Extraer datos estructurales en los trabajos geológicos de campo puede ser un desafío según el acceso y la complejidad geológica del área de estudio. Los rumbos y buzamientos de planos (estratos, fallas o pliegues) tienen un valor importante al momento de construir secciones estructurales, o cuando se requiere conocer los estilos de deformación tectónica. En terreno, una brújula o un celular de buena precisión ayudan a medir datos estructurales de forma sistemática, en ocasiones sucede que estos datos pueden coexistir con áreas de nula información. Y peor aún, justo en dichas áreas es donde la interpretación de una sección podría ser más crítica y provechosa. Por ello, la extracción de datos estructurales usando modelos de elevación digital es una metodología de trabajo novedosa y de gran soporte para los trabajos geológicos.
Felizmente, con los avances de las herramientas computacionales, existe el plugin ThreePointMethod desarrollado para QGIS y lanzado por Ewelina Brach el 28 de enero del 2023. Este plugin se basa en el «método de los tres puntos» que en geología estructural sirve para calcular geométricamente las orientaciones (manteos) de planos.
De por sí, ThreePointMethod resulta de gran ayuda porque automatiza y calcula con precisión los rumbos, direcciones de buzamiento y buzamientos de planos. Lo que hace años podía hacerse dato por dato, de forma tediosa y con mucho tiempo de inversión, ahora con este plugin se pueden calcular cientos y hasta miles de datos estructurales en menos de un minuto. El volumen de datos resultantes terminan distribuidos en tablas de atributos de QGIS, las cuales pueden ser integradas a bases de datos maestras, siendo estas últimas muy importantes ya que luego pueden proyectarse hacia cualquier programa modelador como Move, ArcGIS o Leapfrog Geo.
El único inconveniente de trabajar con ThreePointMethod es la necesidad de contar con información dura. Empezar a crear los datos estructurales en Google Earth Pro, particularmente al definir sus ubicaciones (este-norte) junto con los tres puntos auxiliares (necesarios para la ejecución del «método de los 3 puntos») es un proceso que suele ser prolongado según el número de datos que se pretendan extraer. ThreePointMethod tiene mucha ventaja sobre otros programas similares como GMDE (propiedad de Rick Allmendinger), debido a dos razones importantes: permite obtener resultados masivos en hojas de cálculo en un único, automático y rápido proceso dentro de QGIS, así como en el se puede utilizar el modelo de elevación digital de la precisión que se desee, cuestión que no es posible en GMDE porque utiliza cotas no siempre precisas de satélites predefinidos.
Por el lado favorable, al tener la información dura lista, ésta se lleva a QGIS donde rápidamente se obtienen los resultados. Éstos son bastante buenos y satisfactorios porque por ejemplo, para mi tesis de doctorado he obtenido poco más de 1000 datos estructurales en estratos los que poco más del 90% de ellos resultaron coherentes con las mediciones realizadas en campo. De hecho, esta es una muy buena tasa de éxito para un procesamiento remoto.
En esta publicación, mostraré un paso a paso (¡muy general!) sobre la extracción de datos estructurales de estratos usando modelos de elevación digital mediante QGIS y el plugin ThreePointMethod.
Requerimientos
Para llevar a cabo la metodología de trabajo presentada a continuación se necesitan las siguientes herramientas libres y datos geográficos:
-Tener instalado Google Earth Pro y Geolokit en el computador. Geolokit es útil para representar la simbología de rumbos y buzamientos de estratos dentro del entorno de Google Earth.
-Tener instalado QGIS en el computador, de preferencia instalar la versión estable LTS más actualizada.
-Tener instalado el plugin ThreePointMethod en QGIS.
-Contar con un modelo de elevación digital (DEM), del área que se desee, de preferencia de alta resolución de 12m (por ejemplo, tomados de los datos espaciales de la NASA).
-Una línea de sección definida que atraviese el área de estudio, en formato KML de Google Earth Pro.
-Cualquier procesador de hojas de cálculo.
Consideraciones
ThreePointMethod requiere obligatoriamente trabajar con tres puntos auxiliares los cuales son creados en Google Earth Pro para cada dato estructural a calcular. Es decir, si de un área de estudio se desea extraer 100 datos estructurales entonces se requerirá establecer 300 puntos auxiliares (¡siempre múltiplos de 3!). Cada triada de puntos auxiliares servirá para generar un registro de rumbo, dirección de buzamiento y buzamiento para un único dato estructural. Este último posteriormente puede ser ploteado dentro de la cartografía geológica tal cual hubiese sido medido en campo.
Metodología de trabajo
Esta metodología original ha sido ideada y desarrollada por quien escribe (Luis Ayala) y el geólogo Patrice Baby. Los datos estructurales que se van a extraer del modelo de elevación digital son los rumbos y buzamientos de estratos. Cada uno de los pasos son:
Paso N°1:
Paso N°2:
Paso N°3:
Paso N°4:
Paso N°5:
A partir de estos resultados, los datos estructurales en la tabla de atributos final pueden exportarse a una hoja de cálculo externa para su manipulación en otros programas. Un ejemplo de ello se aprecia en el Paso N°1 (B) donde los rumbos y buzamientos finales está ploteados «geológicamente» gracias a Geolokit.
Conclusiones
Si bien estos pasos son generales y omiten procesos muy particulares ejecutados dentro de los programas mostrados, es importante resaltar que este aporte ayuda a obtener datos estructurales confiables, cuya precisión sería discusión de una próxima publicación. En la base de datos presentada en esta publicación se ha notado que los resultados guardan bastante relación con los datos estructurales tomados en campo previamente. Si la calidad de la información resultante fuese decepcionante ello podría deberse a otros factores como la calidad de los modelos de elevación digital (precisiones mayores a 50m), o a la poca precisión de la digitalización manual de los puntos auxiliares en Google Earth.
La extracción de datos estructurales usando modelos de elevación digital mediante QGIS y el plugin ThreePointMethod es de gran soporte para los trabajos geológicos pre y poscampo. Entonces estamos en condiciones de reafirmar que las herramientas computacionales son el camino a seguir para generar mejoras en mapas geológicos y secciones estructurales.
Agradezco a Johan Ramírez y a los chicos del curso de Geología de Campo 1 (PUCP) por incentivarme a escribir esta publicación.