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Evaluacion geomecanica y estructural del sector La Roca, municipio Zea, estado Merida, Venezuela.

Geomechanical and structural evaluation in La Roca sector, Zea Municipality, Merida State, Venezuela

Avaliacao geomecanica e estrutural do sector La Roca, municipio Zea, Estado de Merida, Venezuela

Introduccion

Venezuela es un pais con un contexto tectonico donde la placa del Caribe y la placa Suramericana presentan un movimiento relativo transcurrente destral (Gonzalez de J., Iturralde, y Picard, 1980). Este movimiento es el responsable de la deformacion y el patron de fallas que se observa esencialmente en el occidente y norte del territorio nacional. La disposicion de las estructuras geologicas en el occidente de Los Andes Venezolanos, es el producto de una sucesion de eventos vinculados a la Falla de Bocono, la cual condiciona el relieve al suroeste del estado Merida, provocando un sistema o zonas de fallas secundarias y menores que afectan toda la region (Rod, 1956). El area de estudio esta ubicada en el sector La Roca ,municipio Zea, estado Merida, donde indudablemente los rasgos estructurales de la zona son consecuencia de la tectonica regional, ocasionando la deformacion con la aparicion de diaclasas y fracturas en las diferentes litologias presentes, haciendola una zona de alta debilidad al deslizamiento del material en epocas de lluvia. Debido a la situacion descrita y al hecho de que este fallamiento activo afecta una de las tres vias alternas a la capital del estado, la carretera Zea-El Vigia, es necesario realizar un estudio geomecanico-estructural con las estructuras geologicas que indican el debilitamiento del material como lo son, las diaclasas y las fracturas y asi poder predecir el comportamiento tectonico general del sector. Este estudio se realiza con el proposito de que sea de soporte en la rehabilitacion de la via de comunicacion, asentamientos de obras civiles, entre otros, motivando a los entes gubernamentales a la ejecucion de un plan de contingencia y adaptar a esas obras a las condiciones geologicas diagnosticadas.

Marco referencial

Ubicacion del area de estudio

El municipio Zea, es uno de los 23 municipios que conforman territorialmente el estado Merida (Figura 1). Se encuentra ubicado al suroeste del estado, entre las vertientes de los rios Escalante por el oeste y Guarurias por el este. Su capital es la poblacion de Zea, la cual junto con cano El Tigre constituyen las dos parroquias que conforman el municipio. Tiene una extension de 135 km2, representando el 1,19 % del territorio del estado Merida. Se comunica con el municipio Alberto Adriani a traves 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 area de estudio. El sector La Roca, esta ubicado especificamente al noreste del municipio, perteneciente a la parroquia Zea, zona en la que se lleva a cabo la Investigacion en las adyacencias de la carretera ZeaEl Vigia.

Geologia local

La estratigrafia de Los Andes Venezolanos se encuentra compuesta por asociaciones y formaciones geologicas, que Inician su deposltaclon en el Precambrlco con la Asociacion Sierra Nevada y finalizan en el Cenozoico con la acumulacion de material aluvial Reciente y terrazas. En la columna estratlgraflca regional (Figura 2), se puede observar la unidad geologica presente en el area de estudio. Acontlnuaclon, se definen de forma sintetizada las caracteristicas geologicas mas Importantes de cada formacion presente en la zona.

Asociacion Tostos (Paleozoico Superior).

Segun (Canelon y Garcia, 1977), esta constituida por una secuencia de sedimentos metamorflzados, formados por fintas cuarzo-moscoviticas, pizarras, esquistos, gnelses cuarzo-feldespatlcos de grano fino. En el campo, las rocas folladas presentan una serle de caracteristicas comunes, tales como: colores verdosos a gris claro, grano fino, fuertemente deformadas y muy siliceas; las rocas siliceas masivas son de grano fino a medio y con foliacion Incipiente. La asociacion se encuentra intrusionada por numerosos cuerpos graniticos pequenos y dos plutones graniticos denominados Granodlorlta de Pueblo Hondo y Granito de La Victoria. Debido a la fuerte deformacion y complejidad tectonica del area, el espesor exacto no puede ser medido, pero en base a los afloramientos observados, se puede estimar un espesor de 2.000 m.

Formacion rio Negro (Barremiense)

La litologia predominante son areniscas de grano grueso a conglomeraticas, ademas, arcosas de grano grueso con acanaladuras y lentes de conglomerados, frecuentemente con estratificacion cruzada e intercalaciones de lutitas, todo ello de colores predominantemente claros, grises y amarillos con excepcion de algunas capas rojas cuyo color tine otras partes de la formacion (Rodriguez, 1987). Los espesores medidos para esta formacion en el surco de Machiques 1.500 m, en la region de San Cristobal 1.540 m y se adelgaza hasta el Alto de Merida, solo 25 m.

Formacion Apon (Aptiense)

Presenta gruesas calizas, interestratificadas con cantidades subordinadas de lutitas gris oscuro, calcareas y margas. Lutitas dolomitizadas y lentes de limolitas, calizas nodulares, a veces muy bituminosas, y lutitas ricas en foraminiferos pelagicos y que presentan numerosos fosiles, amonites, moluscos y foraminiferos. La Formacion Apon presenta espesores de 650 m en el flanco oriental de la Sierra de Perija, 250 m. en la Plataforma de Maracaibo y en la Region de Tachira-Tarra aflora 100-200 m (Gonzalez de J., Iturralde, y Picard, 1980).

Formacion Aguardiente (Albiense)

Esta constituida por areniscas calcareas duras, de color gris a verde claro, grano variable y estratificacion cruzada, localmente glauconiticas con intercalaciones de lutitas micaceas, carbonaceas y algunos lechos de caliza en la parte inferior; localmente las areniscas son tan calcareas que se aproximan a calizas arenosas. En Tachira, Merida y Trujillo, esta formacion presenta una litologia muy uniforme, compuesta predominantemente por areniscas cuarzosas, a veces glauconiticas, con capas de caliza distribuidas en varios niveles (Gonzalez de J., Iturralde y Picard, 1980).

Formacion Capacho (Albiense-Turoniense)

Consta de lutitas duras de color gris oscuro a negro, calizas duras de colores claros, frecuentemente fosiliferas, y ocasionalmente limolitas que se diferencian de las areniscas macizas de la Formacion Aguardiente infrayacente y de las capas delgadas de calizas y lutitas negras de la Formacion La Luna suprayacente. Las calizas de esta formacion a menudo emiten fuerte olor a petroleo en superficies frescas. La Formacion Capacho se subdividio en tres miembros, desde el mas antiguo al mas joven, denominados La Grita, Seboruco, Guayacan. Exhibe espesores que varian de 240 m. en el rio Omuquena a 310 m en rio de Oro (Tachira). En Trujillo se reportan 460 m, aproximadamente (Gonzalez de J., Iturralde y Picard, 1980).

Formacion La Luna (Coniaciense-Campaniense)

Constituida tipicamente por calizas y lutitas calcareas fetidas, con abundante materia organica laminada y finamente dispersa, delgadamente estratificadas y laminadas densas, de color gris oscuro a negro; la ftanita negra es frecuente en forma de vetas, nodulos y capas delgadas; las concreciones elipsoidales a discoidales de 10 a 80 cm de diametro, son caracteristicas tipicas de la formacion, que permiten reconocerla en cualquier afloramiento. Fracturas frescas de las calizas tienen olor caracteristico y fuerte a bitumen (Gonzalez de J., Iturralde y Picard, 1980).

Metodologia empleada

La metodologia empleada para este trabajo de investigacion se divide en tres (3) fases. La primera fase consiste en el analisis de mapas tanto geologicos como topograficos y sus correspondientes fotografias aereas, a fin de ubicar y tener una idea del area de investigacion, observar rasgos estructurales, topografia del terreno, drenajes, vias de acceso y de esta manera tener un conocimiento previo a la etapa de campo. El mapa topografico corresponde a la region de El Vigia, estado Merida a escala 1:100.000, realizado en 1977 por el Ministerio del Ambiente y Mapa geologico de la region de TovarBailadores, estado Merida del Ministerio de Energia y Minas, a escala 1:50.000. Se utilizan las Fotografias aereas del sector La Roca-Cano Tigre, municipio Zea, estado Merida, mision 010255, vuelo No 106, 107,108 a escala 1:25000 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 estrias encontradas con sus respetivos "pich". En la figura 3 se muestran las dos familias de diaclasas que mediadas en el area 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. Finalmente, en la tercera etapa se aplican diferentes metodologias para la estimacion de la direccion e inclinacion de los esfuerzos principales empleando todos los datos medidos de las dos diaclasas, asi como, los datos de las superficies de fallas encontradas. Para el calculo de la direccion e inclinacion de las tensiones que ejercen influencia en la zona de estudio, se emplean varias tecnicas de valoracion: el analisis numerico vectorial, que consiste en determinar a traves las propiedades vectoriales, la relacion y orientacion de los esfuerzos principales (Bongiorno, Ucar y Belandria, 2011).

Estos resultados se comparan con las Proyecciones Estereograficas del metodo de los Diedros Rectos (Badin y Gomez , 2010) y, por ultimo, se emplea el metodo computacional del programa de software libre Stereo32 (Bongiorno, 2001).

Todos estos metodos estan basados en los diagramas de Anderson (1951), que consiste en localizar fallas conjugadas y estimar la direccion e inclinacion de los esfuerzos principales que actuan 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, si la accion de los esfuerzos se hubiese mantenido en el tiempo, estas familias de diaclasa se integrarian y, por tanto, se manifestarian a traves de las fallas conjugadas (Gonzalez de Vallejo, Ferrer, Ortuno 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 direccion de buzamiento (orient1) y de buzamiento (orient2). Luego con las herramientas del programa permite la agrupacion de las familias de diaclasas, dando como resultado la mas representativa (Figura 4), seguidamente en la barra de herramientas, en el icono "Pole Plot", (que son puntos ubicados a 90[grados] de cada superficie de la diaclasa) se muestra la ubicacion de la agrupacion de las familias de diaclasas, tal como se observa en la figura 5.

La concentracion de los polos de las dos familias de diaclasa permite estimar los posibles planos de las 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 la estereofalsilla de Wulf.

Al obtener los datos de rumbo y buzamiento de las dos superficies de fallas, se aplican las herramientas que se emplean para el calculo de los esfuerzos principales, los cuales requieren de la medicion de las estrias en las superficies de fallas en el campo, es decir, se aplica el Metodo de los Diedros Rectos propuestos por Anderson.

Resultados

Datos obtenidos en el campo

Se localizan los afloramientos de rocas que estan afectados por las fallas y se miden los pich de las estrias de fallas, los cuales arrojan un angulo de 35[grados] hacia el sureste. Tambien las estrias de falla Indican que el movimiento es transcurrente destral con una componente normal (Figura 7), Indicando que el regimen tectonico dominante en la zona es transtensivo.

Se actualizan los rumbos y buzamientos de las foliaciones y estratificaciones de las rocas presentes en la zona de estudio y ademas se corroboran las relaciones de campo o contactos de formaciones, ademas se evidencia la discordancia estructural que pone en contacto rocas paleozoicas de la Asociacion Tostos con la base de las rocas cretacicas de la Formacion Rio Negro (Figura 8). Esta discordancia y su relacion con las fallas son representadas en el mapa geologico (Figura 9), donde estan Indicadas todas las caracteristicas geologicas de la zona de estudio. Tambien la discordancia se encuentra en un corredor geografico que, debido al movimiento rotacional originado por el deslazamlento de las fallas, finge como una estructura vinculante entre ellas.

Se miden dos familias de dlaclasas en la zona de estudio con un total de 160 mediciones de rumbo y buzamiento de dlaclasas, las cuales permiten estimar el sistema de fallas conjugadas de la zona, los cuales tienen direccion de rumbos y buzamientos de N 49[grados]E/ 42[grados]NO (Falla 1) y N 34[grados] O /36[grados]NE (Falla 2), con ello se comprueba que son conjugadas e integradas al sistema transtensivo (Figura 10).

Aplicando los metodos basados en los diagramas de Anderson (Anderson, 1951), como el metodo del analisis numerico vectorial (Bongiorno, Ucar y Belandria, 2011), el metodo de los Diedros Rectos con las Proyecciones Estereograficas (Badin y Gomez , 2010) y del programa de software libre Stereo32 (Bongiorno., 2001), los resultados se muestran en la tabla I.

Los resultados de la tabla I, estan expresados en direccion azimutal ([psi]) y angulo de inclinacion ([alfa]). Cabe destacar, que al comparar los metodos aplicados los resultados coinciden, pero ademas se corrobora que los esfuerzos, son ortogonales entre si, cumpliendose una de las condiciones necesarias para que los esfuerzos determinados sean principales.

Tomando en consideracion la direccion azimutal de los esfuerzos principales obtenidos, se puede afirmar que, el esfuerzo principal O coincide con la direccion de la Vergencia (una de las direcciones del esfuerzo) que dio origen al levantamiento de Los Andes de Venezuela (N 80[grados]O), esta direccion es llamada direccion de esfuerzos de cierre. Estos valores contribuyen a conocer con mayor precision las clasificaciones geomecanicas empleadas para la estabilizacion de taludes, resistencia de la roca y algunas prospecciones geomecanicas.

Conclusiones

Cualquiera de los tres metodos empleados para determinar la direccion e inclinacion de los esfuerzos principales, es fidedigno y confiable, siendo el mas exacto el metodo de Analisis Vectorial. La direccion de estos esfuerzos principales, cumple con la condicion necesaria de ortogonalidad; asi mismo, la direccion del esfuerzo principal mayor N80[grados]O, corresponde con la direccion que genero el levantamiento de Los Andes venezolanos y que son llamados direccion de esfuerzos de cierre debido a que fue el ultimo evento que ejercio influencia. Las mediciones de las superficies de fallas indican que son transcurrentes destrales con una componente normal, indicando que el regimen tectonico influyente es transtensivo. Partiendo de este modelo de regimen, 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 regimen tectonico. En el mapa geologico actualizado en este estudio, se observa un corredor entre las dos fallas transcurrentes.

Agradecimiento

Deseamos agradecer al CDCHTA de la Universidad de Los Andes, Merida, por el financiamiento a esta investigacion bajo el codigo I-1444-15-02-B, su contribucion fue fundamental.

Badin, R. y Gomez , R. (2010). Problemas de Geologia Estructural. REDUCA, pp 40-45.

Bongiorno, F. (2001). Aplicacion avanzada de la Geologia Estructural. Escuela de Ingenieria Geologica. Curso.

Bongiorno, F., Ucar, R., y Belandria, N. (2011). Determinacion de la direccion de los esfuerzos principales a traves de analisis numerico y proyecciones estereograficas de la falla de Bocono en el sector Yacambu, estado Lara. Ciencia e Ingenieria, 32(2), pp 57-66.

Canelon, G. y Garcia , L. (1977). Consideraciones sobre rocas del Paleozoico Inferior, Formacion Tostosa, en el flanco norte de la Cordillera de Los Andes. V Congreso Geologico Venezolano, pp 227-252.

Colina, J. y Salas, M. (2012). Estimacion de la condicion local del subsuelo de la zona norte del area metropolitana de Merida a partir del metodo. Tesis de Grado.

Gonzalez de J., C., Iturralde, J. y Picard, X. (1980). Geologia de Venezuela y sus Cuencas Petroliferas. Caracas: Foninves. Tomo I y II.

Gonzalez de Vallejo, L., Ferrer, M., Ortuno, L. y Oteo, C. (2002). Ingenieria geologica. Madrid: Pearson Educacion.

Rod, E. (1956). Strike-slip faults of northern Venezuela. American Association of Petroleum Geologists, 40, pp 457-476.

Rodriguez, J. (1987). Estratigrafia de la region Ubicada al norte de las poblaciones de Zea y Santa Cruz de Mora, estado Merida. VII Congreso Geologico Venezolano, pp 566-587.

Recibido: 5-10-16; Aprobado: 12-11-16

Francisco Bongiorno (1) Norly Belandria1 (2) German Molina (3) (1) IngGeo, Dr., GIGA, Profesor, Universidad de Los Andes (ULA), e-mail: frabon@ula.ve (2) IngGeo, Dra., GIGA, Profesora, ULA, e-mail: nbelandria@ula.ve (3) IngGeo, GIGA, Profesor, ULA, e-mail: gmolinab@ula.ve

Leyenda: Figura 1. Ubicacion del area de estudio.

Leyenda: Figura 2. Columna Estratigrafica de las rocas ubicadas en la zona de estudio. (Modificado de (Colina y Salas , 2012).

Leyenda: Figura 3. Rocas de la Formacion Aguardiente, notese las dos direcciones de las dos familias de diaclasas.

Leyenda: Figura 4. Clasificacion de los datos obtenidos en las mediciones de las diaclasas en el programa Dips.

Leyenda: Figura 5. Ubicacion de los sets de diaclasas en el programa Dips.

Leyenda: Figura 6. Ubicacion de las superficies de fallas.

Leyenda: Figura 7. Estrias de falla medidas en rocas de la Formacion Aguardiente.

Leyenda: Figura 8. Discordancia estructural entre el Paleozoico y Cretacico.

Leyenda: Figura 9. Mapa Geologico-Estructural de la zona de estudio.

Leyenda: Figura 10. Agrupacion en dos superficies fallas los sets de diaclasas por Dips.
Tabla I. Estimacion de las dos superficies de fallas, a partir
de la agrupacion de las dos familias de diaclasas.

                     Metodo Diedros Rectos-Stereo 32

           [[sigma].sub.1]   [[sigma].sub.2]   [[sigma].sub.3]

([psi])     102 [grados]     14,73 [grados]    181,70 [grados]
([alfa])    5.32 [grados]    26,88 [grados]    62,51 [grados]

                             Metodo Grafico

           [[sigma].sub.1]   [[sigma].sub.2]   [[sigma].sub.3]

([psi])    100,8 [grados]    12,90 [grados]    183,30 [grados]
([alfa])     4 [grados]      27,95 [grados]    61,72 [grados]

                            Metodo Analitico

           [[sigma].sub.1]   [[sigma].sub.2]   [[sigma].sub.3]

([psi])    100,8 [grados]    12,89 [grados]    183,27 [grados]
([alfa])    4,01 [grados]    27,96 [grados]    61,76 [grados]
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Author:Bongiorno, Francisco; Belandria, Norly; Molina, German
Publication:Geominas
Date:Dec 1, 2016
Words:3256
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