El Radar de Penetración Terrestre (GPR, por sus siglas en inglés) se ha consolidado como una herramienta geofísica no invasiva de gran valor para explorar el subsuelo con una resolución notable. Al emitir ondas electromagnéticas de alta frecuencia hacia el terreno y analizar las señales reflejadas, el GPR revela la presencia de estructuras, objetos y cambios en las propiedades del subsuelo sin necesidad de excavación. Su versatilidad y eficiencia lo han convertido en un aliado indispensable en una amplia gama de aplicaciones, con una contribución significativa y creciente a los estudios geológicos.
¿En qué consiste el Radar de Penetración Terrestre?
El GPR opera emitiendo pulsos cortos de ondas electromagnéticas (generalmente en el rango de 10 MHz a 2.6 GHz) a través de una antena transmisora que se desplaza sobre la superficie del terreno (Reynolds, 2011). Estas ondas viajan a través del subsuelo y se reflejan cuando encuentran un cambio en las propiedades dieléctricas de los materiales, como la permitividad relativa. Estas reflexiones son captadas por una antena receptora y registradas en un sistema de adquisición de datos.
La profundidad de penetración y la resolución de la imagen obtenida dependen de la frecuencia de las ondas electromagnéticas y de las propiedades eléctricas del subsuelo. Las frecuencias más bajas penetran más profundamente pero ofrecen menor resolución, mientras que las frecuencias más altas proporcionan mayor detalle pero tienen una menor capacidad de penetración (Neal, 2004).
Materiales altamente conductivos, como arcillas saturadas o suelos con alta concentración de sales, atenúan rápidamente las ondas electromagnéticas, limitando la profundidad de investigación.
Los datos recopilados se procesan para generar perfiles bidimensionales o tridimensionales del subsuelo, conocidos como radargramas. Estos radargramas representan la amplitud y el tiempo de llegada de las señales reflejadas, permitiendo a los geólogos e ingenieros interpretar las discontinuidades y las características presentes bajo la superficie.
¿Cuáles son los usos del Radar de Penetración Terrestre?
- Arqueología: Localización de estructuras enterradas, cimientos, tumbas y artefactos sin necesidad de excavación (Gaffney et al., 2018).
- Ingeniería civil: Inspección de la integridad de estructuras de hormigón, detección de tuberías y cables enterrados, evaluación de la compactación del suelo y localización de cavidades o vacíos (Daniels, 2004).
- Ciencias ambientales: Detección de fugas en tanques subterráneos, mapeo de plumas de contaminación, investigación de sitios de disposición de residuos y estudio de la capa freática (Sauck, 2001).
- Seguridad y forense: Localización de fosas clandestinas, detección de túneles y contrabando, y asistencia en investigaciones criminales (Davenport & Erwin, 2011).
- Agricultura de precisión: Mapeo de la variabilidad del suelo, detección de capas compactadas y optimización del riego y la fertilización (Sudduth et al., 2005).
¿De qué forma ha contribuido a los estudios geológicos?
La contribución del GPR a los estudios geológicos ha sido significativa, proporcionando información valiosa sobre la estructura y composición del subsuelo de manera eficiente y no destructiva:
- Mapeo de la estratigrafía superficial: El GPR permite identificar y cartografiar las diferentes capas de suelo y sedimentos, determinar su espesor y la geometría de sus contactos. Esto es crucial para la comprensión de la historia geológica reciente de una zona y para la evaluación de riesgos geológicos superficiales como deslizamientos de tierra o subsidencia (Jol & Bristow, 2003).
- Localización y caracterización de fallas y fracturas: Las discontinuidades en las propiedades dieléctricas del subsuelo asociadas con fallas y fracturas pueden ser identificadas claramente en los radargramas. Esto proporciona información importante sobre la tectónica local y la potencialidad sísmica de una región (Bano et al., 2014).
- Estudio de acuíferos: El GPR puede ayudar a delimitar la extensión y la profundidad de los acuíferos, así como a identificar zonas de saturación y posibles vías de flujo de agua subterránea. La diferencia en la permitividad dieléctrica entre el suelo seco y el suelo saturado genera un fuerte contraste en las reflexiones (Gallagher et al., 2002).
- Investigación de depósitos minerales y recursos naturales: En algunos casos, el GPR puede ser utilizado para la exploración superficial de ciertos tipos de depósitos minerales o para la identificación de capas de carbón o turba (Davis & Annan, 1989).
- Estudios de permafrost y glaciares: El GPR es una herramienta fundamental para investigar la estructura interna, el espesor y la dinámica del permafrost y los glaciares, proporcionando información crucial para comprender los efectos del cambio climático en estas sensibles zonas (Hambrey et al., 2007).
- Evaluación de riesgos geológicos: La identificación de cavidades subterráneas (karst), conductos de lava, o zonas de inestabilidad del terreno mediante GPR es esencial para la planificación de infraestructuras y la mitigación de riesgos geológicos (Gutierrez et al., 2014).
Concluyamos que…
El Radar de Penetración Terrestre se ha convertido en una herramienta geofísica esencial que complementa los métodos tradicionales de investigación geológica. Su capacidad para obtener imágenes detalladas del subsuelo de forma rápida y no invasiva ha revolucionado la manera en que los geólogos estudian la Tierra superficial, contribuyendo significativamente a nuestra comprensión de los procesos geológicos, la evaluación de recursos naturales y la mitigación de riesgos ambientales y geológicos. A medida que la tecnología GPR continúa avanzando en términos de portabilidad, procesamiento de datos y software de interpretación, su contribución a los estudios geológicos seguirá expandiéndose en las próximas décadas.
Fuentes de Información:
- Bano, M., Tabbakh, S. A., & Ateeq, M. (2014). Application of ground penetrating radar in geological and geotechnical investigations: A review. Journal of Applied Geophysics, 105, 72-84.
- Daniels, D. J. (2004). Ground penetrating radar. IET.
- Davenport, G. C., & Erwin, D. O. (2011). Forensic applications of ground penetrating radar (GPR). Forensic Science International, 207(1-3), 1-7.
- Davis, J. L., & Annan, A. P. (1989). Ground-penetrating radar for high-resolution mapping of soil and rock stratigraphy. Geophysical prospecting, 37(5), 531-551.1
- Gaffney, C., Gater, J., & Ovenden, S. (2018). Revealing the buried past: Geophysics for archaeologists.Routledge.
- Gallagher, T. M., Knoll, M. A., & Butler, J. J. (2002). Delineation of freshwater/saltwater interfaces using ground-penetrating radar. Geophysics, 67(5), 1338-1347.
- Gutierrez, F., Galve, J. P., Guerrero, J., & Lucha, P. (2014). Karst hazards: sinkhole risk mapping and mitigation. Environmental Earth Sciences, 72(1), 1-23.
- Hambrey, M. J., Dowdeswell, J. A., Li, Y., O’Cofaigh, C., & Larsen, E. (2007). Flow variability of ice streams draining the West Antarctic Ice Sheet during the last glacial cycle. Earth and Planetary Science Letters, 264(1-2), 150-164.
- Jol, H. M., & Bristow, C. S. (2003). GPR in sediments. Geological Society, London, Special Publications, 211(1), 1-9.
- Neal, A. (2004). Ground-penetrating radar and its use in sedimentology. Earth-Science Reviews, 66(3-4), 261-330.
- Reynolds, J. M. (2011). An introduction to applied and environmental geophysics. John Wiley & Sons.
- Sauck, W. A. (2001). A conceptual model for vadose zone hydrocarbon contamination and remediation using ground penetrating radar. Journal of Contaminant Hydrology, 53(1-2), 171-190.
- Sudduth, K. A., Drummond, S. T., & Kitchen, N. R. (2005). Accuracy issues in electromagnetic induction sensing of soil electrical conductivity for precision agriculture. Computers and Electronics in2 Agriculture, 46(1-3), 169-185.