Notas esenciales sobre el mapeo geológico

El mapeo geológico es la forma en que los geólogos plasman las características físicas de la naturaleza sobre un formato entendible utilizando el papel o cualquier medio digital. A finales del siglo XVIII y durante el siglo XIX, las diversas observaciones geológicas se traducían en trazos y gráficos que apoyados en los fundamentos de superposición y cronología relativa iban cobrando fuerza en el mundo académico. Después de dicha época a mediados del siglo XX, el trabajo organizado entre topógrafos y geólogos fue indispensable para conocer mejor las dimensiones de los terrenos. Además de que alcanzaban conocimiento sobre la estructura y composición de la corteza terrestre las cuales eran susceptibles a plasmarse dentro de planos más exactos denominados como mapas geológicos. Actualmente, es bien conocido que los gobiernos e institutos estatales (P. Ej. Servicios Geológicos) así como la empresa privada (minera, ingenieril y de hidrocarburos) siempre han sido recurrentes consumidores de mapas geológicos. Y que esto se debe a que tales productos son efectuados por geólogos experimentados que brindan un grado de confianza aceptable a la exploración con el fin de obtener detalles precisos sobre el suelo, rocas y posibles recursos económicos de un área geográfica con miras a su aprovechamiento. Con los años, la densidad de cartografía geológica se ha incrementado en el planeta, habiendo incluso estudios académicos que no sólo se enfocan en tener una aplicación directa. En todo caso, al ser el mapeo y el mapa geológico las fuentes de conocimiento de las potenciales riquezas explotables de un país, éstos determinan parcialmente el comportamiento económico de su sociedad.

En base a lo anterior, de forma personal y simple, se puede decir que el mapeo geológico es la representación cartográfica de todos los elementos geológicos observables en un sitio. Tal como sucede con los diferentes tipos de suelo, roca y estratos rocosos (litología/estratigrafía), evidencias de deformación (geología estructural/tectónica), etc. Usando las palabras de Muthoni (2010), el mapeo geológico es el proceso de seleccionar un área de interés y de identificar todos los aspectos geológicos presentes con el propósito de preparar un reporte y mapa geológicos detallados cuya calidad dependerá de la exactitud y precisión del trabajo de campo. Así, será posible apreciar los diferentes tipos de rocas de una región, estructuras, formaciones geológicas, manifestaciones geotermales, edades, distribución de yacimientos económicos y fósiles. Años atrás, Barnes y Lisle (2004) en su libro sobre mapeo geológico básico, mencionan que los mapas más exactos son los más útiles para cualquier trabajo geológico relacionado. De hecho, los autores hacen uso literal de las palabras de Wallace (1975), diciendo que no existe un sustituto para un mapa geológico y que la geología básica debe ser fundamental y en caso estuviese errada, todo estudio posterior también estaría errado.

Por estos motivos es que el mapeo geológico se utiliza en la investigación del territorio nacional con distintos niveles (escalas) de detalle teniendo como beneficiarios directos a los organismos estatales/privados y a la sociedad. Específicamente, y tal como el Servicio Geológico de Colorado lo estipula, el mapeo geológico es una herramienta investigativa que es útil para conocer sobre peligros geológicos, recursos minerales y acuíferos subterráneos. Más detalladamente, el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) establece que el resultado de un mapeo geológico, es decir el mapa, provee información sobre diferentes aspectos. Por ejemplo, el de reducir el daño social provocado por los peligros geológicos como terremotos y deslizamientos; encontrar  formas seguras de extraer recursos económicos tal como minerales e hidrocarburos; identificar sitios aptos para desarrollar la agricultura y construcción; así como confiere a la academia un contenido más sólido para saber sobre la historia geológica de una región.

Si bien es indispensable que el geólogo que efectúe el mapeo debe contar con un grado aceptable de experiencia, las habilidades necesarias con las que se debe contar al empezar con este tipo de trabajos no deberían ser tan exigentes. Tan importante como la experiencia es tener una buena condición física, una adaptable orientación geográfica-espacial en terreno, capacidad de estimación de longitudes horizontales y verticales, identificación de geomorfologías a partir de la lectura de mapas topográficos, correcta identificación de minerales, rocas y estructuras geológicas (fallas/pliegues); y sobre todo, orden y disciplina en la colocación de la información de campo sobre el mapa.

Otro tema son los materiales de trabajo a usar. Suele ocurrir que para un mapeo de alcance básico o avanzado el geólogo necesita un conjunto mínimo de implementos. La herramienta básica es el mapa topográfico que cuenta con curvas de nivel separadas cada cantidad de metros los cuales deben ser los adecuados para la escala de trabajo escogida. Por lo general, un mapa topográfico a escala 1/50,000 tiene separaciones de altitud de cada 50 metros donde sus curvas de nivel maestras yacen separadas cada 200 metros. Un mapa a escala 1/5,000 tiene curvas de nivel separadas cada 5 metros cuyas curvas maestras pueden tener intervalos cada 20 metros u otra longitud que el geólogo decida. Igualmente, las fotografías aéreas y/o imágenes satelitales son una fuente interesante de información al momento de tener claro el tipo de geología a registrar; así como permiten extrapolar mediciones directas hasta en sitios de difícil acceso. Para tomar datos de direcciones e inclinaciones (rumbos/buzamientos) resulta conveniente la adquisición de una brújula; y aunque existen de diversos modelos, la geometría y orientación espacial del dato duro de campo siempre deben ser los mismos sin importar tampoco la forma de manejo de la brújula que el geólogo haya adoptado en la toma de datos (P. Ej. La regla de la mano de derecha). Un correcto posicionamiento geográfico se obtiene a partir del GPS, para las descripciones, apuntes y toma de muestras es indispensable el chaleco multibolsillo, martillo geológico (picota o picsa), lupas, lápiz de dureza, bolsa de muestreo, cinta de embalar, cuaderno de anotaciones, ácido clorhídrico, cámara fotográfica, juego de lápices-colores, entre otros.

Aunque no hay reglas estrictas sobre cómo mapear un área de trabajo en particular. Es recomendable disciplinarse en alguna metodología que con el tiempo pueda llegar a personalizarse (Fig. 1). Por supuesto, no está de más considerar el recopilar información previa con el fin de estar conscientes de qué aportes nuevos puedan extraerse. Sin tomar en cuenta la sencillez o complejidad geológica que involucre el área de trabajo, es muy común que los programas de mapeo se den debido a que siempre hay algo nuevo que pueda ser investigado en función de las escalas y especialidades. De modo que las sesiones precampo solamente son referenciales y tienen que ver muy poco con la calidad del mapa geológico final ya que esta característica depende de la riqueza del trabajo durante y después de las observaciones propias de campo. A su vez, tal riqueza y su respectiva presentación de datos varían de un geólogo a otro, esto es aún más notorio al momento de revisar la forma de obtención, colocación y presentación de parámetros geológicos debido a que no siempre existe un sistema que permita estandarizarlos.

Figura 1. Metodología de trabajo utilizada en Explorock SAC, la secuencia de números desde el 1 hasta el 6 representan el orden en que los procesos son abordados. Esta forma en la que se efectúa el mapeo geológico no es restrictiva y cada persona o grupo profesional puede crear una propia metodología de acuerdo a sus necesidades. BDG: Base de Datos Digital, P: Proceso y R: Resultado.

Debido a que el mapeo geológico se realiza tomando a la naturaleza como referente, se puede efectuar en cualquier espacio abierto: Relieves cercanos al nivel del mar, alturas montañosas y paisajes selváticos. De hecho, en cada uno de estos sitios existe un cierto nivel de complejidad por motivos de accesibilidad y seguridad. Es indudable que las facilidades para trabajar en diferentes regiones son variables y que por esta misma razón los datos geológicos a conseguir lo sean también. En el caso del territorio peruano, no es igual de sencillo realizar transectas en el Antearco que comprende buena parte de la región costera con morfologías relativamente llanas, en comparación a recorrer las alturas andinas de las Cordilleras Occidental y Oriental en las que existen desniveles topográficos y pendientes más elevadas. Algo similar sucede con los paisajes selváticos que abarcan la zona subandina y el llano amazónico peruano donde las gruesas capas de vegetación impiden un fácil acceso a la vez que cubren la mayor parte de los afloramientos rocosos.

Todo geólogo o profesional relacionado sabe que una forma acertada de comenzar con un mapeo geológico es determinando los límites del área de trabajo al inicio de cada proyecto. Al ya saber qué es lo que se desee registrar, se pasa a seleccionar una escala que sea cómoda. Es decir, que permita que la información obtenida en campo sea distribuida sobre el mapa de forma ordenada, limpia, espaciada y que como mínimo sea entendible para otros colegas en términos de diversidad petrológica y relaciones geométricas-estructurales. Este proceso tiene lugar clásicamente mediante el uso del papel. No obstante, en la actualidad existen dispositivos digitales (rugged tablets) que funcionan con sistemas operativos como Windows que tienen instalados softwares de adquisición de información (P. Ej. ArcPAD, Field Move, GVMapper) con la meta de capturar datos geológicos de campo de una forma más sistemática, estandarizada y validada. En muchos de los países del mundo el uso de las herramientas digitales está extendido con bastante anterioridad y ya dejó de ser un gasto frívolo respecto a la obtención de información fidedigna de campo tanto en la enseñanza universitaria como en la industria (McCaffrey et al., 2003; Sing, 2003; Whitmeyer et al., 2010) a razón de que muchos de los parámetros de posicionamiento geográfico están unificados en un solo dispositivo (Brown y Sprinkel, 2008). En función de esto, es importante aclarar que el manejo de medios convencionales o digitales no afecta al producto final de un mapeo. Especialmente porque lo que cuenta no es el medio por el que se elabora; sino la cantidad, calidad, grado de detalle y profesionalismo con los que dicha información haya sido capturada.

Un caso aparte es la sustitución del uso de la brújula por el manejo de smartphones. En una reciente publicación de Allmendinger et al. (2017) se habla de que el uso de celulares en el desarrollo de trabajos geológicos serios será más común en los próximos años de acuerdo a su funcionalidad, reducción de costos, rapidez y precisión en la medición de planos geométricos (estratos/superficies de falla). Los autores realizaron sus pruebas de campo tomando como fundamento la lectura de datos espaciales por medio de los sensores “avanzados” (acelerómetros/inclinómetros/magnetómetros) que tienen integrados los celulares iPhone (Apple); para luego elaborar una comparación entre los datos de campo obtenidos a partir de éstos y de  brújulas convencionales. De modo que llegaron a la conclusión de que no existe una diferencia importante en el uso de ambas metodologías asegurando de que los celulares iPhone son fiables para el trabajo geológico moderno. Una de las desventajas del empleo de esta metodología y que los autores minimizan, es el hecho de que existen variaciones en la precisión de lectura de datos cuando el celular se encuentra cerca de metales. Esto último en la práctica es incómodo de evitar ya que durante las labores de campo el geólogo lleva como mínimo consigo el martillo geológico y el lápiz de dureza, entre otros objetos metálicos. Por esto y otras razones que no se discuten en este artículo, resulta difícil de creer que la calidad de los datos conseguidos por un celular sea igual de fiable que la de una brújula especializada. Sin embargo, habría que establecer ciertas limitaciones y tener precaución a dicho uso. Debido a que los resultados de campo de Allmendinger et al. (2017) muestran también un grado de coherencia nada despreciable a través de datos estadísticos (estereogramas). De forma análoga, en medicina por ejemplo, existen casos clínicos de articulación ósea en los que el tratamiento de la cadera debe entenderse mediante la toma de datos de reflexión y rotación sustituyendo el uso de inclinómetros por el de smartphones Android (Charlton et al., 2015). Si bien la autora no afirma que los smartphones reemplazarán a los sistemas médicos convencionales, lo que hace en realidad es sugerir que los celulares son una buena opción cuando el presupuesto y el detalle del estudio no presenten exigencias elevadas. Volviendo al caso geológico, si se analiza el aspecto económico, probablemente un punto no favorable en el empleo de smartphones tal como sugiere Allmendinger et al. (2017) es que en Latinoamérica los modelos más sofisticados de la marca Apple pueden llegar a costar tanto o más que las brújulas analógicas.

Con la intención de citar algunos ejemplos correspondientes a Explorock SAC, el enfoque de mapeo se ha volcado más a una forma tradicional sin dejar de lado el uso de sistemas de información digital SIG/GIS 2D y en algunos casos hasta en 3D. Como empresa, comprendemos que los clientes suelen exigir un trabajo detallado, limpio, organizado, entendible y disponible para su compartición a cada uno de los participantes involucrados en un proyecto. Muchos de nuestros mapeos geológicos han tenido como escenarios a afloramientos de rocas sedimentarias e ígneas asociadas a fallamientos y plegamientos. En el Antearco del centro del Perú dentro de la ciudad de Lima, se está realizando la reactualización de la geología del Morro Solar a escala 1/5,000 (Fig. 2A). En la Cordillera Occidental, se ha remapeado parte de la Faja Corrida y Plegada del Marañón en los alrededores de la mina Uchucchacua a escala 1/50,000 (Fig. 2B). En la Cordillera Oriental, en los alrededores de Huachón al este de Cerro de Pasco, se rehízo la cartografía de rocas paleozoicas y mesozoicas a lo largo de frentes de cabalgamiento NO-SE (Fig. 2C) vinculados a ocurrencias polimetálicas de Zn-Ag-Pb. Una característica particular en todos estos trabajos es que el mapeo geológico partió desde cero, manteniendo una metodología sólida acompañada del reconocimiento de las litologías y contactos discordantes o de fallamiento que pudiesen separar a las unidades litoestratigráficas. Es así que una adecuada combinación de métodos tradicionales puede llegar a tener un valor agregado más resaltante al momento de procesarlos y analizarlos. A pesar de lo que podría pensarse, esta forma de trabajo no le resta calidad sino que al contrario, inyecta fluidez al entendimiento geológico de un área de estudio sea cual sea el tópico especializado de turno.

Figura 2. Mapas geológicos de formato corporativo-público que han sido elaborados por Explorock SAC. A: Mapa geológico de campo sin procesamiento SIG/GIS del sector norte del Morro Solar en Lima-Perú. B: Mapa geológico de campo sin procesamiento SIG/GIS del sector este de la mina Uchucchacua en Oyón-Perú. C: Mapa geológico procesado en ArcGIS (sin topografía) de los alrededores de Huachón en la provincia de Pasco.

A lo largo de este artículo se ha podido mencionar una serie de notas concernientes al mapeo geológico desde en qué consiste, cuál es su función, quiénes se benefician de éste, qué requerimientos profesionales y logísticos se necesitan para efectuarlo, entre otros. Así, no es complicado darse cuenta que el mapeo geológico es un procedimiento técnico de notoria relevancia con el que organismos estatales y privados del rubro ambiental-energético están familiarizados. Más aún si se pretende develar los peligros propios de la naturaleza, recursos naturales y las condiciones de los suelos-rocas que ayuden a prosperar a la agricultura al mismo tiempo que al sostenimiento de obras civiles. Esto es comprensible debido a que no se puede valorar lo que no se conoce, sobre todo con el fin de tener datos cualitativos que corroboren el conocimiento empírico de las características aprovechables y no aprovechables de un país. Su desarrollo implica que el usuario cuente con los conocimientos geológicos básicos que son impartidos desde la universidad y que luego se van afinando con los años de experiencia. Finalmente, el mapeo y por lo tanto el mapa geológico, deben ser lo más representativos posibles respecto a la realidad independientemente de la metodología de trabajo que se utilice.

Referencias:

-ALLMENDINGER, R.W., SIRON, C.R., SCOTT, C.P. (2017). Structural data collection with mobile devices: Accuracy, redundancy, and best practices. Journal of Structural Geology, volume 102, p. 98-112.

-BARNES, J., LISLE, R. (2004). Basic Geological Mapping, fourth edition. The Geological Field Guide Series. John Wiley & Sons Ltd.

-BROWN, K.D., SPRINKEL, D.A. (2008). Geologic field mapping using a rugged tablet computer. U.S. Geological Survey Open-File Report, 1385: 53-58.

-CHARLTON, P.C., MENTIPLAY, B.F., PUA, Y-H., CLARK, R.A. (2015). Reliability and concurrent validity of a Smartphone, bubble inclinometer and motion analysis system for measurement of hip joint range of motion. Journal of Science and Medicine in Sport 18, p. 262-267.

-MCCAFFREY, K., HOLDSWORTH, R., CLEGG, P., JONES, R., WILSON, R. (2003). Using Digital Mapping Tools and 3-D Visualisation to Improve Undergraduate Fieldwork, Planet, 11:1, 34-37.

-MUTHONI, L. (2010). Geological Field Mapping. Presented at Short Course V on Exploration for Geothermal Resourcer-Kenya, Oct. 29-Nov. 19.

-SING, C.T. (2003). Review of digital geological mapping techniques. Geological Society of Malaysia, Bulletin 46, pp. 167-172.

-WALLACE, S.R. (1975). The Henderson ore body-elements of discovery, reflections, Mining Engineering, 27(6), 34-36.

-WHITMEYER, S., NICOLETTI, J., MADISON, J. (2010). The digital revolution in geological mapping. GSA Today, v.20, no. 4/5, p. 4-10.

Links utilizados:

Servicio Geológico de Colorado: http://bit.ly/2wjn5pf Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS)