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UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIN DE INGENIERA GEOFSICA
Modelado gravimtrico del basamento de la zona norte de la ciudad
de Valencia, Estado Carabobo.
Por
Magdelin Haileen Goitia Semeco
PROYECTO DE GRADO
Presentado ante la ilustre Universidad Simn Bolvar
Como requisito parcial para optar al ttulo de
Ingeniero Geofsico
Sartenejas, Noviembre de 2012
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UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIN DE INGENIERA GEOFSICA
Modelado gravimtrico del basamento de la zona norte de la ciudad
de Valencia, Estado Carabobo.
Por
Magdelin Haileen Goitia Semeco
Realizado con la asesora de:
Tutor Acadmico: Dr. Michael Schmitz
Tutor industrial: Ing. Jesus Moncada
PROYECTO DE GRADO
Presentado ante la ilustre Universidad Simn Bolvar
Como requisito parcial para optar al ttulo de
Ingeniero Geofsico
Sartenejas, Noviembre de 2012
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v
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iv
RESUMEN
MODELADO GRAVIMTRICO DEL BASAMENTO DE LA ZONA NORTE DE LA
CIUDAD DE VALENCIA, ESTADO CARABOBO.
Venezuela es un pas que est sometido a una moderada amenaza
ssmica debido al
sistema de fallas originado en el contacto entre la placa Caribe
y la placa Suramericana. Es por
esto que FUNVISIS est realizando el proyecto de Microzonificacin
Ssmica en ciudades
propensas a sufrir un evento ssmico y con ocurrencia de efecto
de sitio que coloque en riesgo a
la poblacin. Unos de los factores en los efectos de sitio es el
espesor de los sedimentos, que
pueden ser estimados a travs de los contrastes de densidades por
lo cual se est realizando este
estudio. La ciudad de Valencia debido a su ubicacin geogrfica
est contenida dentro del marco
del proyecto. En el presente estudio se adquirieron 520
estaciones gravimtricas en un mallado de
250 mts, a la par tambin se realiz el levantamiento de
estaciones topogrficas con un GPS
diferencial. Se realizaron las correcciones respectivas a la
gravedad relativa que se obtuvo,
posteriormente se generaron los mapas de anomala de Bouguer. Se
observaron valores mnimos
en la zona norte en el sector de Naguanagua y zonas de mayor
espesor sedimentario,
aproximadamente 450 mts. Como era de esperarse, hacia el sur
adentrndonos a la cuenca del
Lago de Valencia, se encontraron espesores de hasta 380 mts de
sedimento y se comienza a
resaltar la tendencia de disminucin de los valores de anomala de
Bouguer y probablemente
encontremos zonas de mayores espesores sedimentarios a medida
que nos adentramos hacia la
cuenca. En la zona central de la ciudad los espesores promedios
son de 250 mts
aproximadamente.
Finalmente basado en el anlisis de Deconvolucin de Euler,
anlisis espectral,
integracin de los mapas geolgicos de la zona de estudio y
densidades estimadas de las
formaciones, se realizaron tres perfiles de subsuelo de
aproximadamente un kilmetro de
profundidad, uno norte-sur abarcando en su totalidad de extremo
a extremo la zona norte de
Valencia y dos perfiles perpendiculares con direccin oeste-este,
logrando modelar los depsitos
sedimentarios del Cuaternario y por debajo de ellos, las
asociaciones metamrficas aflorantes en
la regin estudiada.
-
v
DEDICATORIA
Dedicado a mis padres, a mis hermanas y a mis amigos que
estuvieron conmigo en todo momento.
A la fuerza que nos acompaa cada da.
Hay una fuerza motriz ms poderosa que el vapor, la electricidad
y la energa atmica: la voluntad
Albert Einstein
-
vi
AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer a mis padres, por darme su apoyo incondicional,
por creer en m en todo
momento, soy lo que soy gracias a ustedes. A mis hermanas Eileen
y Helen, por atender cualquier
grito de desesperacin, por todas las infinitas cosas que hemos
compartido. Son mi apoyo y
modelo a seguir, son mis hermanas y mis mejores amigas. A mi
hermanito David Rivillo, que ya
es parte de mi familia. Al primo Daniel, vamos que tambin te
falta poco.
A mi sobrinita Nahy, que sin saber que significa la palabra
tesis, todos los das me
preguntaba por ella.
Agradezco a FUNVISIS, por brindarme la oportunidad de trabajar
con ellos y ofrecer
todos los recursos y equipos necesarios para realizar este
proyecto.
Al profesor Michael Schmitz y al Ing. Jess Moncada por su apoyo,
paciencia y
disponibilidad en todo momento.
A Evert Durn, porque tus consejos llegaron a tiempo. Muchsimas
gracias.
Al Ing. Luis Yegres, con el que realic todas las campaas de
campo. Excelente
compaero en estas experiencias valencianas.
Agradezco a Ivan Omaa, respondiste a mi grito de auxilio.
Gracias por dedicarme tiempo
y paciencia.
A mis amigos Alejandro y Dignorah gracias por su amistad, los
incontables momentos de
risa y su apoyo en esta recta final. A pesar que culminamos esta
etapa, la amistad sigue y para
rato. A mi polifactico amigo Andrs, nuestras ocurrencias para
alegrarnos la vida. Los quiero.
Al grupo sobreviviente de Urumaco: Carla, Daniel, Ada, Vane,
Santo. Al grupo de
tertulias Mafer, Sol, Lulu, Chapi, Sasha, Edilmar.
Al geopoltico Argenis Rodriguez, gracias por tu amistad, ya
comprobamos que
superamos las barreras geogrficas. A Mara Jos Entrena, por las
conversas, los muchsimos
cafs compartidos, cumplir el mismo da no puede ser coincidencia,
por eso eres tan genial.
-
vii
A mis amigas de la vida Rossi, Jone y Ambar, gracias infinitas
por su amistad, estar
presente en mi vida y la seguridad de que cuento con ustedes en
todo momento.
A Marly, por los excelentes momentos compartidos, soportar estos
momentos realmente
estresantes y soportar mi mal humor. Porque s que cuento
contigo.
A Fer y a Helen, mis amigos de siempre y vecinos. A Elizabeth,
que aunque no ests
presente en esta etapa final, me apoyaste y me acompaaste en
casi toda la carrera. Gracias
infinitas.
Al resto de amigos, compaeros geofsicos, de la universidad, de
la vida, los que llegan
para quedarse, los que llegan y se van, los que vienen de paso,
los que faltan. Gracias a todos
porque de alguna forma dejan una marca en este camino de la
vida.
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NDICE GENERAL
ACTA DE EVALUACIN. iii RESUMEN........................ iv
DEDICATORIA.. v AGRADECIMIENTOS........................ vi
INTRODUCCIN 1
CAPTULO I: ASPECTOS GENERALES
1.1 OBJETIVOS GENERALES........................ 3
1.2 OBJETIVOS ESPECFICOS. 3
1.3 JUSTIFICACIN.. 4
1.4 UBICACIN DEL REA DE ESTUDIO.......................... 4
1.5 TRABAJOS PREVIOS.. 5
CAPTULO II: MARCO TERICO
2.1PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA
GRAVIMETRA..
8
2.1.1 MTODO DE PROSPECCIN GRAVIMTRICA. .. 8
2.1.2 LEY DE ATRACCIN GRAVIMTRICA DE NEWTON 8 2.1.3 CONSTANTE DE
GRAVITACIN UNIVERSAL G. 9
2.1.4 ACELERACIN GRAVITACIONAL 10
2.1.5 FORMA DE LA TIERRA 10
2.2 VARIACIN DE LA GRAVEDAD LATITUD Y ALTITUD. 13
2.2.1 VARIACIN DE LA GRAVEDAD SOBRE LA SUPERFICIE
TERRESTRE RESPCTO A LA LATITUD.
13
2.2.2 VARIACION DE LA GRAVEDAD CON LA
ALTITUD.
14
2.2.2.1 CORRECCIN DE AIRE LIBRE. 14
2.2.2.2 CORRECCION DE BOUGUER. 15
2.2.2.3 CORRECCIN TOPOGRFICA... 17
2.2.3 VARIACIN DE LA GRAVEDAD SOBRE LA SUPERFICIE
-
TERRESTRE CON EL TIEMPO 18
2.3 ANOMALAS GRAVIMTRICAS.. 19
2.4 SEPARACION REGIONAL-RESIDUAL.. 20
2.5 DECONVOLUCION DE EULER.. 21
2.6 ANALISIS ESPECTRAL................ 22
CAPITULO III: MARCO GEOLGICO
3.1 TECTONICA.. 23
3.1.1 SISTEMA DE FALLAS LA VICTORIA 25
3.2 GEOLOGA REGIONAL. 26
3.2.1 CORDILLERA DEL CARIBE............... 26
3.2.2 CORDILLERA DE LA COSTA. 27
3.2.3 PLANICIE DEL LAGO DE VALENCIA.............. 28
3.2.4 EVOLUCION DE LA CUENCA DEL LAGO DE
VALENCIA..
28
3.3 RASGOS ESTRATIGRAFICOS DE LA REGION DE
VALENCIA..
29
3.3.1 ASOCIACION METAMORFICA AVILA.. 30
3.3.2 ASOCIACION METASEDIMENTARIA CARACAS 30
3.3.3 COMPLEJO EL TINACO 31
3.3.4 FILITAS DE TUCUTUNEMO..... 32
3.3.5 ALUVIN. 32
CAPITULO IV: METODOLOGA
4.1 TRABAJO PREVIO A LA SALIDA DE CAMPO 36
4.2 AMARRE DE BASE GEODSICA............... 36
4.3 AMARE DE BASE GRAVIMTRICA 37
4.4 INSTRUMENTOS UTILIZADOS 38
4.5 GRAVMETRO SCINTREX CG-3 39
4.6PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENO DEL GRAVIMETRO
AUTOGRAV SCINTREX CG-3...
40
4.7 CALIBRACION DEL GRAVIMETRO AUTOGRAV SCINTREX CG-
3.. ...
41
4.7.1 COMPENSACION DE TEMPERATURA.. 42
-
4.7.2 COMPENSACION DE INCLINACION. 43
4.7.3COMPENSACION DE LA DERIVA INSTRUMENTAL...............
44
4.8 GPS Thales Z-MAX 46
4.9 ADQUISICION DE DATOS.. 49
CAPITULO V: PROCESAMIENTO DE DATOS
5.1 ARREGLO DE DATOS... 52
5.2 CORRECCIONES APLICADAS AL PROCESAMIENTO... 52
5.2.1 CORRECCION DE LA GRAVEDAD OBSERVADA 53
5.2.2CALCULO DE LA GRAVEDAD TEORICA.. 53
5.2.3 CORRECCION DE AIRE LIBRE.. 54
5.2.4 CLCULO DE LA DENSIDAD DE BOUGUER 54
5.2.5 CORRECCION DE BOUGUER. 56
5.2.6 CORRECCION TOPOGRAFICA.. 56
5.2.7 CALCULO DE LA ANOMALA DE BOUGUER.. 57
5.3 GENERACION DE MAPAS DE ANOMALIA DE BOUGUER,
REGIONAL-RESIDUAL, DERIVADA EN Z Y TOPOGRAFICO.
58
5.3.1 MAPA DE ANOMALA DE BOUGUER 58
5.3.2 MAPA RESIDUAL Y REGIONAL. 58
5.3.2.1 BONDAD DE AJUSTE.. 59
5.3.3 GENERACION DE MAPA TOPOGRAFICO. 59
5.4 ANALISIS ESTADISTICO DE DATOS DE ANOMALIA DE
BOUGUER
60
5.5 ANALISIS ESPECTRAL. 61
5.6 DECONVOLUCION DE EULER. 62
5.7 DERIVADA EN Z 63
5.8 GENERACION DE PERFILES 63
5.9 MAPA DE ESPESORES 63
CAPITULO VI: ANALISIS DE RESULTADOS
6.1 MAPAS TOPOGRAFICOS............... 65
6.2 MAPA DE ANOMALA DE BOUGUER. 67
6.3 MAPA DE ANOMALAS RESIDUALES Y REGIONAL............... 69
6.4COMPARACION DE MAPAS DE ANOMALAS RESIDUALES
-
GENERADOS POR REGRESION POLINOMIAL Y ANALISIS ESPECTRAL.. 75
6.5 DECONVOLUCION DE EULER. 82
6.6 ANLISIS ESPECTRAL POR ZONAS.... 83
6.7 DERIVADA VERTICAL EN EL DOMINIO DE LA
FRECUENCIA......
88
6.8 PERFILES EN GM-SYS. 89
6.9 MAPA DE ESPESORES 93
CONCLUSIONES..................................... 97
RECOMENDACIONES. 99
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS... 100
APNDICE A.. 106
APNDICE B.. 107
APNDICE C.. 108
-
NDICE DE TABLAS
TABLA 1.1 COORDENADAS LMITE DEL REA DE ESTUDIO...... 4
TABLA 2.1 PARMETROS DE ELIPSOIDES DE REFERENCIA 12
TABLA 2.2 S.I. NDICE ESTRUCTURAL PARA DECONVOLUCION DE EULER
CON DATOS GRAVIMTRICOS..................
21
TABLA 4.1 DATOS VRTICE PARA AMARRE GEODSICO.... 36
TABLA 4.2 CORRECCIN DEL SENSOR DE INCLINACIN X 43
TABLA 4.3 CORRECCIN DEL SENSOR DE INCLINACIN Y 44
TABLA 5.1 PROGRAMAS UTILIZADOS PARA EL PROCESAMIENTO DE LOS
DATOS
51
TABLA 5.2 POLINOMIOS UTILIZADOS PARA OBTENER LA ANOMALA
RESIDUAL
59
TABLA 5.3 VALORES ESTADSTICOS DE LOS DATOS DE ANOMALA DE
BOUGUER.....
60
TABLA 6.1 BONDAD DE AJUSTE PARA CADA POLINOMIO..... 75
TABLA 6.2 NDICES ESTRUCTURALES PARA REALIZAR DECONVOLUCION
DE EULER.....................................
82
-
NDICE DE FIGURAS
FIGURA 1.1 UBICACIN DE LA ZONA NORTE DE LA CIUDAD DE
VALENCIA...
5
FIGURA 2.1 BALANZA DE TORSIN DE CAVENDISH. 9
FIGURA 2.2 EJES DE UN ELIPSOIDE.. 11
FIGURA 2.3 RELACIN ENTRE EL GEOIDE Y EL ELIPSOIDE. 13
FIGURA 2.4 CORRECCIN AIRE LIBRE, TOPOGRFICA Y BOUGUER 14
FIGURA 2.5 CLCULO DE FORMA GRFICA DE LA DENSIDAD DE
BOUGUER POR EL MTODO NETTLETON..
17
FIGURA 2.6 SEPARACIN DE ANOMALA REGIONAL Y ANOMALA
RESIDUAL
21
FIGURA 3.1 MAPA DE LA UBICACIN GEOGRFICA DE LAS PRINCIPALES
FALLAS DEL PAS .
24
FIGURA 3.2 FAJAS TECTNICAS DE LOS MACIZOS GENERALES DE LA
CORDILLERA DEL CARIBE ..
24
FIGURA 3.3 SECCIN A DEL SISTEMA DE FALLAS DE VENEZUELA.
SISTEMA DE FALLAS LA VICTORIA.
25
FIGURA 3.4 CORRELACIN DE LAS UNIDADES DE LA CORDILLERA DE LA
COSTA..............
34
FIGURA 3.5 MAPA GEOLGICO DE LA CUENCA DEL LAGO DE
VALENCIA..
35
FIGURA 4.1 MAPA CIUDAD DE VALENCIA Y UBICACIN DE LA BASE
GRAVIMTRICA....
38
FIGURA 4.2 GRAVMETRO SCINTREX CG-3 40
FIGURA 4.3 PRINCIPIO DEL FUNCIONAMIENTO DEL GRAVMETRO
AUTOGRAV SCINTREX CG-3.
41
FIGURA 4.4 COMPENSACIN DE TEMPERATURA DEL GRAVMETRO
AUTOGRAV SCINTREX CG-3..
42
FIGURA 4.5 DATOS DE CALIBRACIN DE LA DERIVA. 45
FIGURA 4.6 CURVA DE CALIBRACIN.. 46
-
FIGURA 4.7 GPS MVIL Y JUNIPER. 48
FIGURA 4.8 VEHCULO DE FUNVISIS.. 50
FIGURA 4.9 MAPA DE LAS ESTACIONES ADQUIRIDAS.. 50
FIGURA 5.1 GRFICO PERFIL DE NETTLETON I 54
FIGURA 5.2 TOPOGRAFA ASOCIADA AL PERFIL I DE
NETTLETON
55
FIGURA 5.3 GRFICO PERFIL DE NETTLETON
II............................. 55
FIGURA 5.4 TOPOGRAFA ASOCIADA AL PERFIL II DE NETTLETON. 56
FIGURA 5.5 HISTOGRAMA DE LOS VALORES DE ANOMALA DE
BOUGUER
60
FIGURA 5.6 DIVISIN DEL ESPECTRO EN SUS TRES COMPONENTES
PRINCIPALES.
62
FIGURA 6.1 MAPA TOPOGRFICO EN 3D 65
FIGURA 6.2 VISTA DESDE EL SUR. MAPA TOPOGRFICO EN 3D. 66
FIGURA 6.3 MAPA TOPOGRFICO EN 2D 66
FIGURA 6.4 MAPA DE ANOMALA DE BOUGUER SOBRE EL MAPA
GEOLGICO DEL REA..
68
FIGURA 6.5 MAPA DE LA ZONA NORTE CON LOS VALORES MNIMOS DE
ANOMALA DE BOUGUER..
69
FIGURA 6.6 ESPECTRO DE FRECUENCIAS DE ANOMALA DE
BOUGUER....
70
FIGURA 6.7 VENTANA INTERACTIVA PARA APLICAR EL FILTRADO DEL
ESPECTRO
70
FIGURA 6.8 MAPA DE ANOMALA REGIONAL.. 71
FIGURA 6.9 ACERCAMIENTO AL MAPA DE ANOMALA REGIONAL 72
FIGURA 6.10 MAPA DE ANOMALAS RESIDUALES... 73
FIGURA 6.11 MAPA DE ANOMALAS RESIDUALES CON EL CURSO DEL RO
CABRIALES Y RO RETOBO
74
FIGURA 6.12 BONDAD DE AJUSTE PARA LOS DISTINTOS
POLINOMIOS..
75
FIGURA 6.13 MAPA CURVAS ISOANMALAS DE BOUGUER GENERADO EN
-
SURFER 8.0.. 76
FIGURA 6.14 MAPA DE CURVAS ISOANMALAS REGIONAL GENERADO EN
SURFER 8.0..
77
FIGURA 6.15 MAPA DE ANOMALA RESIDUAL GENERADO EN SURFER
8.0..
78
FIGURA 6.16 COMPARACIN DE MAPAS DE ANOMALA RESIDUAL
GENERADOS POR AMBOS MTODOS..
79
FIGURA 6.17 COMPARACIN DE MAPAS DE ANOMALA REGIONAL
GENERADOS POR AMBOS MTODOS..
81
FIGURA 6.18 MAPA DE DECONVOLUCIN DE EULER 83
FIGURA 6.19 DIVISIN DE LA ZONA DE ESTUDIO EN 4 PARTES, LAS
CUALES LLAMAREMOS PROVINCIAS.
85
FIGURA 6.20 ESPECTRO DE FRECUENCIA PARA LA PROVINCIA I.. 86
FIGURA 6.21 ESPECTRO DE FRECUENCIA PARA LA PROVINCIA II. 86
FIGURA 6.22 ESPECTRO DE FRECUENCIA PARA LA PROVINCIA III..
87
FIGURA 6.23 ESPECTRO DE FRECUENCIA PARA LA PROVINCIA IV.. 88
FIGURA 6.24 DERIVADA EN Z DEL MALLADO ORIGINAL DEL MAPA DE
ANOMALA DE BOUGUER..
89
FIGURA 6.25 MAPA DE UBICACIN DE PERFILES 90
FIGURA 6.26 PERFIL ZONA SUR. 91
FIGURA 6.27 PERFIL ZONA NORTE.. 92
FIGURA 6.28 PERFIL NORTE-SUR.. 92
FIGURA 6.29 PERFILES PARA ESPESORES... 94
FIGURA 6.30 MAPA DE ESPESORES.. 95
FIGURA 6.31 MAPA DE ESPESORES SOBRE VIALIDAD.... 96
FIGURA A.1 MAPA DE LA CUENCA DEL LAGO DE VALENCIA POR
PETEERS, L.
106
FIGURA B.1 PLANO BASE DEL REA DE ESTUDIO DE LOS MUNICIPIOS
SAN DIEGO, NAGUANAGUA Y LAS PARROQUIAS URBANAS DEL
-
MUNICIPIO VALENCIA. 107
FIGURA C.1 MAPA DE ESPESOR DE SEDIMENTOS, ELABORADO A PARTIR
DE VALORES DE PERODO Vs30 Y Vs...
108
-
1
INTRODUCCION
El norte de Venezuela forma parte del lmite entre las placas
Caribe y sudamericana. Esta
zona de contacto de placas, ha permitido el desarrollo de un
sistema de fallas activas
denominadas Oca-Ancn-Bocon-San Sebastin-El Pilar.
Debido a estos sistemas de fallas activas, Venezuela tiene una
moderada amenaza ssmica,
y los efectos de los sismos estn asociados a factores como:
espesor y geometra de sedimentos,
tipo de suelo, estructuras geolgicas, entre otros.
La sismicidad en Venezuela est caracterizada por una alta tasa
de micro sismicidad
(eventos de magnitud 3) y eventos de magnitud intermedia (entre
3 y 5), aunque la historia
ssmica del pas revela que han ocurrido ms de 130 sismos que han
causado algn tipo de daos
en poblaciones venezolanas, siendo el ms destructivo de todos el
que ocurri el 26 de marzo de
1812 y que afecto seriamente ciudades importantes como Mrida,
Barquisimeto y Caracas,
causando ms de 20.000 vctimas, es decir, un 5% de la poblacin
estimada para la poca (Grases
et al., 1994).
Como muestra del riesgo ssmico, en Venezuela han ocurrido varios
terremotos, siendo
uno de los ltimos el de Caracas en el ao 1967 y ms reciente el
de Cariaco en 1997, estos
eventos dieron el inicio para realizar una serie de estudios
enfocados a determinar las condiciones
bajo las cuales ocurrieron y tratar de cuantificar los daos en
caso de repetirse otros eventos
similares.
La zona de estudio del presente trabajo es la ciudad de
Valencia, considerada vulnerable
ante una amenaza ssmica por su ubicacin cercana al sistema de
fallas de La Victoria. La ciudad
se encuentra ubicada en la zona 5 en el mapa de la zonificacin
ssmica de Venezuela
(COVENIN, 2001), con aceleraciones mximas de roca de 0.3 g. Es
por esto que la realizacin de
este trabajo cuyo objetivo es determinar el espesor sedimentario
a partir de un modelado
gravimtrico, contribuir al desarrollo del proyecto de
microzonificacin ssmica.
Actualmente, FUNVISIS est llevando a cabo el proyecto de
microzonificacin ssmica
en varias zonas del pas y en donde se encuentra inmersa la
ciudad de Valencia.
Para la realizacin de este proyecto se cuenta con un gravmetro
modelo Scintrex CG-3 y
un GPS diferencial de alta precisin.
-
2
Los datos gravimtricos obtenidos han sido procesados con ayuda
de paquetes
computacionales con el objetivo de generar un modelo gravimtrico
de la cuenca donde se vea
reflejado la densidad de los estratos y el espesor de los
sedimentos.
-
3
CAPTULO I
ASPECTOS GENERALES
1.1 Objetivo General
El objetivo principal es estimar el espesor sedimentario de la
ciudad de Valencia con sus
diferentes estratos, a partir de un modelado gravimtrico.
1.2 Objetivos Especficos
a) Realizar la recopilacin, organizacin y anlisis de los
trabajos previos realizados en
la regin.
b) Recopilar la informacin topogrfica, geofsica, geolgica y de
perfiles de pozos
disponibles en la zona de estudio.
c) Adquisicin de datos gravimtricos controlados con GPS
diferencial en la ciudad de
Valencia y sus adyacencias, estado Carabobo, utilizando un
gravmetro digital marca
Scintrex modelo CG-3 y un GPS diferencial marca Thales modelo
Z-Max.
d) Procesamiento de los datos gravimtricos adquiridos.
e) Calcular la densidad de las rocas del rea de estudio mediante
el levantamiento de
perfiles de Nettleton, Parasnis y por cualquier otro medio
directo.
f) Realizar el anlisis estadstico y geoestadstico de los
datos.
g) Generar el mapa de anomalas de Bouguer del rea metropolitana
de Valencia, edo.
Carabobo.
h) Realizar los mapas de las componentes regional y residual de
la anomala de Bouguer.
i) Realizar el anlisis espectral y deconvolucin de Euler de los
datos para estimar
profundidades a partir de fuentes de anomalas.
j) Realizar modelos 2D del basamento del rea metropolitana de
Valencia, Edo.
Carabobo.
-
4
k) Realizar el mapa de espesores de sedimentos del extremo oeste
del rea metropolitana
de Valencia, Edo. Carabobo.
l) Realizar la integracin de datos en un Sistema de Informacin
Geogrfica (SIG).
1.3 Justificacin
La Fundacin Venezolana de Investigaciones Sismolgicas
(FUNVISIS), en el marco del
proyecto de Investigacin Aplicada a la Gestin Integral del
Riesgo en Espacios Urbanos, que se
est realizando a lo largo del interior del pas, realiza en la
ciudad de Valencia, Edo. Carabobo, el
estudio gravimtrico para estimar los espesores de los sedimentos
y la geometra de la cuenca,
con la finalidad de aportar mayores datos y estimar el riesgo de
la ciudad ante un evento ssmico.
1.4 Ubicacin del rea de estudio
Ubicacin Geogrfica
El rea de estudio se encuentra ubicada en la parte norcentral de
Cordillera de la Costa, en
el extremo oeste de la cuenca del Lago de Valencia,
especficamente en el rea metropolitana de
la ciudad de Valencia (Fig 1.1).
La zona se encuentra a 150 km al oeste de la ciudad de Caracas,
tiene una extensin de
aproximadamente 623 km2. Entre las rea estudiadas se encuentras:
Municipio Naguanagua,
Parroquias San Jos, Catedral, Socorro, San Blas y abarcando la
parte norte hasta la autopista
regional del centro de las Parroquias Miguel Pea y Santa
Rosa.
En la tabla 1.1 se muestran las coordenadas lmites norte, sur,
este y oeste que se
abarcaron en este estudio, dentro de las cuales se midieron las
estaciones gravimtricas.
Tabla 1.1 Coordenadas lmites del rea de Estudio. Proyeccin UTM
WGS-84 hemisferio norte zona 19:
Norte: 1.138.369m
Sur: 1.123.322m
Este: 611.004m
Oeste: 605.860m
-
5
Fig 1.1 Ubicacin de la zona norte de la ciudad de Valencia
Tomada de Google Maps y
http://www.a-venezuela.com/mapas/map/html/estados/carabobo.html
1.5 Trabajos previos.
La tarea fundamental es disminuir el riesgo ssmico latente en
las zonas urbanizadas de
Venezuela, en este sentido en varias ciudades de Venezuela ya se
han llevado a cabo varios
proyectos integrando las disciplinas de geofsica, geologa y
geotecnia con la finalidad de
identificar las zonas de mayor amenaza ssmica, de manera de
poder ajustar el diseo de las
edificaciones a la diversidad de escenarios que se puedan
suceder ante este tipo de eventos.
El rea metropolitana de Valencia se encuentra influenciada por
el sistema de Fallas de La
Victoria y por su ubicacin coloca la ciudad de Valencia en la
zona 5 en el mapa de la
zonificacin ssmica de Venezuela (COVENIN, 2001), con
aceleraciones mximas de roca de
0.3 g.
El terremoto ocurrido en Caracas en el ao 1967, de magnitud 6.6,
donde colapsaron
cuatro edificios, ocasionando alrededor de 300 muertos, dio pie
para el inicio de una serie de
-
6
estudios en detalle sobre el dao sufrido por las edificaciones,
incluyendo caractersticas
dinmicas de las estructuras, suelos superficiales y depsitos
sedimentarios, vistos como factores
fundamentales en la distribucin de daos (Whitman, 1969).
En el Estudio sobre el Plan Bsico de Prevencin de Desastres en
el Distrito
Metropolitano de Caracas, ejecutado por la agencia de Cooperacin
Internacional de Japn
(JICA) en cooperacin con las contrapartes nacionales, se
analizaron varios escenarios para
desastres relacionados a los terremotos (Yamazaki et all,2004;
2005), sin embargo, la relacin
con los efectos de la cuenca y lo que ocurri en el terremoto de
Caracas en 1967 no se lograron
modelar rigurosamente, por lo que se vio la necesidad de
completar la informacin con mayores
estudios en el subsuelo de Caracas, en este sentido se inici el
proyecto de Microzonificacin
ssmica de las ciudades de Barquisimeto y Caracas, que se ha ido
extendiendo a lo largo de las
otras ciudades de Venezuela que presentan constante riesgo
ssmico, como es la ciudad de
Valencia, Edo Caracabobo.
Moncada (2005) realiz estudios de gravimetra en el municipio
Libertador de la ciudad
de Caracas. Adquiriendo un total de 541 estaciones gravimtricas
para este proyecto, obtuvo el
mapa de isoanomalas de Bouguer, realiz tres perfiles
gravimtricos coincidiendo con la
geologa de la zona, realiz estudios geoestadsticos, anlisis
espectrales y Deconvolucin de
Euler y actualiz el mapa de espesores de sedimentos.
Martinez (2007) realiz el anlisis espectral y modelado 3D de
datos gravimtricos de la
Cuenca Carora, estado Lara. Como resultado obtuvo el mapa de
anomalas de Bouguer. Utiliz el
mtodo de Deconvolucin de Euler, realiz el mapa de espesor de
sedimentos. Gener un modelo
tridimensional a partir de modelos bidimensionales orientados
NO-SE.
Valls (2008) llev a cabo el proyecto de Caracterizacin Geofsica
en la zona de Qubor,
Edo. Lara, mediante estudios gravimtricos y de ruido ssmico
ambiental. Adquiri 160
mediciones de ruido ssmico ambiental y de gravimetra, abarcando
un rea de 35 Km2. Elabor
los mapas de anomalas de Bouguer, regional y residual. Realiz 3
perfiles para general los
modelos geolgicos en 2D. Obtuvo los mapas de espesores a partir
de ruido ssmico y
gravimetra.
Nava (2009) estima el espesor de sedimentos en la zona
metropolitana de la ciudad de
Mrida mediante un modelo gravimtrico. Adquiri 554 estaciones,
gener el mapa de anomalas
-
7
de Bouguer, existe correspondencia en los resultados obtenidos
previamente mediante ruido
ssmico en la misma zona de estudio y los obtenidos mediante el
mtodo gravimtrico.
Mrquez y Morales (2009) generan un mapa de Vs30 del rea
Metropolitana de Valencia
empleando conversiones empricas Nspt-Vs y clasifican los suelos
segn la norma COVENIN
1756:01 de la siguiente manera: al sur suelos de muy baja
rigidez, en las reas montaosas roca
meteorizada y en el resto de la ciudad suelos de muy baja
rigidez.
Parra (2012) llev a cabo el proyecto de tesis de Caracterizacin
Geofsica del subsuelo
somero mediante la aplicacin del mtodo de refraccin por
microtremores (REMI). Esta
investigacin contempla el estudio de las velocidades de onda de
corte de los primeros 30mts de
profundidad (Vs30), debido a que es un parmetro utilizado para
estimar la respuesta ssmica y
clasificar las condiciones locales del suelo. Se realizaron 64
tendidos en toda el rea de estudio,
para grabar en campo datos de ruido ssmico ambiental. Estos
datos se procesaron e interpretaron
para conocer la calidad del suelo en funcin de su valor de Vs30
y, a su vez, se compararon con
informacin de perforaciones geotcnicas (SPT) existentes. De
acuerdo a los valores Vs30
obtenidos, las velocidades de las ondas de corte de los suelos
aumentan a medida que se
aproximan a los extremos de los valles transversales
(afloramientos rocosos) alcanzando valores
por encima de los 325 m/s y hacia el centro de los mismos estos
se encuentran en el rango de 260
m/s y 325 m/s (llanura aluvial). Para la planicie del lago de
Valencia al norte se hallan Vs30>325
m/s y al sur Vs30
-
8
CAPITULO II
MARCO TERICO
2.1 Principios fundamentales de la gravimetra
Las diferencias en las densidades de las rocas producen pequeos
cambios en el campo
gravitatorio de la Tierra, estas diferencias pueden ser medidas
con instrumentos conocidos como
gravmetros (Milson, J., 2003).
2.1.1 Mtodo de Prospeccin gravimtrica
El mtodo de prospeccin gravimtrica se basa en la medida en
superficie de las pequeas
variaciones o anomalas en la componente vertical del campo
gravitacional terrestre. Con stas se
puede interpretar la situacin de las masas en el subsuelo, ya
que son causadas por una
distribucin irregular en profundidad en masas de diferentes
densidades, por lo tanto, conociendo
estas densidades se puede llegar a una interpretacin ms o menos
probable de la situacin de
masas en el subsuelo, dependiendo del conocimiento geolgico y de
la distribucin de densidades
en profundidad (Cantos, 1974).
El mtodo gravimtrico mide las variaciones en el campo
gravitacional de la Tierra. Se
espera localizar masas de mayor menor densidad que las
formaciones circundantes y aprender
de ellas a partir de estas irregularidades del campo
gravitatorio de la Tierra (Telford, 1990).
2.1.2 Ley de Atraccin Gravimtrica de Newton
Segn Telford, 1990; el mtodo de prospeccin gravimtrica tiene sus
bases en la Ley de
Atraccin Gravimtrica de Newton, la cual expresa que la fuerza
entre dos partculas de masas
-
9
m1 y m2 es directamente proporcional al producto de sus masas e
inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia entre los centros de masa:
EC 2.1
Donde:
F es la fuerza entre dos partculas de masas m1 y m2.
r es la distancia entre los centros de masa de las dos
partculas
G es la constante gravitacional universal, cuyo valor depende
del sistema de medidas empleado.
En el sistema CGS, el valor de G es 6.670 x 10.-8. Esta es la
fuerza en dinas que se ejercera en
dos masas de 1 gramo cuyos centros estuviesen separados entre s
1 centmetro.
2.1.3 Constante de gravitacin universal G
Durante la poca de vida de Newton no haba manera de determinar
el valor experimental
de la contante gravitacional. La tecnologa del siglo diecisiete
no estaba preparada para
determinarla, fue casi un siglo despus cuando Cavendish
(1731-1810) utilizando la balanza de
torsin (Fig. 2.1) que consista en un brazo con dos pequeos pesos
en sus extremos y suspendida
en el centro por un hilo de torsin, el brazo llevaba un espejo
en donde se produca la reflexin de
un rayo de luz. El procedimiento consista en colocar dos masas
pesadas M1 y M2 a una cierta
distancia de los extremos de la barra y se media el ngulo de
giro causado por la atraccin de
estas masas mediante la desviacin del rayo reflejado. Por
distintas torsiones de las masas
pesadas se calculaba el coeficiente de torsin del hilo (Cantos,
1974).
Figura 2.1. Balanza de torsin de Cavendish.
-
10
Expresando la condicin de equilibrio entre el momento debido a
la fuerza de atraccin de
las masas y la accin antagonista del hilo de torsin, Cavendish
obtuvo la medida de G=6.754 x
10-8. Esta no es muy diferente a la que se admite hoy de 6.670 x
10-8, medido por Heyl en 1930
con una versin mejorada del aparato original de Cavendish.
2.1.4 Aceleracin Gravitacional
En geofsica, nos preocupamos ms por la aceleracin que por la
fuerza. Comparando la
ecuacin de la segunda ley de Newton F=m.a con la ecuacin 2.1
obtenemos la aceleracin
gravitacional aG de la masa m1 debida a la atraccin de la masa
m2:
aG=G EC 2.2
En el sistema c.g.s la unidad de aceleracin es cm.s-2, que es
llamado gal en
reconocimiento a la contribucin de Galileo. Los pequeos cambios
en la aceleracin de
gravedad causada por las estructuras geolgicas se miden en
miligales (mgal).
1 miligal = 1 mgal = 10-3 gales = 0.001 gal = 0.001 cm/seg2
2.1.5 Forma de la Tierra
La Tierra no es una esfera perfectamente homognea, tampoco la
aceleracin
gravitacional es igual en toda la superficie terrestre.
La magnitud de la gravedad depende de cinco factores: latitud,
elevacin, topografa,
mareas y variacin de la densidad en el subsuelo. Las anomalas
gravimtricas se debe ms que
todo por el efecto de las diferencias en densidades en el
subsuelo. Estas anomalas son mucho
ms pequeas que los cambios debidos a la elevacin o latitud pero
mayores que los cambios
debido a las mareas y a la topografa (Telford, 1990).
-
11
Elipsoide: es prctico trabajar la Tierra como esta superficie
matemtica suficientemente
parecida a la Tierra. Existen varios modelos de elipsoides de
referencia utilizados, la diferencia
entre estos modelos son los valores asignados a estos parmetros
importantes (Fig. 2.2):
-Semieje ecuatorial semieje mayor (a): Longitud del semieje
correspondiente al ecuador, desde
el centro de masas de la Tierra hasta la superficie
terrestre.
-Semieje polar semieje menor (b): Longitud del semieje desde el
centro de masas de la Tierra
hasta uno de los polos.
Fig 2.2 Ejes de un elipsoide
- Factor de achatamiento (f): Este factor representa que tan
diferentes son los semiejes entre
s.
f = 1 - EC 2.3
-
12
Tabla 2.1 Parmetros de elipsoides de referencia. (Tomado de
http://nacc.upc.es/tierra/node10.html, 2012)
Uno de los elipsoides de referencia ms utilizados actualmente es
el WGS 84,
desarrollado por el gobierno de los Estados Unidos, ya que es el
utilizado por el sistema de
posicionamiento global GPS.
Geoide: Es la superficie de energa potencial constante que
coincide con el nivel medio
del mar. Esta definicin no es muy rigurosa. Primero, el nivel
del mar no es una superficie de
potencial constante debido a los procesos dinmicos que ocurren
en el ocano. Segundo, la actual
superficie equipotencial debajo de los continentes es deformada
por la atraccin gravitacional de
las masas que los cubren. Sin embargo, los geodestas definen el
geoide como las masas que estn
por debajo de ste y no por encima. Las diferencias de elevacin
entre el geoide y el elipsoide se
llaman ondulaciones del geoide (Li-Gotze, 2001).
Se puede relacionar matemticamente el elipsoide con el geoide
mediante la siguiente
expresin:
h = H + N EC 2.4
-
13
Donde h es la altura de un punto con respecto al elipsoide, N es
la altura del geoide
respecto al elipsoide y H es la altura del punto con respecto al
geoide (altura ortomtrica) (Fig.
2.3) (Li-Gotze, 2001).
Fig 2.3 Relacin entre el geoide y el elipsoide (Li-Gotze,
2001).
2.2 Variacin de la gravedad respecto a la latitud y altitud.
2.2.1 Variacin de la gravedad sobre la superficie terrestre
respecto a la latitud.
En 1962, Richter refera, sin explicacin, que la gravedad variaba
de un punto a otro de la
Tierra. Poco despus, independientemente y casi al mismo tiempo,
Newton y Huygens
explicaban diciendo que este fenmeno se deba a que la Tierra no
era completamente esfrica.
La Tierra est achatada por los polos, las distancias a su centro
es mxima en el ecuador
(Mximo valor de gravedad en los polos y mnima en el ecuador). A
esta variacin se le suma la
del efecto de rotacin de la Tierra, la fuerza centrfuga (mxima
en el ecuador, nula en los polos)
y siempre opuesta a la fuerza de gravedad. Como consecuencia de
estos efectos, la aceleracin de
gravedad vara aproximadamente de 978 cm/seg2 en el ecuador a 983
cm /seg2 en los polos. Por
lo que se concluye que la aceleracin de la gravedad est en
funcin de la latitud.
Desde hace muchos aos los cientficos han ido proponiendo una
serie de frmulas que
daban la gravedad terica o normal sobre la superficie terrestre
considerando la Tierra
primeramente como un elipsoide de revolucin y ltimamente como un
esferoide (Cantos, 1974).
-
14
En 1930, la Unin Internacional de Geodestas y Geofsicos
adoptaron la frmula para el
valor terico de la gravedad g, luego fue sustituida por la
Asamblea IAG (Asociacin
Internacional de la Geodesia) y es la que utilizaremos en ste
trabajo (Telford, 1990);
go (GRS67-1)= 9.78031846(1+0.005278895Sen 2+0.000023462Sen
4)100000 EC 2.5
Donde go es la gravedad a la latitud y al nivel del mar.
El factor de 9.78031846 es el valor de la gravedad en el ecuador
(=0)
Con sta frmula calculamos el valor terico de la gravedad go en
cualquier altitud.
2.2.2 Variacin de la gravedad con la altitud
Como las observaciones se hacen sobre la superficie terrestre
con una altura h sobre el
nivel del mar, se deben estudiar las variaciones de la gravedad
respecto a la altitud. Dando lugar a
tres correcciones: Correccin de aire libre, correccin de Bouguer
y la correccin topogrfica;
permitiendo reducir la gravedad observada al nivel del mar
(Cantos, 1974).
2.2.2.1 Correccin de aire libre
Como la gravedad vara inversamente proporcional al cuadrado de
la distancia es
necesario hacer las correcciones debido a la distancia que hay
entre las estaciones y el datum de
superficie (geoide). La correccin al aire libre no toma en
cuenta el material que hay entre las
estaciones, sino la diferencia de altura.
Fig 2.4 Correccin de Aire Libre, Topogrfica y de Bouguer
(Cantos, 1974).
-
15
En la figura 2.4 la correccin al aire libre es debida a la
altura h entre el nivel del mar y la
estacin ubicada en el punto A.
La estacin A representada a una altura h sobre el nivel del mar
est a una distancia h ms
alejada del centro de la Tierra que otra estacin que estuviera
al nivel del mar. Sabiendo que la
masa de la Tierra se puede considerar como concentrada en su
centro, la ley de los cuadrados
inversos dice que la atraccin de la Tierra a una altitud h
ser:
EC 2.6
Donde go es el valor de gravedad a nivel del mar y R es el radio
de la Tierra. La diferencia
de gravedad entre los dos niveles ser:
EC 2.7
Puesto que hR. Sustituyendo go por 980629 mgals y R por 6367000
m, se llega a la
correccin de 0.308 miligales/metro. Esto se denomina correccin
al aire libre porque no se toma
en cuenta ningn material por encima del nivel del mar.
Para la altura h en metros ser:
Caire libre=0.3086h mGal/m EC 2.8
Esta correccin se aade al valor de gravedad observado en A
(Dobrin, 1961).
2.2.2.2 Correccin de Bouguer
Es la correccin que toma en cuenta el material rocoso situado
entre la estacin A y el
nivel del mar a una altitud h.
-
16
P. Bouguer (1698-1758) descubri este efecto al comparar las
medidas de gravedad en
Quito a 2.850mts de altura y en la Isla del Inca a nivel del
mar, durante la expedicin para medir
el grado de latitud.
La correccin de Bouguer se basa en la hiptesis de que la
superficie de la Tierra es
horizontal en todas partes. Esta correccin considera una placa
infinita de espesor h y densidad
que ejerce una atraccin sobre el punto A. Las montaas que
sobresalen de esta superficie
horizontal imaginaria y los valles que quedan por debajo falsean
sta hiptesis, pero su efecto
gravitatorio se compensa por la correccin topogrfica
subsiguiente.
Esta correccin se sustrae porque se est eliminando el material
situado entre el nivel del
mar y el nivel de la estacin (Dobrin, 1961).
Para la altura h y densidad , la correccin de Bouguer se
calcula:
CBouguer=0,04191h mgal/m EC.2.9
Con h en metros y en gr/cm3.
Mtodo de Nettleton para la estimacin de la densidad de Bouguer:
Un mtodo
razonablemente satisfactorio para la estimacin de la densidad en
zonas cercanas a la superficie
usando perfiles gravimtricos sobre topografa, es el mtodo
Nettleton. Las mediciones de campo
son llevadas a perfiles de anomala de Bouguer asumiendo
diferentes valores de densidad () para
la correccin topogrfica y de Bouguer. Con estos datos se realiza
un grfico de anomala de
Bouguer versus distancia entre las estaciones. El perfil de
densidad con menos influencia de la
topografa es el ms representativo del rea de estudio.
(Modificado Telford, 1990).
Esto es cierto slo si no hay una verdadera anomala
En la figura 2.5 a continuacin tenemos un ejemplo de esto:
-
17
Fig 2.5 Ejemplo del clculo de forma grfica de la densidad de
Bouguer por el mtodo Nettleton.
Figura superior: eje Y representa la topografa versus la
distancia entre las estaciones. Figura
inferior: Eje Y es el valor de anomala de Bouguer vs Distancia
entre las estaciones. Para este
ejemplo el valor ms ptimo de densidad es de 2600. Tomado de
(Lowrie, 2007).
2.2.2.3 Correccin Topogrfica
La correccin topogrfica es la que toma en cuenta el efecto
gravfico de las masas por
encima y por debajo del nivel h de la estacin, ya que en la
correccin de Bouguer se supone que
el terreno es horizontal (Cantos, 1974).
El material a, por encima de la estacin (fig 2.4), atrae a la
masa puesta en A en el sentido
opuesto a la fuerza de la gravedad, mientras el material b (por
debajo) actuar en sentido
contrario. Puesto que el efecto del material del valle b habra
que restarlo a la correccin de
Bouguer y sta es negativa, la correccin total topogrfica ir
siempre sumada a la gravedad
observada. La aplicacin de esta correccin exige el conocimiento
de la topografa alrededor de
cada punto, donde se hace la observacin de gravedad.
-
18
Una forma prctica de hacerla consiste en subdividir el terreno
con una serie de crculos
concntricos con centro en el punto de observacin y radios
variables, quedando el terreno
circundante dividido en sectores circulares. A cada uno de estos
sectores se le asigna la altitud
media medida sobre el mapa topogrfico y se le resta la altitud
del punto de observacin (Udas,
1997).
La correccin total se obtiene sumando las contribuciones de cada
compartimiento hasta
una distancia que el efecto se hace insignificante (Dobrin,
1961). El clculo se puede efectuar
tomando como recurso valores ya tabulados, como por ejemplo,
tablas de Hayford, de Cassinis y
de Hammer. Actualmente, la correccin topogrfica se determina en
forma numrica con
programas de computacin.
2.2.3 Variacin de la gravedad sobre la superficie terrestre con
el tiempo.
Efecto de las mareas: Los instrumentos son lo suficientemente
sensibles para captar esta
variacin en la gravedad debido las atracciones gravficas del Sol
y La Luna que causan el efecto
de las mareas, que dependen de la posicin astronmica de ambos y
de la latitud, siendo variable
con el tiempo; estas fuerzas producen una pequea deformacin de
la superficie marina. Su
amplitud mxima puede llegar en total a 0.3 miligales, pero su
variacin mxima es solamente de
unos 0.05 mgal/hora. Sin embargo, como esta variacin es pequea y
relativamente lenta, la
correccin generalmente est incluida en la correccin por deriva
del instrumento (Telford,
1990).
Deriva instrumental: El gravmetro, como todo instrumento de
precisin, da lugar a lo que
se llama deriva instrumental ( variacin con el tiempo de la
lectura de una estacin); es decir,
que si se efectan medidas sobre una misma estacin a diversos
intervalos de tiempo se obtienen
valores ligeramente distintos .Esto se debe a que los resortes y
fibras de torsin del instrumento
no son perfectamente elsticos, al efecto de la temperatura y a
la influencia de las mareas
(Cantos, 1974).
-
19
2.3 Anomalas Gravimtricas
La diferencia entre el valor de la gravedad corregida y el valor
terico de la gravedad en el
esferoide para la latitud y la longitud de la estacin se
denomina anomala gravitatoria, y va a
depender de la situacin de la estacin. El tipo de anomala
depende de las correcciones que se
hayan hecho al valor observado.
Anomala de Aire Libre
Aaire libre=Gobs + CAL Gteo EC 2.9
Donde:
Gobs= Gravedad observada
CAL= Correccin Aire Libre
Gteo= Gravedad terica
Si la topografa sobre el nivel del mar fuera hueca y si la
Tierra estuviera
homogneamente debajo del nivel del mar, la anomala de aire libre
sera cero.
Si se aplican las correcciones de aire libre, Bouguer y
topogrfica se consigue la
Anomala de Bouguer (Dobrin, 1961)
Anomala de Bouguer
ABouguer= Gobs CAL + CBouguer + Ctop Gteo EC 2.10
Donde:
Gobs= gravedad observada
CAL=correccin al aire libre
CBouguer=correccin de Bouguer
Ctop= Correccin topogrfica
Gteo= Gravedad terica
-
20
2.4 Separacin Regional-Residual
La separacin de las anomalas regional y local es un paso
importante en la interpretacin
de un mapa de gravedad. El anlisis se puede basar en varios
perfiles que cruzan la estructura o
involucrar las dos dimensiones de distribucin de anomalas en el
mapa de gravedad. Numerosas
tcnicas pueden aplicarse para la descomposicin de la anomala de
gravedad de sus partes
constituyentes (Lowrie, 2007).
Las anomalas gravitacionales en un punto estn constituidas por
dos efectos de atraccin
ocasionados por distintas estructuras en el subsuelo. Estos son
los siguientes:
Anomala Regional: La componente regional, producida por
contrastes de densidad en las
regiones inferiores de la corteza terrestre y las superiores del
manto. Las anomalas regionales
son de alta amplitud y baja frecuencia, su estudio permite
determinar rasgos geolgicos a nivel
macroregional, tales como contactos de placas y
discontinuidades.
Anomala Residual: La componente residual, producida por
contrastes de densidad en las
regiones intermedias y superiores de la corteza. Las anomalas
residuales son de baja amplitud y
alta frecuencia, su estudio permite identificar efectos someros
como fallas y cuencas
sedimentarias.
La suma de estas anomalas da como resultado la anomala de
Bouguer, como se muestra
en la siguiente ecuacin:
An=Areg+Ares EC 2.11
-
21
Fig. 2.6 Separacin de anomala regional y anomala residual. En la
figura B muestra como seria
la continuidad del campo gravitatorio en ausencia de las
anomalas locales. Figura C muestra la
anomala local. (Lowrie, 2007).
2.5 Deconvolucin de Euler
La rpida estimacin de la profundidad de las fuentes sobre un
mapa, deriva del uso de
algoritmos aplicados al mallado de los datos gravimtricos. Un
mtodo muy comn aplicado a
datos gravimtricos y magnticos ha sido la deconvolucin de Euler
la cual utiliza gradientes.
Este mtodo requiere un buen entendimiento de un parmetro crtico
llamado SI (the
structural index), el cual caracteriza la geometra de la fuente.
El valor SI es importante ya que un
uso equivocado del valor ocasionara una estimacin errnea de los
valores de profundidad.
Stavrev (2007) dio a conocer un completo y detallado anlisis del
problema, mostrando que el
valor SI en gravedad para cualquier estructura puede
simplificarse a los mismos valores
equivalentes magnticos menos uno, para cuerpos simples vara de 0
a 2, mientras que para
cuerpos magnticos de 0 a 3 (Reid et al, 1990).
Tabla 2.2. SI ndice estructural para gravedad. Tomado de (Reid
et al,1990)
-
22
El ndice estructural 0 para fallas es una falacia muy comn, pero
Reid et al (1990),
demuestra que el ndice estructural 0 (cero), puede usarse para
contactos (fallados o no).
Tpicamente estos mapas muestran la distribucin de una serie de
crculos de distintos
dimetros que son proporcionales a la profundidad estimada. La
ubicacin de estos crculos
adems indica la posicin estimada de las transiciones de la roca.
(www.geosoft.com).
2.6 Anlisis espectral
Esta tcnica netamente computarizada se basa en el promedio de la
seal de toda el rea
de estudio, representndose en una grfica que muestra el
comportamiento de la potencia de la
seal con respecto al nmero de onda. Mediante la grfica, se
pueden separar las componentes de
la seal de ms inters para el estudio que se est realizando.
Tambin se puede determinar la
profundidad de la seal. Con esta aplicacin se puede crear un
filtro de paso banda.
El filtro paso banda le permite al intrprete poder separar parte
de la seal de inters de la
que no es de inters, por ejemplo separar las componentes
regionales de las residuales. La base
del procedimiento es permitir el paso de un rango de frecuencias
especficas e ignorar el resto.
Para lograr estos se necesita disear un filtro que permita pasar
lo que realmente se quiera
observar. La base matemtica del procedimiento es la aplicacin
del resultado obtenido en el
espectro de potencia donde se observa claramente las distintas
componentes de la seal.
-
23
Captulo III
MARCO GEOLGICO
3.1. Tectnica
El norte de Venezuela es parte del lmite entre las placas Caribe
y Amrica del Sur. La
zona de contacto de estas dos placas tectnicas ha generado un
sistema de fallas principales
activas del tipo rumbo-deslizante dextrales orientadas
aproximadamente en direccin este-oeste a
lo largo de un cinturn aproximadamente 100 a 150 km, definido
por los sistemas montaosos de
los Andes venezolanos, la cordillera central y oriental,
denominado sistema de fallas Oca-Ancn-
Bocon-San Sebastin-El Pilar (Fig 3.1). El sistema de fallas
principales est seguido por un
nmero de fallas activas menores entre las que se encuentran:
Valera, La Victoria, Tacagua-El
Avila y Urica. En gran medida, la actividad ssmica del pas al
sistema de fallas activo
predominante Oca-Ancn-Bocon-San Sebastin-El Pilar generada por
el continuo movimiento
este-oeste de la placa Caribe con respecto a la de Amrica del
Sur (Schubert et al., 1984; Grases
et al., 1994).
La cuenca del Lago de Valencia est ubicada en la parte central
de la Cordillera del
Caribe, unidad geotectnica mayor de dominio geosinclinal (Dott,
1974), en la parte nor-central
de Venezuela. La cuenca est formada por sedimentos en su mayora
del cuaternario, aunque la
parte ms baja de la secuencia del lago puede ser del terciario
tardo (Peeters, 1970). La cuenca
est localizada en un graben formado por la zona de la falla de
La Victoria, la cual separa dos
unidades tectnicas importantes (Menndez, 1966; Bell, 1971;
Maresch, 1974): El cinturn de la
Cordillera de la Costa hacia el norte (con rocas metamrficas en
la facie epidoto-anfibolita), y el
cinturn Caucagua-El Tinaco (con rocas metamrficas en la facie de
esquistos verdes), Ver Fig
3.2.
-
24
Fig 3.1 Mapa de ubicacin geogrfica de las principales fallas del
pas.
Fuente: FUNVISIS, Diciembre 2008
Fig 3.2 Fajas tectnicas de los macizos centrales de la
Cordillera del Caribe, segn Bell 1968.
(Tomado del Gonzlez de Juana,1980)
Los movimientos a lo largo de la falla de La Victoria son
normales y lateralmente hacia la
derecha. Bell (1974), el movimiento de la falla comenz
probablemente durante el Jursico
-
25
Cretcico, durante la evolucin tectnica temprana de las montaas
del Caribe. Menndez (1966)
document separacin normal a lo largo de la falla desde el
Mioceno.
3.1.1 Sistema de fallas La Victoria
El Sistema de fallas La Victoria, se extiende hacia el este unos
350 km desde el sur de
Barquisimeto hasta Cabo Codera, cruza la Cordillera de la Costa
al norte de Venezuela,
principalmente cortando el manto metamrfico Mesozoico emplazados
durante la colisin
oblicua entre el arco proto-Caribe y el margen pasivo de Amrica
del Sur. El sistema de falla
limita con la cuenca del ro Tuy al norte y atraviesa la cuenca
del Lago de Valencia y es paralelo
a la estructura de la Cordillera de la Costa y est conformado
por las fallas: Guacamaya, El
Horno, La Cabrera, La Victoria y Pichao. El rumbo promedio de la
falla es N 78 E. (Meza,
2010).
Fig 3.3 Seccin A del mapa de Fallas Cuaternarias de Venezuela.
Sistema de Fallas La Victoria:
VE-08a (Falla Guacamaya), VE-08b (Falla La Cabrera), VE-08c
(Falla El Horno), VE-08d (Falla
La Victoria) y VE-08e (Falla Pichao). VE-16 (Traza de Fallas de
San Sebastin). Fuente:
Audemard F. 2000.
-
26
3.2 Geologa Regional
El norte de la regin de Venezuela se encuentra en una zona de
montaas jvenes que
estn ascendiendo en relacin con el nivel del mar. Aunque
lentamente, tal ascenso se manifiesta
en cambios topogrficos, por ejemplo el perfil de la cordillera
este-oeste, paralela a la lnea de
costa, en su cara hacia el mar, permite ver intermitencias de
erosin marina, hoy fuera del mar.
(Schubert, 1977).
La cuenca del Lago de Valencia est situada en una depresin
existente en la parte
septentrional central de Venezuela. Se extiende a lo largo de 50
Km desde El Tocuyito en
direccin este-nordeste hasta el lmite entre los estados Carabobo
y Aragua, y de all hacia el este,
a lo largo de 27 Km, hasta los alrededores de la ciudad de
Cagua. El largo total de la cuenca es de
aproximadamente 77 Km, y su ancho vara entre 14 y 20 Km. En sus
extremos oeste y este el
ancho disminuye hasta 8 y 12 Km, respectivamente. La cuenca es
de tipo endorreica y cubre
3150 Km2 (INOS, 1970).
La zona de estudio est contenida dentro del sistema montaoso de
la Cordillera del
Caribe, especficamente en el flanco norte del tramo central de
esta Cordillera. Esta parte
norcentral de la Cordillera de la Costa representa de manera
general un complejo integrado por
formaciones montaosas, colinas, valles longitudinales y
depresiones interiores, lo cual limita al
norte con el mar Caribe y al sur con la Falla La Victoria
3.2.1 Cordillera del Caribe
El sistema montaoso de la Cordillera del Caribe en su sentido ms
amplio se extiende
desde la depresin de Barquisimeto al oeste, hasta el tramo
oriental de la Pennsula de Paria en el
este. El sector occidental, de principal inters ya que
encontramos la zona de estudio del
presente trabajo, est integrado por dos elementos fisiogrficos y
tectnicos marcados por una
hendidura axial que sigue el curso de la falla de La Victoria,
que se desarrolla a lo largo del ro
Tinaco, la depresin del Lago de Valencia y el curso medio del ro
Tuy. Al norte de la depresin
encontramos la Cordillera de la Costa y al sur la Serrana del
Interior Central, que se extiende
hasta el piedemonte que separa dicha Serrana de la provincia de
Los Llanos.
-
27
El sector Oriental, Presenta igualmente una hendidura axial
marcada en la parte occidental
por el angosto Golfo de Cariaco y las lagunas Buena Vista y
Campoma y al este por las zonas
bajas y pantanosas del cao Turpano y la costa norte del Golfo de
Paria. Al norte de la
hendidura se levanta la Serrana del Litoral Oriental y al sur la
Serrana del Interior Oriental.
(Gonzlez de Juana, 1980).
3.2.2 Cordillera de la Costa
Tomado de (Gonzlez de Juana, 1980). El origen del relieve de la
Cordillera de la Costa
surgi mayormente en el cretcico (Mesozoico). Posteriormente, a
finales del Eoceno y
comienzos del Oligoceno, sufri la influencia de movimientos
orognicos que dieron origen a los
Andes, luego al final del Mioceno y comienzos del Plioceno,
sufri un rpido y corto perodo
orognico (evolucin Antillana), conocida como la gnesis mas
impetuosa del Caribe, desde el
Paleozoico.
La Cordillera de la Costa comienza propiamente en el Surco de
Barquisimeto inicindose
con caractersticas propias en la Sierra de Agua Fra, que es la
continuacin estructural de la
Serrana de Bobare y est situada al noroeste del ro Aroa.
En la Cordillera de la Costa predomina una topografa baja con
elevaciones mximas de
800 mts, formada por colinas y cerros de topes redondeados. En
general, los grandes macizos
montaosos coinciden con los altos estructurales, su culminacin
topogrfica se encuentra en el
pico Naiguat con 2.763 mts de altitud situado en la Sierra del
vila, que constituye un gran
bloque levantado o Horst entre los sistemas de falla de la costa
norte y las fallas del pie del
vila. Los principales pasos que permiten la entrada a la costa
desde la cordillera, se encuentran
entre Valencia y Pto. Cabello y entre Caracas y La Guaira.
El drenaje normal de esta cordillera de vertientes abruptas,
representadas por
considerables diferencias de elevacin desde 2.760 mts en el Pico
Naiguat y la costa norte
separados slo por 8Km de distancia y la diferencia de 1.900 mts
entre Caracas y el pico la Silla,
separados por 5 Km de distancia horizontal, determinan la
formacin de torrenteras de curso
corto, subnormales a la cresta.
-
28
3.2.3 Planicie del Lago de Valencia
La planicie del Lago de Valencia se encuentra en la parte media
de la depresin axial
entre la Cordillera de la Costa y la Serrana del Interior
Central, con una extensin aproximada de
1.280 Km2, en cuyo centro se encuentra el Lago de Valencia o de
Tacarigua que ocupa unos 280
Km2, constituyendo el lago ms grande del interior de Venezuela.
Las planicies alrededor del
cuerpo de agua estn formadas por sedimentos del cuaternario,
arenosos con suave inclinacin
hacia el lago y buena fertilidad. (Gonzalez de Juana, 1980).
Los bordes de las planicies estn formados por rocas metamrficas
de la cordillera que las
rodea.
La profundidad mxima del Lago de Valencia llega a 41 m, y su
nivel de altura hoy en da
de 411 m.s.n.m
3.2.4 Evolucin de la cuenca del Lago de Valencia
Gonzlez de Juana (1980) establece que la Geologa del lago de
Valencia se conoce
principalmente a los estudios de Peeters (1968, 1970, 1971,
1973) y de numerosos investigadores
que estudiaron parte de los sedimentos de la cuenca.
Peeters (1968) en Gonzales de Juana (1980) describi la ubicacin
de la cuenca del Lago
de Valencia en el graben de Valencia entre la serrana del
litoral y la del interior, originado por el
sistema de fallas de La Victoria bordeada con orientacin
este-oeste y activas desde el Terciario
Superior tanto al norte como al sur de la cuenca, y por varias
fallas norte-sur en la parte
occidental. En este graben se desarrolla un sistema hidrogrfico
que drena toda el rea entre los
valles de Aragua y la cuenca que ocupa el lago, lo que ocasiona
la acumulacin de conos
aluviales y sedimentos fluviales, los cuales condicionan el
represamiento de aguas dando origen
al Lago de Valencia I, en un perodo pluvial del Pleistoceno. Su
nivel mximo de aguas
probablemente no sobrepas los 440m (Peeters, 1968) y se
ramificaba entre los conos de
deyeccin.
Posteriormente el clima evoluciona hacia condiciones subridas,
desecando el Lago de
Valencia I con reduccin de su superficie. Las reas desecas son
cubiertas por napas de
gradacin y avance de los conos de deyeccin de los ros
importantes, con predominio de
-
29
materiales producto de meteorizacin mecnica transportados por
fuertes aguaceros, que
acarrean principalmente sedimentos gruesos, peones, grava y
arena gruesa. El cuerpo de agua es
sensiblemente reducido, conocindose como Lago de Valencia II,
que Peeters (1968) considera
de edad Pleistocena en base al hallazgo de restos de megatherium
sp. En las llanuras de
agradacin.
De nuevo cambian las condiciones climticas de ridas a pluviales
y el nivel del Lago
sube notablemente, con fluctuaciones menores, para formar el
Lago de Valencia III, tiempo
durante el cual la llanura de agradacin occidental fue capturada
por el Ro Pato, el curso
superior del ro Aragua fue capturado por el ro Tuy y el ro
Tucutunemo capturado por el ro
Gurico.
Parece que la mxima cobertura de aguas, 427 m, alcanzada a fines
del perodo III o
comienzos del IV, 1300-700 aos antes del presente, no fue la
nica. Peeters (1971) encuentra
tres niveles de arcilla con Planorbis intercalados con niveles
de sedimentos fluviales, sugestivos
de perodos de transgresin-regresin lacustre. Calculando la
velocidad de sedimentacin en base
al volumen de limo acarreado actualmente, Peeters (1968) obtiene
una edad de 15000 aos de
inicio del Lago de Valencia III, cifra que pudiera ser diferente
tomando en cuenta que
probablemente la tasa de acarreo de limo no fue constante, al
menos durante el Holoceno, ya que
estudios sedimentolgicos y determinaciones de edad C-14 en
ncleos tomados en el fondo del
lago (Schubert, 1978) indican que el lmite Pleistoceno-Holoceno
est entre 4 y 5 metros por
debajo del fondo.
3.3 Rasgos estratigrficos de la Regin de Valencia
Tanto las laderas de las serranas que rodean la cuenca del lago
como el fondo del mismo
estn constituidas principalmente por rocas metamrficas de edad
cretcea (Fig 3.4 y 3.5). A
continuacin se presenta una breve descripcin de las unidades
rocosas y de los sedimentos
aluviales que dominan la cuenca del Lago de Valencia.
Desde la perspectiva ms general que se tiene acerca de las
unidades rocosas aflorantes en
la Cordillera de la Costa, (Urbani 2002) establece:
-
30
3.3.1 Asociacin Metamrfica vila (AMA)
Est compuesta por rocas con edades desde el Precmbrico al
Paleozoico, corresponden a
unidades tpicas de un margen pasivo de corteza continental,
representando un basamento
exhumado, donde a gran escala la foliacin muestra una estructura
antiforme. La configuracin
del macizo del vila, localidad tipo de la asociacin, muestra una
estructura tipo horst controlado
mayoritariamente por las fallas San Sebastin, Macuto y vila, con
otras fallas intermedias que
producen un notable escalonamiento topogrfico tanto en el flanco
Norte como en el Sur. Las
unidades individuales corresponden en gran parte a cuerpos de
composicin grantica,
originalmente de composicin y granulometra muy diversa, de fina
a muy gruesa, que debido a
la posterior deformacin ha permitido la formacin de una amplia
gama de tipos de gneis, hasta
el tpico augengneis con ojos de hasta 4 cm (Augengneis de Pea de
Mora). Las rocas
granticas estn intermezcladas o envueltas por rocas esquistosas
de tpica naturaleza
metasedimentaria (algunos de los tipos de esquisto del Complejo
San Julin), de probable edad
Paleozoica. El sedimento original pudo haberse depositado en un
margen continental pasivo
sobre un basamento mayormente grantico (protolitos del
Augengneis de Pea de Mora y de los
otros cuerpos granticos, de edad Precmbrico - Paleozoico). Hay
muchas intercalaciones,
mayormente concordantes de rocas mficas (pero no hay
serpentinita). Estas rocas pueden
representar intrusiones de diabasa o basalto, gabro, etc. Las
zonas metamrficas predominantes
son las de la biotita y del almandino. Esta Asociacin mayormente
est constituida de elementos
metagneos flsicos de corteza continental probablemente un
fragmento de cratn (granito, gneis,
migmatita, etc.), con una cobertura metasedimentaria, como las
partes de esquisto cuarzo
micceo grafitoso granatfero, bien expuesto en la carretera vieja
Caracas - La Guaira.
3.3.2 Asociacin Metasedimentaria Caracas (AMC)
Est constituida por rocas de origen sedimentario, con dos
unidades principales, a saber:
1- Esquisto de Las Brisas con rocas de colores claros, con
predominio de esquisto con una
variable combinacin de muscovita, clorita, cuarzo y albita, as
como metarenisca y
metaconglomerado, 2- Esquisto de Las Mercedes con rocas de
colores gris oscuro a negro,
mayormente filita y esquisto grafitoso, pero con cantidades
esenciales de cuarzo, muscovita,
albita y calcita, minoritariamente hay niveles de metarenisca.
Ambas unidades contienen cuerpos
carbonticos (mrmol), mayormente dolomticos en Las Brisas (Mrmol
de Zenda) y calcticos
-
31
en Las Mercedes (Mrmol de Los Colorados) (Urbani et al. 1997).
Las rocas del Esquisto de Las
Brisas corresponden a sedimentos de ambientes plataformales de
aguas poco profundas, mientras
que para el Esquisto de Las Mercedes, hubo ambientes marinos de
aguas ms profundas y a veces
anxicas, con ocasionales cuerpos de arena aportados por flujos
turbidticos. El metamorfismo
de toda la Asociacin alcanza la facies de los esquistos verdes,
zona de la clorita, con algunos
pocos lugares con trazas de biotita o granate. La sedimentacin
ocurri en un ambiente de
margen continental pasivo, como una cobertura sobre un basamento
grantico poco expuesto,
como lo es el Gneis de Sebastopol, que pudiera corresponder al
margen de la placa Suramericana
sobre la extensin del cratn de Guayana.
Los afloramientos rocosos pertenecientes al margen septentrional
de la Serrana del
Interior estn representados por:
3.3.3 Complejo El Tinaco
Menndez (1965) reconoci dos unidades metasedimentarias en el
complejo: la inferior,
denominada Gneis de La Aguadita, consiste de gneises
hornblndicos y biotticos, gneises
cuarzo-plagioclsicos y en menor escala, anfibolitas y mrmoles;
la superior, designada con el
nombre de Esquisto de Tinap, suprayace concordantemente a la
primera y consiste de esquistos
muscovticos, esquistos clorticos y esquistos conglomerticos. El
gneis de La Aguadita est
intrusionado por cuatro plutones de trondhjemita envueltos por
una ancha zona de inyeccin o
zona migmattica. Al norte de la falla de Tinap, pequeos cuerpos
de hornablendita y de diorita
hornablndita intrusionan ambas unidades del complejo. En la
regin de El Tinaco como se
menciono anteriormente afloran cuatro plutones de trondjemita de
caractersticas similares entre
s, a saber: Tinatepo, La Gloria, Carrizal y Las Carpas, por lo
que Urbani (2002) propone
agruparlos bajo un solo nombre como Trondjemita de La Gloria,
por ser el cuerpo de La Gloria el
mayor y mejor expuesto. Su edad se considera paleozoico:
Ordovcico Silrico.
-
32
3.3.4 Filitas de Tucutunemo
De acuerdo a la descripcin dada por Gonzlez de Juana et al.
(1980) las filitas son azules,
carbonceas y comnmente se hacen arenosas; presentan mica blanca
de origen metamrfico y
gran desarrollo de texturas y estructuras metamrficas. Los
mrmoles son de color gris oscuro a
negro, microcristalinos, con aspecto moteado, impuros, con
cristales de cuarzo y albita de bordes
reentrantes, que constituyen hasta el 30% de la roca y escasos
fragmentos de fsiles y desarrollan
fuerte foliacin metamrfica; los metaconglomerados son de color
blanco a gris oscuro, con mal
escogimiento, con guijarros de cuarzo de veta, plagioclasa y
menor cantidad de ftanita,
presentando desarrollo de texturas y estructuras
metamrficas.
Navarro et al. (1987, 1988) en Gonzlez de Juana et al. (1980)
considera que la
Formacin o Filitas de Tucutunemo corresponde a la sedimentacin
profunda (anxica), en zonas
de un talud incipiente que bordeaba el arco magmtico de Tiara
(sur), donde facies pelgicas-
hemipelgicas, representadas por filitas oscuras, esquistos
grafitosos y mrmoles oscuros, se
intercalan con el producto de sedimentacin rpida, como lo son
los conglomerados polimcticos
que representan rellenos de canal y flujos gravitacionales de
detritos, provenientes de una
plataforma muy incipiente, desarrollada alrededor del arco
magmtico mencionado con
anterioridad. De acuerdo con Benjamini et al. (1986) algunas
muestras de mrmol de la unidad
contienen fsiles de edad paleozoico superior (Prmico)
3.3.5 Aluvin
De acuerdo a INOS (1970), la cuenca del Lago de Valencia esta
rellena de sedimentos
aluviales que alcanzan espesores de hasta 400m. Tales sedimentos
se acumularon en la cuenca a
partir del tiempo de su formacin y siguen formndose en la
actualidad. Los procesos de
transporte y sedimentacin son de tipo coluvial, fluvial y
lacustre. Los sedimentos formados por
esos procesos son depsitos de piedemonte ubicados a los largo de
una estrecha franja al pie de
las faldas montaosas, conos de deyeccin frente a las salidas de
los ros al valle, sedimentos de
llanuras de inundacin en la parte central del valle, y, en fin,
sedimentos lacustres, depositados en
el lago, que anteriormente tena una extensin mucho mayor.
La granulometra y la estructura sedimentaria de los depsitos
dependen del proceso de
sedimentacin que actu en la formacin de los aluviones en las
diversas zonas de la cuenca.
-
33
Los depsitos de piedemonte carecen de estratificacin y estn
pobremente gradados,
yendo sus componentes desde el tamao de bloques hasta el de
arcilla. Sin embargo, los
depsitos de las llanuras de inundaciones del centro de la cuenca
se presentan en forma de
lentejones y de cuas, compuestos de material de gradacin media a
buena. En el lago se
formaron sedimentos de granulometra fina, como arena fina, limo,
arcilla y marga, en estratos
delgados.
El relleno progresivo del lago hecho por los sedimentos y las
variaciones en la extensin
del mismo, causaron en el transcurso del tiempo cambios en el
carcter de la sedimentacin
aluvial en las diversas zonas de la cuenca. Por consiguiente se
encuentra en la seccin
subterrnea de un sitio dado, en varios niveles bajo la
superficie, sedimentos de granulometra
distintos, que se formaron en diferentes ambientes de
sedimentacin y por lo tanto se presentan
en estructuras sedimentarias tambin diferentes.
Es natural que dichas variaciones en la naturaleza de los
aluviones se note tanto en
horizontal como en vertical y sea unas veces graduales y otras
abruptas.
Generalizando acerca del carcter de los sedimentos aluviales de
la cuenca, se puede decir
que contendrn ms guijarros y cantos cuanto ms cerca estn de los
mrgenes de la cuenca y de
la salida de los ros a la misma. Consecuentemente, al alejarse
de los mrgenes de la cuenca en
direccin a su centro, se notar un aumento progresivo de los
componentes finos como arena fina
y arcilla.
En la parte occidental de valle afloran depsitos aluviales
antiguos situados a niveles ms
altos de la superficie actual del valle, y por consecuencia estn
sometidos a la erosin. Dichos
depsitos forman dos niveles distintos que manifiestan antiguas
bases de erosin posiblemente
antiguos niveles del lago. Se compone de conglomerados ligera a
regularmente compactados,
areniscas limolticas y arcillo-margosas de color amarillo
rojizo. Se presentan en forma de
lentejones y de cuas o en capas de forma irregular. Su espesor
vara entre pocos centmetros y
varios metros.
El relleno aluvial de los valles transversales al norte consta
principalmente de guijarros y
cantos con cantidades variables de limo y arcilla.
-
34
Fig 3.4 Correlacin de las unidades de la Cordillera de la Costa.
Tomado de
http://www.pdv.com/lexico/lexicoh.htm (2012).
-
35
Fig 3.5 Mapa Geolgico de la cuenca del Lago de Valencia. El
cuadro rojo encierra la
zona de estudio, la ciudad de Valencia. Leyenda: Pzag (roca
metagranticas, AMA), Pzsj
(Complejo San Julin, AMA), JKlb (Esquisto Las Brisas, AMC), JKlm
(Esquisto Las Mercedes,
AMC), Pzet (Complejo El Tinaco); Pztp (Filita de Tucutunemo),
Qal (Depsitos Cuaternarios).
Modificado del mapa geolgico elaborado por Hackley et al
(2005).
-
36
CAPITULO IV
METODOLOGA
4.1 Trabajo previo a la salida de campo
Se realiz un pre-plot, georeferenciado en el software MapInfo
sobre el posible mallado
de puntos de adquisicin en la zona norte de la ciudad de
Valencia. El mallado se hizo con un
espaciamiento de 250-300 mts entre punto y punto.
4.2 Amarre de Base geodsica.
La logstica de trabajo para el levantamiento de las nuevas
estaciones fue a partir de la
ubicacin de un punto de altura conocida ubicado dentro de la
zona de estudio, especficamente
en la azotea del Hotel Venetur en La Via. Este punto se obtuvo a
partir del amarre con el vrtice
que fue facilitado por la alcalda de Valencia, ubicado cerca del
hotel. El vrtice utilizado es el
siguiente:
Tabla 4.1 Datos del vrtice de amarre geodsico. Datos facilitados
por la Alcalda de Valencia,
direccin de Catastro a travs de su Red Geodsica Municipal.
Vrtice: VD051
Norte: 1129603.7136m
Este: 607547.2762m
HEGM-96: 499.0454m
h : 482.7063m
Ubicacin: Se encuentra en la segunda redoma de la via
diagonal al automercado Panda, empotrado en el hombrillo con
una placa de aluminio con la inscripcin Red Geodsica V 1
-
37
Para hacer el traslado del punto base geodsico desde la redoma
de la Via hasta la azotea
del hotel Venetur, se us el GPS Thales Z-MAX.
Se dej el GPS base sobre el vrtice de la redoma y el GPS mvil en
un punto que ser
fijo durante toda la adquisicin en la azotea del hotel Venetur.
Para realizar este amarre se
dejaron las antenas encendidas y grabando datos durante 6 horas.
Se trabaj de manera esttica
para realizar el amarre y durante toda la adquisicin.
Con el procesamiento de estas 6 horas de registro del GPS base
se obtuvo la posicin
exacta del punto base en la edificacin, siendo esta la usada
para georeferenciar todas las
estaciones adquiridas para el presente trabajo.
4.3 Amarre de Base Gravimtrica
En Venezuela existe una red de estaciones gravimtricas, las
cuales a la hora de realizar
estudios de este tipo, deben ser referidas a estas estaciones
para aumentar la exactitud y precisin
de los datos. Estas estaciones tambin se conocen como BENCH MARK
(BM).
El BM utilizado para este levantamiento estaba ubicado en la
redoma del monumento del
Obelisco de San Jacinto ubicado en Maracay, por lo cual se tuvo
que hacer amarre de base para
trasladar nuestro punto base dentro de la zona de estudio en
Valencia, ya que no se encontr
informacin de los BM de la ciudad de Valencia la va de acceso
estaba bloqueada.
La base gravimtrica se traslad al punto donde est ubicado el
vrtice VD051, cerca de la
redoma del hotel Venetur, que utilizamos para realizar el amarre
de base geodsica a la azotea del
hotel. Esta base gravimtrica fue utilizada para realizar todo el
proceso de adquisicin de datos
para el presente trabajo especial de grado.
Para realizar el amarre de base del BM desde la redoma de San
Jacinto al nuevo punto
base que ubicamos dentro de la zona de estudio en Valencia,
especficamente en la redoma cerca
del hotel Venetur, se realizaron tres circuitos cerrados entre
ambos puntos, realizando de tres a
cuatro mediciones en cada estacin para abrir y cerrar los
circuitos.
-
38
Fig 4.1 Ciudad de Valencia y ubicacin de base gravimtrica.
Tomada de Google Earth 2012.
4.4 Instrumentos Utilizados
a) Gravmetro Scintrex CG-3. Tiene un rango de medicin por encima
de 7000 mGals y una
resolucin de lectura de 0.005 mGals, con una baja deriva
instrumental de 0.02 mGals por da.
b) GPS marca Thales Z-MAX: es una solucin de levantamiento GPS
de precisin, diseada para
la topografa y construccin. Se trabaj en modo esttico que fue el
utilizado la presente tesis, la
precisin del GPS Thales Z-MAX es de 0,005m + 0,5ppm en la
horizontal y de 0,010m + 0,5ppm
en la vertical. Los parmetros de rendimiento presuponen un mnimo
de 5 satlites, siguiendo los
procedimientos recomendados en el manual del producto.
c) GPS Garmin Oregon 300: de uso rpido y sencillo, con pantalla
tctil de 3 pulgadas. Con los
mapas de la vialidad de la ciudad de Valencia cargados en el GPS
que permitan la movilizacin
con mayor facilidad, medir la distancia entre los puntos y
guardar cada uno.
-
39
4.5 Gravmetro Scintrex CG-3
El equipo utilizado en la adquisicin es un gravmetro Autograv
Scintrex CG-3 (Fig 4.2).
Tiene un rango de medicin por encima de 7000 mGals y una
resolucin de lectura de 0.005
mGals, lo que permite que el gravmetro sea utilizado para
estudios a gran escala regionales
geodsicos (Autograv, 1995).
El gravmetro obtiene una medida promedio de una serie de
muestras obtenidas
continuamente. La lectura se despliega automticamente en la
pantalla de cristal lquido en
unidades de mGals, guardndose esta en la memoria del disco duro
del equipo para luego ser
utilizada a travs de un computador para su procesamiento.
Al preparar el gravmetro para una lectura, el sensor de
inclinacin electrnico
proporciona la mayor exactitud y es ms fcil de operar que los
niveles de burbuja
convencionales.
La excelente proteccin del gravmetro permite trabajar con
distintos cambios de
temperatura y presin atmosfrica. Esto se logra por la
estabilizacin en la cmara de vaco. El
rango de operacin se encuentra entre -40 C a +45 C (+ 35C
optativos +55C) permitiendo al
operador usar el gravmetro en distintos ambientes. Por ser el
sensor hecho de cuarzo fundido no-
magntico, el gravmetro no es afectado por las variaciones del
campo magntico.
La baja deriva es el resultado de lo extremadamente estable que
opera el sistema elstico
del cuarzo en el ambiente. ste permite predecir con precisin el
trmino de larga deriva del
sensor y con una correccin en el software de tiempo real se
reduce en menos de 0.02 mGals por
da.
Al utilizar el gravmetro por primera vez, o despus de que se ha
apagado durante 48
horas, deben realizarse los pasos siguientes y los perodos de
espera.
a) Conectar el cable de alimentacin de la fuente al gravmetro,
el cual permitir empezar a
poner estable el equipo y cargar la batera.
b) El perodo de precalentamiento comienza despus de haberse
conectado el cable de
alimentacin al equipo y requiere un tiempo de 4 horas para
alcanzar la temperatura de
operacin.
-
40
c) Para el perodo de estabilizacin, el instrumento requiere un
tiempo de 48 horas despus
de que se conecta el cable de alimentacin a la batera. Se puede
inicializar el software
restableciendo el tiempo y fecha, adems de borrar la memoria y
preparar los parmetros.
d) Se verifica y ajusta la compensacin de temperaturas despus de
que el instrumento se
estabilice.
e) Se verifica y ajusta la correccin de deriva despus de que la
compensacin de
temperatura se ha verificado ( ajustado si es necesario). Este
procedimiento involucra el
funcionamiento del gravmetro durante aproximadamente 24 horas en
el modo de cycling.
Fig 4.2 Gravmetro Scintrex CG-3.
4.6 Principio de funcionamiento del gravmetro AUTOGRAV Scintrex
CG-3
El principio de funcionamiento del gravmetro Autograv Scintrex
CG-3 (Fig 4.3), est
basado en un sistema elstico de cuarzo fundido. La fuerza
gravitatoria en la masa de prueba es
equilibrada por un resorte y una fuerza restauradora
electrosttica relativamente pequea. La
posicin de la masa es alterada por un cambio en la gravedad
monitorendose en un transductor
capacitivo de desplazamiento. Un circuito de regeneracin
automtico aplica un voltaje de DC a
las placas del condensador produciendo una fuerza electrosttica
en la masa, que lo devuelve a
-
41
una posicin nula. Se convierte el voltaje de regeneracin en una
medida del valor relativo de
gravedad en el sitio de lectura, la seal digital es transmitida
al sistema de adquisicin de datos
del instrumento por procesar para ser visualizado y almacenado.
(Autgrav CG-3/3M Manual,
2005),
Figura 4.3 Principio de funcionamiento del gravmetro Autograv
Scintrex CG-3
Tomado de Autgrav CG-3/3M Manual.
4.7 Calibracin del Gravmetro AUTOGRAV Scintrex CG-3
La calibracin del equipo fue hecha antes del proceso de
adquisicin de datos, esto se realiza para garantizar el buen
funcionamiento y precisin en las mediciones que realiza el
equipo.
Hay algunos parmetros del instrumento que deben ser .verificados
y ajustados peridicamente, estos son:
- La compensacin de Temperatura (Temperature Compensation).
- La correccin de Inclinacin (Tilt Compensation).
- La Correccin de la Deriva (Drift Correction).
-
42
4.7.1 Compensacin de Temperatura (Temperature Compensation)
Es importante verificar la compensacin de temperatura y debe
ajustarse (si se requiere)
antes de la correccin de la deriva.
La razn de la deriva de la cmara de temperatura es el
envejecimiento lento del termistor.
Los termistores son usados por el sensor de estabilizacin trmica
para el monitoreo y la
compensacin de la temperatura de la cmara.
Se debe verificar la compensacin de la temperatura si el
instrumento no ha sido utilizado
por ms de dos horas y tambin peridicamente durante los
funcionamientos en el campo.
La temperatura del instrumento debe estar en un rango de:
-1.0 mK TEMP +1.0 mK
Es aconsejable reajustar la lectura y compensarla antes de
finalizar el rango a ser
alcanzado.
Se realiz un monitoreo de temperatura donde el valor conseguido
se encontraba fuera del
rango recomendado, por lo cual se realiz el ajuste del equipo,
colocando el valor de temperatura
en 0.00 mK. El procedimiento se realiz el da lunes 26 de
septiembre de 2011 (Fig 4.4).
Figura 4.4 Compensacin de Temperatura del Gravmetro Autograv
Scintrex CG-3 ajustada.
-
43
4.7.2 Correccin de Inclinacin (Tilt Compensation)
La condicin de ajuste de inclinacin perfecta es la coincidencia
de cero inclinaciones
(tilts) del instrumento, definida por la lectura digital y las
burbujas niveladas referidas a la
horizontal, mostradas por el mximo sensor de salida.
Los sensores de inclinacin se ajustan antes de que el
instrumento deje la fbrica (Scintrex
S.A). Adems son muy estables bajo condiciones de operacin
normal. Slo necesitan ser
verificados cada dos meses aproximadamente. Actualmente se
encuentran calibrados, por lo que
se mantuvo el ajuste anterior.
El ajuste de los sensores de inclinacin a cero se realiz durante
los das 18 y 19 de enero
de 2011. A continuacin se muestra dos tablas (Tablas 4.2 y 4.3)
de correccin del sensor de
inclinacin, una para X (tilt X) y la otra para Y (tilt Y).
Tabla 4.2 Correccin del Sensor de Inclinacin X (Tilt X).
Intento R1 X1 R2 X2 Xe
1 5452,225 150 5452,015 -150 -30,3702
2 5452,185 150 5452,205 -150 2,8924
3 5452,38 150 5452,4 -150 2,8924
4 5452,15 150 5452,165 -150 2,1693
5 5452,14 150 5452,14 -150 0
-
44
Tabla 4.3 Correccin del Sensor de Inclinacin Y (Tilt Y).
Intento R1 Y1 R2 Y2 Ye
1 5452,31 149 5451,755 -151 -80,2641
2 5452,085 150 5452,14 -150 7,9541
3 5452,11 150 5452,165 -150 7,9541
4 5452,195 150 5452,15 -150 -6,5079
5 5452,19 150 5452,19 -150 0
4.7.3 Correccin de la Deriva Instrumental (Drift correction)
Durante el primer mes de funcionamiento del instrumento, se debe
verificar la correccin
de la deriva una vez por semana. Despus de un perodo de cuatro
semanas, se debe verificar la
correccin de la deriva una vez por mes o ms tiempo dependiendo
de las caractersticas
individuales del instrumento (Moncada, 2005).
En todo caso, la correccin de la deriva debe verificarse en
intervalos no mayores de tres
meses.
La correccin de deriva no debe ajustarse en todas las estaciones
a ser medidas durante un
estudio de campo, sino tomar las medidas de la deriva obtenida
de una estacin base.
La correccin de deriva corrige la relajacin de tensin en el
sistema elstico. Puede haber
una cantidad pequea de deriva adicional inducida por el
transporte y manejo, pero no debe
pensarse que la correccin de la deriva la elimina ya que
generalmente no es constante y depende
de las condiciones del transporte.
IMPORTANTE: Siempre se debe verificar primero y ajustar si es
necesario la
compensacin de temperatura antes de ajustar la correccin de la
deriva del instrumento.
Siguiendo el pro
