Manual para el proceso de datos de Magnetometría Terrestre mediante software OASIS.

Transcripción

1 Manual para el proceso de datos de Magnetometría Terrestre mediante software OASIS. Este manual se enfoca en el proceso de datos de Magnetometría Terrestre. Los datos proporcionados están en formato gdb y se encuentran distribuidos en diferentes columnas, los cuales representan distintos parámetros de las mediciones de magnetometría. La topografía de la zona de estudio se encuentra en el canal GPS_HEIGHT, donde mediante la herramienta Gridding se puede hacer una grilla de elevación con esos datos. Luego, con Map Tools New Map y Map Tools Base Map se pueden crear nuevos mapas, donde con la herramienta Map Tools Grid and Image Display Single Grid, se puede insertar la grilla de datos GPS creada con Gridding, resultando el siguiente mapa, en el cual también se insertaron las líneas de medición magnética mediante Map Tools Line Path. (Todos los mapas hechos en este informe están en una escala 1:5000 para mayor comodidad al momento de trabajar). Al tratar estos datos en el software OASIS se debe considerar lo siguiente: Manual Tratamiento de datos Magnéticos Página 1

2 1) Entre todas las columnas de datos que se presentan, hay dos columnas que están denotadas como READING_1 y DIURNAL_1. Al hacer mediciones de magnetometría, en general se ocupan dos equipos de medición para hacer un perfil determinado; hay un equipo que se va desplazando por el terreno a medida que va midiendo, y otro equipo se mantiene fijo en un solo lugar, al que se le llama Base. Los datos de la columna READING_1 son los datos del equipo que se desplaza y los datos de DIURNAL_1 son los datos que toma el equipo Base. Los datos de DIURNAL_1 están corregidos, mientras que los datos de READING_1 no lo están, y es necesario arreglarlos. Al ver las estadísticas de la columna READING_1, se puede notar que hay algunos valores iguales a cero, los cuales claramente están erróneos (ya que en ningún lugar de la Tierra el campo magnético es cero), por lo tanto, se debe reemplazar los ceros por asteriscos. En OASIS esto se puede lograr en el menú Database Tools Channel Tools Search/Replace. Ahí se escoge el canal READING_1, donde el valor a reemplazar es 0 y el valor con el cual se reemplazará es *. Manual Tratamiento de datos Magnéticos Página 2

3 2) El canal Mag_1 que está en la tabla se debe borrar y reemplazar por uno nuevo, el cual se creará con la herramienta Copy channel with mask que está en el menú: Database Tools Channel Tools Copy channel with mask. Se debe copiar desde el canal DIURNAL_1 hasta MAG_1, donde el Mask Channel es READING_1. Después de hacer este paso es necesario guardar el progreso hecho, lo cual se hace con la herramienta que se encuentra en Database Tools Window Data Subset Database. En este paso se remueven todos los dummys o asteriscos *. Manual Tratamiento de datos Magnéticos Página 3

4 3) Luego de que el canal MAG_1 es creado, es posible que se repitan algunos datos, por lo tanto, se deben arreglar esos puntos repetidos. La técnica que se usa para poder eliminar estos datos es crear un promedio en los puntos que están repetidos. Esto se puede lograr mediante la herramienta que se encuentra en el menú: Database Tools Channel Tools Average repeated locations. Donde en este caso el canal que se necesita corregir en el canal MAG_1. Después de este paso, se vuelve a guardar nuevamente mediante Subset Database para quitar todos los dummys al canal MAG_1. 4) Luego que los datos de magnetometría (canal MAG_1 ) han sido tratados y limpiados como se muestra en las secciones anteriores, ahora se pueden graficar en grillas para ver las anomalías magnéticas que se puedan presentar. Antes de generar la grilla se debe crear un mapa que pueda mostrar la distribución de los perfiles y así saber la distancia que hay entre los perfiles. En Map Tools New Map New Map from X,Y se crea un mapa, en este caso se creará con una escala de 1:5000 y un landscape unlimited; luego en Map Tools Base Map Draw Base Map se genera el mapa de base con las coordenadas graficadas, la escala y la orientación cartesiana. Luego, para poner el perfil se va a Map Tools Line Path y se grafican los perfiles. Manual Tratamiento de datos Magnéticos Página 4

5 Al medir la distancia entre cada perfil mediante la regla, se puede notar que hay en promedio 50 [m] entre cada perfil. 5) Para graficar los datos magnetométricos del canal MAG_1 se ocupa la herramienta que se encuentra en Grid and Image Gridding Minimum Curvature. Es decir, se ocupa el método de la Mínima Curvatura para graficar los datos. De esta manera, el canal que se grillará serán los datos del canal MAG_1, y con un tamaño de celda de 10. Se pone ese valor porque las interpolaciones y extrapolaciones que se calculan mediante el método de Mínima Curvatura quedan mejor definidas al poner la quinta parte de la distancia que hay entre cada perfil. Por eso, si en este caso la distancia es de 50, el tamaño de las celdas al grillar los datos será de 10. Manual Tratamiento de datos Magnéticos Página 5

6 De esta manera, al graficar el campo magnético resultante, quedará la siguiente figura: Donde en el punto que se marca con el cursor en el mapa de la derecha se espera que haya un cuerpo que genera una gran anomalía en el campo magnético. Los colores azules representan un campo negativo y los colores más cálidos representan campos positivos. En la Tierra, las anomalías que generan cuerpos altamente magnéticos se identifican como dipolos que su parte positiva apunta hacia el norte, como lo indica la figura. En el centro de ese dipolo se encuentra el cuerpo de interés que genera esa anomalía. Por lo tanto, es necesario reducir ese dipolo a un monopolo que señale el lugar exacto donde se encuentra el cuerpo de interés. Esto se puede hacer de manera numérica en OASIS. 6) Antes de hacer la reducción al polo es necesario suavizar la grilla de datos magnéticos creada en el paso anterior. Esto se puede lograr aplicando filtros a la grilla. Dependiendo de los objetivos que se quiera lograr en el mapa, se pueden aplicar distintos tipos de filtros. En OASIS Manual Tratamiento de datos Magnéticos Página 6

7 hay filtros espaciales de 3x3, 5x5, 7x7 y 9x9. En este caso se aplicará el filtro de 3x3. En el menú Grid and Image Filters 3x3 Convolution se puede aplicar un filtro de 3x3 a la grilla. Se hará un filtro de tipo Hanning con 3 Passes. El resultado es un mapa mas suavizado que permite ver las tendencias magnéticas a mayor escala. Al ver las estadísticas de esta grilla se puede ver que su promedio es distinto de cero. Para este caso el valor promedio es de Lo ideal es que ese promedio tienda a cero. Por lo tanto, hay que cambiar su tendencia. Esta herramienta se encuentra en: Grid and Image Filters Trend, la cual cambiará esa tendencia del promedio a cero, la que tiene que ser aplicada a todos los puntos de la grilla. La grilla resultante en apariencia es casi exactamente la misma, pero en las estadísticas se ve que la tendencia del promedio se acerca a cero. En este caso, el valor al que tiende el promedio es a ) Ahora que los datos magnéticos están preparados para ubicar el monopolo en el lugar donde se estima que se ubica el cuerpo de interés, en OASIS la reducción al polo se hace en GX Load Menu y se abre el archivo igrf.omn. Así, se creará un nuevo menú llamado IGRF, Manual Tratamiento de datos Magnéticos Página 7

8 desde donde en el menú IGRF Channel se crearán tres nuevos campos, donde se tiene que poner la fecha promedio en que fueron tomados los datos, X corresponde a longitud e Y a latitud, mientras que la elevación está dada por el canal GPS_HEIGTH, y los tres nuevos campos serán el Campo Total (ct), la Inclinación (incl) y la Declinación (decl). De esta manera, la tabla de datos será: Mediante las estadísticas de cada canal, se deben tomar los valores promedio del Campo Total, de la Inclinación y de la Declinación, ya que esos valores serán esenciales para crear la grilla que muestra los monopolos. 8) Ahora, en el menú GX Load Menu se debe cargar el archivo magmap.omn, el cual hace operaciones sobre los mapas magnéticos para hacer la grilla con monopolos que se busca obtener. Luego de cargar este archivo, se crea un nuevo menú llamado MAGMAP. En el menú MAGMAP Step by Step Filtering Define Filters se crea un archivo de control que en este caso se llamará rp.con y que es el archivo que permitirá generar el mapa magnético con monopolos. Luego de crear ese archivo, OASIS preguntará cuál filtro se ocupará; en este caso sólo se ocupará el filtro Reduce to magnetic Pole ; luego, en la siguiente ventana que aparezca hay que poner los valores promedios de la Inclinación y Declinación calculados en la sección 7, y en el espacio destinado para Amplitude se debe poner el valor de 60. 9) Ahora se puede graficar el campo magnético con monopolos. Con el menú MAGMAP MAGMAP 1 Step Filtering se puede graficar. Tomando la grilla filtrada con un filtro 3x3 y con la tendencia a cero y el Manual Tratamiento de datos Magnéticos Página 8

9 archivo de control rp.con. Así, el mapa magnético monopolar creado es el mostrado en el mapa de la derecha de la siguiente figura: Se puede notar que en el punto señalado donde se estimaba que hay un cuerpo que generaba un gran contraste del tipo bipolar, al transformarlo a mono polar se nota que el cuerpo magnético efectivamente se encuentra bajo la anomalía, la cual está representada en el gráfico de la derecha con colores rosas que indican una alta energía, representada en este caso como un monopolo. Manual Tratamiento de datos Magnéticos Página 9

10 10) Ahora, si se quiere generar un campo magnético a una altura determinada del terreno medido, se debe generar un nuevo filtro o archivo de control. Este proceso se llama Continuación Analítica. En MAGMAP Step by Step Filtering Define Filters se define un nuevo archivo de control que en este caso se llamará ca.con, y el filtro que se ocupará será el llamado Upward Continuation. La distancia se definirá según la altura que se quiere ver. En este caso se aplicará a una altura de 100 [m]. Luego, para graficar, de la misma manera que se hizo en el paso 9, se va a MAGMAP MAGMAP 1 Step Filtering, usando el archivo ca.con, resultando lo que muestra la imagen siguiente: Manual Tratamiento de datos Magnéticos Página 10

11 11) Si se quiere observar anomalías más superficiales se debe generar el mapa llamado Primera Derivada vertical, el cual representa cuerpos magnéticos someros y lineamientos. Así, de la misma manera que con los filtros anteriores, se crea el archivo de control en MAGMAP Step by Step Filtering Define Filters que en este caso se llamará 1dv.con, donde el filtro a aplicar será el Derivative in Z direction, y dependiendo del objetivo que se quiera, se puede elegir el orden de la derivada. En este caso, será de orden 1. Al aplicarle este procedimiento a la grilla con filtro 3x3 y tendencia a cero, el mapa resultante es: Manual Tratamiento de datos Magnéticos Página 11

12 12) Se puede hacer otro análisis llamado Señal Analítica, la cual es la representación de los máximos sobre los contactos entre cuerpos magnéticos, esta señal calcula la segunda derivada del campo magnético en X, Y y Z, donde las unidades físicas son en [Nanotesla/metro]. Se utiliza en zonas de fuerte magnetismo para localizar los bordes de los cuerpos magnéticos. Para lograr esto, se va a Grid and Image Filters Analytic Signal, donde a la grilla con filtro de 3x3 y con tendencia a cero se le aplica el método derivativo de la transformada de Fourier, resultando: Manual Tratamiento de datos Magnéticos Página 12