ISSN-e: 3006-9467; ISSN: 0016-7975 / 1011-9565
Embedded Files
Tectónica/Tectonics/Tectônico
Evaluación geomecánica y estructural del sector La Roca, municipio Zea, estado Mérida, Venezuela
Evaluación geomecánica y estructural del sector La Roca, municipio Zea, estado Mérida, Venezuela
Geomechanical and structural evaluation in La Roca sector, Zea Municipality, Merida State, Venezuela
Geomechanical and structural evaluation in La Roca sector, Zea Municipality, Merida State, Venezuela
Avaliagáo geomecánica e estrutural do sector La Roca, municipio Zea, Estado de Merida, Venezuela
Avaliagáo geomecánica e estrutural do sector La Roca, municipio Zea, Estado de Merida, Venezuela
Francisco Bongiorno
IngºGeoº, Dr., GIGA, Profesor, Universidad de Los Andes (ULA), e-mail: frabon@ula.ve
Norly Belandria
IngºGeoº, Dra., GIGA, Profesora, ULA, e—mail: nbelandria@ula.ve
Germán Molina
IngºGeoº, GIGA, Profesor, ULA, e-mail: gmolinab@ula.ve
Recibido: 5-10-16; Aprobado: 12-11-16
Resumen
Resumen
Esta investigación se ubica en el sector La Roca, municipio Zea, estado Mérida, su principal propósito es realizar una evaluación geomecánica-estructural como consecuencia de la tectónica regional que ha generado el levantamiento de Los Andes y ocasionado la deformación y posible fractura de las diferentes Iitologías presentes, por ello, se pretende determinar la dirección e inclinación de los esfuerzos principales actuantes en el sector, con la finalidad de contribuir y analizar la influencia de las estructuras en la zona. La investigación se fundamenta en la agrupación de los rumbos y buzamientos de familias de diaclasas, con el propósito de estimar dos superficies de fallas cuyos datos serán empleados en el análisis numérico vectorial, el programa computacional Stereo32 y corroborados con las proyecciones estereográficas. Con la metodología implementada se determinó que la Vergencia del ascenso de Los Andes venezolanos tiene dirección preferencial general SENO, además se evidencia un sistema de fallas destrales con una componente normal que indica un régimen tectóníco transtensivo. En el área de estudio afloran rocas metamórficas de la Asociación Tostós y rocas sedimentarias de la Secuencia Cretácica muy deformadas, dando evidencia del régimen tectónico indicado. Finalmente, y de acuerdo a los datos tomados en campo, se actualizaron los datos geológicos en un mapa geológico.
Esta investigación se ubica en el sector La Roca, municipio Zea, estado Mérida, su principal propósito es realizar una evaluación geomecánica-estructural como consecuencia de la tectónica regional que ha generado el levantamiento de Los Andes y ocasionado la deformación y posible fractura de las diferentes Iitologías presentes, por ello, se pretende determinar la dirección e inclinación de los esfuerzos principales actuantes en el sector, con la finalidad de contribuir y analizar la influencia de las estructuras en la zona. La investigación se fundamenta en la agrupación de los rumbos y buzamientos de familias de diaclasas, con el propósito de estimar dos superficies de fallas cuyos datos serán empleados en el análisis numérico vectorial, el programa computacional Stereo32 y corroborados con las proyecciones estereográficas. Con la metodología implementada se determinó que la Vergencia del ascenso de Los Andes venezolanos tiene dirección preferencial general SENO, además se evidencia un sistema de fallas destrales con una componente normal que indica un régimen tectóníco transtensivo. En el área de estudio afloran rocas metamórficas de la Asociación Tostós y rocas sedimentarias de la Secuencia Cretácica muy deformadas, dando evidencia del régimen tectónico indicado. Finalmente, y de acuerdo a los datos tomados en campo, se actualizaron los datos geológicos en un mapa geológico.
Abstract
Abstract
This investigation is located in the La Roca sector, Zea municipality, Mérida state, and its main objective is to perform a geomechanical-structural evaluation as a consequence of the regional tectonics that has generated the uplift of the Andes and caused the deformation and possible fracture of the different lithologies present. Therefore, it aims to determine the direction and inclination of the main stresses acting in the sector, in order to contribute to and analyze the influence of the structures in the area. The research is based on the grouping of strikes and dips of families of sets, with the purpose of estimating two fault surfaces whose data will be used in numerical vector analysis, the computer program Stereo32, and corroborated with stereographic projections. With the implemented methodology, it was determined that the vergence of the uplift of the Venezuelan Andes has a general preferential direction SENO; in addition, a system of destral faults with a normal component is evident, indicating a transtensive tectonic regime. Metamorphic rocks from the Tostós Association and highly deformed sedimentary rocks from the Cretaceous sequence outcrop in the study area, demonstrating the indicated tectonic regime. Finally, based on field data, the geological data were updated in a geological map.
Resumo
Resumo
Esta investigação está localizada no setor La Roca, município de Zea, estado de Mérida, e seu principal objetivo é realizar uma avaliação geomecânico-estrutural como consequência da tectônica regional que gerou o soerguimento dos Andes e causou a deformação e possível fratura das diferentes litologias presentes. Portanto, visa determinar a direção e a inclinação das principais tensões que atuam no setor, a fim de contribuir e analisar a influência das estruturas na área. A pesquisa se baseia no agrupamento de strikes e dips de famílias de conjuntos, com o propósito de estimar duas superfícies de falha cujos dados serão utilizados na análise vetorial numérica, o programa de computador Stereo32, e corroborados com projeções estereográficas. Com a metodologia implementada, foi determinado que a vergência do soerguimento dos Andes venezuelanos tem uma direção preferencial geral SENO; além disso, um sistema de falhas destrais com um componente normal é evidente, indicando um regime tectônico transtensivo. Rochas metamórficas da Associação Tostós e rochas sedimentares altamente deformadas da sequência Cretácea afloram na área de estudo, demonstrando o regime tectônico indicado. Por fim, com base em dados de campo, os dados geológicos foram atualizados em um mapa geológico.
Palabras clave/ Keywords/Palavras-chave:
Palabras clave/ Keywords/Palavras-chave:
Esfuerzos, estrías, estrias, falhas, fallas, faults, projeções, projections, proyecciones, tensões, stresses, stretch marks.
Citar así/Cite like this/Citação assim: Bongiorno, Belandria y Molina (2016) o (Bongiorno, Belandria y Molina, 2016).
Referenciar así/Reference like this/Referência como esta:
Bongiorno, F., Belandria, N., Molina, G. (2016, diciembre). Evaluación geomecánica y estructural del sector La Roca, municipio Zea, estado Mérida, Venezuela. Geominas 44(71). 213-221.
Introducción
Introducción
Venezuela es un país con un contexto tectónico donde la placa del Caribe y la placa Suramericana presentan un movimiento relativo transcurrente destral (González de J., Iturralde, y Picard, 1980).
Este movimiento es el responsable de la deformación y el patrón de fallas que se observa esencialmente en el occidente y norte del territorio nacional. La disposición de las estructuras geológicas en el occidente de Los Andes venezolanos, es el producto de una sucesión de eventos vinculados a la falla de Boconó, la cual condiciona el relieve al suroeste del estado Mérida, provocando un sistema o zonas de fallas secundarias y menores que afectan toda la región (Rod, 1956).
El área de estudio está ubicada en el sector La Roca, municipio Zea, estado Mérida, donde indudablemente los rasgos estructurales de la zona son consecuencia de la tectónica regional, ocasionando la deformación con la aparición de diaclasas y fracturas en las diferentes litologías presentes, haciéndola una zona de alta debilidad al deslizamiento del material en épocas de lluvia.
Debido a la situación descrita y al hecho de que este fallamiento activo afecta una de las tres vías alternas a la capital del estado, la carretera Zea-EI Vigía, es necesario realizar un estudio geomecánico-estructural con las estructuras geológicas que indican el debilitamiento del material como lo son, las diaclasas y las fracturas y así poder predecir el comportamiento tectónico general del sector.
Este estudio se realiza con el propósito de que sea de soporte en la rehabilitación de la vía de comunicación, asentamientos de obras civiles, entre otros, motivando a los entes gubernamentales a la ejecución de un plan de contingencia y adaptar a esas obras a las condiciones geológicas diagnosticadas.
Marco referencial
Marco referencial
Ubicación del área de estudio
El municipio Zea, es uno de los 23 municipios que conforman territorialmente el estado Mérida (Figura 1). Se encuentra ubicado al suroeste del estado, entre las vertientes de los ríos Escalante por el oeste y Guarurías por el este.
Figura 1. Ubicación del área de estudio.
Su capital es la población de Zea, la cual junto con caño El Tigre constituyen las dos parroquias que conforman el municipio. Tiene una extensión de 135 km2 representando el 1,19 % del territorio del estado Mérida.
Se comunica con el municipio Alberto Adriani a través de una arteria vial de vital importancia, que presenta continuos deslizamientos y derrumbes en el tramo comprendido entre las localidades Tres Esquinas y Las Cocuizas, en el sector La Roca donde se encuentra el área de estudio.
El sector La Roca, está ubicado específicamente al noreste del municipio. perteneciente a la parroquia Zea, zona en la que se lleva a cabo la investigación en las adyacencias de la carretera Zea-EI Vígía.
Geología local
La estratigrafía de Los Andes venezolanos se encuentra compuesta por asociaciones y formaciones geológicas, que inician su depositación en el Precámbrico con la Asociación Sierra Nevada y finalizan en el Cenozoico con la acumulación de material aluvial reciente y terrazas.
En la columna estratigráfica regional (Figura 2), se puede observar la unidad geológica presente en el área de estudio. A continuación, se definen de forma sintetizada las características geológicas más importantes de cada formación presente en la zona.
Figura 2. Columna Estratigráfica de las rocas ubicadas en la zona de
estudio. (Modificado de (Colina y Salas , 2012).
Asociación Tostós (Paleozoico Superior)
Según (Canelón y García, 1977), está constituida por una secuencia de sedimentos metamorfizados, formados por fllitas cuarzo-moscovítícas, pizarras, esquistos, gneises cuarzo-feldespáticos de grano fino.
En el campo, las rocas foliadas presentan una serie de características comunes, tales como: colores verdosos a gris claro, grano fino, fuertemente deformadas y muy silíceas; las rocas silíceas masivas son de grano fino a medio y con foliación incipiente.
La asociación se encuentra intrusionada por numerosos cuerpos graníticos pequeños y dos plutones graníticos denominados Granodioríta de Pueblo Hondo y Granito de La Victoria. Debido a la fuerte deformación y complejidad tectónica del área, el espesor exacto no puede ser medido, pero en base a los afloramientos observados, se puede estimar un espesor de 2.000 m.
Formación río Negro (Barremiense)
La litología predominante son areniscas de grano grueso a conglomeráticas, además, arcosas de grano grueso con acanaladuras y lentes de conglomerados, frecuentemente con estratificación cruzada e intercalaciones de lutitas, todo ello de colores predominantemente claros, grises y amarillos, con excepción de algunas capas rojas cuyo color tiñe otras partes de la formación (Rodríguez, 1987). Los espesores medidos para esta formación en el surco de Machiques 1.500 m, en la región de San Cristóbal 1.540 m y se adelgaza hasta el Alto de Mérida, solo 25 m.
Formación Apón (Aptiense)
Presenta gruesas calizas, interestratificadas con cantidades subordinadas de lutitas gris oscuro, calcáreas y margas. Lutitas dolomítizadas y lentes de límolitas, calizas nodulares, a veces muy bitumínosas, y lutitas ricas en foraminíferos pelágicos y que presentan numerasos fósiles, amonites, moluscos y foramíníferos.
La Formación Apón presenta espesores de 650 m en el flanco oriental de la Sierra de Perijá, 250 m, en la Plataforma de Maracaibo y en la región de Táchira-Tarra aflora 100-200 m (González de J., Iturralde, y Pícard, 1980).
Formación Aguardiente (Albiense)
Está constituida por areniscas calcáreas duras, de color gris a verde claro, grano variable y estratificación cruzada, localmente glauconítícas con intercalaciones de lutitas mícáceas, carbonáceas y algunos lechos de caliza en la parte inferior; localmente, Ias areniscas son tan calcáreas que se aproximan 2 calizas arenosas.
En Táchira. Mérida yTrujillo, esta formación presenta una litología muy uniforme, compuesta predominantemente por areniscas cuarzosas, a veces glauconiticas, con capas de caliza distribuidas en varios niveles (González de J., Iturralde y Picard, 1980).
Formación Capacho (AlbienseTuronionse)
Consta de lutitas duras de color gris oscuro a negro, calizas duras de colores claros, frecuentemente fosílíferas, y ocasionalmente limolítas que se diferencian de las areniscas macizas de la Formación Aguardiente infrayacente y de las capas delgadas de calizas y lutitas negras de la Formación La Luna suprayacente. Las calizas de esta formación a menudo emiten fuerte olor a petróleo en superficies frescas.
La Formación Capacho se subdividió en tres miembros, desde el más antiguo al más joven, denominados La Grita, Seboruco, Guayacán. Exhibe espesores que varían de 240 m. en el río Omuquena a 310 m en río de Oro (Táchira). En Trujillo se reportan 460 m, aproximadamente (González de J., Iturralde y Picard, 1980).
Formación La Luna (Coniaciense-Campaniense)
Constituida típicamente por calizas y lutitas calcáreas fétídas, con abundante materia orgánica laminada y finamente dispersa, delgadamente estratificadas y laminadas densas, de color gris oscuro a negro; la ftanita negra es frecuente en forma de vetas, nódulos y capas delgadas; las concreciones elipsoidales a discoidales de 10 a 80 cm de diámetro, son características típicas de la formación, que permiten reconocerla en cualquier afloramiento. Fracturas frescas de las calizas tienen olor característico y fuerte a bitumen (González de J., Iturraldey Picard, 1980).
Metodología empleada
Metodología empleada
La metodología empleada para este trabajo de investigación se divide en tres (3) fases. La primera fase consiste en el análisis de mapas tanto geológicos como topográficos y sus correspondientes fotografías aéreas, a fin de ubicar y tener una idea del área de investigación, observar rasgos estructurales, topografía del terreno, drenajes, vías de acceso y de esta manera tener un conocimiento previo a la etapa de campo.
El mapa topográfico corresponde a la región de El Vigía, estado Mérida a escala 1:100.000, realizado en 1977 por el Ministerio del Ambiente y Mapa geológico de la región de Tovar-Bailadores, estado Mérida del Ministerio de Energía y Minas, a escala 1:50.000.
Se utilizan las Fotografías aéreas del sector La Roca-Caño Tigre, municipio Zea, estado Mérida, misión 010255, vuelo Nº 106, 107,108 a escala 1:25.000 con lo que se realiza un fotomontaje.
En la segunda fase se miden los rumbos y buzamientos, tanto de las familias de diaclasas presentes en las rocas, como las superficies de fallas con las estrías encontradas con sus respectivos “pich”. En la figura 3 se muestran las dos familias de diaclasas que fueron medidas en el área de estudio. Todos los datos de rumbo y buzamiento de las familias de diaclasas como de las superficies de falla se tabulan para facilitar el procesamiento de los mismos.
Figura 3. Rocas de la Formación Aguardiente, nótese las dos
direcciones de las dos familias de diaclasas.
Finalmente, en la tercera etapa se aplican diferentes metodologías para la estimación de la dirección e inclinación de los esfuerzos principales empleando todos los datos medidos de las dos diaclasas, así como, los datos de las superficies de fallas encontradas. Para el cálculo de la dirección e inclinación de las tensiones que ejercen influencia en la zona de estudio, se emplean varias técnicas de valoración: el análisis numérico vectorial, que consiste en determinar a través Ias propiedades vectoriales, Ia relación y orientación de los esfuerzos principales (Bongiorno, Ucar y Belandria, 2011).
Estos resultados se comparan con las proyecciones estereográficas del método de los Diedros Rectos (Badin y Gómez, 2010) y, por último, se emplea el método computacional del programa de software libre Ster9032 (Bongiorno, 2001).
Todos estos métodos están basados en los diagramas de Anderson (1951), que consiste en localizar fallas conjugadas y estimar la dirección e inclinación de los esfuerzos principales que actúan en las mismas.
Los rumbos y buzamiento de las dos familias de las diaclasas, se agrupan de manera que representen las posibles superficies de fallas. Cabe destacar que, sí la acción de los esfuerzos se hubiese mantenido en el tiempo, estas familias de diaclasa se integrarían y, por tanto, se manifestaría a través de las fallas conjugadas (González de Vallejo, Ferrer, Ortuño y Oteo, 2002).
Para obtener estas posibles fallas, se emplea el software Dips, cuya herramienta necesita que los datos de rumbo y buzamiento de las diaclasas se introduzcan como dirección de buzamiento (orient1) y de buzamiento (orient2). Luego con las herramientas del programa permite la agrupación de las familias de diaclasas, dando como resultado la más representativa (Figura 4), seguidamente en la barra de herramientas, en el icono “Pole Plot”, (que son puntos ubicados a 90º de cada superficie de la diaclasa) se muestra la ubicación de la agrupación de las familias de diaclasas, tal como se observa en la figura 5.
Figura 4. Clasificación de los datos obtenidos en las mediciones de las diaclasas en el programa Dips.
Figura 5. Ubicación de los sets de diaclasas en el programa Dips.
La concentración de los polos de las dos familias de diaclasa permite estimar los posibles planos de fallas conjugados. Para visualizar estos planos de fallas, se utiliza la barra de herramientas y se ubica el icono “view > major planes plot”; en la figura 6 se puede observar las posibles superficies de fallas proyectadas en Ia estereofalsilla de Wulf.
Figura 6. Ubicación de las superficies de fallas.
AI obtener los datos de rumbo y buzamiento de las dos superficies de fallas, se aplican las herramientas que se emplean para el cálculo de los esfuerzos principales, los cuales requieren de la medición de las estrías en las superficies de fallas en el campo, es decir, se aplica el Método de los Diedros Rectos propuestos por Anderson.
Resultados
Resultados
Datos obtenidos en el campo
Se localizan los afloramientos de rocas que están afectados por las fallas y se miden los pich de las estrías de fallas, los cuales arrojan un ángulo de 35º hacia el sureste. También las estrías de falla indican que el movimiento es transcurrente destral con una componente normal (Figura 7), indicando que el régimen tectónico dominante en la zona es transtensivo.
Figura 7. Estrías de falla medidas en rocas de la Formación
Aguardiente.
Se actualizan los rumbos y buzamientos de las foliaciones y estratificaciones de las rocas presentes en la zona de estudio y además se corroboran las relaciones de campo 0 contactos de formaciones, además se evidencia la discordancia estructural que pone en contacto rocas paleozoicas de la Asociación Tostos con la base de las rocas cretácicas de la Formación Rio Negro (Figura 8). Esta discordancia y su relación con las fallas son representadas en el mapa geológico (Figura 9), donde están indicadas todas las características geológicas de la zona de estudio. También la discordancia se encuentra en un corredor geográfico que, debido al movimiento rotacional originado por el desplazamiento de las fallas, funge como una estructura vinculante entre ellas.
Figura 8. Discordancia estructural entre el Paleozoico y Cretácico.
Figura 9. Mapa Geológico-Estructural de la zona de estudio.
Se miden dos familias de diaclasas en la zona de estudio con un total de 160 mediciones de rumbo y buzamiento de diaclasas, las cuales permiten estimar el sistema de fallas conjugadas de la zona, los cuales tienen dirección de rumbos y buzamientos de N 49ºE/ 42ºNO (Falla 1)y N 34º O /36ºNE (Falla 2), con ello se comprueba que son conjugadas e integradas al sistema transtensivo (Figura 10).
Figura 10. Agrupación en dos superficies fallas los sets de diaclasas por Dips.
Aplicando los métodos basados en los diagramas de Anderson (Anderson, 1951 ), como el método del análisis numérico vectorial (Bongiorno, Ucar y Belandria, 2011), el método de los Diedros Rectos con las Proyecciones Estereográficas (Badin y Gomez , 2010) y del programa de software libre Stere032 (Bongiorno, 2001), los resultados se muestran en la tabla I.
Tabla I. Estimación de las dos superficies de fallas, a partir de la agrupación de las dos familias de diaclasas.
Los resultados de la tabla I, están expresados en dirección azimutal (W) y ángulo de inclinación (a). Cabe destacar, que al comparar los métodos aplicados los resultados coinciden, pero además se corrobora que los esfuerzos, son ortogonales entre sí, cumpliéndose una de las condiciones necesarias para que los esfuerzos determinados sean principales.
Tomando en consideración la dirección azimutal de los esfuerzos principales obtenidos, se puede afirmar que, el esfuerzo principal cr1 coincide con la dirección de Ia Vergencia (una de las direcciones del esfuerzo) que dio origen el levantamiento de Los Andes de Venezuela (N 80º0), esta dirección es llamada dirección de esfuerzos de cierre. Estos valores contribuyen a conocer con mayor precisión las clasificaciones geomecánicas empleadas para la estabilización de taludes, resistencia de la roca y algunas prospecciones geomecánicas.
Conclusiones
Conclusiones
Cualquiera de los tres métodos empleados para determinar la dirección e inclinación de los esfuerzos principales, es fidedigno y confiable, siendo el más exacto el método de Análisis Vectorial. La dirección de estos esfuerzos principales, cumple con la condición necesaria de ortogonalidad; así mismo, la dirección del esfuerzo principal mayor N80º0, corresponde con la dirección que generó el levantamiento de Los Andes venezolanos y que son llamados dirección de esfuerzos de cierre debido a que fue el último evento que ejerció influencia. Las mediciones de las superficies de fallas indican que son transcurrentes destrales con una componente normal, indicando que el régimen tectónico influyente es transtensivo.
Partiendo de este modelo de régimen, las fallas obtenidas con la ayuda de las mediciones de las familias de diaclasas en la zona, utilizando el software Dips, se incluyen dentro del régimen tectónico. En el mapa geológico actualizado en este estudio, se observa un corredor entre las dos fallas transcurrentes.
Agradecimiento
Agradecimiento
Deseamos agradecer al CDCHTA de la Universidad de Los Andes, Mérida, por el financiamiento a esta investigación bajo el código I-1444-15-02-B, su contribución fue fundamental.
Bibliografía
Bibliografía
Anderson, E. (1951 ). The Dínamics of Faulting. (2nd, Ed.) pp 206.
Badin, R. y Gómez , R. (2010). Problemas de Geología Estructural. REDUCA, pp 40—45.
Bongiorno, F. (2001 ). Aplicación avanzada de la Geología Estructural. Escuela de Ingeniería Geológica. Curso.
Bongíorno, F., Ucar, R., y Belandria, N. (2011 ). Determinación de la dirección de los esfuerzos principales a través de análisis numérico y proyecciones estereográficas de la falla de Boconó en el sector Yacambú, estado Lara. Ciencia e Ingeniería, 32(2), pp 57—66.
Canelón, G. y García, L. (1977). Consideraciones sobre rocas del Paleozoico Inferior, Formación Tostosa, en el flanco norte de la Cordillera de Los Andes. V Congreso Geológico Venezolano, pp 227—252.
Colina, J. y Salas, M. (2012). Estimación de la condición local del subsuelo de la zona norte del área metropolitana de Mérida a partir del método. Tesis de Grado.
González de J., C., Iturralde, J. y Picard, X. (1980). Geología de Venezuela y sus Cuencas Petrolíferas. Caracas: Foninves. Tomo I y II.
González de Vallejo, L., Ferrer, M., Ortuño, L. y Oteo, C. (2002). Ingeniería geológica. Madrid: Pearson Educación.
Rod, E. (1956). Strike-slip fau/ts of northern Venezuela. American Association of Petroleum Geologists, 40, pp 457-476.
Rodríguez, J. (1987). Estratigrafía de la región Ubicada al norte de las poblaciones de Zea y Santa Cruz de Mora, estado Mérida. VII Congreso Geológico Venezolano, pp 566-587.
The author(s) declare(s) that she/he/they has/have no conflict of interest related to hers/his/their publication(s), furthermore, the research reported in the article was carried out following ethical standards, likewise, the data used in the studies can be requested from the author(s), in the same way, all authors have contributed equally to this work, finally, we have read and understood the Declaration of Ethics and Malpractices.
Google Sites
Report abuse