CARTOGRAFIADO DE LA MORFOLOGÍA SUBGLACIAR DE LA MALADETA Y ANETO MEDIANTE GEORRADAR

Abstract

[EN] This thesis is going to deal with the mapping and study of the two most important temperate glaciers in the Spanish Pyrenees by applying a non-destructive geophysical survey technique: GPR. The GPR by emitting electromagnetic pulses capture all internal reflections produced by subglacial and englacial elements that make up the icy bodies. It has been developed its own working procedures concatenated to process the GPR data set and get the electromagnetic parameters characteristic of these formations. The mapping of the surface of the glaciers is the base to create a whole structure of interrelated data from the uppermost layer to conclude the mapping of the basal bed. The main objective is to obtain georeferenced mapping glacier, allows us to set the location, orientation and connectivity of all structural elements supraglacial, englacial and subglacial with the geomorphology of the Pyrenees level. In order to achieve this objective, while taking the GPR data, they are supplemented by control points taken on the route of geophysical profiles with GPS technology and classic topography. Firstly, we locate the contact interfaces between materials with different electromagnetic characteristics, the interface between firn and temperate ice, and the interface thereof with the glacier bed. With data from the travel time of the wave from the transmitting antenna to reach each interface, the thickness of the firn and the depth of temperate ice are determined. Comprehensively analyzing traces and spectra of the GPR data, which is generated by the reflections of the electromagnetic wave passing through media with different dielectric properties, the values of the velocity of the electromagnetic wave is obtained, the amplitude, frequency, polarity, the dielectric constant of the medium, the density of the medium, or moisture content, presence of air bubbles, etc ... these parameters are related to each other. The second objective is proposed classification of the detected structural elements, for which the set of quantifiable data (physical parameters of the wave) is combined with the visual data or GPR radargrams (pattern reflections in electromagnetic interfaces, internal reflectors and singularities). This combination reveals the internal structure, hydrology formed by drainage channels (englacial and subglacial), cracks/fractures (in the granite plinth and ice), englacial dispersion areas, till formations or subglacial sediments, moraines (lateral, central and final), the bergschrund and specific internal reflectors, among other forms of convergence, which will get the precise location within the structures glaciers. After determining the entire internal structure of the two glaciers, we will be in a position to quantify the approximate volume of water that would be obtained after the melting of glaciers, which would go to water resources through surface runoff and groundwater. The last objective to be achieved with the completion of this thesis, it is performed a 3D modeling and sections profiles glaciers of La Maladeta and Aneto with AutoCAD and ArcGIS programs. In these it can be observed the difference in height between the surface of the glacier and basal bed and a very irregular morphology of the substrate as a result of the joint action of glacial phenomena start, abrasion and pressure.

[ES] En esta tesis se aborda el cartografiado y estudio de los dos glaciares templados más importantes del pirineo español mediante la aplicación de la técnica no destructiva de prospección geofísica: georradar. El georradar mediante la emisión de pulsos electromagnéticos captura todas las reflexiones internas producidas por los elementos endoglaciares y subglaciares que conforman los cuerpos helados. Se han elaborado unos procedimientos de trabajo propios concatenados, para procesar el conjunto de datos georradar y obtener los parámetros electromagnéticos característicos de dichas formaciones. El cartografiado de la superficie de los glaciares es la base, para crear toda una estructura de datos interrelacionados desde la capa más superficial hasta concluir con el cartografiado del lecho basal. El principal objetivo es la obtención de la cartografía glaciar georreferenciada, de modo que permita establecer la ubicación, orientación y conectividad de todos los elementos estructurales a nivel supraglaciar, endoglaciar y subglaciar con la geomorfología de la zona pirenaica. Con el fin de cumplir este objetivo, durante la toma de datos con el georradar, éstos se complementan con puntos de control tomados sobre el trazado de los perfiles geofísicos con la tecnología GPS y por topografía clásica. Primeramente se localizan las interfaces de contacto entre materiales con distintas características electromagnéticas, la interfaz entre la neviza/firn y el hielo templado, y la interfaz de éste con el lecho glaciar. Con los datos del tiempo de recorrido de la onda desde la antena emisora hasta alcanzar cada interfaz, se determinan los espesores de la neviza/firn y la profundidad del hielo templado. Analizando exhaustivamente las trazas y espectros de los datos georradar, que se generar por las reflexiones de la onda electromagnética al atravesar medios con distintas propiedades dieléctricas, se obtienen los valores de la velocidad de la onda electromagnética, la amplitud, la frecuencia, la polaridad, la constante dieléctrica del medio, la densidad del medio, contenido o grado de humedad, presencia de burbujas de aire, etc¿estos parámetros se encuentran relacionados entre ellos. El segundo objetivo propuesto es la clasificación de los elementos estructurales detectados, para ello se combina el conjunto de datos cuantificables (parámetros físicos de la onda), con los datos visuales de las secciones georradar o radargramas (patrón de reflexiones en las interfaces electromagnéticas, reflectores internos y singularidades). Esta combinación desvela la estructura interna, la hidrología formada por los canales de drenaje (endoglaciar y subglaciar), las grietas/fracturas (tanto en el zócalo granítico como en el hielo), las zonas de dispersión endoglaciar, las formaciones de till o sedimentos subglaciares, las morrenas (laterales, centrales y finales), la rimaya y los reflectores internos puntuales, entre otras formas de convergencia, de los cuales se obtendrá la localización precisa dentro de las estructuras glaciares. Una vez determinada toda la estructura interna de ambos glaciares, estaremos en posición de cuantificar el volumen de agua aproximado que se obtendría después del deshielo de los glaciares, que pasaría a los recursos hídricos mediante la escorrentía superficial y la subterránea. El último objetivo que se desea conseguir con la realización de esta tesis es realizar el modelado 3D y las secciones de los perfiles de los glaciares de La Maladeta y Aneto con los programas AutoCad y ArcGis. En estos se observa la diferencia en cota entre la superficie del glaciar y el lecho basal, así como una morfología del sustrato muy irregular como consecuencia de la actuación conjunta de los fenómenos de arranque glaciar, abrasión y empuje.

[CA] En aquesta tesi s'aborda el cartografiat i estudi de les dues glaceres temperades més importants dels Pirineus espanyols mitjançant l'aplicació de la tècnica no destructiva de prospecció geofísica: el georadar. El georadar, mitjançant l'emissió de polsos electromagnètics, captura totes les reflexions internes produïdes pels elements endoglacials i subglacials que conformen els cossos gelats. S'han elaborat uns procediments de treball propis concatenats, per a processar el conjunt de dades del georadar i obtenir els paràmetres electromagnètics característics d'aquestes formacions. El cartografiat de la superfície de les glaceres és la base per a crear tota una estructura de dades interrelacionades, des de la capa més superficial fins a concloure amb el cartografiat del llit basal. El principal objectiu és l'obtenció de la cartografia glacial georreferenciada ens permet establir la ubicació, l'orientació i la connectivitat de tots els elements estructurals a nivell supraglacial, endoglacial i subglacial amb la geomorfologia de la zona pirinenca. Amb la finalitat de complir aquest objectiu, durant la presa de dades amb el georadar, aquestes es complementen amb punts de control presos sobre el traçat dels perfils geofísics amb la tecnologia GPS i per topografia clàssica. Primerament es localitzen les interfícies de contacte entre materials amb diferents característiques electromagnètiques, la interfície entre la neu de glacera (firn) i el gel temperat, i la interfície d'aquest amb el llit glacial. Amb les dades del temps de recorregut de l'ona des de l'antena emissora fins a assolir cada interfície, es determinen els gruixos de la neu de glacera i la profunditat del gel temperat. Analitzant exhaustivament les traces i espectres de les dades del georadar -que es generen per les reflexions de l'ona electromagnètica en travessar mitjans amb diferents propietats dielèctriques- s'obtenen els valors de la velocitat de l'ona electromagnètica, l'amplitud, la freqüència, la polaritat, la constant dielèctrica del mitjà, la densitat del mitjà, el contingut o el grau d'humitat, la presència de bombolles d'aire, etc. Aquests paràmetres es troben relacionats entre si. El segon objectiu proposat és la classificació dels elements estructurals detectats, per a això es combina el conjunt de dades quantificables (paràmetres físics de l'ona) amb les dades visuals de les seccions del georadar o les imatges de radar (patró de reflexions en les interfícies electromagnètiques, reflectors interns i singularitats). Aquesta combinació desvela l'estructura interna, la hidrologia formada pels canals de drenatge (endoglacial i subglacial), les esquerdes/fractures (tant en el sòcol granític com en el gel), les zones de dispersió endoglacial, les formacions de til o sediments subglacials, les morrenes (laterals, centrals i terminals), la rimaia i els reflectors interns puntuals, entre altres formes de convergència, dels quals s'obtindrà la localització precisa dins de les estructures glacials. Una vegada determinada tota l'estructura interna d'ambdues glaceres, estarem en posició de quantificar el volum d'aigua aproximat que s'obtindria després del desglaç de les glaceres, que passaria als recursos hídrics mitjançant el vessament superficial i subterrani. L'últim objectiu que es vol aconseguir amb la realització d'aquesta tesi es realitza el modelatge en 3D i les seccions dels perfils de les glaceres de la Maladeta i l'Aneto amb els programes AutoCad i ArcGis. En aquests s'observa la diferència en cota entre la superfície de la glacera i el llit basal, així com una morfologia del substrat molt irregular com a conseqüència de l'actuació conjunta dels fenòmens d'arrencada glacial, abrasió i empenta.