Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Finite element modeling of magnetoteluric data
No full textLos sitios en los que se realizan levantamientos de datos magnetotelúricos (MT) involucran zonas con topografía o yacimientos con geometrías complejas. Las mallas no estructuradas utilizadas en Elementos Finitos se pueden ajustar a estas geometrías. El objetivo de esta tesis es desarrollar códigos de elemento finito para el modelado 2D y 3D de datos magnetotelúricos usando mallas rectilíneas y no estructuradas. Se establecieron los problemas de frontera apropiados y se implementó el método de elemento finito para resolverlos. En el caso 2D, se utilizaron elementos rectangulares y triangulares de orden 1 mientras que en el caso 3D, se experimentó con 3 elementos: prismas rectangulares de orden 1, tetraedros de orden 1 y tetraedros de orden 2. Se definieron modelos sintéticos adecuados para evidenciar las virtudes y limitantes del uso de estos elementos. Además, se construyeron mallas estructuradas y no estructuradas adecuadas para cada modelo a partir de las cuales se estimó el campo eléctrico y las funciones de transferencia. En el caso 3D, se encontró que la implementación de las funciones base de orden 2 en el dominio no estructurado mejoró la resolución del campo eléctrico para un medio homogéneo y disminuyó el error relativo por 2 órdenes de magnitud. Asimismo, en el modelo tridimensional de un cubo conductor embebido, los valores de resistividad aparente y fase obtenidos con los hexaedros y tetraedros de orden 2 fueron similares a los calculados con el programa ModEM, que utiliza la técnica de diferencias finitas. Además, en el modelo 3D de una esfera conductora embebida, las resistividades aparentes calculadas con un dominio rectilíneo refinado fueron similares a las obtenidas con un dominio no estructurado poco refinado, pero involucraron un tiempo de cómputo 5 veces mayor.The sites in which magnetotelluric (MT) surveys are conducted, involve regions with topography or reservoirs with complex geometry. The unstructured meshes used by the finite element method easily adjust to those geometries. The main objective of this thesis is to develop 2D and 3D MT forward modelling codes based on the finite element method for structured and unstructured domains. The appropriate boundary value problems were established and the finite element method was implemented to solve them. In the 2D case, first order rectangular and triangular elements were used whilst in 3D case 3 types of elements were considered: (1) first order bricks, (2) first order tetrahedra and (3) second order tetrahedra. Appropriate synthetic models were defined to demonstrate the virtues and limitations of the use of these elements. Structured and unstructured meshes were built for each model. By using the developed codes, the electric field and transfer functions were evaluated. In the 3D case, it was found that the implemented second order basis functions improved the resolution of the electric field calculated for an homogeneous medium and decreased the relative error by 2 orders of magnitude. In a model of an embedded conducting cube, it was found that the apparent resistivities and phases calculated with both regular hexahedral and second order tetrahedral elements were similar to those calculated with the commonly used ModEM program, which uses the finite difference method. In another model of a conducting sphere, the apparent resistivity values obtained with a refined structured mesh closely matched those calculated with a second order unstructured mesh. However, the structured mesh consumed five times the CPU time of the unstructured mesh
Sclerochronological records of Porites panamensis (Scleractinia: Poritidae) from a shallow hydrothermal vent system in the Gulf of California
No full textLos hábitats naturalmente acidificados y sus poblaciones nos permiten evaluar las posibles respuestas de los organismos marinos a las condiciones de acidificación oceánica previstas para 2100. En este estudio, se realizó un análisis esclerocronológico del coral hermatípico Porites panamensis, con el fin de evaluar su respuesta ante las condiciones ambientales extremas de su hábitat: un sistema hidrotermal somero localizado en Santispac, al suroeste del Golfo de California (GC), en donde se reportan un pHT promedio de 6.96 ± 0.19 y temperaturas de 27–30 °C en el agua de mar y 48°C en el sedimento. Todas las colonias presentaron características fenotípicas similares, con esqueletos pequeños y porosos, de morfotipo incrustante y altamente erosionados. Estas condiciones, a su vez, se vieron reflejadas en sus bajos valores de densidad [0.83 ± 0.09 gCaCO3·cm-3], tasa de extensión [0.30 ± 13 cm·año-1], y tasa de calcificación [0.26 ± 0.13 gCaCO3·cm-2·año-1] promedio, siendo respectivamente, el valor más bajo de Porites panamensis reportado en el Pacífico mexicano a la fecha. El crecimiento vertical explicó más del 90% de la variabilidad en la tasa de calcificación (r>0.95, P0.95, P<0.05), implying a growth strategy that consists of growing an extense rather than a dense skeleton. Calcification rate did not correlate with sea surface temperature (SST), as opposed to a general Porites growth model, and to Porites panamensis models reported for other environments in the GC. Porites calcification rates from similar naturally acidified systems did not correlate with SST either. It was, therefore, suggested that in these particular systems, the overall calcification rates were most affected by low environmental pHs rather than by SST. The survival of Porites panamensis in a hydrothermal vent system with lower pH values than the expected pH at the end of the century marks this species as acidification-resistant and as a model species for the overall future pH-driven response of scleractinian corals of the eastern Mexican Pacific to future low pH environments. However, it is unknown whether Porites panamensis colonies of the Santispac vent system are approaching or already at their ocean acidification threshold
Phylogenetic relationships of Pseudo-nitzschia subpacifica (Bacillariophyceae) from the Mexican Pacific, and its production of domoic acid in culture
Get PDFPseudo-nitzschia is a cosmopolitan genus, some species of which can produce domoic acid (DA), a neurotoxin responsible for the Amnesic Shellfish Poisoning (ASP). In this study, we identified P. subpacifica for the first time in Todos Santos Bay and Manzanillo Bay, in the Mexican Pacific using SEM and molecular methods. Isolates from Todos Santos Bay were cultivated under conditions of phosphate sufficiency and deficiency at 16°C and 22°C to evaluate the production of DA. This toxin was detected in the particulate (DAp) and dissolved (DAd) fractions of the cultures during the exponential and stationary phases of growth of the cultures. The highest DA concentration was detected during the exponential phase grown in cells maintained in P-deficient medium at 16°C (1.14 ± 0.08 ng mL-1 DAd and 4.71 ± 1.11 × 10−5 ng cell-1 of DAp). In P-sufficient cultures DA was higher in cells maintained at 16°C (0.25 ± 0.05 ng mL-1 DAd and 9.41 ± 1.23 × 10−7 ng cell-1 of DAp) than in cells cultured at 22°C. Therefore, we confirm that P. subpacifica can produce DA, especially under P-limited conditions that could be associated with extraordinary oceanographic events such as the 2013–2016 "Blob" in the northeastern Pacific Ocean. This event altered local oceanographic conditions and possibly generated the presence of potential harmful species in areas with economic importance on the Mexican Pacific coast. © 2020 Quijano-Scheggia et al. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited
Photonic micro y nanomotors
No full textEl estudio y uso de la luz como fuente principal para la manipulación de átomos, moléculas y partículas, es de gran interés debido a la amplia variedad de medios donde es posible utilizarse, razón por la cual es posible abarcar distintas áreas de investigación. En este trabajo de investigación se presenta un estudio sobre la propulsión de diferentes tipos de partículas; sólidas y tipo “core-shell” de tamaño micrométrico, así como también el movimiento del virus del mosaico de bromo (BMV por sus siglas en inglés) con un tamaño de 28 nanómetros, por medio de ondas evanescentes para las partículas micrométricas y ondas propagantes para el caso del virus. Para generar las ondas evanescentes se hizo uso de la reflexión total interna, que se genera al momento que la luz incide de un medio denso a uno menos denso a un ángulo de incidencia crítico. En cambio, para mover los virus se hizo uso de un haz propagante. Para desplazamiento de las partículas por medio de un haz de luz láser se hizo uso de los dos tipos de fuerzas que se pueden ejercer mediante la luz: la presión de radiación, fuerza ejercida por la naturaleza intrínseca que la luz ejerce en un área y la fuerza fotoforética, fuerza debido a un gradiente de temperatura creada en la superficie de una partícula absorbente y el medio que lo rodea. Conociendo la velocidad de desplazamiento de las partículas, se logró calcular la fuerza que experimenta cada partícula debido a la fotopropulsión por medio de la ecuación de Stokes. Los resultados experimentales de la fuerza que las partículas experimentan se compararon con los resultados numéricos obtenidos empleando el método de elementos finitos, así también se dio respuesta a ciertos sucesos que ocurrían en los experimentos. Por último se propone una manera de utilizar ambos tipos de fuerzas para cambiar la dirección de movimiento en el eje de horizontal de una partícula tipo “core Shell” metálica solamente cambiando la polarización lineal de la luz.The study and use of light as the main source for the manipulation of atoms, molecules and particles, is of great interest due to the wide variety of mediums where it is possible to use it, which is why it is possible to cover different areas of research. This research work presents a study on the propulsion of different types of particles; solid and core-shell type micrometer size, as well as the movement of the bromine mosaic virus (BMV) with a size of 28 nanometers, by means of evanescent waves for micrometric particles and propagating waves In the case of the virus. To generate the evanescent waves, total internal reflection was used, which is generated at the moment that the light strikes from a dense medium to a less dense medium at a critical incidence angle. However, to move the viruses, a propagating beam was used. For the displacement of the particles by means of a beam of laser light, two types of forces that can be exerted on the particle by light were used: the radiation pressure, the forcé exerted by the intrinsic nature that the light exerts on an area and the photophoretic force, force due to a temperature gradient created on the surface of an absorbent particle and the surrounding environment. Knowing the speed of displacement of the particles, it was possible to calculate the force that each particle experiences due to the photopropulsion by means of the Stokes equation. The experimental results of the force that the particles experience were compared with the numerical results obtained using the finite element method, thus also responding to certain events that occurred in the experiments. Finally, we propose a way to use both types of forces to change the direction of movement in the horizontal axis of a metal core shell type particle only by changing the linear polarization of light
Chaotic encryption in embedded systems and cryptographic security evaluation
No full textEn este trabajo de tesis doctoral, se presenta un algoritmo de cifrado de imagen digital basado en dinámicas caóticas, con implementación en sistema embebido (SE) FPGA y un amplio análisis de seguridad criptográfica. Primeramente, se muestra un estudio de algunos mapas caóticos, donde se decide emplear el mapa de Hénon para generar números pseudoaleatorios. Además, se propone un mapa de Hénon mejorado pseudoaleatoriamente (EHM) y se presenta un algoritmo generador de números pseudoaleatorios (PRNG) de 8 bits basado en el EHM con implementación en software y en hardware, para aplicaciones en criptografía caótica de alto procesamiento como cifrado de imágenes digitales. El EHM propuesto presenta mejores propiedades estadísticas y mayor sensibilidad a las condiciones iniciales en comparación con el mapa de Hénon clásico (CHM) mediante pruebas numéricas como diagramas de bifurcación, exponente de Lyapunov, prueba de Gottwald-Melbourne e histogramas. El algoritmo PRNG-EHM de 8 bits propuesto se implementa en MATLAB (software) y en tecnología FPGA (hardware). En la implementación de hardware, se utiliza el lenguaje VHDL y el SE de Altera DE2-115 FPGA con comunicación serial RS-232 para extracción de datos con el fin de analizarlos en MATLAB. Tanto a nivel software como hardware, el PRNG-EHM propuesto pasa las rigurosas pruebas estadísticas de aleatoriedad del estándar NIST 800-22. También, se presenta un análisis de seguridad del PRNG-EHM desde un punto de vista criptográfico para la implementación en hardware FPGA, como análisis de espacio de clave, sensibilidad a la clave, frecuencia flotante, histogramas, autocorrelación, correlación, entropía de la información y rendimiento. Las comparaciones del PRNG-EHM propuesto con esquemas similares recientes presentados en la literatura muestran las principales ventajas en las capacidades de seguridad para aplicaciones criptográficas. Finalmente, se propone un algoritmo de cifrado de imagen a escala de grises y a color RGB basado en el PRNG-EHM, con su implementación en MATLAB (software) y en SE DE2-115 FPGA (hardware). Se realiza un amplio análisis de seguridad criptográfica como espacio de llave, sensibilidad a la llave, histograma de imagen, correlación, entropía de la información, frecuencia flotante, sensibilidad a la imagen, análisis de métricos de calidad, robustez al ruido y robustez a la oclusión de datos.In this PhD thesis, a digital image encryption algorithm based on chaotic dynamics is presented, with implementation in FPGA embedded system (ES) and an extensive cryptographic security analysis. Firstly, a study of some chaotic maps is shown, where it is decided to use the Hénon map to generate pseudorandom numbers. In addition, a pseudorandomly enhanced Hénon map (EHM) is proposed and an 8-bit pseudo-random number generator (PRNG) algorithm based on the EHM with software and hardware implementation is presented, for applications in high-processing chaotic cryptography such as encryption of digital images. The proposed EHM has better statistical properties and greater sensitivity to the initial conditions compared to the classical Hénon map (CHM) using numerical tests such as bifurcation diagrams, Lyapunov exponent, Gottwald-Melbourne test and histograms. The proposed 8-bit PRNG-EHM algorithm is implemented in MATLAB (software) and FPGA (hardware) technology. In the hardware implementation, the VHDL language and the Altera DE2-115 FPGA ES with RS-232 serial communication are used for data extraction and analyzed in MATLAB. Both at the software and hardware level, the proposed PRNG-EHM passes the rigorous statistical random tests of the NIST 800-22 standard. Also, a security analysis of the PRNG-EHM is presented from a cryptographic point of view for FPGA hardware implementation, such as key space analysis, key sensitivity, floating frequency, histograms, autocorrelation, correlation, information entropy and performance. The comparisons of the proposed PRNG-EHM with recent similar schemes presented in the literature show the main advantages in security capabilities for cryptographic applications. Finally, a grayscale and RGB color image encryption algorithm based on the PRNG-EHM is proposed, with its implementation in MATLAB (software) and ES DE2-115 FPGA (hardware). An extensive cryptographic security analysis is performed such as key space, key sensitivity, image histogram, correlation, information entropy, floating frequency, image sensitivity, quality metrics analysis, robustness to noise and robustness to the data occlusion
Analysis of the changes in birefringence of a hollow core photonic fiber, by introducing anisotropic liquids into its core
No full textLa invención de la fibra de cristal fotónico de núcleo hueco ha ampliado el campo de investigación en el área de sensores de fibra óptica, principalmente por su aplicación al biosensado. El revestimiento microestructurado de la fibra y el mismo núcleo hueco, permiten infiltrar muestras líquidas para su análisis y estudio. Uno de los parámetros relevantes para el sensado puede estar asociado ya sea a la fase o al estado de polarización de la señal usada. En esos casos es importante caracterizar tanto la birrefringencia residual de la fibra como los cambios inducidos en ella por estos líquidos. En el presente trabajo de tesis se planteó la construcción de un sistema de llenado para infiltrar las fibras huecas con líquidos, compatible con un arreglo de análisis de polarización que usa una fuente sintonizable de luz láser. La precisión de medida del arreglo polarimétrico depende de la correcta alineación de la muestra de fibra óptica. Se seleccionó el método denominado butt-coupling, usando una punta de entrada de fibra SMF-28e. El sistema de llenado construido tiene paredes trasparentes que facilitan el proceso de alineación. La caracterización de la birrefringencia de la fibra fotónica de núcleo hueco se realizó analizando los cambios del estado de polarización de salida de una señal de entrada linealmente polarizada. Se realizaron barridos azimutales del estado de polarización de entrada (0 a 180 grados), que se repitieron cambiando la longitud de onda de entrada en un rango de trabajo de 1540 a 1560 nm (barrido espectral). Una vez concluido el trabajo experimental con la fibra de núcleo hueco, se realizó la infiltración del líquido por capilaridad. Se experimentó con 3 tramos de fibra de longitudes diferentes; al primero de 11.7 cm de largo se le introdujo Kahlúa (+), a un segundo tramo de 10.2 cm de longitud se le infiltró (R+) Limoneno y el tercero, de 10.2 cm de largo se infiltró con (R-,S-) Linalilo. Aunque los resultados obtenidos muestran cambios en la birrefringencia compatibles con la naturaleza quiral de los líquidos (dextrógira o levógira), en los dos últimos casos los valores experimentales mostraron una alta inestabilidad debida probablemente a la sensibilidad de las muestras a las condiciones ambientales. Las perturbaciones físicas dominantes que alteraron la birrefringencia de cada líquido se debieron a cambios en la temperatura, humedad y vibraciones. Cabe señalar que estos disturbios son despreciables al caracterizar fibras ópticas ...The invention of the hollow-core photonic crystal fiber has broadened the field of research in the area of optical fiber sensors, mainly because of its application to bio sensing. The microstructured coating of the optical fiber and the same hollow-core, allow infiltrating liquid samples for the analysis and study of different physical properties. One of the parameters relevant to the sensing may be associated with either the phase or the polarization state of the signal used. In these cases, the characterization of the fiber residual birefringence and the changes induced in it by these liquids are essential. In the present thesis work, we propose the construction of a filling system to infiltrate the hollow fibers with liquids, compatible with a polarization analysis arrangement using a tunable source of laser light. The measurement accuracy of the polarimetric setup depends on the correct alignment of the fiber optic sample. To optimize alignment we selected the method called “butt-coupling”, using an SMF-28e fiber input tip. The built filling system has transparent walls that facilitate the alignment process. The analysis of the changes in the output polarization state of a linearly polarized input signal allowed the birefringence characterization of the hollow-core photonic fiber. We realized azimuthal sweeps of the input polarization state (0 to 180 degrees), for each input wavelength in a working range of 1540 to 1560 nm (wavelength scanning).After completing the experimental work with the hollow-core fiber, we proceeded to infiltrate the liquid using capillarity. We worked with three fiber sections of different lengths; the first 11.7 cm long was infiltrated with Kahlua (+), a second 10.2 cm long section was infiltrated with (R +) Limonene, and for the third (10.2 cm long) we used (R-, S-) Linalyl. Although the results obtained show changes in birefringence compatible with the chiral nature of the liquids (dextrorotatory or levorotatory), for the last two liquids, the experimental values showed high instability, probably due to the sensitivity of the samples to the environmental conditions. Temperature, humidity, and vibrations were the dominant physical disturbances that altered sample birefringence, stable when characterizing conventional optical fibers
Fabrication and electrical characterization of transparent ZnOx-based Schottky diode
No full textEn el presente trabajo se aborda la fabricación de microdiodos Schottky transparentes, realizando la unión de una película delgada de óxido de zinc (ZnOx) con una película delgada de óxido de indio dopado con estaño (ITO), la primera es usada como semiconductor y la segunda, como el metal (o contacto eléctrico). La fabricación de los diodos se lleva a cabo mediante la técnica de fotolitografía. Las películas de ZnOx se preparan por medio de la técnica de ablación láser sobre sustratos de vidrio, en ambiente reactivo de O2 y a temperatura ambiente. Las películas de ITO y de cromo que se usan en este trabajo se crecen por la técnica de pulverización catódica. En este trabajo de tesis también se estudian las características eléctricas de las películas depositadas de ZnOx a diferentes presiones de trabajo de O2. Las películas delgadas de ZnOx depositadas a un a presión de trabajo de 15 mTorr muestran características que se consideran adecuadas para la fabricación de un diodo Schottky (ni = -5.0x1019cm-3; ρ = 0.06 Ωcm; µ = 2.1 cm2V-1s-1). Tales películas son analizadas por UV-Vis, obteniendo valores de transmitancia promedio de 85 % y un ancho de banda de energía prohibida de 3.65 eV. También se muestran las concentraciones atómicas relativas de las películas depositadas en este trabajo, obtenidas por medio de la técnica de espectroscopia de electrones fotoemitidos. Para el caso de la película de ZnOx de interés (depositada 15 mTorr de presión de trabajo), las concentraciones atómicas calculadas son 37.7 % de Zn y 62.3 % de O. Se analiza el comportamiento eléctrico de uno de los dispositivos fabricados con electrodos de ITO, y se implementa un modelo reportado en la literatura que reproduce con precisión aceptable las mediciones realizadas, obteniendo parámetros equivalentes a un diodo Schottky con n = 66.68, J0 = 177156.17 A/m2 y φSn = 0.28 eV. También, se muestra el comportamiento eléctrico de un dispositivo, reemplazando los electrodos de ITO por cromo, y se observa un comportamiento típico de contacto óhmico con el ZnOx.Fabrication of transparent Schottky microdiodes is investigated, making a zinc oxide (ZnOx) thin film-ITO thin-film union; the first of them is used as a semiconductor and the second one, as the electrode. The fabrication process was by means of photolithography. ZnOx films were grown on glass substrates by laser ablation technique, in a room temperature-reactive O2 environment; electrical characteristics of ZnOx deposited films at different O2 working pressures also were studied. ZnOx thin films used on diode fabrication were deposited on 15 mTorr working pressure and show electrical characteristics: ni = -5.0x1019cm-3; ρ = 0.06 Ωcm; µ = 2.1 cm2V-1s-1, which are considered suitable for its implementation in a Schottky diode. Such films are analyzed by UV-Vis, obtaining average transmittance values of 85% and an optical Energy Gap of 3.65 eV. Relative atomic concentrations of thin films deposited also were obtained by X-ray Photoelectron Spectroscopy technique. In ZnOx film deposited at 15 mTorr working pressure, the atomic concentrations were 37.7% Zn and 62.3% O. The electrical behavior of ITO electrodes Schottky diode is analyzed considering a literature reported based model, which can reproduce the electrical measurements with acceptable precision, obtaining Schottky diode parameters n = 66.68, J0 = 177156.17 A/m2 and φSn = 0.28 eV. Another electrical characterization of this device is also shown, replacing ITO electrodes by chromium electrodes, and a typical behavior of ohmic contact with ZnOx film is observed
The hydrogeochemical and isotopic relationship of the shallow aquifer in Perote Valley, Veracruz with the reservoir of the Los Humeros geothermal field, Puebla
No full textEn el marco de la colaboración internacional entre México y la Unión Europea (Cooperación en investigación de energía geotérmica Europa-México para el desarrollo de Sistemas Geotérmicos Mejorados y Sistemas Geotérmicos Supercalientes) para el desarrollo de energía geotérmica, se llevaron a cabo diversas campañas de exploración hidrogeoquímica en las proximidades del campo geotérmico Los Humeros (Puebla). El modelo conceptual actual de este sistema geotérmico incluye una falla de tipo normal, externa a la caldera Los Humeros, llamada Falla Alchichica, localizada en el Valle de Perote (Veracruz). De algunos pozos agrícolas ubicados en este valle se extrae agua con altas concentraciones de boro y una temperatura superior a la temperatura media anual del aire, por lo tanto, se infirió que el acuífero somero es afectado por fluidos del reservorio geotérmico, que ascienden por la falla. Los mapas de temperatura y electro-conductividad permitieron relacionar un cambio de fase asociado a la Falla Alchichica, mientras que la composición de elementos mayores sugiere la existencia de por lo menos tres aguas subterráneas con distinta composición: la primera, es la recarga del acuífero que se origina en el Cofre de Perote; la segunda, es la descarga de fluidos geotérmicos; la tercera, es una mezcla entre los dos primeros. Debido a que el Valle de Perote es una región agrícola, el mapa de distribución de las concentraciones de nitratos señala sitios de contaminación antropogénica, probablemente por el uso de fertilizantes nitrogenados. Por otro lado, las altas concentraciones de magnesio sugieren que provienen de la interacción con rocas calizas de la Formación Orizaba, la cual puede ser la roca encajonante de un acuífero profundo. En el diagrama de clasificación de Piper se identifican dos grupos de muestras: bicarbonatadas cálcicas-magnésicas y bicarbonatadas sódicas. El análisis de componentes principales determinó que las aguas subterráneas del acuífero somero están afectadas por procesos de intercambio iónico, precipitación y/o alteración de minerales. Finalmente, con el análisis de componentes principales se determinó que las muestras tomadas en el bloque NW de la Falla Alchichica muestran influencia de la descarga de fluidos hidrotermales procedentes del reservorio del campo geotérmico Los Humeros, lo cual se confirmó con las relaciones isotópicas δ O, 18 δD, δ B. 11 B.In the framework of the international collaboration between Mexico and the European Union (Cooperation in Europe-Mexico geothermal energy research for the development of Improved Geothermal Systems and Superhot Geothermal Systems) for the development of geothermal energy, various exploration campaigns were carried out hydrogeochemistry near Los Humeros geothermal field (Puebla). The current conceptual model of this geothermal system includes a normal fault, the Alchichica Fault, external to Los Humeros caldera, located at the Perote Valley (Veracruz). Water extracted from agricultural wells located at the valley has high concentrations of boron and temperature higher than the annual average air-temperature; therefore, we inferred that the shallow aquifer is affected by geothermal fluids, which rise through the fault. The temperature and electro-conductivity maps allowed to relate a phase change to the Alchichica Fault, the major elements maps suggest at least three types of groundwaters with different composition: the first is the recharge of the aquifer that originates in Cofre de Perote; the second is the discharge of geothermal fluids; the third is a mix between the first two. Because of the Perote Valley is an agricultural region, the distribution map of nitrate concentrations indicates anthropogenic contamination at some sites, probably due to the use of nitrogenous fertilizers. On the other hand, the high concentrations of magnesium suggest that they originated from the interaction with limestone rocks of the Orizaba Formation, which can be the hosting rock of a deep aquifer. Two groups of samples were identified in Piper's classification diagram: calcium-magnesium bicarbonates and sodium bicarbonates. The principal component analysis determined that the groundwater of the shallow aquifer is affected by ion exchange processes, precipitation, or alteration of minerals, or both. Finally, with the analysis of principal components, it was determined that water samples collected on the NW block from Alchichica Fault shown the influence of the discharge of hydrothermal fluids from the reservoir of the Los Humeros geothermal field, which was confirmed with the isotopic ratios δ O, 18 δD, δ B 11 B
Expression level of Hsp70 gene in Balanophyllia elegans (Scleractinia, Dendrophyllidae) along a depth gradient during summer and winter in Todos Santos Bay, Baja California, Mexico
No full textLas poblaciones y comunidades de corales que habitan en aguas templadas o frías, aunque no forman grandes estructuras arrecifales, representan un papel ecológico análogo a los arrecifes someros tropicales, convirtiéndose en un componente clave para la biodiversidad, y se cree son más sensibles al aumento de la temperatura superficial del mar (TSM). Ante esta situación, es importante conocer la respuesta fisiológica empleada por las especies coralinas para identificar la manera en que la variación ambiental ocasionará cambios en sus poblaciones ante futuros escenarios de cambio climático. Una forma de evaluar la respuesta fisiológica es caracterizando el perfil de expresión de ARN. Durante eventos de estrés ambiental, los corales emplean una respuesta celular mediada por la expresión de genes específicos que desencadenan la producción de ARN mensajero (ARNm) que traducen proteínas de shock térmico (HSP), para evitar o reducir el daño en las células. Como la expresión del ARN responde a la variación ambiental, el uso de métodos moleculares como la cuantificación de ácidos nucleicos (ADN y ARN) y la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa o en tiempo real (qPCR), para cuantificar la expresión de genes específicos, nos permiten obtener una aproximación del estado fisiológico de los organismos bajo diferentes condiciones ambientales. Con base en lo anterior, para conocer si la variación de la temperatura observada a lo largo de un perfil de profundidad (3 a 12m) y entre las temporadas de verano e invierno, modifica la respuesta fisiológica del coral de aguas templadas, solitario y azooxantelado, Balanophyllia elegans, en este estudio se caracterizó su actividad metabólica mediante la relación ARN/ADN y se cuantificó la expresión relativa del gen Hsp70. Los resultados mostraron que existe una variación temporal de la relación ARN/ADN, presentándose una mayor actividad metabólica durante el verano con valores de la relación ARN/ADN de 1.12 a 2.24, mientras que el rango de profundidad evaluado no parecen ser un factor que modifique la actividad metabólica de los corales. Además, se observó que B. elegans presentó una mayor expresión del gen Hsp70 durante el verano en comparación con la temporada de invierno y las muestras control. Al comparar entre profundidades, la mayor expresión de Hsp70 en B. elegans se observó a los seis y nueve metros de profundidad y no a los tres metros como se esperaba. Estos resultados podrían sugierir que los corales ...Coral populations and communities that live in temperate or cold waters, although they do not form large reef structures, play an ecological role analogous to shallow tropical reefs, becoming a key component for biodiversity, this kind of corals are believed to be more sensitive to increased sea surface temperature (SST). Given this situation, it is important recognize the physiological response used by coral species to identify how environmental variation causes changes in their populations in the face of future climate change scenarios. One way to assess the physiological response is by characterizing the RNA expression profile. During environmental stress events, corals employ a cellular response mediated by the expression of specific genes that trigger the production of messenger RNA (mRNA) that translate heat shock proteins (HSP), to prevent or reduce damage to cells. As RNA expression responds to environmental variation, the use of molecular methods to quantify nucleic acid (DNA and RNA) and the quantitative or real-time polymerase chain reaction (qPCR), to quantify the expression of specific genes, allow us to obtain an approximation of the physiological state under different environmental conditions. Based on the above, to know if the observed temperature variation along with a depth profile (3 to 12m) and between the summer and winter seasons, modifies the physiological response of solitary and azooxanthellate coral, Balanophyllia elegans, in this study, its metabolic activity was characterized using the RNA / DNA ratio and the expression of the Hsp70 gene was quantified. The results showed that there is a temporal variation of the RNA / DNA ratio, presenting a higher metabolic activity during the summer with values of the RNA / DNA ratio of 1.12 to 2.24, while the characteristics present in the depth range evaluated do not seem to be a factor that modifies the metabolic activity of corals. Furthermore, it was observed that B. elegans had a higher expression of the Hsp70 gene during the summer compared to the winter season and the control samples. When comparing between depths, the highest expression of Hsp70 in B. elegans was observed at six and nine-meters depth and not at three meters as expected. These results suggest that corals experience heat stress events during the summer, which is reflected in high metabolic activity and Hsp70 expression. While the observed results regarding the depth profile suggest that during the winter the..
Geothermal structures of interest identification in the Wagner basin using the seismic reflection method
No full textEn este trabajo se elabora un modelo conceptual del área de interés geotérmico en la cuenca Wagner, norte del Golfo de California, con base en datos de sísmica de reflexión multicanal de alta resolución adquiridos a bordo del buque oceanográfico Alpha Helix a principios del 2019 y perfiles sísmicos del crucero Ulloa99-5. También se incorporan resultados previos de estudios geológicos y geofísicos para caracterizar el sistema hidrotermal y plantear un modelo conceptual de la dinámica de los fluidos en la cuenca Wagner. Se identificaron y mapearon ventilas hidrotermales, chimeneas y anomalías acústicas asociadas a la circulación de fluidos hidrotermales. La identificación de ventilas hidrotermales se basa en la geometría y las características de facies sísmicas contenidas en la cuenca Wagner, la cual está delimitada por fallas oblicuas extensionales, la falla Consag al oeste y falla Wagner al este y por la falla transformante Cerro Prieto al norte. Este estudio identifica las vías de migración y transporte de fluidos y su relación con la deformación activa y el magmatismo que controlan un sistema hidrotermal en una cuenca marino-deltaica con una alta tasa de depositación. La correlación entre los 3 sectores estructurales de la cuenca y el número y distribución de chimeneas hidrotermales indica que la zona de falla Wagner en el flanco este es hidrotermalmente más activa, correlacionando con los altos valores de flujo de calor previamente realizados.This work proposes a conceptual model for the geothermal area of interest in the Wagner Basin, in the northernmost Gulf of California based on the analysis of high-resolution multichannel seismic reflection data acquired onboard the Alpha Helix oceanographic vessel in early 2019 and profiles seismic from the cruise Ulloa99-5. Previous results from geological and geophysical studies are also incorporated to assess the existence of a possible hydrothermal system and to propose a conceptual model of fluid dynamics in the Wagner basin. Hydrothermal vents, chimneys, and acoustic anomalies associated with fluid circulation and hydrothermal vents were identified and mapped. The identification of hydrothermal vents was based on the geometry and characteristics of seismic facies contained in the Wagner basin, which is an oblique extensional system with the N-S trending Consag fault to the west and the Wagner fault to the east, and the Cerro Prieto transform fault to the north. This study identifies multiple evidences of active pathways of fluid transport trough active deformation and magmatism at depth that control an hydrothermal system in a marine-deltaic basin characterized by a high depositional rates. A correlation between three structural sectors in the basin, and the number and distribution of hydrothermal chimneys indicates that the Wagner fault zone in the eastern margin is the most hydrothermally active, and correlate with previous studies of high heat flow in the Wagner basin