Geología estructural/Estructural geology/Geologia estrutural
Método de deslizamiento para determinación de fallas reactivadas y neoformadas Los Guáimaros y San Juan de Lagunillas del estado Mérida. Venezuela
Landslide method for determination of reactivated and newly formed faults Los Guaimaros and San Juan de Lagunillas of Merida State. Venezuela
Método deslizante para determinação das falhas reativadas e neoformadas Los Guáimaros e San Juan de Lagunillas no estado de Mérida. Venezuela
Francisco Bongiorno
Ing°Geó°, Dr. Grupo de Investigación en Geología Aplicada (GIGA). Universidad de Los Andes (ULA). ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7508-2408. Correo-e: frabon@ula.ve
Jesús Poggioli
Ing°Geó°, ULA. Correo-e: jepr2895@gmail.com
Sulgey Villamizar
Ing°Geó°, ULA. Correo-e: savm1502@gmail.com
Recibido: 1-9-23: Aprobado: 24-10-23
Abstract
The purpose of this research is to establish and evaluate the structural features of the “San Onofre” Los Guáimaros San Juan de Lagunillas sector of the State of Mérida Venezuela, as well as the kinematics of the faults present. Fault data was collected, in addition to measuring the pitch of the striations located in the different fault planes found. With these measurements, the computer program Stereo32 is used, in order to determine the direction and inclination of the main forces using the method of right dihedrals and thus obtain more precise and detailed information on the tension state of the area. With field measurements, the kinematic behavior of the localized faults was diagnosed using Faultkin graphical and computational techniques, the software and the same data were used for the application of the sliding method which generated an analysis of the theoretical kinematic behavior of the faults, with in order to correlate the kinematics to define reactivations or neoformism in the faults analyzed. Through the study, a fragmentation of the analyzed structures was observed in which 20% are newly formed faults while 80% of the remaining faults show a reactivation in their kinematic behavior, which indicates a great action of active tectonism present in the area. Finally, according to the data prepared by the Stereo32 program and the results obtained by the landslide method, an updated geological structural map of the area under study is generated at a scale of 1: 25000.
Resumen
Esta investigación tiene como finalidad establecer y evaluar los rasgos estructurales del sector Los Guáimaros San Juan de Lagunillas del Estado Mérida Venezuela, así como también la cinemática de las fallas presentes. Se recopilaron datos de fallas, además de medir el pitch de las estrías ubicados en los diferentes planos de fallas encontrados. Con estas mediciones se emplea el programa computacional Stereo32, con el fin de determinar la dirección e inclinación de los Esfuerzos principales mediante el método de los diedros rectos y así obtener información más precisa y detallada del estado tensional del área. Con las mediciones en campo se diagnosticó el comportamiento cinemático de las fallas localizadas mediante técnicas gráficas y computacionales Faultkin, el software y los mismos datos se usaron para la aplicación del método de deslizamiento el cual generara un análisis del comportamiento cinemático teórico de las fallas, con el fin de correlacionar la cinemática para definir reactivaciones o neoformismo en las fallas analizadas. Mediante el estudio se observó una fragmentación de las estructuras analizadas en las cuales el 20% son fallas neoformadas mientras que el 80% de las fallas restantes muestran una reactivación en su comportamiento cinemático, lo que indica una gran acción del tectonismo activo presente en la zona. Finalmente, según los datos elaborados por el programa Stereo32 y los resultados obtenidos mediante el método de deslizamiento se genera un mapa geológico estructural actualizado de la zona en estudio a escala 1:25.000.
Resumo
Esta pesquisa tem como objetivo estabelecer e avaliar as características estruturais do setor Los Guáimaros San Juan de Lagunillas do Estado de Mérida Venezuela, bem como a cinemática das falhas presentes. Foram coletados dados de falhas, além de medir a inclinação das estrias localizadas nos diferentes planos de falha encontrados. Com estas medições é utilizado o programa informático Stereo32, com o objetivo de determinar a direção e inclinação das tensões principais através do método dos diédricos retos e assim obter informações mais precisas e detalhadas sobre o estado tensional da área. Com as medições de campo foi diagnosticado o comportamento cinemático das falhas localizadas utilizando técnicas gráficas e computacionais Faultkin, o software e os mesmos dados foram utilizados para a aplicação do método de escorregamento que gerou uma análise do comportamento cinemático teórico das falhas, com a fim de correlacionar a cinemática para definir reativações ou neoformismos nas falhas analisadas. Através do estudo foi observada uma fragmentação das estruturas analisadas em que 20% são falhas neoformadas enquanto 80% das falhas restantes apresentam uma reativação em seu comportamento cinemático, o que indica uma grande ação de tectonismo ativo presente na área. Por fim, de acordo com os dados elaborados pelo programa Stereo32 e os resultados obtidos através do método de deslizamento, é gerado um mapa geológico estrutural atualizado da área de estudo na escala de 1:25.000.
Palabras clave/Keywords/Palabras-chave:
Areniscas arcillosas, arenitos argilosos, biomicritic limestones, cachoeira Chorrerón, calcários biomicríticos, calizas biomicríticas, Chorrerón falls, clayey sandstones, estratigrafia, estratigrafía, geología estructural, geologia estrutural, salto Chorrerón, stratigraphy, structural geology.
Citar así/Cite like this/Citação assim: Bongiorno, Poggioli y Villamizar (2023) o (Bongiorno, Poggioli y Villamizar, 2023).
Referenciar así/Reference like this/Referência como esta:
Bongiorno, F., Poggioli, J., Villamizar, S. (2023, diciembre). Método de deslizamiento para determinación de fallas reactivadas y neoformadas Los Guáimaros y San Juan de Lagunillas del estado Mérida. Venezuela. Geominas 51(92). 109-118.
Introducción
Los esfuerzos ocasionados por la deformación de Los Andes, han generado grandes estructuras geológicas activas, como lo es el sistema de fallas de Boconó, la cual es el rasgo estructural activo más importante del occidente de Venezuela, y se describe como una falla dextral (Schubert y Henneberg, 1975). La zona en estudio se encuentra comprendida a lo largo de la autopista “Rafael Caldera”, entre las poblaciones de Las González y Los Guáimaros, pertenecientes a los municipios Sucre y Campo Elías del estado Mérida. Esta investigación propone ampliar estudios esencialmente estructurales específicamente en la población de Los Guáimaros, tomando en consideración la determinación de la dirección e inclinación de los esfuerzos principales aplicados en el sector, se pretende analizar el comportamiento de las fallas presentes en la zona, relacionadas con reactivación o neoformación, integrarla al modelo geológico estructural de Los Andes. La figura 1 muestra la ubicación del área de estudio.
Figura 1. Ubicación del área de estudio. Fotointerpretación de la geología estructural.
La cartografía empleada para este estudio fueron las siguientes:
1.- Mapa geológico de la región de Mérida Ministerio de Energía y Minas (1981) 1:50.000
2.- Mapa topográfico Ministerio de Obras Públicas. Dirección de Cartografía Nacional (1975) 1:25.000
3.- Mapa topográfico Ministerio de Obras Públicas. Dirección de Cartografía Nacional (1962) 1:25.000.
Metodología empleada
La metodología empleada consiste en la ubicación de la morfología o características estructurales, que pudieran indicar la presencia de fallas en el área de estudia en fotografías aéreas o imágenes de satélite; seguidamente, esa fotointerpretación es corroborada en el campo, donde se debe determinar necesariamente su cinemática, específicamente, las estrías o tectoglifos de evidencias de fallas, con el propósito de aplicar el método propuesto por Angelier en 1994 para determinar si la falla son de reciente origen o presenta reactivación, que consiste en emplear el uso de los datos como son el ángulo de buzamiento de la superficie de falla (Figura 2 es el Buzamiento) del movimiento y pitch (Figura 2 es el cabeceo), se procede a ubicarlos en el diagrama del modelo de deslizamiento en donde relacionan los ángulos antes señalados y se generara un análisis de la población de fallas estudiadas teniendo 4 posibles campos con diferentes elipsoides de deformación como lo son desgarre inverso, inverso direccionales, normales direccionales y desgarres normales si el coeficiente interno tiene resultado igual a cero corresponde a los elipsoides de tipo deformación plana. Por otro lado, dependiendo de la intersección dentro del diagrama, se obtiene un ángulo de fricción interna teórico.
Figura 2. Grafico propuesto por Angilier (1994) para determinar si la falla es Neoformada o Reactivada.
Figura 3. Ejemplo propuesto por Angilier (1994) para indicar la metodología propuesta.
Figura 4. Representación de la ubicación de los esfuerzos principales determinados por el programa Stereo32.
De acuerdo a la figura 2, si se conoce la cinemática exacta con los datos obtenidos en el campo, al introducir los datos B y C medidos sobre la superficie de falla, los mismos se ubican en el gráfico, la intersección se posesiona en cualquiera de las 4 zonas delimitadas, si la cinemática medida en el campo, corresponde con la identificación con la zona en el gráfico, se diagnostica que la falla es Neoformada, caso contrario, se considera una falla Reactivada, la figura 3 muestran 2 ejemplos de lo indicado anteriormente, puede notarse que el ejemplo A la intersección de los datos medidos en el campo, corresponden de acuerdo a la figura 2, al zona roja, con lo que la cinemática del gráfico con la medida en el campo, no son corresponsables por lo tanto, esa falla se clasifica como Reactivada; caso contrario, el ejemplo B, sus datos se ubican en la zona azul, por lo tanto, la cinemática tanto medida en el campo, como la del gráfico, son corresponsables y por la tanto se clasifica como Neoformadas.
Para el cálculo de la dirección e inclinación de los esfuerzos principales calculados en el sector estudiado, se empleó el método de los Diedros Rectos de Angelier y Mechler (1974) apoyado por los Diagramas de Anderson 1951. Estos resultados, serán corroborados con el software libre Stereo32 (Figura 4) y por el método analítico propuesto por (Bongiorno et al., 2011), que permiten verificar y validar los datos medidos en la zona de estudio.
Resultados
A través del estudio de las fotografías aéreas y las imágenes satelitales, se realizó la interpretación fotogeológica con fines estructurales (Figura 1). En este análisis se plasmaron los posibles caracteres visualmente resaltantes de la zona; como: la topografía, geomorfología, y posibles parámetros estructurales, así como los patrones de drenaje y los distintos rasgos antrópicos presentes, la zona corresponde a los municipios campo Elías y sucre, del estado Mérida. Estructuralmente se identifican 3 fallas a lo largo de la imagen, en donde la falla principal es la de Boconó, que controla el curso del río Chama ubicada al sureste del área de estudio, se interpretaron 2 posibles fallas al Noroeste mostrada en la imagen de la figura 1, se localizaron sus evidencias en el campo, cuyas estrías se muestran en la figura 5, allí se puede apreciar, 2 juegos de estrías lo que indica la reactivación de la misma, se comprobó si la misma se ajusta a la metodología de deslizamiento usada en este estudio, y efectivamente se ajusta. También se evidenciaron estrías como la mostrada en la figura 6 que corroboran la presencia de la falla en la zona a estudiar.
Figura 5. Tectoglifo de evidencia de falla en rocas de la Asociación Tostos, nótese las 2 direcciones indicadas.
Figura 6. Tectoglifo de evidencia de falla en rocas de la Asociación Tostos.
Tabla I. Datos rumbo y buzamiento de las superficies de falla con su pich y respectiva cinemática.
En total, se localizaron y midieron 15 juegos de estrías cuyas mediciones de rumbo y buzamiento de la superficie de falla, medición de estrías (pich) y cinemática de las mismas se muestras en la tabla I, estos datos fueron procesados con el programa Stereo32 para determinar la dirección e inclinación de los Esfuerzos Principales, se puede apreciar que el esfuerzo principal mayor (σ1), se ubica mayoritariamente en el segundo cuadrante en todos sus calculados, en las diferentes Estereofalsilla de Wulf, con ello, se corrobora que los mismos están enmarcados en la dirección NO-SE, dirección coincidente a la vergencia Andina según Herrera y Sandoval (2019), que rige el comportamiento tectónico en la zona. Las otras direcciones de los esfuerzos principal intermedio y menor (σ2) y (σ3) respectivamente, tienen cumplen con la condición primordial, junto con el esfuerzo principal (σ1), de ortogonalidad entre ellos. Las direcciones de los esfuerzos principales calculados están representadas en la figura 7.
Tabla II. Valores de los esfuerzos principales arrojados por el Programa Stereo32 con los valores de la tabla I.
Figura 7. Mapa Geológico de la zona de estudio con la representación de los esfuerzos principales.
Empleo del método de deslizamiento
Mediante la aplicación del modelo de Deslizamiento a la totalidad de planos de fallas estudiados en la zona se puede visualizar una dispersión de los puntos de estrías en el diagrama C/B, en el cual se refleja una predominancia perteneciente al campo inverso direccional con un 40 % de los planos de fallas (6 planos de fallas) estudiadas, un 26,7 % de los planos de fallas (4 planos de fallas) ubicados en el campo de desgarre normal, un 20% de los planos fallas (3 planos de fallas) localizados en el campo de desgarre inverso. Por último, se observa un grupo de menor magnitud en el campo normal direccional que representa el 13,3 % (2 planos fallas) de los planos de fallas estudiados. Analizando el diagrama C/B se puede visualizar una distribución de la población de fallas en 3 modas, siendo 2 de ellas las más relevantes; una que posee buzamientos bajos comprendidos entre los 20° y los 55° con pitch variantes entre los 15° y los 75° de las estrías (fallas inverso direccionales) y la otra que posee buzamientos altos comprendidos entre los 45° a los 88° con pitch bajos de las estrías, las cuales corresponden a comportamientos de fallas de desgarre normal e inverso. En la tercera moda se observa una población de fallas en baja magnitud las cuales se rigen por buzamientos comprendidos entre 50° a 85° con pitch altos de estrías que reflejan un comportamiento normal direccional. Estos resultados fueron obtenidos de acurdo a la gráfica propuesta por Angelier (1994) mostrada en la figura 8.
Figura 8. Diagrama de Angelier (1994) C/B reflejando cada dato de las estrías medidas.
Basados en estos grandes cambios es posible determinar que a lo largo del tiempo han existido variaciones cinemáticas por la gran actividad tectónica de la zona que está influenciada por el comportamiento del sistema de fallas de Boconó. Los resultados que arrojaron la metodología de deslizamiento, fueron corroborados en campo en una superficie de falla, la figura 9 muestra 2 juegos de estrías, donde las superposiciones de las mismas indican el primer movimiento (Neoformado indicado por la flecha 1), y posteriormente el segundo movimiento (Reactivado indicado por la flecha 2).
Figura 9. Muestra 2 Juegos de estrías sobre la superficie de falla mostrando los 2 movimientos.
A partir de las mediciones de estrías ubicadas en el grafico C/B de Angelier, se logra obtener los siguientes datos que corresponde al diagnóstico de neoformismo y reactivación de las fallas estudiadas mostradas en la tabla III.
Tabla III. Cinemáticas de las fallas con el diagnostico determinado por el método de Deslizamiento.
Conclusiones
Mediante el análisis fotogeológico realizado en el sector “Los Guaimaros–San Juan de Lagunillas”, se determina, que la distribución litológica y tectónica del área de estudio resulta considerablemente compleja. Se observa la presencia de cambios de relieve muy notorios siendo el más resaltante un relieve de tipo escarpado ubicado al margen derecho del rio Chama. Se observó altas variaciones de pendientes las cuales las más elevadas pertenecen a la Asociación Sierra Nevada y una topografía cambiante que se define por el tectonismo que actúa, lo que simboliza, el gran control estructural del área.
A partir del análisis fotogeológico se visualizaron estructuras geológicas, en las cuales se identifican 3 fallas a lo largo de la zona en la cual se denota de forma principal la traza sur de la falla de Boconó localizada a lo largo del cauce del rio Chama. Dichas fallas son sustentadas gracias a la visualización de grandes evidencias geomorfológicas tales como ensilladuras de falla, cambios en la dirección del cauce del rio, coronas de deslizamiento y alineación en los drenajes las cuales evidencian el régimen tectónico al cual está sometida la zona.
Mediante observaciones realizadas en campo se logró medir en los diferentes afloramientos ubicados en la zona un total de 15 juegos de estrías, de las cuales 12 de ellas fueron obtenidas de la Asociación Tostos, 2 de la Asociación Sierra Nevada y 1 de la Formación Aguardiente las cuales tras ser analizarlas mediante el software Faultkin se observa una dispersión de los datos, dicha dispersión implica la existencia de una sobreposición de varios eventos tectónicos los cuales afectan la zona analizada.
El modelo de Deslizamiento mostró que para la totalidad de planos estudiados en la zona se observa una predominancia en el comportamiento cinemático teórico, dando como representación un 40% de fallas pertenecientes al campo inverso direccional, un 26,7 % de fallas pertenecientes al campo de desgarre normal, un 20 % de las fallas posicionadas en el campo de desgarre inverso y un grupo de menor magnitud de 13,3 % pertenecientes al campo normal direccional.
Analizando el comportamiento cinemático teórico y la cinemática observada en campo se puede concluir que existen evidencias de un 20 % de fallas neoformadas analizadas, indicativo de que las mismas fueron parte de un evento tectónico, antiguo. El 80 % restante muestra una reactivación de las fallas estudiadas lo cual evidencia una reorientación del tensor de esfuerzos original, demostrando que las mismas a partir de su reactivación realizaron un cambio en su comportamiento cinemático.
Dichas reactivaciones son observadas en el campo en la mayoría de los planos de Fallas estudiados, los mismos poseían comportamientos cinemáticos diversos, siendo el principal el sinestral normal. Las reactivaciones son comprobadas cuando en un mismo plano de falla se encuentran dos juegos de estrías con diferentes movimientos tal como pasa en el plano de falla 6 donde existen dos juegos de estrías 6 y 6´, siendo el juego de estrías 6 el que representara el primer movimiento tectónico, con un comportamiento cinemático normal sinestral y el juego de estria 6´ siendo el movimiento posterior a su reactivación, con un comportamiento cinemático normal dextral, demostrando la eficacia en el método de deslizamiento ya que este muestra en el análisis del comportamiento cinemático con la cinemática visualizada en campo que el juego de estrías 6 representaba la falla neoformada y el juego de estrías 6´ la falla reactivada, poniendo en evidencia que todo este control estructural es influenciado por el gran tectonismo existente en la zona.
A partir de los planos de fallas estudiados se clasifican planos de falla principales y sus conjugados los cuales sirven para la estimación de la dirección e inclinación de los esfuerzos principales actuantes en la zona, mediante la utilización del software Stereo32, cálculos basados en el método de los Diedros Rectos. De acuerdo con los diagramas de Anderson se define que la dirección e inclinación de los esfuerzos coincidían con los principios obtenidos por el modelo, esto basado en la posición del esfuerzo (σ1), localizado en el ángulo agudo que forman los dos planos de falla, el esfuerzo (σ2), ubicado en la intersección de los dos planos y el esfuerzo σ3, se encuentra en el ángulo obtuso, los diagramas analizados poseen posicionamientos triaxiales de manera tal que el σ1 se posiciona de forma prácticamente vertical con un (σ3), menos extensivo.
Con la obtención de la dirección e inclinación de los esfuerzos principales actuantes se denota que el esfuerzo principal mayor (σ1), calculado en todas las variaciones observadas por los planos se encuentra en dirección NO-SE, dirección coincidente a la Vergencia Andina, misma que rige el comportamiento tectónico en la zona.
Bibliografía
Anderson, E.M. (1951). The Dinamics of Faulting; 2nd ed., Edinburgh, Oliver and Boyd, 206 p.
Angelier, J., & Mechler, P. (1974). Sur Le Méthode grafique de recherche des contraintes principales également utilisable en tectonique et en séimologie: la méthode des diédres droits. Bull, Soc. Geol. France,
Angelier, J. (1994). Fault Slip Analysis and Paleostress Reconstruction. In: Hancock, P.L., Ed., Continental Deformation, Pergamon Press, Oxford, 53-100.
Bongiorno, F., Ucar, R., & 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), 57-66.
Herrera, S & Sandoval Y (2019). control estructural del sector “san onofre – san juan de lagunillas” Mérida, Venezuela. Tesis de Grado.
Schubert, C y Henneberg, H (1975). Geological and geodetic investigations on the movement along the Boconó Fault, Venezuelan Andes, Tectonophysics, 29 : 199-207.
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.