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Despedida

Después de casi tres semanas de campaña por la costa mediterránea andaluza, toca poner fin al trabajo de toma de datos. Hemos conseguido cumplir todos los objetivos que nos habíamos planteado, la mayor parte de los datos adquiridos son de buena calidad y todo se ha desarrollado en un ambiente excelente, gracias al buen hacer de todos los integrantes de la campaña y a un mar que nos ha obsequiado con unos días de calma inmejorables.

Aquí os mostramos todas las instituciones participantes, así como unas fotos con momentos inolvidables de la campaña. Hasta pronto.

Participantes en la Campaña Fauces-1

  • Instituto Geológico y Minero de España (IGME)
  • Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC)
  • Instituto Español de Oceanografía (IEO)
  • Universidad de Salamanca (USAL)
  • Lyra Ingeniería

Logos

Agradecimientos:

  • Tripulación del B/O Sarmiento de Gamboa
  • Unidad de Tecnología Marina (UTM-CSIC)
  • Genavir (Francia)
Otras instituciones del Proyecto:
  • Institute of Environmental Geology and Geoengineering (Italia)
  • La Sapienza (Italia)
  • Institute of Geosciences Univ. Kiel (Alemania)
  • Instituto Português do Mar e da Atmosfera (IPMA, Portugal)
  • Universidad de Tánger (Tánger, Marruecos)
  • Université Pierre et Marie Curie (Francia)
  • Hellenic Centre for Marine Research (Grecia)
  • Inst. Dom Luiz. Univ. de Lisboa
  • Instituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS, Italia)
  • Universidad de Málaga (UMA)
  • Igeotest, Telefónica España, Agencia Pública de Puertos de Andalucía, Demarcación de Costas de Cádiz.

Fotos1

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Cambiamos de zona

Hasta hace unos días estuvimos trabajando, como dijimos, en el cañón de Garrucha, en Almería. Ahora nos hemos trasladado por fin al otro extremo del mar de Alborán, en concreto a la costa gaditana de la Línea, muy cerca de Gibraltar, para estudiar dos cañones: Guadiaro y la Línea.

Estepona

El contexto oceanográfico en el que nos encontramos es complejo y muy interesante, ya que en esta zona se produce la mezcla del agua poco densa (poco salina) y fría que entra desde el océano Atlántico y que circula en superficie, a entre 150 y 200 m de profundidad (líneas blancas en la siguiente figura), y la más densa (más salina) y cálida del mar Mediterráneo que sale hacia el Atlántico en profundidad (líneas amarillas, verdes, azules y negras), formando una compleja red de corrientes que dan lugar a interesantes procesos oceanográficos.

Corrientes

Ya describimos en la anterior entrada los sistemas turbidíticos que se asocian a los dos cañones que estudiamos aquí, así que ahora revisaremos la configuración de los propios cañones algo más en detalle, a partir del perfil sísmico de la siguiente figura. En un primer vistazo, parece que estamos ante un paisaje muy agreste; no es incierto del todo, aunque debemos pensar que la escala vertical está muy exagerada respecto a la horizontal, precisamente para que nos destaquen los pequeños escalones, resaltes, etc., que nos pueden dar mucha información acerca de la dinámica y la evolución del sistema.

GuadiaroLinea

Así, hemos marcado varios escaloncitos como «escarpes». Se trata aquí de la morfología que queda en el terreno en un área de la que se ha desprendido, a causa de un deslizamiento, parte del material que la formaba. Es algo así como la «cicatriz» de la herida (y cicatriz es el nombre técnico que reciben precisamente estas áreas de cabecera de los deslizamientos, que deja expuesto el sustrato rocoso fresco). El material arrancado se desliza ladera abajo, hasta acumularse al pie de los escarpes (lo que hemos señalado propiamente como «deslizamiento»), y luego serán las ya descritas corrientes de turbidez las que redistribuyan este material deslizado cañón abajo, hacia zonas más profundas, a modo de «ríos submarinos».

Veis también que hemos señalado una línea como «múltiple del fondo». Si nos fijamos, nos damos cuenta de que se continúa a lo largo de buena parte del perfil, a modo de un perfil paralelo a la superficie del fondo marino. Es demasiado similar al propio fondo marino, y por ello deducimos que no se trata de una estructura geológica real, sino de un «eco» de la señal sísmica que recibimos; debemos tener cuidado siempre para que este tipo de señales no nos confundan y no hagamos interpretaciones erróneas de los datos que nos llegan.

No todo es geología

A estas alturas, suponemos que tenéis curiosidad por ver más de cerca estos fondos marinos que os estamos describiendo. Pues bien, recientemente unos investigadores han descrito en esta zona interesantes hábitats que albergan múltiples especies como las que os mostramos en las imágenes siguientes:

Fondocorales
Especies de los cañones de la Línea y Guadiaro. A) Gorgonias (Eucinella verrucosa); B) Erizos (Centrostephanus longispinus) junto a un coral de aguas frias (Dendrophyllia cornigera); C) Crustaceos decápodos (Plesionika); D) Ofiuras (Ophiothrix sp.).

Los sistemas turbidíticos

Otro aspecto que estamos estudiando, además de los deslizamientos en cañones submarinos, son los sistemas turbidíticos en las zonas de cabecera de los cañones de la Línea y de Guadiaro, situados en el sector más occidental del mar de Alborán, junto al estrecho de Gibraltar.

Pero, ¿qué son estos sistemas sedimentarios y cuál es el interés de su estudio?

Los sistemas turbidíticos son considerados las acumulaciones sedimentarias más importantes en los márgenes continentales; representan los principales sistemas de transferencia del sedimento desde el continente hasta el medio marino profundo, y pueden recordar a los sistemas de torrentes y abanicos aluviales que se desarrollan en tierra en el borde de zonas montañosas. Estos sistemas turbidíticos modelan el fondo marino y contribuyen a la construcción de los márgenes continentales. En el esquema que se muestra a continuación se señalan sus principales elementos morfológicos y sedimentarios: i) cañón submarino, con cárcavas en sus paredes; ii) canal; iii) depósitos de desbordamiento de los canales, que conforman diques en sus márgenes; y iv) depósitos de lóbulos. Para más información sobre los sistemas turbidíticos y ver uno en funcionamiento en el laboratorio, podéis visitar el canal de YouTube OceanLeadership (en inglés), de la expedición científica 354 IODP en el sistema turbidítico de Bengala, en la India.

SsitemaTurbiditico

  • Los cañones (i) representan el elemento alimentador de los sistemas turbidíticos y a través de ellos circula material sedimentario muy variado, desde gravas y arenas hasta fangos. El transporte de sedimento se efectúa principalmente mediante flujos de alta densidad y energía.
  • Los canales (ii) se desarrollan a partir de la desembocadura de los cañones, y representan, dentro de un sistema turbidítico, los principales conductos de transporte de sedimento. Se originan y son mantenidos por flujos gravitacionales, especialmente turbidíticos.
  • Los depósitos de desbordamiento (iii) se desarrollan a ambos márgenes de los canales formado diques, y se forman al desbordarse del canal el material fino que viaja en suspensión en los flujos gravitacionales, como ocurre en las inundaciones que ocurren en los ríos, y que todos hemos visto alguna vez.

Desbordamiento

  • Los depósitos de lóbulo (iv) se desarrollan inmediatamente después del canal o canales principales que alimentan al sistema y la mayoría de ellos se llegan a ramificar en forma de pequeños canales (canales distributarios), donde los diques están muy poco desarrollados o faltan por completo. Los lóbulos presentan una forma de abanico y una topografía suave. Son áreas de gran extensión y relieve casi plano, en las que se depositan sedimentos.

Desde el punto de vista científico,

estos sistemas sedimentarios aportan información sobre los cambios del nivel del mar, del aporte de sedimento desde el continente al océano, de la circulación oceánica y de las variaciones globales del clima.

Desde el punto de vista aplicado,

tienen gran importancia socioeconómica: el conocimiento de su geología es de utilidad para la caracterización de reservorios de hidrocarburos (petróleo y gas); el conocimiento de la frecuencia de los eventos turbidíticos es de interés también para la utilización del fondo marino, por ejemplo para el tendido de cables eléctricos y de comunicaciones, oleoductos, gaseoductos, etc.

En el margen norte del mar de Alborán (sector español) se han identificado al menos nueve sistemas turbidíticos, señalados en color lila en la siguiente figura; de oeste a este tenemos: La Línea, Guadiaro, Baños, Fuengirola, Salobreña, Sacratif, Calahonda y Almería. Estos sistemas se desarrollan en unos relieves complejos, con depresiones y altos morfoestructurales, y con actividad tectónica y sísmica de cierta intensidad. Los sistemas turbidíticos del mar de Alborán se extienden desde los 25 metros de profundidad y alcanzan hasta los 1800 metros en su sector más oriental (Almería).

TurbiditasAlboran
Tomada de la Tesis doctoral de Juan (2016)

Los procesos geodinámicos en el margen del golfo de Vera

Durante la primera fase de la campaña FAUCES-1 estamos trabajando en el margen continental situado al este de Almería. Desde el punto de vista geológico se trata de una región compleja, pues en ella confluyen varios aspectos interesantes. En primer lugar, estamos trabajando sobre una zona del margen continental, es decir, una región en la que se produce la progresiva transición desde la corteza continental (de la península Ibérica) a la corteza oceánica (la cuenca del Mediterráneo occidental). Esta corteza oceánica es aquí bastante moderna desde el punto de vista geológico, pues tiene una edad de poco más de 20 millones de años. La transición continental-oceánica se produce en una franja de unos 60 km, relativamente estrecha en comparación con otras regiones del planeta, lo que supone un adelgazamiento de la corteza de alrededor de 15 km en esta distancia.

Esta parte de la península Ibérica se encuadra dentro de la Cordillera Bética, el relieve orogénico más moderno que podemos encontrar en España, pues esta cadena de montañas se empezó a formar también hace poco más de 20 millones de años; y continúa elevándose lentamente hoy en día, debido al empuje que ejerce África contra Europa. Además, esto ha producido que en la actualidad varias de las fallas de la región sigan activas, eso sí, a la velocidad de los procesos tectónicos, que para que nos hagamos una idea se miden en milímetros por año. Las principales fallas de esta zona son las de La Serrata-Carboneras, Palomares y Polopos, que se pueden ver en la figura que hoy  mostramos.

GolfoVera
Mapa de fallas activas (en blanco) tomadas de la base de datos QAFI del Instituto Geológico y Minero de España, y batimetría a 250 m de resolución tomada de la base de datos EMODNET

Estas fallas, como bien saben los que habitan esta región, pueden generar terremotos, pero no tenemos que alarmarnos por ello; basta con conocer este proceso, prevenirlo y saber qué hacer en el caso de que se produzca uno.

Para completar estos procesos de origen geodinámico, cabe señalar también que la región ha tenido una importante actividad volcánica desde hace 20 millones de años, aunque con mayor intensidad en el período comprendido entre los últimos 9 y 2 millones de años. Son los procesos que dieron lugar a los conocidos edificios volcánicos del cabo de Gata, pero que se extendieron a otros puntos de la zona oriental de Almería y parte de Murcia, y que dieron lugar también a la cresta volcánica de Abubacer, alineación de montes submarinos al sur del cañón que estamos estudiando en esta campaña, y que marcamos también en la figura.

Todos estos procesos geodinámicos —el rápido adelgazamiento del espesor de la corteza, la actividad volcánica hasta época reciente y una tectónica aún viva— hacen que este margen continental sea un punto de gran interés, pues hablamos de importantes factores endógenos que pueden contribuir a las inestabilidades sedimentarias objeto de nuestro estudio.

Posicionando los datos

Como ya se comentó en la anterior entrada del blog, son muchos los dispositivos y el instrumental que adquieren información de todo tipo desde el barco. De poco serviría tanta información si no fuésemos capaces de situarla en el lugar donde ha sido obtenida. Se trata, por tanto, de poner «en su sitio» todos los datos que se obtienen en el barco. Esta labor se realiza, fundamentalmente, gracias a las capacidades que nos ofrece el sistema GPS, conocido por todos. Aunque este sistema de posicionamiento es muy complejo, básicamente se trata de obtener la posición del barco a partir de la triangulación de unos satélites de los que se conoce muy bien su situación.

Cada satélite GPS está enviando continuamente una serie de «mensajes», entre los que se encuentra el nombre del satélite, su posición y el instante en que lo manda. Si nuestra antena GPS es capaz de recibir estos mensajes en un instante determinado, es relativamente sencillo calcular la distancia recorrida por su señal. Si tenemos las distancias entre cada satélite y el barco, junto con la posición de cada satélite, es muy fácil triangular la posición exacta del barco.

Triangulacion

Una vez que tenemos perfectamente ubicado nuestro barco, por supuesto siempre con un rango de error (en nuestro caso, con exactitud de un metro o incluso menos), lo siguiente es localizar los distintos instrumentos dentro del buque respecto del GPS. Así, con la posición que nos da el GPS (latitud, longitud y elevación) y teniendo en cuenta dónde se sitúan los diferentes instrumentos con respecto al anterior, podemos «referir» los datos proporcionados por cada uno de ellos a su verdadera posición.

Con ello conseguimos que, tanto la batimetría de alta resolución que nos ofrecen las distintas ecosondas del barco, así como la de muy alta resolución proporcionada por el AUV (el Idef’x), los perfiles sísmicos, los testigos extraídos, etc., se puedan referir al lugar exacto donde se ha realizado la toma de la información.

Señales

Con esto somos capaces no solo de poder ver las distintas fuentes de información que se han tomado, sino que también podemos analizar dicha información en conjunto con datos adquiridos por otras fuentes para poder tener una mejor idea del contexto geológico de una zona.

Atentos a las siguientes entregas del blog.

Resoluciones, megapíxeles y detalles

En una cámara de fotos o en una televisión buscamos tantos o cuantos megapíxeles, esto es, la máxima resolución posible. En nuestros equipos científicos también manejamos el concepto de resolución, que nos permite, a cada nivel de zoom o escala, ver y estudiar el relieve y el subsuelo marino según el detalle que necesitemos en cada caso. Solo contrastando la información que nos dan las diferentes técnicas y a distintas escalas y resoluciones es cuando podemos tener una completa información geológica de nuestra zona de estudio.

Por ejemplo, si queremos estudiar los grandes rasgos de la estructura profunda del subsuelo marino, usaremos los equipos de reflexión sísmica; y si queremos mirar en detalle la parte superior del subsuelo, necesitaremos estudiar los datos que provienen, en este caso, de una ecosonda paramétrica como se muestra en la siguiente figura:

Perfiles

Del mismo modo, una imagen batimétrica del fondo marino podemos obtenerla con una sonda multihaz de alta resolución instalada en el propio barco; pero si buscamos distinguir con nitidez objetos muy pequeños, del orden de pocos metros o incluso decímetros, necesitaremos que los aparatos tengan otras capacidades, y para ello estamos usando la batimetría multihaz de muy alta resolución de nuestro amigo el Idef’x, que es capaz de sumergirse hasta grandes profundidades para obtener datos mucho más cercanos, a partir de los cuales generaremos imágenes extremadamente detalladas. En la siguiente imagen tenemos el ejemplo de cómo se ve el fondo de un cañón submarino con la sonda multihaz instalada en el barco (a la izquierda) y con el Idef’x (a la derecha), del que os ampliamos además un detalle:

resoulcion-batimetria-v2.jpg

 

¡Ojalá tuviéramos todo el fondo de nuestra zona de estudio cartografiado a muy alta resolución! Lamentablemente, con la tecnología actual, eso nos llevaría años de trabajo.

Otro asunto muy importante a la hora de tomar datos del terreno es saber dónde estamos y de qué punto procede cada dato concreto, pero de eso hablaremos en próximas entradas.

 

Somos un gran equipo

El personal que participa en una campaña oceanográfica a bordo del buque Sarmiento de Gamboa se divide en tres grupos principales: por una parte, está la tripulación, que se encarga básicamente de la navegación y la maquinaria propia que podemos encontrar en cualquier barco, del tipo que sea. También están los integrantes de la Unidad de Tecnología Marina (UTM-CSIC), que son los que manejan todo el material científico y tecnológico propio de un barco oceanográfico, y que os vamos presentando día a día: las ecosondas, los aparatos de prospección sísmica… Por último, está el grupo del personal científico.

Los dos primeros grupos, es decir, la tripulación y los miembros de la UTM, son los mismos para cualquier campaña, y se puede decir que son el personal propio del Sarmiento de Gamboa. Los científicos, sin embargo, cambian en cada proyecto y proceden de multitud de centros de investigación y de las especialidades más diversas: geología marina, pesca, ecología marina, etc., ya que el buque se utiliza para objetivos muy diferentes.

A raíz de ello, y para conseguir la máxima eficiencia y que todos funcionemos como un equipo perfecto, siempre es conveniente que los científicos expliquen al resto del personal del barco cuáles son los objetivos específicos de su respectiva campaña; y así se hizo en la tarde de ayer, cuando David Casas, investigador principal del proyecto Fauces, nos ilustró a todos con una amena introducción a los riesgos geológicos marinos: seísmos, erupciones volcánicas, grandes escapes de gas del fondo y, por supuesto, los deslizamientos asociados a las paredes de cañones submarinos, que son nuestro objetivo principal, por su posibilidad de generar daños en las costas por sí mismos o bien por los tsunamis que pueden provocar.

Charla
David Casas, durante su presentación

Por último, se centró en los problemas particulares de los cañones submarinos que estamos estudiando a lo largo de estos días, y de los que os seguiremos hablando.

ZonasdeTrabajo
Áreas de trabajo del proyecto Fauces

¿Deslizamientos submarinos?

Todos hemos visto alguna vez en carreteras o en la televisión deslizamientos de laderas en tierra firme. Dado que las consecuencias no son siempre deseables para la población, es importante estudiarlos para poder prevenirlos y controlarlos.

El método en tierra es siempre el mismo: nos situamos frente al talud, lo contemplamos desde la distancia larga, lo medimos en la distancia corta… y lo asaltamos en la fase final aupándonos a su zona más elevada para completar la inspección. Luego, con toda la información geométrica, geológica y geotécnica, y con la ayuda de algunos ensayos hechos con muestras de sondeo, calculamos el estado de equilibrio de la zona, poniendo a un lado de la balanza las fuerzas a favor de la estabilidad, y al otro las que pugnan por romper la ladera.EsquemaDeslizamiento

Las laderas que nos han traído hasta aquí difieren en un pequeño detalle: están bajo el mar, a profundidades de hasta 2000 m, pero al igual que las de tierra pueden sufrir deslizamientos. El cañón de Almanzora-Alías-Garrucha, como muchos otros, no es una excepción. Dado que no podemos ver directamente sus márgenes y ni mucho menos caminar por ellas, ¿cómo las estamos estudiando?

Lo primero que estamos haciendo es identificar las zonas potencialmente más peligrosas. Para esta tarea empleamos, en primer lugar, las sondas de batimetría con las que cuentan el barco y nuestro amigo el Idef’x, que día a día nos van desvelando el relieve del fondo marino, del que nos interesan morfologías como grietas, escarpes y pequeñas depresiones, que de otra forma solo podríamos conocer caminando sobre ellas.

BatiDesliza

A continuación, mediante los métodos sísmicos, vemos un corte transversal con cuerpos lenticulares de estructuras internas más bien caóticas y sin estratificaciones claras, marcados en amarillo en la siguiente figura, que nos indican que estos procesos han venido ocurriendo en diversos momentos de la historia geológica del cañón.

Lenticulares

Todo lo contado hasta aquí nos va a permitir definir un modelo geométrico y geológico de estas laderas. Pero esto no es todo: en su estabilidad interviene también una parte mecánica; es decir, la resistencia de los materiales a su rotura y deslizamiento. Pensando en este aspecto, también estamos tomando muestras con un sacatestigo de gravedad, que vimos en nuestra anterior entrada; con algunas de estas muestras, y ya en tierra, efectuaremos ensayos geotécnicos para su caracterización geomecánica. Con este mismo objetivo, pero ya en una segunda fase del proyecto, volveremos a visitar los cañones, en esta ocasión con un moderno equipo de penetración estática, un CPTU (piezocono), lo que supondrá poder caracterizar los materiales in situ desde el punto de vista de su resistencia y de su compresibilidad, algo difícil de hacer en el medio marino. Pero eso será en otra campaña.

Sondeando el terreno

La exploración del fondo marino no se realiza tan solo mediante técnicas indirectas como las sísmicas o las acústicas que comentábamos en anteriores entradas. A veces, cuando localizamos un lugar de especial interés, nos conviene tomar una muestra de los sedimentos marinos para analizarlos en detalle.

Sin embargo, no es preciso que una persona baje físicamente al lugar. Basta con soltar desde el barco determinados aparatos capaces de penetrar unos metros en el fondo y extraer el sedimento, como es el caso del que os presentamos hoy: en la imagen a mostramos un sacatestigos de gravedad, tubo hueco cuyo nombre le viene por ser capaz de hincarse en el fondo debido a la simple acción de su propio peso, tras lanzarlo desde la cubierta. Al tirar de él de nuevo hacia arriba, en su interior nos trae la correspondiente muestra del material de las primeras capas del fondo, lo que se llama un testigo de sedimento.

Ayer precisamente obtuvimos, a 800 m de profundidad, un testigo de algo más de 3 m de longitud mediante este sistema. En la imagen b vemos el tubo del sacatestigos en cubierta, ya fuera del agua, mientras lo limpiamos y etiquetamos. En la imagen c lo hemos cortado en medidas más manejables.

Sondeos1

Ya solo queda guardarlo en una cámara frigorífica (imagen d), para conservar la muestra a la misma temperatura que en su ubicación original y evitar que se generen reacciones químicas que puedan falsear los posteriores análisis que se hagan en el laboratorio. Y será en el laboratorio donde finalmente abramos los tubos y analicemos las diferentes capas que podamos distinguir (imagen e).

Sondeos2

Prospección sísmica

¿Prospección sísmica? Eso de la sísmica es lo de los terremotos, ¿verdad?

Bueno, sí y no. Seísmo significa en griego ‘sacudida’, y los terremotos suponen una sacudida del terreno; pero no son los únicos fenómenos capaces de hacer temblar el suelo. Para lo que nos interesa, una manera eficaz de estudiar la corteza terrestre es precisamente provocar una “sacudida” en la misma, y eso es la prospección sísmica: dar un golpe, algo así como un martillazo, y estudiar las ondas de propagación. En función de la intensidad y el tiempo que tarda esta onda, podemos hacernos una buena idea sobre el tipo de material del sustrato marino, así como de la estructura y los espesores de las distintas capas. Es como cuando damos un golpecito en la pared para comprobar si es un tabique fino o un muro grueso, si es de madera o de ladrillo, si es maciza o está hueca…

Uno de los métodos consiste en disparar en el agua unos cañones de aire comprimido, lo que provoca una onda que se propaga por el agua hasta llegar al fondo marino, es capaz de penetrar una cierta profundidad, va rebotando en las diferentes capas, vuelve a nosotros a través de unos hidrófonos y, finalmente, esta señal de vuelta queda representada en un perfil de sísmica, que es lo que estudiamos.

Aquí tenemos desplegados los cañones en la popa del barco, sumergidos bajo la boya naranja:

Boya

La onda rebotada se recoge en los hidrófonos, situados en el barco; luego los datos se procesan aquí:

Procesado

Y finalmente realizamos nuestra interpretación del fondo marino:

CañonCorte