Predictive maps from neural networks based on rocks physical properties: case study in the Mesa de Los Santos (Santander)
Mapas predictivos con redes neuronales a partir de propiedades físicas de las rocas: caso de estudio en la Mesa de Los Santos (Santander)


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The Mesa de Los Santos region is known for its continuous development in infrastructure, agriculture, and tourism, especially in the north sector, which has generated a greater demand in the supply of drinking water. Previous geological, hydrological, and geophysical studies highlighted the importance of understanding the physical properties of rocks, as well as their spatial estimation, the reason why we implemented neural network models in this work. The laboratory results for the samples associated with the Los Santos Formation present porosities of up to 25%, while the Rosa Blanca Formation shows values of less than 5% in carbonate units and up to 30% for sandy lithologies. The P-wave velocity for both formations of interest is in a range between 1000 y 6000 . The resistivity values were influenced by the pore fluid (water), obtaining values between for the Los Santos and Rosa Blanca formations.
The maps generated by the neural network provided a consistent and accurate geological distribution compared to traditional interpolation methods. However, uncertainty was noted in areas with intense fracturing and weathering, which could affect the results in areas close to geological faults. These findings provide valuable information for geological, hydrogeological, and engineering studies in the region.
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- Alarcón, C. M., Clavijo-Torres, J., Mantilla-Figueroa, L. C., & Rodríguez, J. G. (2020). Nueva propuesta de edades para el registro sedimentario de las formaciones Bocas y Jordán y su relación con el desarrollo de la actividad magmática del Grupo Plutónico de Santander (Cordillera Oriental, Colombia). Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 44(173), 1137–1151. https://doi.org/10.18257/raccefyn.1208
- Alarcón, C. M., & Rodríguez, J. G. (2019). Estratigrafía, facies y paleoambiente de sedimentación de la Formación Jordán: un registro fluvio-lacustre con incidencia de actividad volcánica [Universidad Industrial de Santander]. https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/13047
- Allo, F., Coulon, J.-P., Formento, J.-L., Reboul, R., Capar, L., Darnet, M., Issautier, B., Marc, S., & Stopin, A. (2021). Characterization of a carbonate geothermal reservoir using rock-physics-guided deep neural networks. The Leading Edge, 40(10), 751–758. https://doi.org/10.1190/tle40100751.1
- Baneshi, M., Behzadijo, M., Schaffie, M., & Nezamabadi-Pour, H. (2013). Predicting Log Data by Using Artificial Neural Networks to Approximate Petrophysical Parameters of Formation. Petroleum Science and Technology, 31(12), 1238–1248. https://doi.org/10.1080/10916466.2010.540611
- Becerra-Hernández, N. J., & Parra Estepa, C. G. (2016). Balance Hídrico Para Estimar Recarga Potencial en la Mesa de Los Santos y Dirección de Flujo de Aguas Subterraneas. Universidad Industrial de Santander.
- Contreras Vásquez, N. M. (2008). Análisis Del Fracturamiento Presente en la Formación Los Santos al Norte y Centro de la Mesa de Los Santos, Departamento de Santander. Universidad Industrial de Santander.
- Cracknell, M. J. (2014). Machine Learning For Geological Mapping: Algorithms And Applications [University of Tasmania]. https://doi.org/https://doi.org/10.25959/23236064.v1
- De Julivert, Z. (1963). Estudio petrográfico de las calizas de la Formación Rosablanca de la región de la Mesa de Los Santos (Cordillera Oriental, Colombia). Boletín de Geología, 15, 5–34. https://revistas.uis.edu.co/index.php/revistaboletindegeologia/article/view/5769
- Díaz Duarte, A. J., & Duarte Tarazona, A. F. (2019). Evaluación Geofísica en Rocas Cretácicas Sedimentarias de Los Municipios de Barichara, Mogotes y el Sector Conocido Como la Mesa de Los Santos en el Departamento de Santander, Mediante Sondeos Electromagnéticos en el Dominio Del Tiempo (SEDT) y Sondeos El [Universidad Industrial de Santander]. https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/13021
- Díaz, E. J., Contreras, N. M., Pinto, J. E., Velandia, F., Morales, C. J., & Hincapie, G. (2009). Evaluación Hidrogeológica Preliminar de Las Unidades Geológicas de la Mesa de Los Santos, Santander. Boletín de Geología, 31. https://revistas.uis.edu.co/index.php/revistaboletindegeologia/article/view/167
- Dramsch, J. S. (2020). 70 years of machine learning in geoscience in review. En Advances in Geophysics (pp. 1–55). Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/bs.agph.2020.08.002
- FitzGerald, D. (2019). Artificial intelligence techniques to the interpretation of geophysical measurements. ASEG Extended Abstracts, 2019(1), 1–5. https://doi.org/10.1080/22020586.2019.12073000
- Friedman, J. H. (1997). On bias, variance, 0/1-loss, and the curse-of-dimensionality. Data Mining and Knowledge Discovery, 1(1), 55–77. https://doi.org/10.1023/A:1009778005914
- García Arias, S. A. (2022). Análisis estructural de la Mesa de Los Santos y redes neuronales para la estimación local de las propiedades físicas de la roca [Universidad Industrial de Santander]. https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/11267
- García Arias, S. A., & Gómez García, E. A. (2015). Modelo Conceptual Hidrogeofísico para evaluar el Potencial Hidrogeológico de la Formación Los Santos en la Mesa de Los Santos-Santander, Colombia. Universidad Industrial de Santander.
- Garzón Hernández, Y. X., & Salcedo Rueda, H. D. (2022). Estimación de la recarga potencial mensual en La Mesa de Los Santos (Santander) [Universidad Industrial de Santander]. https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9902
- GCTS Testing Systems. (2018). Brochure. PLT-2W GCTS Wireless Point Load Test System.
- Gómez Sánchez, C. F., Wandurraga Jiménez, L., Molina Narváez, M., & Sarmiento Romero, M. (2014). Análisis de la Situación Hidrogeológica de la Mesa de Los Santos, Departamento de Santander. Universidad Católica de Colombia.
- Hastie, T., Tibshirani, R., & Friedman, J. (2009). The Elements of Statistical Learning. Springer New York. https://doi.org/10.1007/978-0-387-84858-7
- IDEAM. (2019). Estudio Nacional del Agua 2018. https://catalogo.sgc.gov.co/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=46410
- IngeoExploraciones. (2016). Elaboración y Formulación Del Plan de Manejo de Aguas Subterráneas en el Sector de la Mesa, Municipio de Los Santos. Fase III.
- Instrumentation GDD Inc. (2018). Manual del usuario. PROBADOR SCIP (Sample Core Induced Polarization) Modelo TDLV.
- Kearey, P., Brooks, M., & Hill, I. (2002). An Introduction to Geophysical Exploration THIRD EDITION.
- Kirsch, R. (2009). Groundwater Geophysics (R. Kirsch, Ed.). Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-540-88405-7
- Laverde Montano, F. (1985). La Formación Los Santos: un depósito continental anterior al ingreso marino del Cretácico < Proyecto Cretácico: Capitulo XX >. Publicaciones geológicas especiales del INGEOMINAS, 16, 1–24. https://biblat.unam.mx/es/revista/publicaciones-geologicas-especiales-del-ingeominas/articulo/la-formacion-los-santos-un-deposito-continental-anterior-al-ingreso-marino-del-cretacico-proyecto-cretacico-capitulo-xx
- Lowrie, W. (2007). Fundamentals of Geophysics, second edition. En Cambridge University Press.
- MacKay, D. J. C. (2003). Information Theory, Inference, and Learning Algorithms. Cambridge University Press, Cambridge.
- McCulloch, W. S., & Pitts, W. (1943). A logical calculus of the ideas immanent in nervous activity. The Bulletin of Mathematical Biophysics, 5(4), 115–133. https://doi.org/10.1007/BF02478259
- Milsom, J. (2003). Field Geophysics. The geological field guide series. (3er ed.). John Wiley & Sons Ltd.
- Moreno Moreno, J. A., & Zárate Martínez, P. S. (2023). Caracterización de perfiles de meteorización del miembro superior de la Formación Los Santos y su correlación mediante modelamiento geoeléctrico y de georradar en La Mesa de Los Santos [Universidad Industrial de Santander]. https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/14345
- Moyano Nieto, I. E. (2010). Prospección Geoeléctrica en La Mesa de Los Santos (Santander). Procesamiento e Interpretación de Sondeos Eléctricos verticales.
- Pedregosa, F., Varoquaux, G., Gramfort, A., Michel, V., Thirion, B., Grisel, O., Blondel, M., Müller, A., Nothman, J., Louppe, G., Prettenhofer, P., Weiss, R., Dubourg, V., Vanderplas, J., Passos, A., Cournapeau, D., Brucher, M., Perrot, M., & Duchesnay, É. (2012). Scikit-learn: Machine Learning in Python. Journal of Machine Learning Research, 12, 2825–2830. http://arxiv.org/abs/1201.0490
- Pinto V., J. E., Clavijo Torres, J., Gómez Isidro, S., Gutiérrez Toledo, D., Mora Ortiz, J. P., Rojas Parra, N. R., Adarme, I. R., Aldana, S. C., Contreras, N. M., Díaz, E. J., Melo, L. F., Tarazona, G. R., Rincón, M. A., Vargas J., C. Y., Morales A., C. J., Velandia P., F., Hincapié V., G., Forero O., H., Duarte, R., … De Bermoudes, O. (2007). Proyecto de investigación geológica e hidrogeológica en la Mesa de Los Santos, sector noreste de Curití y borde occidental del Macizo de Santander, departamento de Santander. (Memoria explicativa de la investigación geológica e hidrogeológica en la Mesa d.
- Rohwer, R., Wynne-Jones, M., & Wysotzki, F. (1994). Neural networks. En Machine Learning, Neural and Statistical Classification (pp. 84–106). Ellis Horwood.
- Rojas, R. (1996). Neural Networks. Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-61068-4
- van der Baan, M., & Jutten, C. (2000). Neural networks in geophysical applications. GEOPHYSICS, 65(4), 1032–1047. https://doi.org/10.1190/1.1444797
- Vargas Cáceres, M. I. (2021). Comparación de la anisotropía de la resistividad del subsuelo fracturado en zonas aledañas a diferentes tipos de estructuras, e implicaciones hidrogeológicas para un área rural del municipio de Los Santos, Santander [Universidad Industrial de Santander]. https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9400
- Vargas Jerez, C. Y. (2008). Cartografía Geológica a Escala 1:25.000 de la Mesa de Los Santos, Departamento de Santander. Universidad Industrial de Santander.
- Velandia, F., García-Delgado, H., Zuluaga, C. A., López, J. A., Bermúdez, M. A., & Audemard M, F. A. (2020). Present-day structural frame of the Santander Massif and Pamplona Wedge: The interaction of the Northern Andes. Journal of Structural Geology, 137, 104087. https://doi.org/10.1016/j.jsg.2020.104087
- Vergel Navarro, S., & Remolina Rivero, B. Y. (2023). Estudio del nivel freático de la unidad acuífera del Miembro Superior de la Formación Los Santos, vereda La Fuente, municipio Los Santos del departamento de Santander, mediante los métodos geofísicos de Tomografía de Resistividad Eléctrica y Sísmica de Refracción [Universidad Industrial de Santander]. https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/14433
- Ward, D., Goldsmith, R., Jimeno, A., Cruz Buenaventura, J., Restrepo, H., & Gomez, E. (1977). Geología de la Plancha 109 Rionegro.
- Wilches Sánchez, L., & Corzo Farfán, A. F. (2015). Caracterización Geoelectrica en la Vereda “La Esperanza” Sector de la Mesa de Los Santos, Municipio de Piedecuesta, Santander. Universidad Industrial de Santander.