Tectónica/Tectonics/Tectónica
Cartografía de las fallas activas en el área metropolitana de Mérida con fines de microzonificación sísmica
Mapping of active faults in the Merida metropolitan area for seismic microzoning purposes
Cartografia das falhas ativas na área metropolitana de Mérida para fins de microzonificação sísmica
Miguel Alvarado
Ing°Geó°, MSc. Universidad de Los Andes (ULA). Correo-e: alvaradom78@gmail.com
Reina Aranguren
Ing°Geó°, MSc. ULA. Correo-e: reinaj@ula.ve
Nerio Ramírez
Geog°, Msc. Instituto de Protección Civil y Administración de Desastres del Estado Mérida. Correo-e: njrgeotec@hotmail.com
Franck Audemard
Ing°Geo°, Dr. Fundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas (FUNVISIS). Correo-e: faudemard@gmail.com
Jaime Laffaille
Ing°Geo°, Msc. ULA. Correo-e: jaime@ula.ve
Recibido: 20-2-20; Aprobado: 30-3-20
Abstract
The Metropolitan Area of Merida is defined according Venezuelan seisimic rules (COVENIN 1756:2001-1) as a Highly Seismic Dangerus zone, since it has been affected by many destructive earthquakes. The Investigación Aplicada a la Gestión Integral del Riesgo en Espacios Urbanos-Mérida proyect developed the seismic mocrozonification, which involves the superficial permanent ground deformation areas. This investigation analyses the 7 traces from this urban area with the purpose of becoming a useful urban decision-taking tool, adjusting to the Convenin 1756 norms. Photointepretation, previous research checking (geomorphologic, geochemistry, and geophysics criteria), and Geo Radar (GPR) were applied as the fault characterization methodology. A SIG digital cartography compatible with the projects data base is the final product.
Resumen
El Área Metropolitana de Mérida está definida de acuerdo a la Norma Venezolana COVENIN 1756:2001-1 como de Peligro Sísmico Elevado, ya que ha sido afectada por diversos sismos destructores. Por esta razón el proyecto Investigación Aplicada a la Gestión Integral del Riesgo en Espacios Urbanos-Mérida realizó la microzonificación sísmica, que incluye la definición de las áreas de deformaciones superficiales permanentes del terreno. La presente investigación analiza las 5 trazas que existen en esta área urbana con el fin de convertirse en una herramienta de decisión urbanística, ajustándose a las actualizaciones que se están realizando a las normas Covenin 1.756. La metodología empleada para la caracterización de las fallas geológicas fue fotointerpretación, revisión de trabajos previos con criterios geomorfológicos, geoquímicos y geofísicos, además se utilizó la técnica de Geo Radar (GPR) en algunas áreas. El producto final es una cartografía digital en SIG compatible con la base de datos que maneja el proyecto.
Resumo
A Área Metropolitana de Merida está definida de acordo com a Norma Venezuelana COVENIN 1756:2001-1 como de Perigo sísmico Elevado, já que tem sido atingida por diversos sismos destruidores. Por esta razão, o projeto Pesquisa Aplicada à Gestão Integral do Risco em Espaços Urbanos-Mérida realizou a microzonificação sísmica, que inclui a definição das áreas de deformações superficiais permanentes do terreno. A presente investigação analisa as 5 traças que existem nesta área urbana, a fim de se tornar uma ferramenta de decisão urbanística, ajustando-se às atualizações que estão sendo realizadas às normas Covenin 1756. A metodologia empregada para a caracterização das falhas geológicas foi fotointerpretação, revisão de trabalhos prévios com critérios geomorfológicos, geoquímicos e geofísicos, além disso se utilizou a técnica de Geo Radar (GPR) em algumas áreas. O produto final é uma cartografia digital em SIG compatível com a base de dados que gere o projeto.
Palabras clave/Keywords/Palavras-chave:
Active faults, Área Metropolitana de Merida e cartografia urbana, Área Metropolitana de Mérida y cartografía urbana, Falhas ativas, falhas geológicas urbanas, Fallas activas, fallas geológicas urbanas, Merida Metropolitan Area and urban cartography, microzonificación sísmica, microzonificação sísmica, seismic microzoning, urban geological faults.
Citar así/Cite like this/Citação assim: Alvarado et al. (2020) o (Alvarado et al., 2020)
Referenciar así/Reference like this/Referência como esta:
Alvarado, M., Aranguren, R., Ramirez, N., Audemard, F., Laffaille, J. (2020, abril). Cartografía de las fallas activas en el área metropolitana de Mérida con fines de microzonificación sísmica. Geominas 48(81). 15-23 .
Introducción
Los Andes de Mérida se encuentran ubicado al oeste de Venezuela en una posición noreste-suroeste justo al sur del Lago de Maracaibo. Es el lugar de asentamiento de algunas importantes ciudades y poblados del occidente del país. Muchos de ellos situados en los valles de los principales ríos que drenan esta cadena montañosa (como por ejemplo, Mérida en el río Chama, Valera en el rio Motatán, Santo Domingo en río Santo Domingo etc), los cuales a su vez son controlados por grandes fallas geológicas como es el caso del sistema de la falla de Boconó (Figura 1).
Figura 1. Ubicación del Área Metropolitana de Mérida (AMM). Las líneas representan la localización aproximada de los segmentos de la traza activa de la falla de Boconó postulados por FUNVISIS (2000). En color amarillo se representa el segmento de la zona en estudio. El rectángulo sombreado en rojo da la ubicación aproximada del AMM.
La ciudad de Mérida, es una metrópolis constituida por el área urbana de los municipios Santo Marquina, Libertador y Campo Elías del estado Mérida. Se ubica en el tramo central de esta cadena montañosa dentro de la subcuenca media del río Chama. Este río se encuentra más ensanchado producto de la actividad tectónica particular, descrito por Giengengack (1977) como un conjunto de fallas paralelas y subparalelas al valle del rÍo Chama que denominó el “graben Tabay-Estanques”. Funvisis (2000) en el mapa de fallas activas de Venezuela nuestra la cantidad de movimiento conocida de la falla y la divide en varios segmentos con tasas de movimientos diferentes.
Con el propósito de caracterizar la amenaza sísmica dentro del el Área Metropolitana de Mérida (AMM), varios autores han determinado a escala media (1:50.000 a 1:25.000) la presencia de una serie de fallas paralelas (Boconó, Jají, La Mucuy, Albarregas y la Panamericana) y oblicuas (La Hechicera, La Rosa, Santa Juana) al lineamiento principal del río Chama, catalogadas como activas. Entre estos autores se encuentran: Cabello (1986), Ferrer (1988), Lafaille (2005), Manzanilla (2005), Rengifo et al. (2005, 2006a, 2006b, 2012), Arandia y Vera (2006), Dávila y Pacheco (2009) y Cerrada (2013).
Por esta razón, en el marco del proyecto N°. 2007000939, Investigación Aplicada a la Gestión Integral del Riesgo en espacios urbanos los proyectos de microzonificación sísmica llevados a cabo por la Fundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas (FUNVISIS) en Barcelona/Puerto La Cruz; Mérida; Valencia/Maracay y Valle de La Pascua, en el año 2008, se continuó con la coordinación del Laboratorio de Geofísica (ULA) con la microzonificación en el Área Metropolitana de Mérida. Particularmente el sub-proyecto Riesgo Sísmico
incluía la identificación de fallas activas las cuales puedan originar sismos y deformaciones superficiales permanentes.
Este artículo forma parte de este sub-proyecto y presenta la cartografía de las fallas activas que se encuentran dentro y en las zonas aledañas a del Área Metropolitana de Mérida expresados de términos de microzonificación y adaptados en las propuestas de nuevas Normas Venezolana para Construcciones Sismorresistentes.
Para ello, se hizo una recopilación de cartografías previamente hechas, las cuales fueron validadas con un análisis de fotos aéreas a escala 1:10.000 y observaciones de campo donde se chequeaban la persistencia y consistencia de elementos geomorfológicos que presentaran deformación reciente. En ese sentido, algunas fallas geológicas no se presentan con suficiente consistencia desde el punto de vista geomorfológico, por lo que fue necesario el apoyo de estudios geofísicos y geoquímicos, previamente hechos, que dan indicios de actividad reciente.
Esta información servirá de base para los profesionales responsables de los estudios geotécnicos de los proyectos de desarrollo urbanísticos.
Contexto geológico
El AMM se asienta sobre sedimentos Cuaternarios producto de la dinámica depositacional de varios afluentes del río Chama. Desde la vertiente norte, los ríos: Montalbán, La Pedregosa y las quebradas Carvajal y Milla, drenan sus aguas, formando grandes abanicos coalescentes que en ocasiones pudiesen estar alternados por depósitos fluviales del río Chama (Corredor y Dugarte 2010).
Dentro del AMM se pueden distinguir un conjunto de fallas geológicas que se disponen en forma paralela al valle del río Chama, las cuales han sido nombradas y estudiadas por diferentes autores, ejemplo, Ferrer (1988), Dávila y Pacheco (2009), Corredor y Dugarte (2010), Alvarado et al. (2013), Cerrada (2013) (Figura 2). Dichas fallas geológicas podrían estar ligadas genéticamente a la actividad de la falla de Boconó, que en ocasiones presenta estructuras complejas como las mencionadas anteriormente. Por tal motivo, la mayoría de las fallas geológicas reconocidas en este trabajo pertenecen a distintas trazas de la falla de Boconó. Sin embargo, no necesariamente tengan el mismo comportamiento que la traza principal. Por tal motivo, se seguirá usando la nomenclatura creada por los diferentes trabajos donde se han descrito.
Figura 2. Fallas Activas de Mérida. FM: Falla de La Mucuy. FB: Falla de Boconó. FH: Falla de La Hechicera. FA: Falla de Albarregas. FJ: Falla de Jají.
Cercanía de fallas geológicas
Actualmente se encuentra en discusión la actualización de Norma Venezolana COVENIN para Edificaciones Sismorresistentes (Comisión Venezolana de Normas Industriales, 2017). En el capítulo 5 (Efectos Geotécnicos) de esta propuesta se exponen medidas de mitigación en las cercanías de las fallas geológicas a los posibles daños en construcciones debido a deformaciones superficiales permanentes del terreno ocasionadas por sismos.
La Cercanía de Fallas geológicas propone limitaciones constructivas para los proyectos de edificaciones nuevas o modificaciones a las ya existentes que se encuentren dentro de la franja cercana a la traza. Para delimitar el ancho de esta franja se requiere investigaciones que definan su ubicación y desplazamiento esperado.
De acuerdo al grado de incertidumbre de este trazado se tienen tres franjas de seguridad:
Para las trazas definidas con suficiente seguridad se tomará una franja con 25 m a cada lado de la traza.
Para las trazas definidas con incertidumbre moderada se tomará una franja con 100 m a cada lado de la traza.
Para las trazas definidas con gran incertidumbre se tomará una franja con 500 m a cada lado de la traza.
Metodología
Para la identificación de los segmentos de fallas geológicas activas se hizo una recopilación de la cartografía tectónica existente, las cuales fueron validadas con un análisis de fotografías aéreas a detalle (de las misiones 010441 a 1:10.000; 010286 a 1:5.000; 010422 a 1:5.000; 010212 a 1:8.000; 010413 a1:25.000; 010405 a 1:10.000 y A-4 a 1:40.000) e imagen de satélite Spot V, que se complementó con chequeo de campo para verificar la persistencia y consistencia de elementos geomorfológicos que presentaran deformación reciente. Además se contó con los estudios sismológicos realizados en el Laboratorio de Geofísica de la Universidad de Los Andes en distintos proyecto y tesis de grado; en las áreas de geofísica (Peña y Rey, 2017) y geoquímicas (Arandia y Vera, 2006; Manzanilla, 2005; Rengifo, 2005, 2006a, 2006b, 2012).
Este trabajo no contempló la búsqueda exhaustiva de evidencias de desplazamiento de las fallas geológicas. Sin embargo, toda esta información recopilada permitió en trazado y clasificación de acuerdo al grado de incertidumbre de seguridad, para luego definir la franja de seguridad.
El resultado de este análisis permitió con ayuda del sistema de información geográfica realizar los “buffer” de acuerdo a las franjas de seguridad de cada falla o segmento de falla a escala 1:10.000. Esta investigación fue integrada junto a los resultados de estudios geofísicos del proyecto de Microzonificación Sísmica de la Terraza de Mérida a escala 1:25.000.
Resultados
En base al Mapa de Fallas Cuaternarias de Venezuela a escala 1:2.000.000, de Funvisis (2000), el Área Metropolitana de Mérida se encuentra en el segmentoVE-06b (Figura 2), sección Santa Cruz de Mora hasta Los Frailes, el cual está caracterizado por el sentido de movimiento rumbo deslizante, con una tasa de movimiento de 6 – 9 mm, además se le determinó una edad del último movimiento sísmico de <15.000 años (posiblemente el sismo de 1894) (Alvarado 2008).
A nivel de microzonificación sísmica se reconocieron cinco fallas geológicas, las cuales se describen a continuación y se pueden ver en la figura 3.
Figura 3. Clasificación de las fallas en el Área Metropolitana de Mérida (polígono rojo). Líneas continúas fallas definidas con suficiente seguridad. Línea discontinua fallas definidas con moderada incertidumbre.
Figura 4. Modelo 3D donde se observa la posición de la falla de Boconó y La Mucuy al noreste del AMM. Obsérvese los marcadores topográficos que dan indicio del movimiento dextral de la Falla de Boconó (líneas amarillas).
Falla de Boconó: Principalmente su traza se encuentra al sur de Mérida (Figura 3). Se pueden identificar varios segmentos cuyo comportamiento parecen ser distintos:
Segmento 1. El primero de ellos está entre las poblaciones de la Tabayy, Mérida. Aquí la falla se sitúa de forma paralela o casi paralela al cauce principal del río Chama donde se pueden observar algunos escarpes hechos en los sedimentos de los abanicos dejados por algunas quebradas que drenan de la vertiente sur. Entre la desembocadura del río Mucujún y la población de Tabay se encuentran varias lomas alineadas en dos filas. Estas se produjeron por la intersección de las fallas de Boconó y La Mucuy al macizo rocoso igneometamórfico de la Asociación Sierra Nevada, que han sido desplazado de forma lateral y luego erosionados, dando esa forma topográfica redondeada (Figura 4). En el lugar se pudieron estimar desplazamientos laterales de aproximadamente 350 metros. Intercalados entre las lomas, existen algunos depósitos aluviales dejados por los afluentes del río Chama donde se observan escarpes que dejan ver la actividad reciente de la falla geológica. Peña y Rey (2017) identificaron esta falla en la Mucuy y Loma Linda con el método de georadar. Por otra parte, en el sector Mucunután se realizaron varias líneas de mediciones de gas radón entre 2002 y 2005, las cuales identificaron la traza principal de Boconó, además una serie de pequeñas trazas secundarias. De acuerdo al análisis de las evidencias descritas este primer segmento de la falla de Boconó fue trazado con suficiente seguridad.
Segmento 2. Presenta continuidad hacia el suroeste donde se identifican algunas ensilladuras de fallas geológicas hasta llegar al abanico de la quebrada La Fría donde la falla tuerce unos 30° en sentido horario para cortar el cono terraza donde se asienta la ciudad de Mérida, justo en la laguna de La Rosa. De acuerdo al análisis de las evidencias descritas este primer segmento de la falla de Boconó fue trazado con incertidumbre moderada.
Segmento 3. A partir de este punto la traza presenta una tendencia más hacia el noroeste. Este segmento se conoce como la falla La Rosa, inferida por la presencia en una serie de escarpes consecuentes a la laguna, únicamente vistos en fotografías aéreas antiguas. Los escarpes se hacen más evidentes por su tamaño, al norte del sector La Parroquia. De acuerdo al análisis de las evidencias descritas el segundo segmento de la Falla de Boconó fue trazado como suficiente seguridad.
Segmento 4. La traza de la falla de Boconó vuelve con una tendencia suroeste diferenciado así un tercer segmento el cual es delineado con algunos rasgos geomorfológicos tipo escarpes en el
sector Campo Claro. En este sector Peña y Rey (2017) realizaron dos transectas de georadar sin que fueran concluyentes debido a la interferencia ocasionada por el nivel freático. En los abanicos aluviales dejados por la quebrada La Portuguesa y el río Montalbán, donde actualmente se asienta la ciudad de Ejido, la tendencia de la traza de falla es muy difusa por la falta de persistencia de geoformas. En el estudio de georadar (Peña y Rey 2017) en los sectores San Rafael, La Campiña y El Pilar se observaron algunas perturbaciones de subsuelo, el cual se puede asociar con la traza de falla. En el presente trabajo, se propone un trazado inferido de la falla para esta zona, basada en las tendencias de los segmentos aledaños, tanto suroeste como al noreste. De acuerdo al análisis de las evidencias descritas el tercer segmento de la Falla de Boconó fue trazado como incertidumbre moderada.
La falla La Mucuy: Con una tendencia noreste – suroeste, se encuentra en la vertiente sur del rÍo Chama de forma paralela a la falla de Boconó (Figuras 2 y 4). Su extremo noreste se encuentra cerca de la cabecera de la quebrada La Mucuy, cuyo cauce está en su gran mayoría, controlado por la falla La Mucuy (Alvarado et al., 2013). Su tendencia sureste es bien marcada por la persistencia de ensilladuras de fallas geológicas, algunas facetas triangulares, drenajes desplazados entre otras geoformas (Dávila y Pacheco, 2009) (Figura 5). Su extremo suroeste se encuentra cerca de la quebrada La Fría donde se evidenciaron remanentes de depósitos aluviales que han sido deformados por el movimiento de dicha falla (aparentemente dextral). En el trabajo de Rengifo et al. (2005) realizado en Mucunután se evidenció esta falla con el método de gas radón. De acuerdo al análisis de las evidencias descritas el segundo segmento de la Falla de Boconó fue trazada como suficiente seguridad.
Figura 5. Ensilladura de fallas (EF) que marcan la tendencia de la Falla de La Mucuy entre las quebradas San Jacinto y La Fría. Nótese en línea roja la tendencia de la falla de Boconó y Albarregas. Foto cortesía de Rubén Ayala
Figura 6. Contacto entre las formaciones Palmarito (Paleozoico) y Mucujún (Terciario) en la vía al sector El Valle. Este contacto es debido a la falla de La Hechicera.
Figura 7. Algunos rasgos geomorfológicos de la falla de Jají. a) Ensilladuras de fallas (EF). b) Escarpe de fallas. c) Lagunas de falla. d) Visión en conjunto de los rasgos mostrados en b y c que son tapado por la vegetación
Figura 8. Mapa de Cercanía de Fallas. Franjas de fallas con suficiente seguridad de 25 m de lado y lado. Franjas de 100 m.
Tabla I. Áreas de protección por deformaciones permanentes del terreno.
La falla de Albarregas: Su traza se encuentra sobre cono terraza de la ciudad de Mérida cuyo único elemento geomorfológico que la distingue es el carácter rectilíneo del río Albarregas. Otros autores como Oliveros (1976), Cabello (1966) y Ferrer (1988) coinciden en la ubicación de la traza. Oliveros (1976) por su parte, la define en base a estudios geomorfológico, geofísicos y la describe como una falla moderna o activa sin datos de campo para determinar movimiento. Por su parte, Rengifo et al. (2006a) han corroborado la presencia de la falla activa mediante las mediciones de la emisión de gas radón. Laffaille (2005) plantea la hipótesis, en base de datos de sismicidad histórica y geomorfológica, la ocurrencia de un evento sísmico de baja magnitud. De acuerdo al análisis de las evidencias descritas, la Falla de Albarregas fue trazada como incertidumbre moderada (Figura 5).
La falla de La Hechicera: Con este nombre se distingue a una traza de falla que se ubica al noreste del AMM. Ferrer (1988) en un análisis fotogeológico a escala 1:25000 la reconoce como alineamiento con una tendencia noroeste–sureste sin definir rasgos geomorfológicos a detalle. Manzanilla (2005) a través de estudios de emanación de gas radón, ratificó la presencia y la actividad de dicha falla en el sector.
En este trabajo se logró identificar una alineación en sentido este–oeste sobre una imagen de radar con resolución de 90 metros, cuyo extremo este, cambia de rumbo en dirección suroeste–noreste de forma casi paralela a la falla de Jají; en este tramo existe la alineación de algunas ensilladura de falla. La falla atraviesa la parte media del abanico aluvial formado por el río Albarregas y la quebrada Milla en el sector La Hechicera.El AMM es cortado por la falla de La Hechicera al noreste. En la parte más al este, la falla pone en contacto las formaciones Mucujún (Terciario) y Palmarito (Paleozoico) (Figura 6). De acuerdo al análisis de las evidencias descritas, la falla de La Hechicera fue trazada como de incertidumbre moderada.
La falla de Jají: Se encuentra al norte del AMM, con una orientación noreste–suroeste y una longitud de aproximadamente 30 km. Su extremo noreste se encuentra en el Valle del río Mucujún, mientras que sus extremos suroeste se encuentra cerca de la población de La Trampa al suroeste del AMM (Ferrer, 1995 en Cerrada 2013). Con una cinemática principalmente dextral-normal (Cerrada 2013, Laya y Rincón 1998). Por su parte, Arandia y Vera (2006) aunque no midieron gas radón en el área de estudio reconocen que es una falla activa. Geomorfológicamente se reconoce por algunas ensilladuras alineadas, escarpes y pequeñas lagunas de falla (Cerrada, 2013) (Figura 7).
En el área de estudio la falla de Jají presenta dos trazas mayores paralelas, la más sur corta el Área urbana de Mérida en los sectores de Santa Rosa y parte alta de La Pedregosa. El segmento estudiado de la falla de Jají fue trazado con incertidumbre moderada.
Definición de áreas de protección por deformaciones permanentes del terreno.
Estas áreas se definieron de acuerdo a los criterios anteriormente descritos y se fueron cartografiados a escala 1:15.000 en el mapa Cercanía de Fallas Geológicas (Figura 8). En resumen, las franjas (lado y lado) definidas para cada falla son, tabla I.
Conclusiones
La cartografía de las fallas geológicas urbanas con fines de microzonificación sísmica debe ser elaborada con una definición técnica a escala a detalle (mayor de 1:25.000), la cual permita la integración en un sistema de información geográfica a otros mapas temáticos de amenazas y urbanos; y además deben estar adaptados a las normativas legales, Aranguren (2018).
En el Área Metropolitana de Mérida el proyecto de microzonificación sísmica permitió realizar bajo estas premisas el mapa de Cercanía de Fallas Geológicas, que cartografía las áreas de deformaciones superficiales permanentes del terreno. Estas áreas fueron definidas, de acuerdo a los criterios de la propuesta de actualización de las normas (Comisión Venezolana de Normas Industriales, 2017), las cuales se esperan puedan convertirse en una herramienta de decisión urbanística.
Referencia
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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.