El tiempo de viaje de las ondas y la amplitud de estas son medidas por una antena receptora (Conyers, 2018). Esta herramienta resulta útil en diferentes áreas, tales como la geofísica, arqueología, ingeniería civil y paleontología (Conyers, 2011; Sun et al., 2019; Tinelli et al., 2012). Sin embargo, la literatura disponible para el uso del GPR en paleontología es reducida, ya que las condiciones requeridas para que los datos sean concluyentes son variables. Dentro de estos requerimientos se encuentran: el contraste de la permitividad dieléctrica entre los restos fósiles y la roca que los rodea, la saturación de agua en la roca y huesos, y el tamaño de los restos fósiles (Schneider et al., 2018). Ahora bien, las dos propiedades eléctricas principales en la toma de los datos de GPR son la permitividad y conductividad de los materiales (Annan, 2009). A partir de la permitividad se obtiene la constante dieléctrica, la cual está definida como la permitividad relativa de un material respecto a la permitividad en el vacío, por lo cual, es una cantidad adimensional. Adicionalmente, las ondas electromagnéticas viajan a determinadas velocidades de acuerdo con las propiedades eléctricas y magnéticas del material. Los cambios de velocidades en diferentes materiales generan picos en las amplitudes de las ondas reflejadas que son registradas por el GPR debido a los cambios de impedancia en las interfaces (Conyers, 2018). Es decir que no es necesario que el material presente una conductividad o susceptibilidad magnética altas, sólo es necesario un cambio significativo de estas propiedades entre dos materiales para que sea detectado por el GPR. Por otra parte, la exactitud con la cual son representados los tamaños y formas de los objetos enterrados está determinada por la resolución. La resolución vertical, define el grosor mínimo que deben tener los objetos o estructuras para ser detectados por el radar. Mientras que, la resolución horizontal