Advanced data processing of airborne electromagnetic data for imaging hidden conduit networks in the coastal karst plain of Tulum (Mexico)

espanolEl presente trabajo es el resultado de la colaboracion internacional en investigacion que comenzo en 2007 y que todavia continua. El area de estudio se encuentra en la Peninsula de Yucatan (Mexico) y comprende el extremo norte de la reserva de la biosfera de Sian Ka’an, la poblacion de Tulum en el estado de Quintana Roo, y parte del segundo arrecife de barrera mas grande del mundo y que se encuentra a entre 300 y 1000 m de la playa. Se realizaron dos campanas aerotransportadas, en los anos 2007 y 2008, por el Servicio Geologico de Austria, cubriendo un area de unos 200 km2, y que incluyo el bien conocido sistema karstico Ox Bel Ha, que ya habia sido cartografiado mediante espeleobuceo. A fin de contar con mas datos de campo para verificacion y para entrada al modelo hidrologico, se han llevado a cabo campanas anuales de prospeccion geofisica en superficie. El primer procesado de los datos electromagneticos aerotransportados revelo no solo una fuerte senal de las cuevas ya conocidas, sino tambien la existencia de una extensa red de conductos karsticos desconocidos anteriormente y por lo tanto todavia inexplorados. Sin embargo, la resolucion lateral y en profundidad fue limitada debido al ruido y deriva de la medicion; asi como por las caracteristicas especificas de la tecnica de inversion aplicada. Como resultado de esta investigacion se desarrollaron nuevos algoritmos para un postproceso cuidadoso de los datos electromagneticos aerotransportados e inversion de los resultados que permiten mejorar significativamente la relacion senal/ruido y posibilitan la cartografia detallada de las estructuras subterraneas. Finalmente se concluye que el metodo de mediciones electromagneticas aerotransportadas es ahora un metodo capaz de proveer rapidamente de informacion sobre la estructura de sistemas karsticos y su funcionamiento hidrologico para areas de dificil acceso; asi como informacion en profundidad unica si se compara con resultados previos. EnglishThis study is part of a series of international research cooperations which commenced in 2007 and are still ongoing. The study area is located on the east coast of the Yucatan Peninsula, Mexico, and comprises the northern most part of the Sian Ka’an biosphere reserve, a coastal wetland of international importance, as well as the city of Tulum in the state of Quintana Roo, and part of the second largest barrier reef in the world some 300 metres to one kilometre off shore. Two airborne surveys, conducted in 2007 and 2008 by the Geological Survey of Austria, covered an area of some 200 square kilometres, including the well-known Ox Bel Ha cave system, already mapped by exploration divers. In order to get additional ground truth data and input for the hydrological model, extended ground geophysical campaigns have been conducted annually. The first processing of the airborne electromagnetic (AEM) data revealed not only a clear signature from known caves but also the image of a vast, unexplored, hidden conduit network. However, lateral and depth resolution was limited due to measurement drift and noise as well the specific behaviour of the applied inversion technique. Newly developed algorithms for processing AEM data and inversion results have improved the signal-to-noise ratio significantly and enabled the imaging of well defined structures in the underground. Therefore, the AEM method is now capable of quickly deliver crucial structural information of karst-water regimes in difficult accessible areas with unique depth information compared to previous studies.