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Diario de un oceanógrafo:
Mapas de sustrato en zonas de emisiones de fluidos

martes, 13 octubre, 2015

Aportaciones al VIII Simposio del Margen Ibérico Atlántico

tapetes
Tapetes microbianos sobre fondos con intensas emanaciones de gases / Instituto Español de Oceanografía – Geociencias Marinas GEMAR

El pasado 21 de septiembre tuve la satisfacción de presentar mi pequeña primera aportación formal a la ciencia dentro de mi tesis doctoral. Fue en Málaga, durante el VIII Simposio del Margen Ibérico Atlántico y en forma de comunicación oral.

El objetivo de mi tesis es el cartografiado y modelado espacial de hábitats en el golfo de Cádiz. Lo que viene a consistir, en general, en aplicar tecnologías de teledetección –especialmente datos de ecosonda multihaz- para estudiar y definir los límites de distribución de ecosistemas profundos de especial interés para la conservación. Analizamos muestras e imágenes de las profundidades y tratamos de relacionar lo que allí hay con las señales acústicas que obtenemos con las sondas desde la superficie y de esta forma poder obtener una visión más amplia y detallada de lo que esconden los fondos marinos, mejorando así su estudio y la gestión de sus recursos y sus ecosistemas.

multihaz

Esquema del funcionamiento de una sonda multihaz

El principal factor que determina el asentamiento de una u otra especie es la naturaleza del sustrato, especialmente su dureza, y por tanto es esta variable la que constituye la base del cartografiado de hábitats y su estudio ha sido el objetivo de este primer trabajo.

La idea en un primer momento era obtener un mapa de sustratos relacionando la reflectividad de la sonda multihaz con muestras de sedimento tomadas en la zona. La reflectividad es la intensidad del eco con la que los haces de la sonda regresan al buque, la cual muestra una relación directa con el tamaño de grano del sedimento. Cuanto más grueso es el grano mayor es la reflectividad. Esta relación permite transformar un mapa de reflectividad en uno de tipos de sustratos. Un procedimiento sencillo que pretendía ser el objetivo de este trabajo.

mapa sustrato

Ejemplo de un mapa de tipos de sustrato elaborado a partir de datos de reflectividad y algunas muestras de sedimento

Sin embargo no siempre el tamaño de grano es la única variable que define la reflectividad en una zona. Las emisiones de fluidos cargados de gases, por ejemplo, hacen que los fondos muestren una reflectividad elevada, lo que podría llevarnos a interpretar esa señal como un sustrato duro cuando probablemente sean fangos cargados de metano. Esto, que por lo general es un hecho puntual, en ciertas áreas como el golfo de Cádiz no lo es y no puede despreciarse. La actividad tectónica y diapírica en esta zona provoca la migración vertical de sedimentos profundos cargados de gases que dan lugar a estructuras como volcanes de fango y pockmarks que concentran la salida de estos flujos. Pero además, para complicarlo un poco más, la corriente profunda que sale del Mediterráneo, que tiene un poder erosivo enorme en esta zona, impide en ciertos puntos la formación de este tipo de estructuras y hace que las emisiones se produzcan de forma difusa.

zona

Ubicación del área de estudio dentro del Golfo de Cádiz (b) y principales estructuras de la zona (a), entre las que destacan dos dorsales diapíricas que atraviesan el área, tres grandes canales oradados por la corriente mediterránea a su salida del Estrecho y varios volcanes de fango formados por las emisiones de fluidos

Todo esto hace que la relación directa entre el tamaño de grano del sedimento y la reflectividad, que en ciertas zonas muestra un ajuste lineal casi perfecto, y que permite obtener mapas de sustrato muy precisos, en nuestra área de estudio no se dé.

dispersion

La relación tamaño medio de grano – reflectividad muestra una enorme dispersión

Así que una vez demostrado que el enfoque clásico para la caracterización de los tipos de fondo a partir de datos de reflectividad no podía aplicarse aquí, tratamos de analizar el efecto que tienen las emisiones en la respuesta acústica de los sedimentos. Un estudio preliminar cuyo objetivo es avanzar hacia el desarrollo de una nueva metodología que permita diferenciar las contribuciones de la presencia de gases y la dureza del sustrato a los valores de reflectividad. Una diferenciación crucial para cartografiar hábitats en zonas de expulsión de fluidos.

Para ello primero dividimos las muestras en dos grupos: aquellas tomadas en volcanes de fango y diapiros, y por tanto expuestas a las emisiones, y aquellas tomadas fuera de estas estructuras. Por otra parte, clasificamos las muestras de sedimento en texturas en función de sus porcentajes de grava, arena y fango, según el diagrama ternario de Folk, y clasificamos la reflectividad en áreas con una respuesta acústica similar.

Entonces calculamos la reflectividad media que presentan las muestras de cada textura y observamos las diferencias en función de si éstas estaban dentro o fuera de volcanes y diapiros.

clases vs texturas

Clase acústica media a la que pertenecen las muestras de cada grupo textural en función de si se encuentran dentro o fuera de volcanes y diapiros

Los resultados muestran un aumento importante en la reflectividad de las muestras tomadas en volcanes y diapiros, aun perteneciendo a una misma textura, y además esta diferencia parece aumentar cuanto mayor es el contenido en fango.

Solo fue posible analizar las diferencias entre muestras tomadas dentro y fuera de volcanes y diapiros para las tres clases texturales más finas, dado que para el resto no había suficientes muestras. Sin embargo, dado que es el fango el componente que soporta la carga de gases, son estas tres texturas las que mayor información nos ofrecen y las que deberían servir para diferenciar si una elevada reflectividad se debe a la dureza del sustrato o al gas.

Este trabajo preliminar, además de corroborar que el enfoque clásico para caracterizar el sustrato mediante la reflectividad no sirve en esta zona, demuestra que el análisis conjunto de la textura del sedimento y la respuesta acústica puede permitir definir una anomalía de la reflectividad que indique la presencia de emisiones. Una variable fundamental para desarrollar modelos predictivos de hábitat en zonas de expulsión de gases cuya definición es el próximo objetivo.

 

Referencia: Effect of fluid emissions in the acoustic response on the seabed of the Gulf of Cadiz. Lozano, L.M. Fernández-Salas, J.L. Rueda, N. López-González, Y. Vila, F.J. López-Rodríguez, C. Farias, J.T. Vázquez & V. Díaz del Río. VOLUMEN DE COMUNICACIONES PRESENTADAS EN EL VIII SIMPOSIO SOBRE EL MARGEN IBÉRICO ATLÁNTICO, pp.651-654.

img-responsive center-block Pablo

Me llamo Pablo, soy oceanógrafo y periodista, y he creado Ciencia en Remojo para compartir mis trabajos –científicos y divulgativos- e informar sobre actualidad en ciencias del mar.

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