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Ver el documento (formato PDF)   Ghidella, Marta Elba.  "Desarrollo de métodos de interpretación de datos geomagnéticos aéreos y satelitarios : Su aplicación a la evolución tectónica del Antártico"  (1997)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
El Continente Antártico y los mares que lo rodean constituyen una de las regiones más inaccesibles del planeta. por su riguroso clima y su permanente cobertura de hielo. Para Ia exploración de regiones como ésta cobran especial importancia los métodos aéreos y satelitarios. Dos métodos geofísicos geopotenciales, Ia magnetometría y la gravímetría, que se basan en la medición de los campos magnéticos y gravitatorios, respectivamente, se pueden implementar desde satélites o aviones. Los métodos de reducción, procesamiento e interpretación de los datos son diferentes para cada caso: magnitud medida y plataforma empleada. Hemos trabajado en los métodos de reducción de los datos geomagnéticos del satélite Magsat con el cometido de separar Ia contribución de Ia corteza terrestre de las contribuciones del campo principal y el campo externo a la tierra, y para verificar los resultados obtenidos, anomalías magnéticas de orígen supuestamente cortical, hemos estudiado su correlación con datos aeromagnéticos de alta densidad de cobertura en una región centrada en Ia Península Antártica. Por medio de modelos bi y tridimensionales pudimos demostrar que las fuentes de las anomalías magnéticas observadas por el satélite son las variaciones enla estructura de la corteza resultantes de actividad volcánica y plutónica relacionadas con la paleo subducción en el margen Pacífico de la Península Antártica. EI ajuste de dos conjuntos de datos a diferentes alturas nos permitió reducir Ia ambigüedad en la determinación de las fuentes, y además comprobar que la contribución al campo magnético de las rocas de Ia corteza terrestre es detectable a alturas de satélite aun en regiones tan cercanas al óvalo auroral como las antárticas. Esta conclusión está condicionada a los métodos de reducción de los datos satelitarios: para un satélite como Magsat, que operó en órbita heliosincrónica casi polar, ubicada en un meridiano amanecer ­ atardecer, es necesario que con posterioridad a la aplicación de métodos de depuración primarios se apliquen filtros pasabanda bídímensíonales, que permiten eliminar la influencia de los campos ionosféricos cuasi-estables. Los resultados conseguidos nos permitieron ganar confianza en el campo de anomalías satelitarias y extender la modelación más allá de la cobertura de los datos aeromagnéticos, obteniendo de esta manera una estimación de la distribución en superficie y en profundidad de las regiones de la corteza antártica con propiedades magnéticas significativas, y elucidar su rol en los procesos geodinámicos. Con los datos aeromagnéticos es posible obtener información de mayor resolución (la contrapartida es que no tienen cobertura global como los satelitarios). Un estudio crítico de las técnicas de inversión de las anomalías magnéticas para hallar el techo del basamento magnético, y una nutrida experimentación numérica, nos autorizaron a determinar que las técnicas lineales son las que producen los mejores resultados prácticos cuando se trata de trabajar con conjuntos de datos grandes. Desarrollamos un método basado en el análisis espectral de los perfiles de anomalías magnéticas con el cual produjimos una mapa del relieve del basamento magnético en el mar de Weddell y el margen de La Peninsula Antártica, y usando datos existentes de topografía, llegamos a una estimación del espesor sedimentario que concuerda razonablemente con los resultados obtenidos por otros métodos, en los pocos lugares en que los hay. La detección de una profunda cuña sedimentaria de dirección Norte - Sur con su eje ubicado sobre Ia plataforma Este de la Península Antártica. en lugar de estar en el talud continental como suele ser lo normal, nos indujo a intentar invertir los datos gravimétricos existentes (aéreos y satelitarios) para verificar el relieve del fondo marino en la margen, muy difícilde medir directamente por la presencia de hielo flotante. Analizamos la función de admitancia para gravedad - topografía (relación espectral, que depende de las propiedades elásticas de la litosfera y de la historia de sedimentación), y encontramos que bajo ciertas condiciones puede ser usada para hallar la topografía a partir de la gravimetría. Esto se logró con el uso de la fase de la función, luego de comprobar que en márgenes continentales es compleja y fuertemente no lineal. Pudimos así verificar que el borde de plataforma en realidad se encuentra alrededor de 100 km al Oeste de lo que los mapas anteriores indicaban. Las características morfológicas del margen, y la abundancia de sedimentos en la zona del talud, indican que se formó como un margen pasivo no volcánico. Sin embargo, las anomalías magnéticas de expansión de fondo oceánico indican, mar adentro, una dirección de expansión prácticamente paralela a la línea de costa. Esto sugiere que desde que el margen se abrió, alrededor de 200 Ma (millones de años) atrás, hasta la actualidad, la Península Antártica sufrió una rotación de alrededor de 90 grados en el sentido de las agujas del reloj. Hay bastante consenso respecto a los movimientos de deriva de la Península en los últimos 84 Ma. Las huellas de los movimientos anteriores, si bien deterioradas por el tiempo, se encuentran en el mar de Weddell como anomalías magnéticas y gravimétricas. Utilizando la teoría de la Tectónica de Placas, que dice que los movimientos de los continentes se pueden ajustar mediante rotaciones rígidas en una esfera (la tierra), elaboramos un modelo cuantitativo de los movimientos más antiguos de la Península. Según este modelo, la corteza del mar de Weddellse generó casi exclusivamente por la separación entre Antártida Oeste y Sudamérica, siendo la excepción la posibilidad de que la posición inicial del punto triple generado al abrirse el Océano Atlántico haya estado en el centro de este mar y permanecido allí por un período de 20 Ma. La posición inicial de la Península Antártica se ubica en el margen SO de Sudamérica en compatibilidad con la propuesta proveniente de estudios geológicos de que se separó con la formación de la cuenca marginal de Rocas Verdes. Los movimientos subsiguientes (hasta Ilegar a los 84 Ma) se subdividen en cuatro etapas, que entotal implican una rotación dextrógira de casi 90° en conjunción con una traslación hacia el Sur si se toma Sudamérica como referencia. Si se considera que todos los bloques continentales que componen Antártida Oeste compartieron estos movimientos, nuestros resultados son razonables en el sentido de que no se producen superposiciones de masas continentales, y son entonces compatibles con la idea generalizada de que si hubieron desplazamientos relativos entre estos bloques, no fueron demasiado grandes, por lo menos a partir de los 140 Ma

Abstract:
The Antarctic continent and its surrounding marine areas constitute one of the most inaccessible regions of the world, due to its harsh climate and permanent ice coverage. lt is for the exploration of such regions that airborne and satellite methods attain special relevance. Two geophysical geopotential methods, namely magnetics and gravity, which are respectively based on the measurement of the geomagnetic and gravitational fields, are able to be implemented on satellites and aircrafts. We have worked on reduction procedures for the Magsat satellite geomagnetic data by addressing the isolation of the crustal contribution from the main and external magnetic fields of the earth, and, in order to check the results thus attained, supposed to be magnetic anomalies of crustal origin, we have studied their correlation with high density aeromagnetic data in a region centered in the north of the Antarctic Peninsula. We have been able to prove, through the use of two and three dimensional modelling, that the sources that create the magnetic anomaly field derived from the satellite data are crustal structure variations resulting from volcanic and plutonic activity related to the paleo subduction on the Pacific margin of the Antarctic Peninsula. The simultaneous fit to two data sets from different altitudes allowed us to minimize the ambiguity in source determination, and furthermore prove that the crustal contribution to the magnetic field can be detected at satellite altitudes even in an area as close to the auroral oval as the Antarctic. This conclusion is conditioned to the satellite data reduction techniques: for a satellite like Magsat that operated on a sun synchronous orbit in the down - dusk meridian, it is essential that following the primary reduction a two dimensional band pass filtering procedure be applied to the data in order to eliminate the influence of the cuasi stable ionospheric fields. The achieved results encouraged us to trust the satellite magnetic anomaly field, and therefore to extend the modelling commitment beyond the aeromagnetic data coverage, obtaining in this way an areal and depth distribution of estimates of the zones of the Antarctic crust that posses significant magnetic properties, and to elucidate theirrole in geodynamic processes. The aeromagnetic data set allows us to get more detailed information about the underlying terrains (the drawback is that the coverage is not worldwide as it is for a satellite). A critical study of the magnetic anomaly inversion techniques that are used to derive the depth to the magnetic basement, and a profuse numerical experimentation, allowed us to determine that the linear techniques yield the best practical results when large data sets are involved. We have developed a method based on magnetic anomaly profile spectral analysis with which we produced a map of the magnetic basement relief that comprises the Weddell Sea and the Antarctic Peninsula margin. By using existing bathymetric data, we obtained sediment thickness estimates that are in reasonably good agreement with the few existing results attained by other geophysical methods. The detection of a deep sedimentary wedge with a north - south directed axis Located on top of the eastern Antarctic Peninsula continental shelf, instead of being on the slope as is normally the case, lead us to try an inversion of the of the existing (airborne and satellite) gravity data in order to check the depth of the sea water along the margin. as direct bathymetric measurements are difficult to accomplish due to the presence of large floating ice fields. We analyzed the gravity - topography admittance function (it is a spectral ratio that depends on the litosphere’s elastic properties and on the history of sedimentation), and we found that under certain conditions it can be used to derive topography from gravity. This was finally achieved by the use of the phase of the admittance. after having found out that on continental margins it is a largely non linear complex function. We could thus verify that the shelf edge is located at about 100 km west from what previous maps show. The margin morphology and the great sediment overburden at its slope indicate that it was Created as a non volcanic passive margin. However, the seaward seafloor magnetic anomaly pattern implies a spreading direction which is rougth parallel to the shoreline. This suggests that from the early opening of the margin, at about 200 Ma (million years) ago, until present time, the Antarctic Peninsula has undergone a 90 degrees clockwise rotation. There is sufficient consensus regarding the drift of the Antarctic Peninsula during the past 84 Ma. The imprint of the former movements, even deteriorated by the elapsed time. show up in the Weddell Sea as magnetic and gravity anomalies. Under the frame of Plate Tectonics, which states that the continental movements can be described by rigid rotations on a sphere (the earth) we have created a cuantitative model of the oldest drift movements of the Antarctic Peninsula. According to this model, the crust underlying the Weddell Sea was created almost exclusively by the separation between West Antarctica an South America, the only exception being the possibility that the initial position of the triple junction, resulting from the opening of the South Atlantic Ocean, could have been in the center of the Weddell sea and stayed there for about 20 Ma. The initial position of the Antarctic Peninsula is located on the SW South American margin in agreement with the proposition emerging from geological studies that it separated from South America concurrently with the creation of the Rocas Verdes basin. The subsequent movements (up to 84 Ma b.p.) are separated into four stages which altogether imply a dextral rotation of almost 90°, combined with a southward translation of relative motion with respect to South America. If all the continental blocks that comprise West Antarctica are assumed to have shared these movements, our results are feasible under the consideration that there are no overlaps of continental masses, and are therefore compatible with the generalized idea that, if there were relative movements between the blocks, they have not been very large, al least for the past 140 Ma.

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Registro:
Título : Desarrollo de métodos de interpretación de datos geomagnéticos aéreos y satelitarios : Su aplicación a la evolución tectónica del Antártico     =    Development of techniques for airborne and satellite geomagnetic data interpretation. Their application to tectonic evolution of the Antarctic
Autor : Ghidella, Marta Elba
Director : LaBrecque, John L.
Duhau, Silvia Noemí C.
Año : 1997
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Física
Instituto Antártico Argentino
Grado obtenido : Doctor en Ciencias Físicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_2998_Ghidella
Idioma : Español
Area Temática : Geología / Geofísica
Palabras claves : GEODINAMICA; GEOMAGNETISMO; GRAVEDAD; ANOMALIAS MAGNETICAS Y GRAVIMETRICAS; REDUCCION DE DATOS; MODELACION NUMERICA; TECNICAS DE INVERSION; TECTONICA DE PLACAS; ANTARTIDA; GEODYNAMIC; GEOMAGNETISM; GRAVITY; MAGNETIC AND GRAVITY ANOMALIES; DATA REDUCTION; INVERSION TECHNIQUES; PLATE TECTONICS; ANTARCTIC
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