Estudio Geológico-Geofísico para la Evaluación de los

Transcripción

SGS
INFORME FINAL
Estudio Geológico-Geofísico para la evaluación
de los hundimientos y agrietamientos
en el área metropolitana
San Luís Potosí-Soledad de Graciano Sánchez
• H. Ayuntamiento de San Luis Potosí
• H. Ayuntamiento de Soledad de Graciano Sánchez
• Agencia Habitat
• Agencia Potosina de Desarrollo Habitat
• Gobierno del Estado de SLP
• Secretaría de Desarrollo Social, Delegación SLP
San Luis Potosí, Julio del 2006
ٛ
SGS
Estudio Geológico-Geofísico para la evaluación
de los hundimientos y agrietamientos
en el área metropolitana
San Luís Potosí-Soledad de Graciano Sánchez
Participantes
Dr. Jorge Arzate F.; CGEO-UNAM (Coordinador)
[email protected]
Dr. Rafael Barboza G.; IG-UASLP
Dr. Ruben López D.; IG-UASLP
MC. Jesús Pacheco M.; CGEO-UNAM
Ing. José Luis Mata S.; IG-UASLP
Geol. Antonio del Rosal; CGEO-UNAM
Ing. Ienisei Peña Díaz; CGEO-UNAM
Pas. Carlos Olivares; CGEO-UNAM
San Luis Potosí, Julio del 2006
Informe final del “Estudio de Hundimientos y Agrietamientos en el Area Metropolitana
San Luís Potosí-Soledad de Graciano Sánchez”
2
CONTENIDO
I.-
INTRODUCCIÓN
...................................................... 4
II.-
RESUMEN EJECUTIVO
.............................................. 5
III.- MARCO GEOLÓGICO DE LA ZONA DE ESTUDIO ......... 31
i.- Localización y marco geológico
ii.- Geología del relleno cuaternario del Valle de SLP
iii.- Estratigrafía
iv.- Piezometría y basamento hidrológico
IV.- HUNDIMIENTOS Y FALLAMIENTO DEL SUELO .......... 46
i.- Antecedentes
ii.- Esfuerzos efectivos debidos al incremento aparente
en el peso volumétrico
iii.- Propiedades mecánicas del subsuelo
iv.- Condiciones de frontera y generación de
fallamientos de suelo
v.- Solución exacta del problema de hundimientos
V.-
LEVANTAMIENTO GEOFÍSICO ................................. 59
i.- Fundamentos del método gravimétrico
ii.- Levantamiento gravimétrico
iii.- Cartas gravimétricas del Valle de SLP
iv.- Fundamentos del método de refracción sísmica
v.- Módulo de elasticidad del relleno del valle
VI.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................... 79
REFERENCIAS
....................................................
Listas de Figuras
....................................................
Lista de Planos
....................................................
ANEXOS ...................................................................
84
91
95
97
3
I.- INTRODUCCIÓN
El presente estudio está orientado a dar respuesta a la problemática
relacionada con los agrietamientos de suelo, los cuales se han multiplicado
en los últimos años en las zonas urbanas de San Luis Potosí y Soledad de
Graciano Sánchez (Figura 1). Este trabajo ha sido impulsado por los
gobiernos municipales de SLP y SGS y financiado de manera sustancial
tanto por la Agencia Habitat como por los gobiernos Estatal y Federal. El
objetivo central del estudio está enfocado a la adquisición de información
técnica que sirva de sustento a las autoridades municipales para una
planeación adecuada del crecimiento urbano, minimizando los riesgos a
las obras civiles derivados de la existencia, presente o futura, de zonas de
agrietamientos del suelo en el Valle de SLP.
En el primer capítulo de este documento se presentan los resultados más
relevantes sintetizados que se han producido a partir del presente estudio.
El formato del capítulo es intencionalmente el de un Resumen Ejecutivo
que incluye los principales resultados de este trabajo de investigación
aplicada. El capítulo por sí solo es autoconsistente pues representa un
resumen de los resultados más relevantes obtenidos sin dejar a un lado la
motivación y objetivos detrás del estudio, por lo cual puede ser impreso de
manera independiente con propósitos de difusión.
Los siguientes cuatro capítulos son de carácter mas técnico y
corresponden a la descripción de las metodologías utilizadas en el
desarrollo de este proyecto para alcanzar los objetivos planteados. Así, en
el Capítulo III, se describen los resultados del estudio geológico tanto
regional como el de la geología urbana, los cuales son el fundamento para
propósitos de comprender la distribución de materiales y estructuras de
ésta parte del valle. En el Capítulo IV se describe el fenómeno de los
hundimientos de suelo inducidos por la extracción de agua del subsuelo
en términos de las irregularidades que existen en el basamento
hidrológico, además se presentan los conceptos que han sido utilizados
para deducir las expresiones utilizadas para estimar la magnitud de los
mismos en las condiciones específicas del valle de SLP. El Capítulo V
comprende la descripción de los elementos teóricos y prácticos de los
métodos geofísicos utilizados para la generación del mapa de riesgo de
agrietamientos de suelo y para la estimación de las propiedades elásticas
de los rellenos del valle. En el Capítulo VI se describe la colocación de
testigos permanentes para monitorear los hundimientos del valle así como
el procedimiento para estimar los esfuerzos y desplazamientos efectivos en
la masa de suelo a partir de los datos previamente obtenidos en zonas
4
particularmente afectadas por este fenómeno. En el Capítulo VII se
proporcionan las principales conclusiones del presente trabajo.
En la parte final de este reporte, en formato de Anexos, se incluye la base
de datos geofísicos así como gráficas y tablas diversas que pueden ser de
interés para personal técnico que requiera de los mismos para propósitos
de re interpretación, verificación o bien para incorporarlos a un eventual
Sistema de Información Geográfica (SIG) del Valle de SLP.
II.- RESUMEN EJECUTIVO
Antecedentes
El suelo del Valle de San Luis Potosí se encuentra sometido a un proceso
de hundimiento paulatino que es imperceptible en periodos de tiempo
cortos. Los hundimientos provocan agrietamientos que se concentran
particularmente en algunos sectores de la zona urbana. Estos son el
resultado del fallamiento del suelo ocasionado por los esfuerzos que se
ejercen en la masa de suelo por efecto de hundimientos diferenciales. Los
hundimientos diferenciales han sido inducidos y continúan siendo una
consecuencia de un proceso de compactación diferencial producido por el
descenso desigual del nivel piezométrico del acuífero por causa de
irregularidades preexistentes en el subsuelo, tales como fallas geológicas.
Sus efectos se pueden observar como daños a la infraestructura urbana en
los sectores en donde aparecen. La causa principal de los agrietamientos
en el Valle de San Luis Potosí parece coincidir con lo que se ha observado
en otros valles del centro del país (Pacheco et al., 2006), es decir, a la
compactación del suelo por la continua extracción del agua de los
acuíferos en combinación con la existencia de lechos rocosos irregulares.
Durante el período comprendido entre 1998-2006 se han reportado en la
ciudad de San Luis Potosí daños a la infraestructura civil, entre otros,
asentamientos y ruptura de pisos y bardas en casas habitación y
agrietamientos de calles en algunas colonias de la ciudad. Las principales
afectaciones reportadas se encuentran en el sector norte, en las colonias
Aeropuerto, Industrial Aviación y en el Bulevar Río Santiago. Otras
colonias afectadas son los Reyitos y Huerta del Real así como parte de la
Zona Centro. Al sur-sureste de la ciudad también se han documentado
5
afectaciones en la zona universitaria, en las cercanías del parque
Tangamanga y a lo largo de la zona hotelera sobre la carretera 57. Algunos
de los edificios públicos afectados son la Academia Estatal de Policía, el
Mercado de La Luz, la Iglesia de la Santa Cruz, la Escuela Primaria Federal
Ignacio Zaragoza e incipientemente la Escuela Normal del Estado.
Figura 1.- Carta de agrietamientos de suelo de la zona urbana San Luis
Potosí y Soledad de Graciano Sánchez. Las líneas rojas representan las
zonas de agrietamiento activo, localizadas principalmente hacia el poniente
de la ciudad de SLP. En la figura se muestra también el sistema de drenaje
y cuerpos de agua en la zona de estudio.
6
A pesar de que ha habido esfuerzos por describir desde el punto de vista
geológico el fenómeno de los hundimientos y agrietamientos en el área
urbana de San Luis Potosí (Barboza Gudiño et al., 1998; Mata-Segura et
al., 2004; Mata Segura y López Doncel, 2004) además de la geología se
requiere de la combinación de otras disciplinas tales como la geofísica y los
métodos numéricos para caracterizar adecuadamente el fenómeno y con
ello generar información confiable que requieren los organismos de
gobierno encargados de planear el crecimiento de la ciudad, reduciendo
con ello los riesgos de carácter geológico-antropogénico como son los
agrietamientos de suelo así como para tomar decisiones relacionadas con
la reestructuración de infraestructura afectada y en última instancia para
modificar consecuentemente los códigos de construcción en las zonas de
mayor riesgo.
Objetivo y Metas
Quienes tienen la responsabilidad de definir las zonas de crecimiento
urbano o de adecuar el reglamento de construcción vigente para los
municipios de SLP y SGS deben de contar con elementos técnicos
adecuados para tomar decisiones bien fundamentadas, que reduzcan los
riesgos de daños a la infraestructura civil, pública y privada, por efecto del
fallamiento y agrietamientos del suelo.
Con esta idea en mente, el objetivo central de este estudio es explicar el
mecanismo de generación de los agrietamientos por subsidencia, pero
principalmente ubicar espacialmente las zonas urbanas más propensas a
sufrir daños debido a los hundimientos diferenciales que provocan los
agrietamientos. Es posible lograr estas metas a partir de la localización de
irregularidades estructurales en el lecho rocoso del valle utilizando para
ello mediciones geofísicas combinadas con el análisis geológico de la zona.
El objetivo final de éste trabajo es entonces el de generar una carta de
zonificación de riesgo de agrietamientos para el área metropolitana de
San Luis Potosí-Soledad de Graciano Sánchez, así como cuantificar la
magnitud de los esfuerzos y desplazamientos en zonas específicas de la
mancha urbana en donde actualmente se presenta esta problemática.
7
Descripción del fenómeno de subsidencia del suelo
La subsidencia es un fenómeno que tiene lugar debido a la extracción de
sólidos o fluidos del subsuelo, que se manifiesta en la compactación
paulatina o súbita de la masa de suelo de la cual se extraen éstos. En
particular, el fenómeno de la subsidencia se observa frecuentemente en
cuencas sedimentarías debido a la extracción de grandes volúmenes de
agua del subsuelo. Frecuentemente los hundimientos generan fallamientos
o agrietamientos que dañan la infraestructura urbana. Existen muchas
evidencias que indican que los agrietamientos se desarrollan comúnmente
sobre estructuras geológicas sepultadas por capas de sedimentos (p.e.
Jachens y Holzer, 1979; Rojas et al., 2002 entre otros). La identificación de
las irregularidades del lecho rocoso es por lo tanto clave para la ubicación
de zonas potencialmente propicias a fallamiento de suelo. De aquí se
deduce que tanto la configuración geométrica del lecho rocoso así como su
ubicación a profundidad son factores importantes para evaluar la
magnitud de las deformaciones en la masa de suelo sobre la cual se llevan
a cabo los desarrollos urbanos. La Figura 2 muestra esquemáticamente
tres configuraciones del lecho rocoso que pueden generar fallamientos de
suelo si el nivel piezométrico desciende debajo de un nivel crítico. Además
de un basamento irregular, el fallamiento depende de factores tales como
el espesor del acuífero, el potencial de consolidación del suelo y la
resistencia a la falla del material granular entre otros.
Las zonas de talud se ubican principalmente en los flancos Oeste-suroeste
y Este del valle de SLP (Figura 3) en tanto que las zonas de escalón y
protuberancia basal se ubican en la parte central del valle. En particular,
la zona de agrietamientos que se manifiesta en la mancha urbana de SLPSGS se localiza en el sector poniente (líneas rojas, Figura 3). Es en esta
área que ha sido detectada la presencia de una falla geológica sepultada
bajo depósitos sedimentarios que constituyen el sistema acuífero del cual
se extrae una buena parte de los recursos hidrológicos del valle.
Parte fundamental del presente estudio fue determinar la morfología del
basamento en la zona urbana del valle, así como el espesor de la capa de
material compresible que constituye el sistema acuífero, el cual se
encuentra bajo un régimen de extracción intenso (162 millones de metros
cúbicos por año según datos de la CNA).
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Figura 2.- Configuraciones del lecho rocoso que pueden generar
agrietamientos de suelo en el Valle de SLP: 1) Zona de talud, 2) Zona de
protuberancia basal, 3) Zona de escalón y 4) bordes de paleocauses. Las
flechas indican la dirección de los esfuerzos sobre la masa de suelo y las
pequeñas líneas verticales las zonas de agrietamientos.
Adicionalmente otra parte de este trabajo se enfocó a determinar las
características mecánicas de los materiales del relleno y de la formación
rocosa que le subyace. Esta última se considera que se comporta como un
material no-compresible para fines de subsidencia. Es a partir del
modelado numérico de la deformación del estrato acuífero compresible que
se obtienen los valores de los esfuerzos verticales y horizontales que
generan los agrietamientos de suelo para la zona urbana de SLP-SGS.
Metodología aplicada
De manera sintetizada, el procedimiento seguido en el desarrollo de este
trabajo comprende cuatro tipos de actividades principales mutuamente
complementarias:
1) Levantamientos geológico regional y urbano, éste último de mayor
detalle en tanto que se requiere para la elaboración del inventario y
recopilación de las zonas de agrietamientos existentes.
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Figura 3.- Distribución aproximada de A) las zonas de talud (enmarcadas
por líneas azules) ubicadas en los flancos del valle y B) las zonas probables
de escalón y protuberancia basal (enmarcadas con línea amarilla). La zona
marcada con la letra C corresponde al cause del Río Santiago. Las
márgenes de los paleocauses son también zonas propicias a hundimientos
diferenciales y por lo tanto de riesgo de agrietamientos. Las líneas rojas
indican los fallamientos y agrietamientos de suelo.
2) Levantamientos geofísicos (gravimetría y refracción sísmica) con el
propósito de identificar las irregularidades del basamento no compresible a
escala urbana y regional, así como determinar las propiedades mecánicas
de los suelos.
3) Modelado numérico para definir las zonas de mayor tensión y
deformación del suelo en la zona urbana y para evaluar la magnitud de los
desplazamientos que generan los agrietamientos.
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4) Instalación y nivelación periódica de testigos permanentes en el valle, lo
cual permite el monitoreo de los hundimientos a mediano plazo y la
calibración de los modelos de predicción obtenidos.
La realización de éstos trabajos involucró la participación de un grupo
interdisciplinario que incluye dos geólogos, dos geofísicos, un ingeniero
civil y un hidrólogo, así como personal especializado, principalmente
estudiantes de posgrado de las dos instituciones académicas participantes.
Los trabajos realizados tanto en el campo como en la oficina requirió de la
utilización de instrumental y software especializado. Entre los equipos que
se utilizaron están un Gravímetro Scintrex CG-3/3M, un equipo de
refracción sísmica Geometrics GEODE, una Estación Total SOKKIA, un
nivel laser SOKKIA LP30A, GPS de precisión Trimble Geoexplorer 7500 y
software desarrollado en la propia UNAM (Pacheco et al., 2006) tanto para
el procesamiento de datos gravimétricos como para el modelado de la
subsidencia entre otros.
Resultados del estudio Geológico
Geológicamente el área de estudio se encuentra ubicada en lo que
regionalmente se conoce como Campo Volcánico de San Luis Potosí
(CVSLP), en el extremo norte de una fosa tectónica local conocida como
Graben de Villa de Reyes. El Valle de San Luis Potosí representa una
depresión que contiene una columna considerable de rellenos aluviales
compuestos por productos volcánicos retrabajados y en general
sedimentos continentales. El piso rocoso esta constituido comúnmente por
riolitas, que son rocas volcánicas extrusivas de composición ácida y de
grano muy fino. La única actividad volcánica antes de este evento está
representada por derrames andesíticos del Eoceno que descansan
discordantemente sobre rocas cretácicas o sobre sedimentos continentales
de la Formación Cenicera del Paleoceno-Eoceno. Existen además extensos
flujos de ceniza riolíticos, derrames de lava riodacíticos y riolíticos con
numerosas fuentes.
La tectónica del terciario en el Campo Volcánico de San Luis Potosí
(CVSLP) es eminentemente extensional, marcada por la presencia de fosas
y pilares tectónicos. La formación de estas fosas sucede después de la
extrusión de la mayoría de las rocas volcánicas, pero antes del depósito de
11
los volcanoclásticos y flujos de ceniza de la Riolita Panalillo, los cuales
rellenaron estas estructuras. En este tiempo empieza un magmatismo
bimodal el cual está representado por intercalación de basaltos entre rocas
félsicas con basaltos suavemente alcalinos. Existe un hiato entre estas
rocas y la emisión de las basanitas de la Joya Honda del Plio-pleistoceno.
En general las rocas terciarias son ricas en potasio, pertenecientes a la
serie calco-alcalina y se considera que provienen de la cristalización
fraccionada de cámaras magmáticas someras, por generación de magma
por fusión parcial de rocas de la corteza en un medio tectónico
extensional, el cual está limitado por fallas normales NNW-SSE y NNE. La
orientación del Graben de Villa de Reyes es NW hacia su porción norte y
NE hacia su porción sur.
El espesor de las secuencias cuaternarias en el valle de SLP es muy
variable y está influenciado por el contorno del piso rocoso, variando este
de 50 hasta algo más de 500 m (Aguirre Hernández, 1992 y Martínez-Ruiz,
1997). Desde el punto de vista granulométrico los sedimentos del
cuaternario que rellenan el valle se componen de fragmentos que van
desde conglomerados y brechas, arenas gruesas, medias y finas hasta
sedimentos finos como limos y arcillas. Los conglomerados y brechas se
encuentran predominantemente hacia los bordes oriental y occidental del
valle, claramente influenciados por las cercanías de las Sierras de Álvarez
y Sierra de San Miguelito respectivamente. Estos sedimentos gruesos
ocurren en forma de fanglomerados y coluviones en los piemontes de las
sierras mencionadas. La Figura 4 muestra el mapa geológico urbano
compilado como parte de éste proyecto. La versión escalable de esta carta
se proporciona en digital anexa a este reporte.
Debido a que la parte occidental de la mancha urbana (área del Desarrollo
del Pedregal, las diferentes zonas que conforman Las Lomas y la zona
Universitaria hasta el parque de Morales) se encuentra dentro de estas
zonas, es de esperarse encontrar bajo una delgada capa de suelo la
presencia de estos conglomerados. Adicionalmente se encuentran algunos
sedimentos gruesos a lo largo de las camas fluviales (principalmente a
largo del Río Santiago y Río Españita), los cuales durante gran parte del
año tienen corrientes importantes que transportaron materiales de
medianas fracciones.
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Figura 4.- Carta geológica de la zona urbana de San Luis Potosí y Soledad
de Graciano Sánchez, en donde destacan los causes de los ríos Santiago y
Españita y los sedimentos cuaternarios en el centro del valle.
En general los sedimentos clásticos gruesos se pueden dividir en brechas y
conglomerados terciarios y cuaternarios. Los primeros se encuentran
parcialmente cementados y llegan a tener localmente entre 20 y 100
metros de espesor. Con excepción de las zonas influenciadas por
corrientes fluviales, la parte central del Valle de San Luis Potosí se
encuentra rellena por sedimentos cuaternarios finos (arenas finas, limos y
arcillas), los cuales están comúnmente interdigitados con cuerpos
lenticulares de conglomerados y arenas gruesas de poca extensión lateral.
Es principalmente sobre estos depósitos donde se encuentra la mayor
parte de la zona urbana de la Ciudad de San Luis Potosí.
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Resultados de los estudios Geofísicos
Se llevaron a cabo cinco campañas de mediciones gravimétricas enfocadas
a tres principales objetivos: 1) elaborar una carta del relieve del basamento
hidrológico, el cual se asocia al estrato no-compresible que contiene al
sistema acuífero del valle, 2) elaborar una carta de riesgo de
agrietamientos a partir del gradiente de la carta de anomalía de Bouguer
completa, y 3) calcular los esfuerzos efectivos y modelar los hundimientos
en la masa de suelo en las zonas de la zona urbana más afectadas por los
agrietamientos. Los detalles de los procedimientos respectivos se describen
en los capítulos subsecuentes de este documento.
La red de estaciones gravimétricas se muestra en la Figura 5 y como se
puede apreciar, comprende mediciones a tres escalas diferentes: a escala
del valle, a escala urbana y a escala local. Las mediciones a escala regional
tuvieron como objeto estudiar la estructura del valle debajo del relleno
sedimentario. La Figura 6 muestra una sección geológica a lo largo del
perfil regional EW que cruza el valle por la zona urbana, en donde se
puede apreciar la topografía accidentada del valle, típica de una estructura
de graben. Estas irregularidades detectadas en el lecho rocoso explican la
existencia de los hundimientos diferenciales que a su vez producen los
agrietamientos del suelo. Las mediciones a mayor detalle en la zona
urbana tuvieron como objetivo principal ubicar de manera mas precisa las
zonas más propensas a sufrir hundimientos y agrietamientos del suelo a
partir de la localización de las principales irregularidades del subsuelo en
el área metropolitana. La Figura 7 muestra la carta urbana de anomalía
gravimétrica residual la cual indica en tonos rojos y naranjas (máximos
gradientes) las zonas con mayor riesgo de ocurrencia de hundimientos y
agrietamientos.
Las mediciones gravimétricas a escala local se enfocaron al estudio de
zonas específicas que requerían de mayor detalle. Estas zonas fueron
seleccionadas sobre la base de los resultados del estudio geológico
detallado a partir del cual se identificaron daños estructurales en obra civil
y/o agrietamientos incipientes que indicaban posibles zonas de riesgo en
proceso de desarrollo.
Se llevaron a cabo estudios en 7 localidades específicas en cada una de las
cuales se obtuvo la configuración del lecho rocoso. En 4 de los casos el
basamento muestra irregularidades importantes y por lo tanto estas
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localidades se clasifican como de riesgo para las construcciones a lo largo
de su traza. La Figura 8 muestra la ubicación de las localidades
estudiadas, en tanto que la Figura 9 muestra un ejemplo de uno de los
casos estudiados.
Figura 5.- Localización de las estaciones gravimétricas en la zona de
estudio (puntos negros) y localización de perfiles urbanos detallados (líneas
rojas).
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Figura 6.- Perfil geológico del subsuelo a lo largo del perfil EW que cruza el
valle. A lo largo de este perfil se aprecian numerosas irregularidades en el
lecho rocoso debidas a fallas geológicas pre-existentes.
Figura 7.- Carta del gradiente horizontal generado a partir de la anomalía de
Bouguer. Los tonos rojos reflejan las zonas de mayor riesgo de agrietamientos
pues reflejan los lugares de mayor irregularidad del basamento hidrológico.
16
Figura 8.- Ubicación de los perfiles urbanos estudiados a detalle (líneas
rojas) en zonas en las que se tiene evidencia de nuevos agrietamientos.
17
Figura 9.- Deformaciones horizontales a lo largo del Perfil 11 calculadas
utilizando el concepto de esfuerzos efectivos debidos al incremento
aparente en el peso volumétrico para un abatimiento total. Se puede
observar la ubicación de la zona de grietas existente (triángulo invertido) y
dos zonas potenciales que aún no se manifiestan como grietas.
Hundimientos del suelo
Como se mencionó en párrafos anteriores, las principales zona afectadas
por agrietamientos que han sido detectadas en el valle se ubican al norte
de la zona urbana en las colonias Aeropuerto, Industrial Aviación y en el
Bulevar Río Santiago. Otras colonias afectadas son los Reyitos, y Huerta
del Real y parte de la zona centro. Al sur-sureste de la ciudad se han
reconocido afectaciones en la zona universitaria, en las cercanías del
parque Tangamanga y a lo largo de la zona hotelera en la carretera 57.
Edificios públicos afectados son: La Academia Estatal de Policía, el
Mercado de La Luz, la Iglesia de la Santa Cruz, la Escuela Primaria Federal
Ignacio Zaragoza e incipientemente la Escuela Normal del Estado. La
revisión de los distintos casos reportados ha conducido a un registro más
detallado de daños, una mejor definición del fenómeno y la delimitación
del área del problema. En el Anexo 1, al final de este reporte se incluye
una síntesis de los nombres proporcionados a las fallas de suelo así como
su orientación y principales calles y avenidas en donde se observan. En
este mismo anexo se incluyen varios aspectos de los daños que han
producido varias de ellas. Así mismo, en el Anexo 2, éstas se describen
con mayor detalle, en algunos casos identificando las características más
notables de las mismas y el tipo de daños observados en las estructuras.
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Cabe hacer notar que en la descripción de las mismas debe de tenerse
cuidado en no confundir los agrietamientos observados en las estructuras
de los edificios, casas, etc. con los agrietamientos de suelo, que por
supuesto tienen relación unos con otros pero que conceptualmente son
diferentes.
Los daños en las casas consisten de ruptura de pisos y paredes,
hundimientos y levantamientos en pisos de las casas y en el pavimento de
las calles. También hay ruptura de las tuberías de agua y drenaje. La
ruptura de las casas se manifiesta en forma de asentamientos
(“hundimientos”) del piso, formación de grietas de tensión paralelas y en
escalón. La ruptura de bardas ocurre con asentamiento, torsión (con
deformación de ventanas, puertas y barandales) y con ruptura por
desplazamiento a rumbo. La ruptura en las calles afecta el pavimento,
provocando hundimientos, pliegues, grietas escalonadas y grietas
paralelas. En el bulevar del Río Santiago, el piso y los canales laterales por
donde se encauza el agua negra se rompen continuamente, haciendo
necesario realizar reparaciones periódicamente.
Este fenómeno detectado desde ya hace unos 20 años en las casas más
antiguas de la Colonia los Reyitos, ocurre a lo largo de líneas de
orientación N-W y E-W. La línea de ruptura sigue un patrón burdamente
paralelo a las fallas regionales que están relacionadas a la formación de
fosas tectónicas. Antes de que fueran urbanizados estos terrenos ya se
notaba (aunque de manera ligera) un lineamiento en el lugar donde ahora
se manifiestan algunos de los fenómenos. La ruptura afecta la capa
endurecida del suelo (“Tepetate”) donde comúnmente se construyen los
cimientos de las casas en la ciudad, por lo que no puede tratarse de
efectos de mala cimentación o de antiguos cauces de arroyos. Aunque el
fenómeno del hundimiento y agrietamiento en el área urbana de San Luis
Potosí es relativamente reciente, existen ya algunos reportes y trabajos
previos realizados principalmente por el Instituto de Geología de la UASLP.
Aunque la mayoría de estos trabajos son reportes internos, existen ya
algunos publicados y exponen el punto de vista geológico sobre la
ocurrencia de estos fenómenos. Entre los trabajos que se pueden
mencionar están los de Barboza Gudiño et al., 1998; Mata-Segura et al.,
2004 y Mata segura y López Doncel, 2004.
19
Cuando el nivel piezométrico de un acuífero cae de manera importante y el
basamento rocoso que contiene al acuífero tiene una topografía irregular,
entonces los hundimientos del suelo pueden ocasionar desplazamientos en
la masa de suelo superficial, ya sea vertical u horizontalmente. En el
primer caso se produce fallamiento del suelo y se manifiesta en forma de
escalones en la superficie, en el segundo caso se producen agrietamientos;
ambos pueden producir daños severos a la infraestructura.
Figura 10.-Ubicación de testigos topográficos permanentes (puntos rojos) a
lo ancho del valle. Los testigos en los extremos E y W del perfil constituyen
las referencias que se consideran fijas por estar colocadas sobre roca
maciza. La mancha urbana se representa en color amarillo y los
agrietamientos con líneas continuas. Los testigos representados con
puntos verdes fueron también instalados pero aún no han sido nivelados.
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Con el objeto de evaluar la rapidez con la que éstos ocurren además de dar
seguimiento a los desplazamientos del suelo (verticales u horizontales) por
efecto de la extracción de agua en el acuífero del Valle de San Luis Potosí,
se instaló una red de 38 testigos permanentes. Cada testigo consiste de
una placa de bronce empotrada en el pavimento (zona urbana) o en roca
maciza (zona suburbana) cada una de las cuales fue numerada y nivelada.
La Figura 10 muestra la distribución del total de testigos topográficos
instalados, cuyo objetivo fundamental es evaluar a mediano plazo la
magnitud de los hundimientos de suelo en las diferentes regiones de la
mancha urbana con respecto a las referencias que se consideran fijas en
los flancos del valle. Parte de los testigos se ubicaron a lo largo un perfil de
un poco más de 25 km que corta al valle en dirección EW (puntos rojos).
En el Anexo 3 se incluyen algunas imágenes de la instalación de los
testigos así como las coordenadas de todos los testigos instalados en el
valle.
En el transcurso del presente proyecto se llevaron a cabo dos nivelaciones
de alta precisión con un nivel laser. Las nivelaciones se realizaron durante
los meses de Enero y Abril del año en curso, es decir en un intervalo de
aproximadamente cuatro meses.
Figura 11.- Diferencias (en metros) de dos nivelaciones realizadas en un
lapso de 4 meses sobre la línea de testigos topográficos a lo ancho del valle
de SLP. Los máximos valores medidos (~0.002 m) indican que no hubo
subsidiencia en éste periodo.
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Los resultados muestran que si bien el valle se está hundiendo, como lo
demuestran los fallamientos y agrietamientos de suelo, la velocidad a la
que el hundimiento ocurre no es tan alarmante como en otros valles del
centro del país. La Figura 11 muestra la diferencia entre ambas
nivelaciones a lo largo del perfil EW en los dos periodos mencionados, en
donde se aprecia una variación insignificante (~ 2 mm) lo cual sugiere
estabilidad del terreno en periodos relativamente cortos.
Modelos de subsidencia
Con el objeto de tener una perspectiva regional de las principales zonas
que sufren hundimientos en la zona urbana del valle, se llevó a cabo el
cálculo de la deformación vertical por efecto de la pérdida de sustentación
hidráulica causada por un abatimiento del nivel piezométrico. Los
hundimientos se calcularon para abatimientos de 50, 100, 150, ..., 700
metros utilizando la solución exacta del problema de hundimientos
(Capítulo IV, Sección v). Para tal propósito se consideró tanto el efecto en
la masa de suelo saturada (acuífero) como en la masa de suelo drenada. Se
considera que el hundimiento total está dado por la suma de las
deformaciones verticales de ambos estratos, el parcialmente saturado
(Ecuación 22) y el saturado (Ecuación 25). La Figura 12a muestra la
distribución de los hundimientos para un abatimiento del acuífero de 50
metros que corresponde aproximadamente a la situación actual. Decimos
aproximadamente porque el abatimiento del acuífero en el valle es en
promedio de 35 metros y no de 50, sin embargo esta situación es de
cualquier modo muy cercana al estado actual del acuífero. Como se puede
observar las zonas de máximos hundimientos (tonos grises obscuros) son
de 0.50 metros, bajo la suposición de que el nivel freático se encontraba
originalmente en la superficie.
Una de las zonas de máximos hundimientos coincide con la zona en donde
actualmente se observan la mayor parte de los agrietamientos observados
en el área urbana. Bajo la misma suposición inicial del nivel freático
superficial se calculó la carta de hundimientos para un abatimiento del
acuífero de 200 metros, mostrada en la Figura 12b. Esta carta predice que
si el nivel piezométrico desciende hasta los 200 metros, los hundimientos
máximos totales serán de 1 metro y la distribución será como se muestra
en esta figura.
22
De la diferencia de hundimientos entre los nodos del mallado utilizado
para la generación de las cartas de predicción de hundimientos se calculó
la carta de vectores de desplazamiento de la masa de suelo por efecto de
los hundimientos (Figura 13). Esta carta se puede visualizar como una
carta de “flujo de la masa”, por lo cual muestra la dirección de
desplazamiento de las partículas de suelo.
Figura 12a.- Carta de hundimientos de suelo para un abatimiento del nivel
piezométrico de 50 metros.
23
Fgura 12b.- Carta de hundimientos de suelo para un abatimiento del nivel
piezométrico de 200 metros
24
Figura 13.- Carta de vectores de desplazamiento de la masa de suelo la
cual indica la dirección de movimiento de las partículas por efecto de los
esfuerzos inducidos por la pérdida de sustentación hidráulica.
Carta de riesgo de agrietamientos
Entre los productos más importantes presentados en este informe se
encuentra la carta de riesgo de agrietamientos para la zona urbana del
valle de San Luis Potosí, que en cierta forma representa una primera
aproximación a la predicción de las zonas de riesgo.
25
Figura 14.- Carta de riesgo de agrietamientos obtenida a partir del
gradiente horizontal de la anomalía completa de Bouguer. Las zonas en
rojo son las más propensas a sufrir fallamientos de suelo y por lo tanto
representan las zonas más críticas para la construcción de
infraestructura.
Esta carta se muestra en la Figura 14, la cual muestra en tonos rojos la
distribución de las zonas más propensas a sufrir agrietamientos por efecto
de irregularidades en el relieve del basamento hidrológico bajo el régimen
de extracción actual. Las zonas de tonos naranjas corresponden a sectores
de menos riesgo que los anteriores pero aún de alta probabilidad de
26
agrietamientos, en tanto que las regiones con los tonos amarillos y blancos
corresponden a zonas de bajo y extremadamente bajo riesgo de aparición
de fallamiento de suelos. Esta carta se proporciona en formato de AutoCad
(dwg) para ubicar con mayor detalle las zonas urbanas bajo riesgo.
Síntesis de Conclusiones
Los fallamientos de suelo en el valle de San Luis Potosí se deben a una
combinación del descenso del nivel piezométrico del acuífero y la presencia
de un basamento rocoso irregular.
Los hundimientos diferenciales del suelo generan tensión en la masa de
suelo que provoca dos tipos principales de fracturamiento de suelo: a)
fallamientos de tensión y b) fallamientos de corte. Los primeros
generan grietas en el suelo debido a desplazamientos horizontales, en
tanto que los últimos generan desniveles en el suelo por efecto de
desplazamientos verticales.
Actualmente, la zona que mayor cantidad de fallamientos de suelo coincide
con la zona que registra mayores abatimientos y un basamento hidrológico
con importantes irregularidades.
Existen otras zonas propensas a sufrir fallamientos de suelo, indicadas en
tonos rojos en la Carta de Riesgos. Este resultado predice espacialmente
en donde surgirán los próximos agrietamientos si no se estabiliza la
extracción del sistema acuífero del valle en un futuro próximo.
La carta de riesgo obtenida, es una carta de carácter semi-regional, es
decir, predice espacialmente las zonas de riesgo de agrietamientos, sin
embargo, dada la relativamente baja densidad de estaciones gravimétricas
aún no es posible predecirlos por calles. Para este propósito se necesita
aumentar en número de mediciones en futuros trabajos, particularmente
en la zona centro en donde se requiere conocer la configuración del
subsuelo para establecer la mecánica de los hundimientos observados.
27
Además de los fallamientos de suelo que responden a irregularidades del
basamento, generalmente con orientación NS, existe una familia de
fallamientos asociada a la presencia de paleocauses, principalmente
orientados EW, es decir, siguiendo la dirección dominante de los antiguos
lechos de los principales ríos que drenaban al valle. El fallamiento del
suelo ocurre en los bordes de los paleocauses y se sugiere que el
mecanismo de generación es básicamente del mismo tipo que el
ocasionado por escalonamiento (o fallamiento normal) en el subsuelo, es
decir, por hundimientos diferenciales debidos a diferencias en el espesor
de la capa de sedimentos drenados.
A pesar de que las nivelaciones realizadas sobre los testigos muestra que el
hundimiento del valle no ocurre de forma acelerada pues en 4 meses se
observan desplazamientos máximos de solo 2 mm, se requiere de
nivelaciones al menos durante un año para poder evaluar objetivamente la
magnitud de la subsidencia. Recientemente, se realizaron nivelaciones en
tres puntos a ambos lados de la Falla Aeropuerto después de un periodo
de 4 años y dos meses con el resultado de que los desplazamientos
promedio anuales son de 2 cm en el sector norte (calle Relámpago), 1 cm
en el sector central (atrio del Templo de Santa Cruz) y de 0.6 cm en el
sector más sureño (Academia de Policía).
Recomendaciones
Para detener la generación de actuales y futuras zonas de fallamientos de
suelo la primera y más importante recomendación es tratar de estabilizar
el acuífero a mediano plazo a partir de la recarga artificial a través de
pozos de inyección. El desafío parece complejo, sin embargo el proceso es
técnicamente posible construyendo depósitos de captación para almacenar
avenidas de escurrimientos en épocas de lluvia para luego inyectarla al
acuífero a través de zonas permeables previamente definidas. Esta es una
práctica que se ha llevado a cabo en zonas semiáridas semejantes a la del
valle de SLP con resultados exitosos.
En tanto se estabilizan los hundimientos, es necesario seguir
monitoreando los asentamientos que ocurren en el valle a través de
nivelaciones periódicas de los testigos instalados al menos tres veces por
año. Se recomienda además que se incremente el número de testigos
28
instalados para ampliar la red de monitoreo y contemplar la posibilidad de
realizar un estudio de interferometría de imágenes de satélite para éste
propósito, posiblemente con Fondos Mixtos.
Para evitar problemas de contaminación del sistema acuífero a través de
las zonas de grietas y fallas existentes se recomienda ubicar los posibles
focos contaminantes próximos a estas con el propósito de detectar posibles
problemas de ruptura de ductos (aguas negras, petróleo, etc.), materiales
peligrosos de desecho (fabricas, talleres, etc.) o almacenados (p.e.
gasolineras). De hecho, las propias grietas son zonas potenciales de
recarga artificial siempre y cuando se mantengan protegidas de
contaminantes.
Debido a que se detectó que los paleocauses de los ríos que drenaban al
valle son causa también de fallamientos y por lo tanto daño a las
construcciones, se recomienda llevar a cabo mediciones geofísicas
detalladas para ubicar con mayor precisión los principales paleocauses
que cruzan la zona urbana de SLP-SGS e incorporarlos a la Carta de
Riesgo.
Con el propósito de disminuir el impacto en las construcciones futuras,
particularmente en las zonas de mayor riesgo (Zona 3 y Zona 4) se requiere
actualizar las normas de construcción. Para éste propósito se recomienda
llevar a cabo reuniones de consulta entre representantes de la industria de
la construcción, autoridades y académicos. Un proceso de este tipo se llevó
a cabo en el Estado de Querétaro dando como resultado la modificación de
la normatividad para la construcción en las zonas de riesgo.
Algunas recomendaciones prácticas relacionadas con la construcción y
remediación en zonas afectadas por los fallamientos que se practican en
otras zonas urbanas con problemas semejantes son las siguientes
•
Consultar la ubicación del predio en la Carta de Riesgo de
Fallamientos de Suelo.
•
Cartografiar
cuidado en
fallamiento,
contiguas si
el posible fallamiento en la zona, poniendo especial
determinar el ancho de influencia de la traza del
observando daños visibles a las construcciones
esto fuera posible.
29
•
Realizar un estudio geofísico-geológico detallado para verificar
que no se construirá sobre la traza de la probable falla. En caso
de que esto no se pueda evitar y se decida construir (en caso de
ser autorizado), se recomienda reforzar los cimientos. Los
estudios son particularmente necesarios cuando el proyecto
contempla la construcción de grandes edificaciones en terrenos
mayores a los 500-1000 m2.
•
Diseñar el proyecto de construcción de acuerdo a las condiciones
del terreno, dejando la zona de riesgo como áreas verdes o para la
edificación de construcciones ligeras bien reforzadas en su
cimentación.
•
Para las construcciones dañadas se recomienda hacer cortes a la
estructura para dividir la construcción en dos partes las cuales se
moverán de forma independiente con los bloques generados por el
agrietamiento. Las juntas, resultado de los cortes pueden ser
simuladas por algún elemento estructural.
Por último, se recomienda la creación de una “Comisión de Grietas y
Recarga del Acuífero”. En ciudades como Aguascalientes, se tiene un
comité de grietas que funciona muy bien, sin embargo no incluye la
componente de recarga, esencial para la estabilización de los
hundimientos. Posibles fuentes de financiamiento son los apoyos de los
Fondos Mixtos o sectoriales de Conacyt o bien de la creación de un
fideicomiso. La composición de dicha comisión debe incluir representantes
del sector de la construcción, de las autoridades competentes y del sector
académico. Entre otras posibles actividades asignadas estarían las
siguientes:
•
•
•
Monitorear y actualizar las grietas y la posible aparición de nuevos
agrietamientos o hundimientos que pudieran presentarse.
Coordinar la elaboración de una Carta de Riesgo de contaminación
relacionado con los agrietamientos y fallamientos de suelo.
Coordinar el desarrollo y promoción de un proyecto de recarga
artificial y, en caso de llevarse eventualmente a cabo, monitorear la
recuperación del acuífero a partir de las nivelaciones de testigos o de
la interferometría de imágenes de satélite.
30
III.- MARCO GEOLÓGICO DE LA ZONA DE ESTUDIO
i.- Localización y marco geológico
Geológicamente el área de estudio se encuentra ubicada en lo que
regionalmente se conoce como Campo Volcánico de San Luis Potosí
(CVSLP), en el extremo norte de una fosa tectónica local conocida como
Graben de Villa de Reyes. El Valle de San Luis Potosí representa una
depresión que contiene una columna considerable de rellenos aluviales
compuestos por productos volcánicos retrabajados y en general
sedimentos continentales con espesores que oscilan entre los 50 a 500 m
hasta el piso rocoso. El piso rocoso esta constituido comúnmente por
riolitas, que son rocas volcánicas extrusivas de composición ácida y de
grano muy fino, de edad Oligoceno, de alrededor de 26 a 31 millones de
años (Aguirre-Hernández, 1992 y Martínez-Ruiz 1997).
La única actividad volcánica antes de este evento está representada por
derrames andesíticos del Eoceno que descansan discordantemente sobre
rocas cretácicas o sobre sedimentos continentales de la Formación
Cenicera del Paleoceno-Eoceno. Existen además extensos flujos de ceniza
riolíticos, derrames de lava riodacíticos y riolíticos con numerosas fuentes.
La tectónica del Terciario en el Campo Volcánico de San Luis Potosí
(CVSLP) es eminentemente extensional, marcada por la presencia de fosas
y pilares tectónicos. La formación de estas fosas sucede después de la
extrusión de la mayoría de las rocas volcánicas, pero antes del depósito de
los volcaniclásticos y flujos de ceniza de la Riolita Panalillo (26.8 Ma,
Labarthe Hernández et al., 1982), los cuales rellenaron estas estructuras.
En este tiempo empieza un magmatismo bimodal el cual está representado
por intercalación de basaltos entre rocas félsicas, que continúan después
de los 26 Ma, con basaltos suavemente alcalinos. Existe un hiato entre
estas rocas y la emisión de las basanitas de la Joya Honda del Pliopleistoceno. En general las rocas terciarias son ricas en K, pertenecientes a
la serie calco-alcalina y se considera que provienen de la cristalización
fraccionada de cámaras magmáticas someras, por generación de magma
por fusión parcial de rocas de la corteza en un medio tectónico
extensional, el cual está limitado por fallas normales NNW-SSE y NNE. La
orientación del Graben de Villa de Reyes es NW hacia su porción norte y
NE hacia su porción sur. Como base geológica del área de trabajo se utilizó
el estudio de Labarthe-Hernández et al., (1982), además de cortes
litológicos de pozos profundos localizados en el área de estudio (Aguirre
Hernández, 1992).
31
ii.- Geología del relleno cuaternario del Valle de SLP
Trabajos sedimentológicos que describen la litología y granulometría de las
secuencias cuaternarias que rellenan el Valle de San Luis Potosí son muy
escasos. Estos se limitan únicamente a breves descripciones de los
“recortes” tomados durante las perforaciones de pozos y normalmente
estas descripciones utilizan términos descriptivos que no dan indicios
sobre su génesis y mecanismo de depositación (p.e. Tepetate). Sin embargo
estas descripciones han servido como herramienta para interpretar y
reconstruir el contorno del piso rocoso que se encuentra bajo el relleno
cuaternario (Aguirre Hernández, 1992). El espesor de las secuencias
cuaternarias es muy variable y está lógicamente influenciado por el
contorno del piso rocoso, variando este de 50 hasta algo más de 500 m
(Aguirre Hernández, 1992 y Martínez-Ruiz 1997).
De acuerdo al aspecto granulométrico de los sedimentos del cuaternario
que han rellenado el valle, estos se componen en fracciones que van desde
conglomerados y brechas, arenas gruesas, medias y finas hasta
sedimentos en fracciones de limos y arcillas. Como es de esperarse los
conglomerados y brechas se encuentran predominantemente hacia los
bordes oriental y occidental del valle, claramente influenciados por las
cercanías de las Sierras de Álvarez y Sierra de San Miguelito
respectivamente (ver mapa geológico). Estos sedimentos gruesos ocurren
en forma de fanglomerados y coluviones en los piemontes de las sierras
mencionadas. Debido a que la parte occidental de la mancha urbana (área
del Desarrollo del Pedregal, las diferentes zonas que conforman Las Lomas
y la zona Universitaria hasta el parque de Morales) se encuentra dentro de
estas zonas, es de esperarse encontrar bajo una delgada capa de suelo y /
o arcillas, la presencia de estos conglomerados. Adicionalmente se
encuentran algunos sedimentos gruesos a lo largo de las camas fluviales
(principalmente a largo del Río Santiago y Río Españita), los cuales
durante gran parte del año tienen corrientes importantes que
transportaron materiales de medianas fracciones. En general los
sedimentos clásticos gruesos pueden ser divididos en dos tipos:
1.- Brecha-Conglomerado terciario: Aflora al pie de la Sierra de Álvarez, y
Sierra de San Pedro al Este de la Ciudad de San Luis Potosí. Se trata de
un conglomera polimíctico (clastos de rocas volcánicas y sedimentarias de
carbonatos, areniscas y lutitas), cuyos componentes muestran
granulometrías que varían de gravas hasta guijarros. Estos se encuentran
de subangulosos (brechas) a subredondeados (conglomerados) y están
32
contenidos en una fábrica soportada en granos, lo cual sugiere una
relativa pobreza en matriz. La matriz es principalmente arena fina y limos,
parcialmente litificados. Los conglomerados y brechas terciarias se
encuentran parcialmente cementados y llegan a tener localmente entre 20
y 100 metros de espesor. Por su posición estratigráfica y determinaciones
palinológicas se le ha asignado una edad del Eoceno y es llamada en la
literatura como Conglomerado Cenicera. (44 Ma, Labarthe-Hernández y
Tristán-González, 1995).
2.- Brecha-Conglomerado Cuaternario: Estos sedimentos se encuentran
bien expuestos al Oeste de la ciudad de San Luis Potosí, a los pies de la
Sierra de San Miguelito y localmente en los bordes de la Sierra de San
Pedro (ver mapa geológico). Estos sedimentos se presentan polimicticos,
predominantemente con clastos de rocas volcánicas de diferentes
composiciones, así como algunos epiclásticos retrabajados. Su
granulometría varía de bloques (Figura 15), gravas a guijarros en
morfologías predominantemente angulares hasta subredondeados. La
matriz es principalmente de la fracción de limos y arcillas. La fábrica de
estos sedimentos es mayormente soportada en matriz y se encuentran
localmente en su base bien cementados. Muestran gradación e
imbricación. Estos conglomerados y brechas conforman el coluvión
(fanglomerados) productos de las zonas proximales de los abanicos
fluviales que salen de las Sierras antes mencionadas.
Con excepción de las zonas influenciadas por corrientes fluviales, la parte
central del Valle de San Luis Potosí se encuentra rellena por sedimentos
cuaternarios finos (arenas finas, limos y arcillas), los cuales están
comúnmente interdigitados con cuerpos lenticulares de conglomerados y
arenas gruesas de poca extensión lateral. Es principalmente sobre estos
depósitos donde se encuentra la mayor parte de la zona urbana de la
Ciudad de San Luis Potosí. Los sedimentos de fracciones finas pueden ser
igualmente separados en dos tipos, de acuerdo a sus mecanismos de
depositación y de su granulometría.
1.- Depósitos cuaternarios fluviatiles: Estos se encuentran a lo largo de las
camas de los ríos y paleoríos que se encuentran dentro del valle. Estos
muestran un flujo preferente SW-NE, y muestran variaciones
granulométricas que van de arenas gruesas (al SW) hasta arcillas (al NE).
Estos incluyen los dos ríos principales que cruzan casi totalmente el Valle
de San Luis Potosí, que son los ríos Santiago y Españita.
33
Figura 15.- Conglomerado Cuaternario (Parque de Morales) con clastos
subredondeados de varios decímetros de diámetro
Ambos sistemas fluviales muestran secuencias de arenas gruesas, con
gradación normal, que pasan transicionalmente a limos y arcillas.
Localmente se interdigitan horizontes de material grueso en forma de
lentes de conglomerados depositados a lo largo de paleocanales. Estas
secuencias se repiten rítmicamente indicando variaciones en los caudales
y la energía de acuerdo a cambios estacionales y/o épocas de lluvias.
Mineralógicamente las arenas se componen predominantemente de granos
de cuarzos subangulosos a subredondeados y en menor cantidad otros
granos líticos (granos detríticos de rocas volcánicas) en las mismas
fracciones. La matriz es limosa hasta arcillosa y su contenido tiende a
aumentar, en algunos casos hasta ser el material principal del depósito,
hacia las partes centrales del valle.
2.- Depósitos cuaternarios de productos volcánicos retrabajados: Estos
ocupan el mayor volumen y distribución en el Valle de San Luis Potosí. Se
componen principalmente de arenas finas, limos y arcillas, todas casi
exclusivamente de origen volcánico (epiclásticos). Los depósitos son en
forma de rítmicos horizontes potentes (hasta 20 m de espesor) y
compactos, con contactos planos (no erosivos), y localmente con contactos
34
erosivos gradados comúnmente discordantes y/o cruzados rellenando
paleocanales de variable distribución lateral (Figura 16), que son
compuestos de material volcánico en la fracción de los limos y arcillas
donde repetidamente flotan escasos líticos de rocas volcánicas
(normalmente menos del 10%), en tamaños de 1 a 2 cm en formas
redondeadas a subangulares. La matriz esta compuesta en su mayoría por
fragmentos de cristales y ceniza la cual normalmente se encuentra
oxidada, lo que da un tono rojizo a los depósitos. Es común encontrar
delgadas vesículas, las cuales indican escape de líquidos, así como
delgados horizontes de material arenoso con laminación cruzada y
laminar. Estos depósitos son el producto de la erosión de rocas volcánicas
transportadas por agua en flujos laminares y parcialmente turbulentos
con gran contenido de agua (hiperconcentrados), lo cual evidencia que el
Valle de San Luis Potosí fue continuamente cubierto por importantes flujos
de lodo transportados por crecientes de ríos e inundaciones.
Figura 16.- Depósitos cuaternarios de productos volcánicos retrabajados
de varias decenas de metros de espesor. Se reconocen horizontes
compactos cortados por canales rellenos de sedimentos gradados (Zona al
E de Arboledas del Aguaje)
35
iii.- Estratigrafía
La columna estratigráfica de las rocas aflorantes en el área de estudio
comprende tanto sedimentos marinos del Cretácico, rocas volcánicas
extrusivas e intrusivas del Cenozoico así como depósitos de sedimentos
recientes, las cuales se describen a continuación (Figura 17).
Edad
Cuaternario
Era Periodo Época
Columna
Ma
Holoceno
Aluvión
Pleistoceno
Plioceno
Mioceno
1.8
23.8
v
Neógeno
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
Basalto Cabras
v
Riloita Panalillo
Oligoceno
Terciario
Ignimbrita Cantera
Riolita San Miguelito
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
Cenozoico
v
Latita Portezuelo
v
Andesita Casita Blanca
v
54.8
Paleógeno
Senoniano
Superior
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
Formación Cenicera
Paleoceno
65
Maastrichtiano
Santoniano
Formación Caracol
Coniaciano
Turoniano
Formación Indidura
Cenomaniano
99
Inferior
Cretácico
Mesozoico
v
Eoceno
Albiano
Formación
Cuesta del Cura
Aptiano
Formación La Peña
Figura 17.- Corte estratigráfico del área de estudio (modificada de Labarthe
et al.,1982)
CRETÁCICO INFERIOR: Formación La Peña (Kip)
En el área de estudio La Formación La Peña (Imlay, 1936), aflora
principalmente al nororiente del poblado de Cerro de San Pedro, en el eje
del anticlinal de la Sierra de San Pedro. Consiste en una caliza de color
gris oscuro a claro, los estratos presentan espesores que en forma general
van de 40–50 cm intercalados con lentes de pedernal negro a castaño,
contiene bastante vetillas de calcita y argilización, presenta oxidación y
silicificación, nódulos de hematita y estilolitas. El espesor de la Formación
La Peña dentro del área de estudio no se conoce por no aflorar su base,
además de estar muy plegada, aunque de acuerdo al estudio de LabartheHernández et al., (1982) se le estiman 225 m. La Formación La Peña
subyace concordantemente y transicionalmente a la Formación Cuesta del
36
Cura. Esta formación fue depositada en aguas profundas y tranquilas, de
una cuenca relativamente profunda.
CRETÁCICO MEDIO: Formación Cuesta del Cura (Kcc)
La Formación Cuesta del Cura (Imlay, 1936), dentro del área de estudio
aflora principalmente en su porción norte y nororiental, en el anticlinal de
San Pedro, y en algunas ventanas al sureste del área Aquí consiste en
capas de caliza por color gris claro intercaladas con lutitas de color café a
ocre, los espesores de los estratos de caliza varían desde 2 a 3 cm. y de 10–
20 cm. Es común encontrar bastante vetilleo de calcita sobre todo en los
planos de los estratos de caliza, así como lentes de pedernal color crema a
negro y en algunas ocasiones boudinages. Su espesor dentro del área de
estudio no se pudo medir por no aflorar su base además de ser una
formación muy plegada, sin embargo se le estima un espesor no menor de
200 m. En localidades al norte del área de estudio, en la Sierra del Coro, la
Formación Cuesta del Cura es sobreyacida concordante y transicional por
la Formación La Peña y subyace a la Formación Indidura también con un
contacto concordante y transicional. La litología y el contenido fósil de la
Formación Cuesta del Cura indica un depósito en aguas tranquilas en
forma de lodos calcáreos en una cuenca profunda.
CRETÁCICO SUPERIOR: Formación Indidura (Ksi)
La Formación Indidura (Imlay, 1936), aflora al nororiente del área de
estudio sobre todo al poniente de Jesús María y Monte de Caldera. Aquí
consiste de una intercalación de calizas y lutitas en estratos de 10–25 cm.
Presenta intenso vetilleo de calcita y algo de oxidación; en algunas partes
la caliza se encuentra recristalizada y contiene pedernal de color negro el
cual disminuye marcadamente hacia la parte superior. En el área de
estudio, La Formación Indidura sobreyace concordantemente y
transicional a la Formación Cuesta del Cura y subyace discordantemente a
la Ignimbrita Santa María. Es un depósito de tipo transgresivo que va
desde la parte superior de la subzona epibatial en contacto con la
Formación Cuesta del Cura, hasta la subzona infralitoral en su parte
superior.
37
TERCIARIO INFERIOR (Paleoceno-Eoceno): Formación Cenicera (Tc)
Labarthe-Hernández et al (1982), le dan el nombre formal de Formación
Cenicera, la cual se encuentra bien expuesta en el arroyo de la Cenicera
localizado al oriente de Villa de Reyes, S.L.P., considerándose su localidad
tipo. Aquí consiste de una secuencia de conglomerados, areniscas poco
consolidadas limos y arcillas que en general presentan una variación
lateral fuerte, cambiando de conglomerados a zonas arcillo-limosas.
Dentro del área de estudio aflora principalmente al NE del Cerro de
Chiquihuitillo y al sur de Monte de Caldera. La Formación Cenicero
sobreyace discordantemente a las rocas marinas del Cretácico de la
Formación Indidura y subyace a las unidades de rocas volcánicas del
Cenozoico que afloran en el área de estudio. Su espesor en el área de
estudio es de 20 a 100 m (Labarthe-Hernández et al., 1982). Estos
sedimentos clásticos del Terciario inferior se depositaron en cuencas
intermontañas mas o menos aisladas, en general con poco transporte,
dando lugar a una molasse continental.
EOCENO (44.1 ± 2.2 Ma): Andesita Casita Blanca (tcb)
La Andesita Casita Blanca (Labarthe-Hernández et al., 1982), tiene su
localidad tipo en las inmediaciones de la ranchería de Casita Blanca.
Aflora de manera irregular en el área de estudio en forma de ventanas
siendo su presencia más notable en el Cerro los Metateros y Cerros el
Picacho, los cuales se encuentran situados al NE del área. Consiste en una
roca de color gris oscuro verdoso, de textura porfíritca ± 5% de
fenocristales de 1-2 mm. de biotita y de 3% de plagioclasa de 1-2 mm. en
matriz afanítica; contiene cuarzo y ferromagnesianos alterados a óxidos de
hierro. Su espesor en el área de estudio es de 20 a 30 m. En el cerro de los
Matateros (Labarthe-Hernández et al., 1982). le asignan un espesor de 64
m y al norte de San martín de Abajo, S.L.P, Garza Blanc (1978) le da un
espesor de 120 m. La andesita Casita Blanca sobreyace discordantemente
a las Formaciones Indidura y Cenicera, subyace a la Latita Portezuelo; al
Miembro Superior de la Riolita Panalillo y a la Ignimbrita Santa María; a
estas dos últimas con un vitrófido en su base.
38
OLIGOCENO: Ignimbrita Santa María (Tis)
La Ignimbrita Santa María (Labarthe-Hernández et al., 1982), tiene su
localidad y sección tipo en los cerros inmediatamente al norte de la Ciudad
de San María del Río, S.L.P., en donde se encuentra bien expuesta. En el
área de estudio aflora sobre todo en el Cerro de Chiquihuitillo, al sur del
municipio de Cerro de San Pedro; Cerro Santo Niño, Cerro del Frente al SE
del área de estudio, así como en el Cerro Los Metaleros. Esta unidad se
identifica por ser una roca color gris rosáceo con 30-40% de fenocristales
de cuarzo subhedral y sanidino euhedral de 2-5 mm. Contiene magnetita
alterada generalmente a hematita como mineral accesorio en la matriz
desvitrificada y en cuya parte superior del flujo presenta una estructura
columnar muy notable. Su espesor en el área de estudio, en las cercanías
del Cerro de San Pedro es de 30 m, aunque Labarthe-Hernández et al
(1982), le dan un espesor de 60 m en el Arroyo de la Cenicera y en su
sección tipo 81 m aflorando sin conocer su base. Sobreyace
discordantemente a la Formación Cenicera y a la Andesita Casita Blanca.
Subyace a la Latita Portezuelo y a la Riolita Panalillo.
OLIGOCENO (30.6 ± 1.5 Ma): Latita Portezuelo (Tlp)
Labarthe-Hernández et al., (1982) le dan el nombre formal de Latita
Portezuelo, estando ubicada su localidad tipo en los cerros
inmediatamente al oriente del poblado de Portezuelo, S.L.P. La latita
Portezuelo es la roca volcánica que se encuentra mejor expuesta, sobre
todo en los cerros de Portezuelo, Cuesta de Campa, Cerro El Tigre, Cerro
Gordo, Cerro Las Peñas, Cerro del Frente y Cerro Santo Niño. Consiste de
un derrame de lava, de color café grisáceo con matriz afanítica, presenta
10-15% de fenocristales de sanidino y andesina de 2-6 mm, euhedrales
subhedrales y contiene cuarzo subordinado. Su matriz consiste de
microlitos de plagioclasa; los minerales accesorios principalmente son
magnetita, circón y apatita. Su espesor en el área de estudios se desconoce
por no aflorar su base, aunque Labarthe-Hernández et al., (1982),
menciona un espesor de 446 m en el pozo de agua PSLO-2 en el poblado
de Enrique Estrada al NW de este estudio. La Latita Portezuelo sobreyace a
las formaciones marinas, La Peña, Cuesta del Cura, Indidura así como a la
Andesita Casita Blanca. Subyace a la Riolita Panalillo, siendo el contacto
de esta última con la Latita Portezuelo un vitrófido de 1-2 m de espesor.
39
TERCIARIO (Oligoceno 30.0 ± 1.5 Ma): Riolita San Miguelito (Tsmb, Tsmo,
Tsm, Tsmc)
Fue puesta formalmente por Labarthe et al. (1982) considerando su
localidad tipo en la estribación norte de la Sierra de San Miguelito,
bordeando el valle de la Ciudad de San Luis Potosí. Ocupa gran parte del
área estudiada, aflorando en las porciones central poniente, sureste y sur.
Consiste de una toba pobremente estratificada, con cierta gradación, con
abundancia de líticos de areniscas (Fm. Caracol?) y la Latita Portezuelo; su
espesor es de 10 a 20 m. Sobre la tefra basal aflora en forma lenticular
una zona de brecha que consiste de fragmentos angulares de 3 a 60 cm de
vitrófido negro y gris oscuro verdoso, en matriz de fragmentos finos y
ceniza de color crema amarillento. Arriba de las brechas de desintegración
y/o del vitrófido masivo, está lo que es la porción central de los flujos de
lava riolíticos que consisten en una roca de color gris claro a gris rosáceo,
de textura holocristalina, porfirítica, con matriz. Transicionalmente sobre
la riolita desvitrificada de la porción central de los flujos de lava, aparece
un caparazón que consiste de una mezcla de materiales piroclásticos y
vitrófido negro o gris oscuro verdoso. La Riolita San Miguelito sobreyace a
la Latita Portezuelo con los contactos descritos.
TERCIARIO OLIGOCENO (29.0 ± 1.5 Ma): Ignimbrita Cantera (Tic, Tics).
Propuesta por Labarthe et al., (1982), considerando su localidad tipo en el
Arroyo de la Cantera, localizado a 2.5 km al NE del poblado de Arroyos,
S.L.P. Aflora en la porción central y N del área, ocupando una depresión
topográfica entre los domos del Cerro Grande al NE y del cerro del Potosí al
SW. Se trata de tobas de flujos de ceniza, que se han dividido de acuerdo a
su grado de soldamiento en: sin soldar (Tic) y bien soldada (Tics). El
espesor de toda la Ignimbrita Cantera, incluyendo su base sin soldar, es
del orden de 350 m. En el Valle de San Luis el pozo para agua IMMSA,
localizado al W de la ciudad Capital, cortó 343 m, que con un echado
supuesto de 15° NE, da un espesor real de 331 m. Sobreyace con los
contactos descritos a la Latita Portezuelo y a la Riolita San Miguelito y
subyace al miembro inferior de la Riolita Panalillo y en ocasiones
discordantemente al Conglomerado Halcones.
40
OLIGOCENO (26.9 ± 1.3 Ma): Riolita Panalillo (Trp)
Labarthe-Hernández et al., (1982), propone formalmente el nombre de
Riolita Panalillo. (Trp), (Tap). Su localidad tipo se ubica a 14 km al oriente
de la Ciudad de San Luis Potosí a 0.5 km al poniente del poblado de
Panalillo, S.L.P. Los afloramientos dentro del área de estudio son muy
aislados, siendo la parte más importante en su localidad tipo, al poniente
del poblado de Panalillo. Consiste de dos miembros de acuerdo a LabartheHernández et al., (1982). El Miembro Inferior (Tap) consiste de una toba de
color crema a ligeramente rojiza, estratificada y gradada con capas de 5-30
cm. El Miembro Superior (Trp), consiste de dos unidades, una ignimbrita
de color rojizo café claro a roca claro y el miembro superior es una
ignimbrita de color gris rosáceo, café o gris con 10-15% de fenocristales de
cuarzo, sanidino de 1-4 mm y algunas plagioclasas en una matriz
desvitrificada. La parte inferior del miembro superior presenta un sistema
de juntas horizontales y la ignimbrita esferolítica se presenta en forma
columnar formando mesetas planas. El espesor de la Riolita Panalillo en el
área de estudio es de 20 m en la localidad tipo (Panalillo). La Riolita
Panalillio sobreyace discordantemente a la formaciones Indidura y
Cenicera con un vitrófido lenticular de 0.5-2 m, a la Latita Portezuelo con
vitrófido de 1-3 m. En general no se encuentra cubierta por otras rocas en
el área de estudio.
CUATERNARIO: Pumicita del Desierto (Qd)
Labarthe-Hernández et al, (1982) proponen su nombre formacional. Sus
afloramientos dentro del área de estudio, son muy pequeños y aislados
sobre el Río Colorado, al oriente del Cerro Los Metateros, aunque su mejor
exposición es su localidad tipo en las cercanías de la Iglesia del Desierto en
la Hoja Tepetate (Labarthe-Hernández y Tristán-González, 1979). La
Pumicita del Desierto consiste en un delgado horizonte de ceniza volcánica
muy fina de color blanco, mal consolidada y muy ligera. Vista al
microscopio se observa que es un vidrio volcánico con 2-3% de cristales de
feldespato. En general se encuentra bien estratificada con estratificación
cruzada. Su espesor es de 3-5 m aunque en su localidad tipo en las
cercanías de la Iglesia del Desierto, Hoja Tepetate, el espesor es de 0.5-2.5
m (Tristán-González, 1979).
41
CUATERNARIO: Sedimentos semiconsolidados, Colusión y Aluvión (Qal)
El subsuelo de la parte central del Valle de San Luis Potosí ha sido
interpretado en su estructura y composición, por medio de la descripción
de cortes de pozos (Aguirre-Hernández, 1992 y Martínez-Ruiz, 1997). Los
depósitos de sedimentos de relleno del valle, incluyendo los más recientes
o superficiales en el terreno, son eminentemente de origen volcánico,
derivados de las formaciones de este tipo que ocurren en las sierras
aledañas, sin embargo es de resaltar que han sido transportados y
depositados por corrientes superficiales tranquilas y ocasionalmente
turbulentas, que confluyen y han provocado inundaciones en el valle. Esta
situación es probablemente la misma en muchas zonas ya urbanizadas.
En el Anexo 4 se muestran las correlaciones estratigráficas en dos zonas
del valle obtenidas a partir de litología de pozos.
Aguirre-Hernández (1992), en su sección B-B’ orientada N 65° E muestra
en la zona la estructura de fosa tectónica o graben, desde los afloramientos
de la Ignimbrita Cantera (Oligoceno, 29 Ma) sobreyaciendo a la Latita
Portezuelo (Oligoceno, 30.6 Ma), apreciándose la primera falla normal en la
zona de la vía del ferrocarril a México, para continuar hacia el noreste, en
la zona de Mexinox y la Autopista a México, sobre un bloque hundido con
el fondo del piso rocoso del valle a una profundidad de 160 m en promedio.
Finalmente en la parte central del valle se aprecia el bloque con mayor
hundimiento. En esta zona, como lo muestra el pozo “Ciudad 2000”, la
profundidad del piso rebasa los 250 m, para elevarse hasta los 80 a 100 m
en la zona de La Florida al oriente de la ciudad, a consecuencia de la
presencia de un lóbulo de un domo de la Latita Portezuelo. La falla normal
que separa este bloque hundido del hombro oriental del graben presenta
un salto vertical total que rebasa los 500 m, al oriente de Jassos.
Según el plano de conformación del piso rocoso del Valle de San Luis
Potosí (Martínez-Ruiz, 1997), la isopaca mayor de los depósitos de relleno
del valle, es de 400 m. Únicamente hacia el norte, en el subsuelo de la
cabecera municipal de Soledad de Graciano Sánchez, se observa un bajo
del piso rocoso que rebasa los 500 m. Cinco pozos representativos al norte
de la ciudad de San Luis Potosí, fueron utilizados para obtener una
descripción litológica del subsuelo. De acuerdo a su descripción estos se
componen de una capa de suelo superficial de pocos centímetros de
espesor seguido por una gruesa capa de relleno residual, es decir
sedimentos retrabajados, principalmente de origen volcánico, así como
depósitos aluviales, los cuales en la porción más occidental (Pozo MoralesInforme final del “Estudio de Hundimientos y Agrietamientos en el Area Metropolitana
42
Polvillo), tienen un espesor de 300. El menor espesor de este relleno
residual se encuentra en la zona de Jacarandas donde éste alcanza solo
los 160 m, en un posible alto estructural del piso rocoso del valle.
El lecho rocoso se compone de rocas volcánicas conocidas como
ignimbritas y latitas. Importante es hacer notar la diferencia marcada en
los espesores de la capa de sedimentos residuales, lo cual indica una
notoria diferencia en las profundidades donde aparece el lecho rocoso
consolidado, lo que da un claro indicio de la presencia de fallas geológicas
en el subsuelo (fallamiento extensivo del tipo “Normal”), que originaron
previo al relleno del valle, un paleorelieve.
iv.- Piezometría y basamento hidrológico
A partir de la información existente proporcionada a través del Municipio
de SLP por INTERAPAS se llevó a cabo la elaboración de la carta de
abatimientos del nivel estático del sistema acuífero del Valle de San Luis
Potosí. La Figura 18 muestra los niveles de abatimiento ocurridos en un
periodo de 30 años (1971-2001) cuyos valores máximos alcanzan los 50
metros, es decir mayor a 1.5 m/año en una zona centrada en el Saucito.
En ésta misma figura se han sobrepuesto las zonas de fallamiento de suelo
(líneas negras punteadas).
Como se puede observar, existe un cono de abatimiento muy bien
localizado que se ubica en la zona centro poniente del valle. A pesar de que
pudiera pensarse que el abatimiento no ha sido tan severo como en otras
cuencas tectónicas, como en la zona del Bajío en donde se observan
abatimientos medios anuales de alrededor de 3 m/año, el abatimiento
acumulado desde 1970 es en promedio de unos 35 metros en esta zona
del valle. Coincidentemente a la zona de mayor abatimiento se ubica
también la zona más afectada por hundimientos de suelo y agrietamientos,
que además coincide con irregularidades muy importantes en el
basamento, según se puede observar en el perfil gravimétrico de la Figura
6, el cual cruza perpendicularmente el área.
43
Figura 18.- Niveles de abatimiento ocurridos en un periodo de 30 años
(1971-2001) cuyos valores máximos alcanzan los 50 metros.
Figura 19.- Configuración del basamento rocoso (no compresible) que
contiene el relleno del valle, el cual constituye el sistema acuífero de la
zona metropolitana. Este relieve del basamento fue obtenido a partir de las
secciones gravimétricas calibradas previamente con litología de pozos.
44
La Figura 19 muestra la configuración del basamento rocoso regional
obtenido a partir de la combinación de litología de pozos así como de la
interpretación de datos gravimétricos. Este basamento constituye el piso
confinante del sistema acuífero del valle y corresponde a una versión
mejorada de la que previamente existía. A partir de ésta configuración se
elaboraron los modelos de hundimientos de suelo y de esfuerzos que se
muestran más adelante. Como se puede apreciar, la zona de mayor
abatimiento mostrada en la Figura 18 coincide con la zona límite oeste de
la cuenca rocosa sobre la cual se ubica gran parte de la zona
metropolitana de San Luis Potosí. En particular se observa que en esta
zona es en donde la geometría del basamento es mas accidentada y por lo
tanto es donde ocurren la mayor parte de los agrietamientos conocidos.
45
IV.- HUNDIMIENTOS Y FALLAMIENTO DEL SUELO
i.- Antecedentes
La subsidencia es el fenómeno que tiene lugar debido a la extracción de
sólidos o fluidos del subsuelo, que se manifiesta en la compactación
paulatina o súbita de la masa de suelo. Frecuentemente los hundimientos
generan fallamientos o agrietamientos que dañan la infraestructura
urbana. El fenómeno de la subsidencia se observa principalmente en
cuencas sedimentarías asociado a la extracción intensiva de agua
subterránea. En la actualidad es posible predecir espacialmente la
aparición de agrietamientos midiendo el gradiente horizontal gravimétrico
en un área específica. La ubicación de los valores máximos del gradiente
proporciona información acerca de las irregularidades del lecho rocoso
sobre el cual descansa el sistema acuífero y en consecuencia nos
proporciona información acerca de los lugares en donde puede ocurrir
compactación diferencial y por lo tanto las zonas con potencial de
fallamiento del suelo.
El fenómeno de subsidencia ha sido abordado usando teorías de
consolidación y deformación de suelos formuladas principalmente para
suelos saturados. Tales teorías (Terzaghi, 1956; Biot, 1941; Sagaseta,
1987), son aplicables solo para condiciones en donde la masa de suelo
permanece todo el tiempo saturada durante el proceso de drenado del
acuífero. Sin embargo, esto no representa la realidad, puesto que una vez
drenado el sistema acuífero suele perder un gran porcentaje de humedad.
A pesar de ello, los modelos de subsidencia que se derivan de estas teorías
proporcionan estimaciones aceptables de los hundimientos que se generan
cuando el nivel del agua subterránea disminuye parcialmente (p.e. Rojas et
al., 2002). Alternativamente, a diferencia de éstos modelos de subsidencia,
el modelo utilizado para éste estudio (Pacheco, 2006), se basa en los
conceptos de peso volumétrico aparente y densidad anómala, los cuales
toman en cuenta tanto la influencia de la zona parcialmente saturada
como la de la zona completamente saturada. Para éste propósito se
proponen expresiones para calcular los esfuerzos efectivos en la masa de
suelo de las dos zonas (saturada y parcialmente saturada) que se generan
durante el proceso de hundimientos diferenciales.
46
ii.- Esfuerzos efectivos debidos al incremento aparente en el
peso volumétrico
Los conceptos de incremento aparente en el peso volumétrico y densidad
anómala permiten calcular deformaciones y esfuerzos cuando se presentan
abatimientos parciales de los niveles piezométricos y cuando el sistema
acuífero está formado por estratos de sedimentos con diferentes
propiedades. En el proceso de drenado de un acuífero coexisten dos
estados en la masa de suelo: uno de ellos consiste en un suelo saturado
localizado del espejo del agua hacia abajo y el otro consiste en un suelo
parcialmente saturado que se ubica entre el nivel piezométrico y la
superficie del suelo.
El sistema acuífero que se considera en este trabajo se encuentra
inicialmente confinado y en equilibrio hidrostático. Se asume que cuando
el acuífero se drena lo suficiente su comportamiento cambia de confinado
a libre. Adicionalmente, se asume que el cuerpo del acuífero es granular y
con porosidad aproximadamente constante. Bajo este esquema, las fuerzas
que actúan sobre el sistema son a) la gravitacional, b) la producida por la
presión mayor a la hidrostática y c) la generada por el efecto de flotación
de las partículas sólidas. El análisis de esfuerzos para las diferentes fases
de éste sistema acuífero se pueden encontrar con detalle en Pacheco
(2006). En dicho trabajo se deduce que el esfuerzo efectivo en la zona
parcialmente saturado en función de la profundidad del estrato está dada
por
σ 2 = (1 + e )γ mH'
(1)
y la expresión para los esfuerzos efectivos en la zona saturada por
σ 3 = (γ s − γ w )H + (1 + e )γ mH'
(2)
En éstas expresiones γs es el peso propio de la fase sólida del suelo, γw es
el peso del agua, γm es el peso de la masa de suelo parcialmente saturada,
e es la relación de vacíos, y H y H´ son los espesores del estrato saturado y
parcialmente saturado respectivamente. A partir de las expresiones
anteriores es posible deducir los esfuerzos que perturban al sistema que se
encuentra inicialmente en equilibrio. Para el caso en el que el acuífero
47
consista de un solo estrato saturado, los esfuerzos efectivos estarán dados
por
σ1 = (γ s − γ w )H
(3)
y para el caso de confinamiento total y condiciones de equilibrio inicial en
donde el esqueleto del suelo soporta sin deformarse un esfuerzo efectivo
dado por
σ 0 = (γ s − γ w )H − (1 + e )u
(4)
el esfuerzo perturbador para pasar de un estado a otro está dado por la
diferencia σ1 – σ0, es decir
σ pp = (1 + e )u
(5).
Esta expresión representa el esfuerzo en el acuífero al desaparecer la
presión por encima de la presión hidrostática, a partir de donde se asume
que el acuífero se comporta como libre. El subíndice “pp” indica que es el
esfuerzo efectivo por disipación de la presión de poro
Si se abate el nivel piezométrico se generará una zona parcialmente
saturada y se romperá el equilibrio (Figura 20).
48
Figura 20.- Acuífero libre donde se presentan dos condiciones del suelo:
parcialmente saturado y saturado.
En este caso el esfuerzo efectivo para la zona parcialmente saturada estará
dado por la Ecuación (1). Bajo éstas condiciones el acuífero se deformará
por efecto por un esfuerzo perturbador que ahora será igual a σ2 menos σ1.
El espesor H’ es el mismo para ambas expresiones debido a que es a lo
largo de esta profundidad que se calcula el esfuerzo al perderse la
sustentación hidráulica por el abatimiento del nivel piezométrico. Es decir
σ ps = ((1 + e )γ m − γ s + γ w )H'
(6)
El subíndice “ps” indica que se trata del esfuerzo efectivo en la zona
parcialmente saturada del acuífero. En la zona saturada el esfuerzo
perturbador será el esfuerzo efectivo para la zona saturada de un acuífero
libre drenado σ3, menos el esfuerzo efectivo para el sistema en equilibrio
hidrostático σ1. Tomando el mismo espesor del estrato H se tiene
finalmente que éste está dado por
σ s = (1 + e )γ mH'
(7)
El subíndice “s” indica que es el esfuerzo efectivo en la zona saturada del
acuífero.
iii.- Propiedades mecánicas del subsuelo
Las propiedades mecánicas de un cuerpo son aquellas que nos permiten
saber como se deformará éste ante condiciones de carga o solicitación de
esfuerzos específicos. La teoría de la elasticidad predice que es posible
encontrar las constantes elásticas del material del subsuelo si se conocen
las velocidades de propagación de ondas sísmicas P (de compresión) y S
(de corte) que viajan a través de éste. El método geofísico de refracción
sísmica permite estimar las constantes elásticas de la masa de suelo a
partir de la medición de las velocidades de dichas ondas. Las constantes
elásticas requeridas son el módulo de Young (E), la relación de Poisson (ν)
y el módulo volumétrico (κ). El módulo de Young y la relación de Poisson se
definen como:
49
E = σxx/εxx
(8)
ν = -εyy/εxx = -εzz/εxx
(9)
en donde σxx es el esfuerzo de tensión en la dirección x, y εxx, εyy y εzz son
deformaciones unitarias en direcciones mutuamente ortogonales. En tanto
que el módulo volumétrico (κ) se define como la relación de la presión
hidrostática P ejercida en todas sus caras dividida entre la deformación, es
decir
κ = -P/∆
(10)
Las constantes elásticas pueden relacionarse con las constantes de Lamé µ
y λ a partir de
E=
µ(3λ + 2µ )
λ+µ
ν=
λ
2(λ + µ )
(11)
A su vez las constantes de Lamé se pueden determinar si se conocen las
velocidades de propagación de la onda P y de la onda S, α y β
respectivamente.
α = (λ + 2µ) / ρ
(12)
β = µ/ρ
(13),
en donde ρ es la densidad promedio de la masa de suelo. Dado que la
deformación del medio granular en el proceso de subsidencia se presenta
como un proceso casi estático, se asume que el módulo de elasticidad que
representa al subsuelo bajo las condiciones de esfuerzo de un sistema
acuífero libre es el módulo de elasticidad estático.
50
Sin embargo, las constantes determinadas a partir del método de
refracción sísmica son en realidad las constantes elásticas dinámicas, las
cuales difieren de las constantes elásticas estáticas. La relación entre el
módulo de elasticidad dinámico y el estático puede variar de 7 a 8 según
varias estimaciones (Nie, 1988; Zeng y Xia, 1997; Qian et al., 1986). En
este trabajo se utilizará la relación de 1:8 propuesta por Yu (2004) debido
a que el suelo en el que llevó a cabo sus mediciones es muy similar en
composición al del Valle de San Luis.
iv.- Condiciones de frontera y generación de fallamientos de
suelo
Las condiciones de frontera son los límites impuestos a la masa de suelo
que está bajo la influencia de esfuerzos y cuya principal característica es
que no son deformables. Para el caso del Valle de San Luis las condiciones
de frontera del relleno sedimentario están siendo estudiadas a partir de
mediciones gravimétricas y litología de pozos. En el caso general de una
cuenca sedimentaria de origen tectónico que forma estructuras de graben,
el tipo de frontera física consiste normalmente de un basamento rocoso
cuya morfología modifica el campo de esfuerzos de la masa de suelo
drenada. Las deformaciones de éste basamento o lecho rocoso se
consideran nulas comparadas con la deformación que sufre el relleno
sedimentario que alberga al sistema acuífero que se encuentra bajo un
intenso régimen de extracción.
A partir de observaciones de campo se ha determinado que los
agrietamientos se desarrollan frecuentemente sobre estructuras geológicas
sepultadas por capas de sedimentos. Por ejemplo Jachens y Holzer (1979)
concluyen que los agrietamientos observados en la región de Picacho en el
centro sur de Arizona se encuentran sobre irregularidades del lecho
rocoso. Por su parte Rojas et al. (2002) encuentran que una de las
condiciones para que se presenten agrietamientos en la superficie es que
exista una topografía irregular en el lecho rocoso. La definición y ubicación
de las irregularidades del lecho rocoso son por lo tanto clave para
construir los modelos matemáticos que emulen adecuadamente el
fenómeno de subsidencia.
51
De aquí se deduce que tanto la configuración geométrica del lecho rocoso
como su ubicación a profundidad son factores importantes para evaluar la
magnitud de las deformaciones de la masa de suelo. La Figura 2 muestra
esquemáticamente tres configuraciones del lecho rocoso que pueden
generar fallamientos de suelo si el nivel piezométrico desciende debajo de
un nivel crítico. Además de un basamento irregular, el fallamiento depende
de factores tales como el espesor del acuífero, el potencial de
consolidación, la resistencia a la falla del material granular, etc. En las
Figuras 21, 22 y 23 se muestra cada una de estas configuraciones por
separado y los parámetros geométricos que determinan la generación de
agrietamientos.
El nivel piezométrico crítico a partir del cual se inicia el proceso de
agrietamiento de la masa de suelo depende en gran medida de las
propiedades geomecánicas de ésta (plasticidad, porosidad, potencial de
consolidación, resistencia a esfuerzos de tensión etc.). Sin embargo en
condiciones de un medio homogéneo uno de los factores críticos que puede
disparar el fallamiento del suelo es la profundidad a las irregularidades del
lecho rocoso así como las dimensiones de dichas irregularidades. La
Figura 21 muestra un típico escalón producido por fallamiento normal, en
donde se indican las variables geométricas que condicionan el campo de
deformación de la masa de suelo.
En ésta figura H1 es el espesor del estrato del acuífero sobre la parte más
somera del basamento, H2 es el desplazamiento vertical neto a lo largo del
plano de falla y H´ es la profundidad del nivel piezométrico.
Figura 21.- Configuración de escalón del estrato rocoso
52
La Figura 22 corresponde a la configuración de una protuberancia basal
que puede deberse a la presencia de un domo volcánico o simplemente a la
presencia de una estructura de horst o pilar tectónico. Como en el caso de
la configuración de escalón, H1 corresponde al espesor del estrato del
acuífero sobre la parte más somera del basamento, H2 es la altura de la
protuberancia, H´ es la profundidad del nivel piezométrico y L es la
longitud de la base de la estructura.
Figura 22.- Configuración geométrica de una protuberancia basal.
Por último, otra de las posibles configuraciones que pueden generar
agrietamientos superficiales consiste en una zona de talud (Figura 6). En
éste caso y de manera análoga a los casos anteriores, H1 corresponde al
espesor del estrato del acuífero sobre la parte más somera del basamento,
H2 es la altura total del talud, H´ es la profundidad del nivel piezométrico y
L es la longitud del talud.
53
Figura 23.- Configuración geométrica de un Talud.
Para determinar para qué geometría se presentan los máximos esfuerzos
de tensión o de corte que pudieran provocar fallamiento de la masa de
suelo es necesario identificar los valores críticos para cada una de las
configuraciones presentadas. Esto es posible llevarlo a cabo partiendo del
análisis de los esfuerzos y deformaciones correspondientes, variando una
propiedad geométrica a la vez y manteniendo las condiciones de carga del
sistema y las propiedades mecánicas constantes.
Como parte de este trabajo y con base en mediciones gravimétricas hechas
sobre perfiles que cruzan zonas de agrietamientos bien identificados y
ubicados espacialmente, se construyeron perfiles geológicos del lecho
rocoso en zonas específicas de la zona urbana de San Luis Potosí y de
Soledad de Graciano Sánchez. En la sección siguiente se describe el
tratamiento que se llevó a cabo en cada uno de los perfiles medidos para
calcular los hundimientos en los sitios estudiados.
v.- Solución exacta del problema de hundimientos
En el problema de predicción de agrietamientos un primer paso es conocer
la magnitud de los hundimientos y su distribución espacial. En donde el
gradiente horizontal de los hundimientos sea mayor se presentarán
deformaciones de extensión las cuales pueden ser de tal magnitud que se
54
manifiestan en agrietamientos superficiales. Por lo anterior es necesario
primero encontrar una expresión para calcular los hundimientos
puntuales que se generan cuando el nivel piezométrico de un sistema
acuífero se abate. Para el caso estático en donde la variable tiempo no es
tomada en cuenta se parte de las siguientes consideraciones: 1) Las
deformaciones del suelo son instantáneas ante la aplicación de un
esfuerzo perturbador, 2) La deformación lateral de la masa de suelo es
considerada nula en comparación con la deformación vertical, 3) La masa
de suelo es isotrópica, es homogénea y se comporta de manera lineal hasta
la ruptura, y 4) La presión capilar es nula y el nivel del agua coincide con
el nivel piezométrico.
Si una columna del relleno sedimentario que sobreyace a un lecho rocoso
(Figura 24) se somete a un esfuerzo ocasionado por el abatimiento del
nivel piezométrico (Ecuaciones 5, 6 y 7), la columna experimentará un
acortamiento que se manifestará en superficie como un hundimiento. En
éstas condiciones se puede definir la deformación unitaria ε de la columna
de la Figura 24 como:
ε=
∆H
,
H
(14)
por lo que el hundimiento ∆H será:
∆H = εH ..
(15)
Para un elemento de columna diferencial dz el acortamiento d∆z será:
d∆z = ε dz
(16)
o bien
d∆z =
σ
dz ,
E
(17)
55
en donde σ es el esfuerzo que provoca la deformación de la columna de
suelo cuando se abate el nivel piezométrico y E es el módulo de elasticidad
promedio del relleno sedimentario.
Figura 24.- Columna
del estrato compresible y acortamiento
diferencial producido por el abatimiento piezométrico.
Integrando esta expresión desde cero hasta la profundidad H se tiene
∫
H
0
d∆z = ∫
H
0
σ
dz
E
(18)
o bien
∆H = ∫
H
0
σ
dz
E
(19)
56
Sustituyendo en la Ecuación 19 el esfuerzo correspondiente a la zona
drenada para un acuífero libre (Ecuación 6).
∆H' = ∫
H'
0
o bien
∆H' =
de donde
∆H' =
((1 + e )γ m − γ s + γ w )z dz
E
((1 + e )γ m − γ s + γ w )
∫
H'
0
E
((1 + e )γ m − γ s + γ w )
2E
zdz
H' 2
(20)
(21)
(22)
Esta ecuación representa la deformación vertical que se presenta en el
estrato parcialmente saturado por efecto de la pérdida de sustentación
hidráulica causada por un abatimiento del nivel piezométrico. Para la zona
saturada el hundimiento se calcula sustituyendo el esfuerzo
correspondiente (Ecuación 7) en la Ecuación 19, es decir:
∆H = ∫
H
0
(1 + e )γ m H' dz
(23)
E
Si se considera que el esfuerzo es constante a lo largo de toda la
profundidad, entonces:
∆H =
y por lo tanto
(1 + e )γ mH'
E
∫
H
0
dz
⎡ (1 + e )γ mH' ⎤
∆H = ⎢
⎥H
E
⎣
⎦
(24)
(25)
La expresión 25 es la deformación vertical que se presentará en el estrato
saturado que se encuentra bajo el nivel piezométrico. Tal deformación es
producida por la pérdida de sustentación hidráulica que se genera en la
zona drenada por encima del nivel piezométrico cuando dicho nivel
desciende. El hundimiento total estará dado entonces por la suma de las
deformaciones verticales de ambos estratos, el parcialmente saturado
57
(Ecuación 22) y el saturado (Ecuación 25). Las Figuras 12 y 13 fueron
obtenidas a partir de esta metodología calculando los hundimientos para
un mallado de tamaño de celda de 50 x 50 m.
58
V.- LEVANTAMIENTOS GEOFÍSICOS
La Figura 1 muestra en forma esquemática la distribución de las
principales trazas de fallamiento de suelo que se pueden observar en la
Cd. de San Luis Potosí, las cuales se relacionan espacialmente con
estructuras geológicas ubicadas a profundidad. En ésta figura se puede
observar que la orientación de éstas familias de agrietamientos de suelo es
marcadamente Norte-Sur y que la tendencia parece ser a propagarse hacia
la zona Norte. Sin embargo la distribución aproximadamente paralela
sugiere la posibilidad de que existan otras zonas de debilidad a ambos
lados de éstas. A partir de la distribución de éstas zonas de debilidad
estructural se planeó el levantamiento gravimétrico y la instalación de
testigos topográficos con el objeto de ubicar a mayor detalle que en el
basamento rocoso, las irregularidades estructurales y poder cuantificar los
máximos hundimientos del valle y la magnitud de los esfuerzos en la masa
de suelo en las cercanías de éstas.
i.- Fundamentos del método gravimétrico
El método Gravimétrico ha demostrado ser el más apropiado para estudiar
el fenómeno de los hundimientos y agrietamientos del suelo por
compactación en zonas urbanas densamente pobladas. Otros métodos
geofísicos tienen la limitante de que se ven afectados por el “ruido cultural”
(métodos electromagnéticos y magnético) o porque requieren contacto con
el terreno (sísmico, eléctrico) lo cual es muy difícil de lograr dentro de la
zona urbana debido a la presencia de la cubierta asfáltica. Las
irregularidades en la distribución de la densidad del subsuelo y de su
superficie topográfica dan lugar a variaciones laterales y verticales en la
magnitud de la aceleración de la gravedad g de un lugar a otro. El objetivo
del método gravimétrico es medir esas variaciones y utilizar esta
información para hacer inferencias acerca de la configuración de las rocas
en el subsuelo que tengan una densidad mayor o menor que la densidad
promedio (2.67 gr/cm3). Esto generalmente requiere mediciones con una
sensibilidad de por lo menos 10−9 cm/s2 debido a que las variaciones
esperadas son extremadamente pequeñas.
La teoría de la exploración gravimétrica se basa en la primera ley de
Newton, la cual relaciona las fuerzas de atracción entre dos partículas en
términos de su masa y su separación. La ley dice que dos cuerpos de masa
m1 y m2, se atraen con una fuerza que es inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia r que las separa:
59
m 1m 2
(26)
r2
donde G es la constante gravitacional universal. En el Sistema
Internacional de medidas G = 6.67 x 10-11 N.m2/Kg2. G es la fuerza en
Newtons que será ejercida entre dos masa de 1 kg cada una con centro de
masa separados 1 m de distancia. La aceleración respecto al cuerpo de
masa m2 separada a una distancia r de la masa m1 se obtiene dividiendo la
fuerza de atracción F por la masa de referencia m2:
m
F
(27)
a=
= G 21
m2
r
La aceleración es la cantidad convencional para medir el campo
gravitacional sobre la superficie, debido a que es independiente de la masa
de prueba que se encuentra sobre la que actúa. En el SI, las unidades de
la aceleración son metros por segundo por segundo (m/s2).
F=G
A una aceleración de 1 cm/s2 se le llama un Gal. La aceleración de la
tierra en la superficie es de aproximadamente 9.8 m/s2, ó 980 Gal. En
trabajos de exploración gravimétrica se hacen mediciones de diferencias de
aceleración del orden de un diezmillonésimo o menos del campo
gravitacional terrestre. Para fines prácticos, en trabajos donde se manejen
datos gravimétricos obtenidos en estudios geofísicos se usa como unidad el
miligal (1 mGal = 1/1000 Gal). En la mayoría de los estudios gravimétricos
la cantidad observada realmente no es la atracción gravitacional de la
tierra, lo que se mide y observa son las variaciones del campo gravitacional
terrestre de un punto a otro, tales diferencias laterales pueden ser
medidas más fácilmente que el campo gravitacional total. Como las
mediciones tomadas en trabajos de exploración muestran solamente
diferencia en la gravedad de un lugar a otro, la atracción de la tierra es
significativa solamente en la medida en que esta varíe lateralmente sobre
la superficie. Tal variación deberá ser tomada en cuenta en la evaluación
del efecto gravitatorio de cuerpos sepultados que son significativos
geológicamente.
Si la tierra fuera una perfecta esfera, fuera homogénea y además no rotara,
la atracción en la superficie del planeta sería la misma en cualquier lugar
y no afectaría las lecturas de los gravímetros, los cuales miden únicamente
diferencias en la aceleración entre un lugar y otro. Pero como la tierra
tiene un movimiento de rotación (y debido a esto una fuerza centrífuga
está sobrepuesta a la atracción gravitacional), es esferoidal (está achatada
en su polos) y tiene irregularidades laterales en la densidad del subsuelo,
entonces el valor de la gravedad depende de la latitud, la elevación, la
topografía y de los movimientos de marea, así como de los cambios
laterales en la densidad del subsuelo. Las variaciones en la atracción
gravitacional no asociados a rasgos geológicos pueden ser estimados con
60
un alto grado de precisión. Estas variaciones predecibles se tienen que
incorporar a las lecturas gravimétricas que se lleven a cabo con el
propósito de aislar las variaciones que son exclusivamente debidas a las
variaciones de densidad en el subsuelo que son el objetivo final de los
levantamientos gravimétricos de exploración. A éste proceso se le conoce
como “corrección de datos gravimétricos”.
Efecto de la latitud y la forma esferoidal de la tierra en el campo
gravitacional: Se han hecho aproximaciones con expresiones teóricas
para describir la forma de la tierra que estrictamente hablando no es la de
una esfera. La que más se ajusta es una que corresponde a un elipsoide de
revolución con el eje radial mayor en el ecuador y un achatamiento de en
los polos. En 1967 la Internacional Asociation of Geodesy estimó los valores
para el eje radial del elipsoide (6 378 160 m) y del achatamiento en los
polos de 1/298.247. Con base al elipsoide de 1967 se dedujo una formula
de la gravedad normal a nivel del mar en función de la latitud y tomando
en cuenta el efecto de la fuerza centrífuga que se origina por la rotación de
la Tierra. La formula es la que se usa para cuestiones de exploración
gravimétrica y es conocida como la formula de gravedad de 1967, o
formula de gravedad relativa al elipsoide de 1967 (Telford et al., 1990). La
expresión es la siguiente:
[ (
) (
)]
gφ 1967 = 978031.85 1 + 0.0053024 sen2φ − 0.00000587sen2 2φ mGal
(28)
donde φ es la latitud de la estación gravimétrica. Un concepto importante
en la corrección de datos gravimétricos es el del geoide. El geoide es una
superficie definida por el nivel medio del mar alrededor de todo el planeta.
Si se eliminaran todas las masas continentales por encima del nivel medio
del mar, y se rellenaran las zonas que se encuentran por debajo del nivel
del mar, se tendría la forma real del geoide. Las elevaciones del terreno
hacia los continentes son referenciadas al Geoide. Una anomalía
gravimétrica se define como la diferencia entre el valor de la gravedad
reducida al datum (que comúnmente es el nivel del mar) menos el valor de
la gravedad deducida con un modelo dado de la Tierra para el mismo sitio.
Para nuestros fines usaremos el valor que se obtiene al aplicar la formula
de gravedad de 1967.
Las siguientes pasos se aplican normalmente a las lecturas del
instrumento de medición (gravímetro) para obtener un valor observado de
la gravedad (gobs):
1.- Calibración (conversión de las unidades del instrumento a mGal).
2.- Corrección por mareas.
3.- Corrección por deriva del instrumento.
61
4.- Ligar los datos a una base de gravedad absoluta (cuando se quiere
combinar datos de varios estudios).
Los gravímetros modernos son capaces de realizar los tres primeros pasos
automáticamente por lo que el usuario solo tiene que programar el
instrumento adecuadamente. Una vez realizadas estas correcciones a los
datos de campo se procede a hacer las reducciones con el fin de eliminar el
efecto de altitud y el efecto de la masa entre el punto medido y la altura
media del mar para obtener la gravedad al nivel del geoide y poderla
comparar con la teórica dada por la formula de gravedad de 1967. Las
reducciones o correcciones restantes se conocen como: a) reducción de
Aire Libre, b) reducción de la losa de Bouguer, y c) reducción topográfica
Reducción de Aire libre: La reducción de aire libre es la compensación
que hay que hacer a los datos, por efecto de la variación de la altitud de
cada una de las mediciones con respecto al datum. La corrección se suma
a la gravedad observada si el punto de medición está sobre este nivel de
referencia y se resta se está bajo éste. La reducción de aire libre (gFA) se
basa en el hecho de que la atracción gravitacional de la tierra puede ser
considerada uniforme si toda la masa del planeta se idealiza concentrada
en su centro. Si tomamos mediciones en diferentes puntos, cada uno de
ellos con elevaciones distintas, nos estamos acercando o alejando del
centro de atracción gravitacional y en consecuencia la distancia varía y
con esto aumenta o disminuyen los valores medidos de la aceleración
gravitacional. Las expresiones de la ley de Newton permite determinar
cuanto aumenta o disminuye la aceleración de la gravedad con los
cambios en la altitud de los sitios de las estaciones gravimétricas.
2Gm
∂ ⎛ m⎞
⎜ G 2 ⎟h = − 3 h
r
∂r ⎝ r ⎠
Para fines prácticos se emplea:
g FA = 0.3086 h
mGal
(29)
donde h es la altura expresada en metros, sobre o bajo el nivel del mar
según sea el caso.
Reducción simple de Bouguer: Los valores de gravedad medidos también
se ven afectados por la atracción de la masa que hay entre la elevación de
las estaciones y el datum. La componente vertical de la atracción que
ejerce esta masa se conoce como la reducción de la losa de Bouguer o
corrección simple de Bouguer. Esta corrección se resta de la gravedad
62
observada con el objeto de reducir los datos a valores de gravedad a nivel
del mar.
Losa de Bouguer
Figura 25.- Esquema para la reducción de Bouguer. Para la reducción
simple se determina el efecto de la losa infinita de espesor “h”. Para la
reducción por efectos de terreno se determina el “∆εT” del volumen de
masa arriba del nivel de la estación, así como el “∆εT” de los vacíos bajo
del nivel de la estación.
La reducción simple de Bouguer (gBS), es obtenida substituyendo el efecto
gravitatorio de una losa horizontal infinita de la gravedad observada. Para
una losa con densidad constante podemos determinar su efecto con:
2π h ∞
zr
g BS = Gρ ∫ ∫ ∫
dr dz dθ
2
2 3/ 2
+
r
z
0 0 0
(
)
Integrando esta expresión:
g BS = 2πGρh
Para fines prácticos se usa:
g BS = 0.0419ρh mGal
(30)
en donde h es el espesor de la losa en metros (la elevación de la estación
sobre el datum) y ρ es la densidad media de la losa (Figura 25)
Reducción completa de Bouguer: La reducción completa de Bouguer
(gBT), se obtiene restando el efecto de una losa horizontal infinita cuya
superficie superior tiene la forma del terreno. La corrección es aplicada
para tomar en cuenta los efectos de la topografía circundante al punto de
medición. El radio de influencia de la topografía sobre las mediciones
depende en gran medida de lo accidentado de la topografía. Normalmente,
63
los datos medidos en una topografía suave no requieren de esta corrección
que puede ser muy elaborada pues requiere del modelo digital del terreno
alrededor de cada punto de medición. La reducción (gBT) consiste en
restarle al efecto de la losa de la reducción simple de Bouguer (gBS), una
corrección por terreno “εT”, la cual toma en cuenta las irregularidades de la
topografía de la zona.
gBT = (gBS) - εT
(31)
La corrección por terreno siempre se suma a la gravedad observada
(restándose al efecto de losa). Esto se ve del hecho de que los terrenos con
elevación mayor que la de la estación, ejercen una componente de
atracción gravitacional vertical hacia arriba sobre el punto de medición,
haciendo que la gravedad observada sea menor. Para terrenos más bajos
que la estación, ha sido ya restado el efecto de una masa igual al volumen
que hay entre el plano horizontal a una altitud igual a la de la estación y la
superficie del terreno, cuando se substrajo el efecto de la losa (gBS),
debiendo entonces ser compensado (Figura 25); es decir debemos de
sumar el efecto de las partes bajas que se eliminó con la reducción simple
de Bouguer (gBS) las cuales no contribuyen a aumentar la aceleración
gravitacional en la estación.
El procedimiento clásico para calcular la atracción producida por
segmentos de un cilindro con la estación en su eje (Figura 26), consiste en
dividir el cilindro en segmentos de tal forma que para cada cilindro se
determina su altura promedio “∆h”, que es la diferencia entre el nivel de la
estación y la elevación promedio dentro del segmento. La corrección por
terreno correspondiente a cada segmento del cilindro con radio interior y
exterior r1 y r2, θ1 y θ2 y altura ∆h se puede escribir como:
θ 2 ∆h r2
∆ε T = Gρ ∫
∫ ∫ (r
θ1 0 r1
zr
2
+ z2
)
3/ 2
dr dz dθ
(32)
Integrando se obtiene:
[(
∆ε T = Gρ(θ 2 − θ1 ) r1 + ∆h 2
2
) − (r
1/2
2
2
)
]
+ ∆h 2 + (r2 + r1 )
(33)
La corrección total por terreno es la suma de las correcciones de cada
segmento
i =n
ε T = ∑ (∆ε T )
i =1
(34)
n
64
Figura 26.- Elemento para determinar el efecto del terreno circundante
con segmentos de cilindro de altura variable alrededor de la estación
(centro del cilindro).
Para efecto de calcular la corrección por topografía se desarrolló un
programa el cual se encuentra disponible en Pacheco (2006).
Anomalías gravimétricas: Las anomalías gravimétricas son obtenidas por
la ecuación:
⎛
⎞
∆g = ⎜ g obs + ∑ g l + ∑ ε n ⎟ − g φ
l
n
⎝
⎠
Donde
∑g
l
es la suma de l reducciones,
l
(35)
∑ε
n
es la suma de n
n
correcciones y gφ es el valor de la gravedad a la latitud φ calculada con la
fórmula de 1967 (Ecuación 28). Las anomalías más comúnmente
utilizadas son la anomalía de Aire libre y la anomalía de Bouguer simple.
Por definición la anomalía de Aire Libre (∆gFA) es entonces:
∆g FA = (g obs + g FA ) − g φ
(36)
donde gFA es la reducción de aire libre. La anomalía se calcula con la
formula directa:
65
∆g FA = ( g obs + 0.3086 h ) − g φ mGal.
(37)
con h dada en metros. La gravedad observada ha sido reducida al nivel del
mar corrigiendo por elevación sin considerar el efecto de la topografía y la
masa entre la estación gravimétrica y el nivel del mar. Las cartas de
anomalía de Aire Libre son particularmente útiles en levantamientos
marinos en donde no se tiene una losa de Bouguer y por lo tanto la
presencia de discontinuidades laterales en el lecho del mar puede ser
deducida directamente a partir de éstas.
Por otro lado, la anomalía simple de Bouguer (∆gBS), está definida por:
∆ g BS = ( g obs + g FA − g BS ) − g φ
(38)
En su forma directa es:
∆g BS = [g obs + (0.3086 − 0.0419ρ ) h ] − g φ mGal
(39)
Los valores de gravedad obtenidos con esta expresión son reducidos al
nivel del mar haciendo la corrección por la elevación de cada estación y
removiendo el efecto de la masa que hay entre la estación y el nivel del
mar. Las cartas de anomalía de Bouguer simple son útiles sobre terrenos
con topografía suave o nula. En estas condiciones, las variaciones en los
valores de la gravedad calculada reflejan variaciones efectivas en la
distribución de masas anómalas del subsuelo. Sin embargo, en presencia
de topografía accidentada estas variaciones deben de interpretarse con
mayor cuidado puesto que pueden ser debidas a la cercanía de accidentes
topográficos.
Cuando éste es el caso, como el que nos ocupa en el Valle de San Luis
Potosí, en donde la zona de interés se encuentra rodeada por una zona
montañosa, la mejor alternativa para interpretar la distribución de masa
en el subsuelo es el cálculo de la anomalía de Bouguer completa. La
estimación de esta anomalía incluye la corrección por terreno εT, es decir:
∆g BT = (g obs + g FA − g BS + ε T ) − g φ
(40)
o bien,
∆g BS = [g obs + (0.3086 − 0.0419ρ ) h + ε T ] − g φ mGal
(41)
66
i =n
donde ε T = ∑ (∆ε T ) .
i =1
n
A partir de esta expresión (41) la gravedad observada se reduce al nivel del
mar haciendo una corrección por la elevación de la estación y quitando el
efecto de la masa que se encuentra entre el nivel del mar y la estación,
considerando una losa infinita cuya superficie superior tiene la forma de la
topografía circundante a la estación. Los efectos de isostasia de las masas
continentales y las fosas oceánicas no son considerados en este trabajo
debido a que las mediciones se realizaron sobre una región relativamente
pequeña (de aprox. 40 por 40 kilómetros) por lo cual los efectos por las
causas mencionadas afectan por igual al conjunto de datos adquiridos.
ii.- Levantamiento gravimétrico
En la primera etapa de la prospección gravimétrica se realizaron perfiles a
escala regional para cubrir zonas urbanas y periferias de San Luis Potosí y
del Municipio de Soledad de Graciano Sánchez. En total se realizaron 43
perfiles en avenidas principales y periféricas que cubren todos los sectores
de la mancha urbana, generando alrededor de 1500 mediciones con
separaciones entre 10 a 300 m de distancia entre ellas. La Figura 5
muestra la ubicación del total de las estaciones gravimétricas medidas
utilizando para este propósito un gravímetro marca Scintrex modelo CG3/3M automático cuya precisión es de 0.01 mGal, es decir 0.01 x
10−9cm/s2.
En el contexto del presente estudio, las variaciones debidas a estructuras
geológicas locales sepultadas se pueden detectar con precisión. Si
asumimos que el relleno del valle es relativamente homogéneo entonces las
variaciones en las mediciones gravimétricas indican en forma directa las
variaciones de la topografía del estrato rocoso más denso, permitiendo con
ello además, inferir los espesores del relleno del valle. Bajo esta
consideración se cumple que a una razón de cambio mayor en los valores
de la curva de anomalía gravimétrica le corresponde un desnivel más
pronunciado del estrato rocoso. De aquí se desprende que los gradientes
máximos locales de la anomalía gravimétrica están asociados a cambios
abruptos en el estrato rocoso.
El procedimiento de campo consistió en realizar mediciones a lo largo de
rutas previamente seleccionadas. La desviación estándar en cada estación
fue en general inferior a 0.1, excepto en algunas zonas en donde el ruido
del tráfico redujo la calidad de los datos. Como parte del proceso de
67
adquisición, en cada una de las estaciones se determinaron las
coordenadas con un GPS de precisión (Trimble Geoexplorer 7500). Con el
propósito de referenciar al datum el campo gravimétrico medido se
establecieron estaciones gravimétricas de tercer grado a partir de un
proceso de repetición de mediciones, transportando para ello el valor de g
de la estación de segundo orden de PEMEX (BGP-25) ubicada en el
Distribuidor Juárez. La principal estación de referencia transportada de
dicha estación fue establecida en el Instituto de Geología de la Universidad
Autónoma de San Luis Potosí. Una vez adquiridos los datos, éstos se
corrigieron por deriva y por marea. Posteriormente se corrigieron también
por diferencias en latitud, altitud y losa de Bouguer y finalmente por el
efecto de la topografía según se explicó en la sección anterior. Para la
corrección de Bouguer se utilizó una densidad de 2.7 g/cm3, la cual fue
estimada a partir del método de Netleton (e.g. Telford et al., 1990) que
consiste en seleccionar la densidad que corresponde al perfil de anomalía
de Bouguer con poca o nula correlación con la topografía. La Figura 27
muestra las gráficas obtenidas para el perfil E-W a partir de éste método.
Figura 27.- Curvas de anomalía de Bouguer utilizando diferentes valores
de densidad. A partir de éste análisis se seleccionaron las densidades de
1.8 y 2.7 g/cm3 para el relleno del valle y el lecho rocoso respectivamente.
68
Utilizando el mismo procedimiento se obtuvo la densidad del relleno del
valle (1.8 g/cm3), que fue utilizado posteriormente para la realización de
los modelos geológicos a lo largo de los perfiles medidos. En el Anexo 5 se
proporcionan los modelos obtenidos. A partir de ésta información se
generó la carta de la configuración del basamento, mostrada en la Figura
19.
iii.- Cartas gravimétricas del Valle de San Luis Potosí
De acuerdo a la extensión de las anomalías gravimétricas la información
que puede extraerse de ellas corresponde a diferentes escalas. Las
anomalías que se extienden por arriba de los 500 kilómetros indican
variaciones en la forma del geoide. Las anomalías regionales del orden de
50 a 500 kilómetros contienen información de las variaciones del espesor
de la corteza terrestre y su estructura. Las anomalías menores a 50
kilómetros sirven para inferir la presencia de cuerpos con diferente
densidad localizados en la corteza terrestre, en este orden se encuentran
los yacimientos mineros. Para los fines de este trabajo las anomalías
gravimétricas buscadas son aquellas que revelen la variación del lecho
rocoso bajo la capa de rellenos sedimentarios, es decir anomalías de
menos de 1 kilómetro de extensión y a lo mucho amplitudes de unas pocas
decenas de miligales.
La Figura 28 muestra la carta de anomalía de Bouguer completa obtenida
según la Ecuación 41 utilizando el procedimiento descrito en la sección
anterior. En ésta y las otras cartas gravimétricas siguientes, los tonos rojos
y naranjas corresponden a valores mínimos de gravedad en tanto que los
tonos verdes y azules corresponden a valores máximos. Los primeros se
correlacionan con mayores espesores del relleno en el subsuelo de la zona
urbana mientras que los segundos corresponden a zonas someras del
basamento hidrológico, es decir a espesores pequeños de relleno
sedimentario. La amplitud máxima de la anomalía es de aproximadamente
36 mGal, sin embargo la máxima amplitud observada en la zona central
del área de estudio es del orden de unos 10 mGal.
69
Figura 28.- Carta de anomalía de Bouguer completa de la zona de estudio
A partir de la carta de anomalía de Bouguer completa se calculó la carta
del Campo Residual (Figura 29) que refleja los rasgos más superficiales del
subsuelo que corresponden a irregularidades del basamento hidrológico.
Para la obtención de esta carta, que muestra con mayor detalle anomalías
asociadas a las irregularidades del basamento, se resta el efecto del campo
regional, que en este caso se ajustó a una superficie de primer orden. Una
vez obtenida la carta de campo residual se obtuvo la carta de Gradiente
Horizontal de la misma (Figura 7). En esta última, las regiones de tonos
rojos indican las zonas de mayor irregularidad del basamento y por lo
tanto y de manera directa las zonas de mayor riesgo de fallamientos de
suelo. Por lo tanto, se considera la primera aproximación a una carta de
riesgo de agrietamientos del suelo de la zona urbana de San Luis Potosí y
Soledad de Graciano Sánchez por lo que representa uno de los principales
resultados del presente estudio. Esta carta nos permite prever, aún
cuando no se manifiesten agrietamientos superficiales, las zonas en las
que posiblemente aparecerán agrietamientos en caso de que no se
estabilice el sistema acuífero y continúen los hundimientos.
70
Por otro lado, la Figura 30 muestra el perfil gravimétrico regional (E-W)
con la curva correspondiente del gradiente horizontal en donde se observa
la relación que éste último guarda con las irregularidades del subsuelo y
los fallamientos observados en superficie. Esta información es útil no solo
para calibrar las mediciones en zonas de fallamiento conocidas, sino para
predecir espacialmente las zonas de debilidad estructural en el subsuelo y
por lo tanto las posibles zonas de fallamiento futuras.
La Figura 7 muestra la carta del gradiente horizontal de la zona estudiada,
obtenida a partir de la carta del campo Residual (Figura 29). En ella se
indica con tonos rojos y amarillos las zonas de mayor cambio en la
profundidad del lecho rocoso localmente, lo cual es una indicación directa
de las zonas sometidas a esfuerzos máximos y por lo tanto más propensas
al fallamiento del suelo.
Figura 29.- Carta del Campo Residual generado a partir de la anomalía de
Bouguer completa.
71
Figura 30.- Anomalía de Bouguer (línea negra continua) a lo largo del perfil
gravimétrico E-W y su gradiente horizontal asociado (línea punteada). Uno
de los máximos de la curva del gradiente coincide con un fallamiento de
suelo observado en superficie (triángulo invertido).
iv.- Fundamentos teóricos del método de refracción sísmica.
El principio básico de la exploración sísmica consiste en generar ondas
sísmicas en un punto conocido y medir el tiempo que tardan en viajar
desde la fuente hasta una serie de sensores de movimiento (llamados
geófonos o sismógrafos) los cuales registran las vibraciones del suelo. Los
sensores de movimiento o geófonos se colocan generalmente a lo largo de
una línea recta orientada hacia la fuente de las ondas sísmicas.
La sismología de exploración es una rama de la sismología de terremotos
que básicamente trata con el mismo tipo de mediciones, excepto que en la
sismología de terremotos las ondas son generadas por el rompimiento de la
corteza terrestre (terremotos), mientras que en la sismología de exploración
las fuentes de energía que producen ondas sísmicas son controladas y
móviles, además de que las distancias entre la fuente y los puntos de
registro son considerablemente más cortas. Los explosivos y varios
dispositivos mecánicos pueden ser utilizados para generar ondas sísmicas
de forma controlada.
72
Para el caso que nos ocupa, en el que requerimos poca profundidad de
investigación para determinar propiedades elásticas de la capa deformable,
es suficiente una fuente de ondas sísmicas de tipo mecánico.
Concretamente, se utilizó un marro de 4 kg golpeando sobre una placa
metálica colocada en la superficie del terreno.
Existen dos tipos de trayectorias que pueden seguir las ondas sísmicas
desde una fuente en un medio estratificado, similar al de los rellenos del
valle de San Luis Potosí. El tipo de trayectoria que se puede registrar da el
nombre a los dos métodos sísmicos: método de refracción y método de
reflexión sísmica. En el método de refracción sísmica las ondas viajan
hacia abajo atravesando un medio con una velocidad de propagación dada
y cuando se encuentra con un medio con velocidad de propagación más
alta, la parte principal de la trayectoria de las ondas sigue a lo largo de la
interfase entre los dos medios con diferente velocidad de propagación (la
onda es refractada) y viaja aproximadamente horizontal. En el método
sísmico de reflexión: las ondas viajan hacia abajo atravesando un medio
con una velocidad de propagación dada y cuando se encuentran con un
medio con diferente velocidad de propagación parte de la onda es reflejada
a la superficie siendo su trayectoria prácticamente vertical. El método de
refracción tiene la restricción de que para que la onda sea refractada a la
superficie, la capa subyacente debe tener una velocidad de propagación de
onda mayor que las sobre yacientes. La Figura 31 muestra
esquemáticamente las trayectorias de propagación de las ondas sísmicas
para ambos casos.
EL método fue usado para caracterizar mecánicamente los rellenos
aluviales en algunos puntos del valle de SLP. Mediante el conocimiento de
la velocidad de propagación de las ondas S y P y la densidad de los
materiales es posible conocer las constantes elásticas de los rellenos. A
continuación se describen los fundamentos teóricos para la determinación
de las constantes elásticas de una masa de suelo mediante la medición de
la velocidad de propagación de las ondas sísmicas.
Teoría de la elasticidad y constantes elásticas dinámicas: A la
propiedad de un material de experimentar deformaciones por efecto de
fuerzas externas aplicadas y de regresar a su condición original no
deformada cuando se eliminan las fuerzas se denomina elasticidad.
Cuando un cuerpo se recupera totalmente después de haberlo deformado
se dice que es perfectamente elástico.
73
Figura 31.- Trayectoria de ondas sísmicas.
Las rocas pueden considerarse perfectamente elásticas sin error apreciable
cuando las deformaciones son pequeñas y no existe ruptura, por otro lado
cuando las ondas sísmicas generadas para fines de exploración se
propagan por un medio rocoso las deformaciones son muy pequeñas y
generalmente no producen ruptura, se considera entonces que las ondas
sísmicas producen sólo deformaciones elásticas.
En la teoría de la elasticidad se relacionan las fuerzas que se aplican a un
cuerpo con los cambios de tamaño y forma que experimenta el cuerpo por
efecto de las fuerzas, esta relación se expresa más convenientemente en
término de los conceptos de esfuerzo y deformación. Para un material con
comportamiento lineal se dice que la deformación es proporcional al
esfuerzo (fuerza entre unidad de área). A la constante de proporcionalidad
se le llama módulo elástico.
La ecuación que representa el movimiento de ondas sísmicas en el
subsuelo está dada por:
∂ 2ψ
= ∇ 2ψ
V 2∂ t
(42)
donde ψ es una perturbación que se propaga a través de un medio. ψ es
un cambio de volumen cuando ψ = ∆, y ψ es una rotación cuando ψ = θ, y V
(α y β) son la velocidad de propagación de la onda a través del medio
considerado.
74
De acuerdo con la ecuación de onda, se pueden presentar dos tipos de
perturbaciones que se propagan en un medio considerado isotrópico y
homogéneo, una perturbación asociada a un cambio en la dilatación ∆, y
otra asociada a cambios en uno o más componentes de la rotación. Al
primer tipo de perturbación se le conoce como onda dilatacional,
longitudinal, irrotacional, compresional u onda P (de primaria) debido a que
esta onda es el primer evento en un registro de ondas sísmica. A la
segunda onda se le conoce como onda de cortante, transversal, rotacional u
onda S (de secundaria) debido a que este tipo de ondas son el segundo
evento observado en un registro sísmico.
Las ondas P tienden a mover las partículas del medio por el que se
propagan en la dirección de propagación de la onda, es decir
longitudinalmente. El movimiento de onda transmite esfuerzos de
compresión en la dirección de la propagación. Las ondas S tienden a mover
las partículas del medio por el cual se propagan en direcciones
perpendiculares a la dirección de la propagación provocando esfuerzos de
cortante en el medio. Las ondas S se pueden descomponer en una onda
paralela y otra perpendicular a la superficie, llamadas ondas SH y SV
respectivamente. La onda P tiene una velocidad α y la onda S tiene una
velocidad β, se ve entonces que si
α = (λ + 2µ) / ρ
(43)
β = µ/ρ
(44)
α será mayor que β, teóricamente la velocidad de la onda S va de cero
hasta 70 % de la velocidad de la onda P.
Es posible calcular los valores de las constantes de Lammé (µ y λ) si se
conoce la densidad del suelo y si se determinan la velocidad de
propagación de las ondas P y S. La determinación de dichas constantes se
logra al resolver las ecuaciones 43 y 44. Una vez conocidas las constantes
de Lammé es posible calcular las constantes elásticas de la masa de suelo
con las ecuaciones 11.
El método de refracción consiste, en su forma más elemental, de
sincronizar el frente de onda sísmica inicial de un tiro a lo largo de un
tendido de sensores o geófonos. A partir de la medición de tiempos de
arribo y distancias entre sensores es posible obtener una gráfica tiempodistancia y a partir de ésta deducir las velocidades P y S de la onda que
viaja en el estrato que conforma el sistema acuífero.
75
De ésta manera es posible deducir los valores de las constantes elásticas
del medio y posteriormente llevar a cavo el modelado de los hundimientos
en esta masa de suelo.
La principal ventaja del método de refracción es que, a diferencia del
método de reflexión, no depende de técnicas especiales de cancelación de
ruido o corrección de trayectorias para mejorar la calidad de los datos. El
tiempo de la onda directa de la fuente o punto de tiro a una distancia X
será
(45)
t = x / V1
en donde V1 es la velocidad de las ondas sísmicas en la capa de relleno
sedimentario (Figura 31). Como V2>V1 en donde V2 es la velocidad de las
ondas sísmicas en el lecho rocoso, entonces se formará una onda crítica
refractada a una cierta distancia crítica xc (Figura 32) donde:
⎡
⎛ V ⎞⎤
2 h1V1
x c = 2 h1 tan ic = 2 h1 tan⎢ sen −1 ⎜ 1 ⎟⎥ =
⎝V2 ⎠⎦
⎣
V22 − V12
(46)
y llegará a una distancia x con un tiempo:
2
2
x 2 h1 V2 − V1
t=
+
V2
V2V1
(47)
La onda críticamente refractada también será generada en estratos más
profundos si Vi>Vi-1> ... >V1. El tiempo de llegada del rayo refractado por el
n-ésimo estrato está dado por:
76
2
2
x n−1⎡ 2 hi Vn − Vi
t=
+ ∑⎢
Vn i =1 ⎢⎣
VnVi
⎤
⎥
⎥⎦
(48)
Las ecuaciones (45), (47) y (48) representan líneas rectas en una gráfica Xt cuyas pendientes inversas son respectivamente V1, V2 y Vn
La gráfica del tiempo de viaje para este caso consiste por lo tanto de un
número de segmentos de líneas rectas. Si este patrón puede ser reconocido
en la curva tiempo-distancia observada, entonces las mediciones de la
pendiente inversa y las intersecciones de tiempo de las líneas pueden ser
usadas para encontrar V1, V2, ... ,Vn y h1, h2, ... , hn. Las profundidades de
los estratos también pueden ser calculados a partir de:
h1 =
x co V2 − V1
2 V2 + V1
(49)
v.- Módulo de elasticidad del relleno del valle
El método geofísico de refracción sísmica permite estimar las constantes
elásticas de la masa de suelo a partir de la medición de las velocidades de
dichas ondas. Las constantes elásticas requeridas son el módulo de Young
(Ecuación 8), la relación de Poisson (Ecuación 9) y el módulo volumétrico
(Ecuación 10). Se llevaron a cabo levantamientos de refracción sísmica en
tres puntos seleccionados del área metropolitana de SLP-SGS con el objeto de
medir las velocidades P y S del relleno del valle y con ello determinar los
parámetros requeridos para el cálculo de las deformaciones del suelo y por lo
tanto para estimar los desplazamientos efectivos en la masa de suelo. La
Tabla 1 muestra los valores para el módulo de elasticidad Edin estimados a
partir de las mediciones de refracción. Sin embargo, dado que la
deformación del medio granular en el proceso de subsidencia se presenta
como un proceso casi estático, se asume que el módulo de elasticidad que
representa al subsuelo bajo las condiciones de esfuerzo de un sistema
acuífero libre es el módulo de elasticidad estático.
La relación entre el módulo de elasticidad dinámico y el estático puede
variar de 7 a 8 según varias estimaciones (Nie, 1988; Zeng y Xia, 1997;
Qian et al., 1986). En este trabajo se utilizará la relación de 1:8 propuesta
77
por Yu (2004) debido a que el suelo en el que llevó a cabo sus mediciones
es muy similar en composición al del Valle de San Luis.
Tabla 1.- Parámetros sísmicos y constantes elásticas para el valle de SLP
Un ejemplo de las gráficas distancia-tiempo obtenidas durante el estudio de
refracción se muestra en la Figura 32.
Figura 32.- Gráfica distancia-tiempo a partir de la cual se obtienen las
velocidad P y S del relleno (en éste caso P), a partir de las cuales se deducen
las constantes elásticas del medio.
78
VI.- CONCLUSIONES
Según los resultados del presente estudio, los fallamientos y
agrietamientos en el Valle de San Luis Potosí son generados como
consecuencia de un proceso de compactación diferencial del suelo
producido por la combinación de dos factores: 1) el descenso del nivel
piezométrico y 2) la presencia de irregularidades en el basamento
hidrológico.
Se observan tres tipos de fallamiento de suelo en el valle: 1)
desplazamientos verticales de la masa de suelo, debidos a esfuerzos de
corte, 2) desplazamientos horizontales, debidos a esfuerzos de tensión, y 3)
fallamientos en escalón (o en echelon), debidos a esfuerzos de torsión en la
masa de suelo. Las magnitudes de los esfuerzos de corte y horizontal
fueron evaluadas en varias zonas urbanas en donde se han detectado
recientemente incipientes daños a infraestructura.
Los daños por esfuerzos de torsión están aparentemente condicionados a
que ocurran desplazamientos diferenciales verticales u horizontales, sin
embargo se requiere de observaciones más detalladas para determinar con
precisión el mecanismo de generación de éste tipo de fallamiento.
Además de los fallamientos de suelo que responden a irregularidades del
basamento, generalmente con orientación NS, existe una familia de
fallamientos asociada a la presencia de paleocauses, principalmente
orientados EW, es decir, siguiendo la dirección dominante de los antiguos
lechos de los principales ríos que drenaban al valle. El fallamiento del
suelo parece ocurrir en los bordes de los paleocauses y se sugiere que el
mecanismo de generación es básicamente del mismo tipo que los
fallamientos descritos, es decir, por hundimientos diferenciales debidos a
al tipo de materiales presentes y por el descenso del nivel piezométrico.
A partir de los modelos gravimétricos calibrados con litología de pozos, se
generó una carta detallada del basamento no-compresible del valle
llamado también basamento hidrológico, el cual es considerado como el
piso del acuífero superficial actualmente en aprovechamiento. La
correlación observada entre las irregularidades del basamento y la zona de
mayor ocurrencia de fallas de suelo conocidas a la fecha, confirman la
conexión espacial que existe entre las zonas de mayor irregularidad basal y
la ubicación de las zonas de mayor riesgo.
79
De la carta del gradiente horizontal se obtuvo la carta de zonificación de
riesgo de fallamientos de suelo de la zona metropolitana de San Luis
Potosí-Soledad de Graciano Sánchez. La zonificación se clasifica del 1 al 4,
siendo la de mayor riesgo la zonificación tipo 4 y la de menor riesgo la tipo
1.
A partir de los modelos de hundimiento generados para diferentes
escenarios de abatimiento del nivel freático se estableció la carta de
vectores de desplazamiento de la masa de suelo, útil para predecir
espacialmente el tipo de esfuerzos (verticales u horizontales) esperados
para diferentes zonas del valle.
Debido a que el factor más importante que dispara los hundimientos de suelo
es el descenso acelerado del nivel de los mantos acuíferos, se concluye que en
tanto no se estabilice la extracción con la recarga del acuífero el problema de
fallamientos de suelo seguirá en aumento.
A pesar de que las nivelaciones realizadas sobre los testigos muestra que el
hundimiento del valle no ocurre de forma acelerada pues en 4 meses se
observan desplazamientos máximos de solo 2 mm, se requiere de
nivelaciones al menos durante un año para poder evaluar objetivamente la
magnitud de la subsidencia. Recientemente (días antes de la entrega de
éste informe) y aunque de manera puntual, se realizaron nivelaciones en
tres puntos a ambos lados de la falla aeropuerto después de un periodo de
4 años y dos meses con el resultado de que los desplazamientos promedio
anuales son de 2 cm en el sector sur (calle Relámpago), 1 cm en el sector
central (atrio del Templo de Santa Cruz) y de 0.6 cm en el sector más
sureño (Academia de Policía).
80
RECOMENDACIONES
Para detener la generación de actuales y futuras zonas de fallamientos de
suelo la primera y más importante recomendación es tratar de estabilizar
el acuífero a mediano plazo a partir de la recarga artificial a través de
pozos de inyección. El desafío parece complejo, sin embargo el proceso es
técnicamente posible construyendo depósitos de captación para almacenar
avenidas de escurrimientos en épocas de lluvia para luego inyectarla al
acuífero a través de zonas permeables previamente definidas. Esta es una
práctica que se ha llevado a cabo en zonas semiáridas semejantes a la del
valle de SLP con resultados exitosos.
En tanto se estabilizan los hundimientos, es necesario seguir
monitoreando los asentamientos que ocurren en el valle a través de
nivelaciones periódicas de los testigos instalados al menos tres veces por
año. Se recomienda además que se incremente el número de testigos
instalados para ampliar la red de monitoreo y contemplar la posibilidad de
realizar un estudio de interferometría de imágenes de satélite para éste
propósito, posiblemente con Fondos Mixtos.
Para evitar problemas de contaminación del sistema acuífero a través de
las zonas de grietas y fallas existentes se recomienda ubicar los posibles
focos contaminantes próximos a estas con el propósito de detectar posibles
problemas de ruptura de ductos (aguas negras, petróleo, etc.), materiales
peligrosos de desecho (fabricas, talleres, etc.) o almacenados (p.e.
gasolineras). De hecho, las propias grietas son zonas potenciales de
recarga artificial siempre y cuando se mantengan protegidas de
contaminantes.
Debido a que se detectó que los paleocauses de los ríos que drenaban al
valle son causa también de fallamientos y por lo tanto daño a las
construcciones, se recomienda llevar a cabo mediciones geofísicas
detalladas para ubicar con mayor precisión los principales paleocauses
que cruzan la zona urbana de SLP-SGS e incorporarlos a la Carta de
Riesgo.
Con el propósito de disminuir el impacto en las construcciones futuras,
particularmente en las zonas de mayor riesgo (Zona 3 y Zona 4) se requiere
actualizar las normas de construcción. Para éste propósito se recomienda
llevar a cabo reuniones de consulta entre representantes de la industria de
la construcción, autoridades y académicos. Un proceso de este tipo se llevó
81
a cabo en el Estado de Querétaro dando como resultado la modificación de
la normatividad para la construcción en las zonas de riesgo.
Algunas recomendaciones prácticas relacionadas con la construcción y
remediación en zonas afectadas por los fallamientos que se practican en
otras zonas urbanas con problemas semejantes son las siguientes
•
Consultar la ubicación del predio en la Carta de Riesgo de
Fallamientos de Suelo.
•
Cartografiar
cuidado en
fallamiento,
contiguas si
•
Realizar un estudio geofísico-geológico detallado para verificar
que no se construirá sobre la traza de la probable falla. En caso
de que esto no se pueda evitar y se decida construir (en caso de
ser autorizado), se recomienda reforzar los cimientos. Los
estudios son particularmente necesarios cuando el proyecto
contempla la construcción de grandes edificaciones en terrenos
mayores a los 500-1000 m2.
•
Diseñar el proyecto de construcción de acuerdo a las condiciones
del terreno, dejando la zona de riesgo como áreas verdes o para la
edificación de construcciones ligeras bien reforzadas en su
cimentación.
•
Para las construcciones dañadas se recomienda hacer cortes a la
estructura para dividir la construcción en dos partes las cuales se
moverán de forma independiente con los bloques generados por el
agrietamiento. Las juntas, resultado de los cortes pueden ser
simuladas por algún elemento estructural.
el posible fallamiento en la zona, poniendo especial
determinar el ancho de influencia de la traza del
observando daños visibles a las construcciones
esto fuera posible.
Por último, se recomienda la creación de un Comité de Grietas y Recarga
del Acuífero. En ciudades como Aguascalientes, se tiene un comité de
grietas que funciona muy bien, sin embargo no incluye la componente de
recarga, esencial para la estabilización de los hundimientos. Posibles
fuentes de financiamiento son los apoyos de los Fondos Mixtos o
82
sectoriales de Conacyt o bien de la creación de un fideicomiso. La
composición de dicho comité debe incluir al menos representantes del
sector de la construcción, de las autoridades y del sector académico. Entre
otras posibles actividades asignadas del comité estarían las siguientes:
•
•
•
Monitorear y actualizar las grietas y la posible aparición de nuevos
agrietamientos o hundimientos que pudieran presentarse.
Coordinar la elaboración de una Carta de Riesgo de contaminación
relacionado con los agrietamientos y fallamientos de suelo.
Coordinar el desarrollo y promoción de un proyecto de recarga
artificial y, en caso de llevarse eventualmente a cabo, monitorear la
recuperación del acuífero a partir de las nivelaciones de testigos o de
la interferometría de imágenes de satélite.
83
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90
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.- Carta de agrietamientos de suelo de la zona urbana San Luis
Potosí y Soledad de Graciano Sánchez. Las líneas rojas representan las
zonas de agrietamiento activo, localizadas principalmente hacia el poniente
de la ciudad de SLP. En la figura se muestra también el sistema de drenaje
y cuerpos de agua en la zona de estudio.
Figura 2.- Configuraciones del lecho rocoso que pueden generar
agrietamientos de suelo en el Valle de SLP: 1) Zona de talud, 2) Zona de
protuberancia basal, 3) Zona de escalón y 4) bordes de paleocauses. Las
flechas indican la dirección de los esfuerzos sobre la masa de suelo y las
pequeñas líneas verticales las zonas de agrietamientos.
Figura 3.- Distribución aproximada de A) las zonas de talud (enmarcadas
por líneas azules) ubicadas en los flancos del valle y B) las zonas probables
de escalón y protuberancia basal (enmarcadas con línea amarilla). La zona
marcada con la letra C corresponde al cause del Río Santiago. Las
márgenes de los paleocauses son también zonas propicias a hundimientos
diferenciales y por lo tanto de riesgo de agrietamientos. Las líneas rojas
indican los fallamientos y agrietamientos de suelo.
Figura 4.- Carta geológica de la zona urbana de San Luis Potosí y Soledad
de Graciano Sánchez, en donde destacan los causes de los ríos Santiago y
Españita y los sedimentos cuaternarios en el centro del valle.
Figura 5.- Localización de las estaciones gravimétricas en la zona de
estudio (puntos negros) y localización de perfiles urbanos detallados (líneas
rojas).
Figura 6.- Perfil geológico del subsuelo a lo largo del perfil EW que cruza el
valle. A lo largo de este perfil se aprecian numerosas irregularidades en el
lecho rocoso debidas a fallas geológicas pre-existentes.
Figura 7.- Carta del gradiente horizontal generado a partir de la anomalía de
Bouguer. Los tonos rojos reflejan las zonas de mayor riesgo de agrietamientos
pues reflejan los lugares de mayor irregularidad del basamento hidrológico.
91
Figura 8.- Ubicación de los perfiles urbanos estudiados a detalle (líneas
rojas) en zonas en las que se tiene evidencia de nuevos agrietamientos
Figura 9.- Deformaciones horizontales a lo largo del Perfil 11 calculadas
utilizando el concepto de esfuerzos efectivos debidos al incremento
aparente en el peso volumétrico para un abatimiento total. Se puede
observar la ubicación de la zona de grietas existente (triángulo invertido) y
dos zonas potenciales que aún no se manifiestan como grietas.
Figura 10.- Ubicación de testigos topográficos permanentes (puntos rojos)
a lo ancho del valle. Los testigos en los extremos E y W del perfil
constituyen las referencias que se consideran fijas por estar colocadas
sobre roca maciza. La mancha urbana se representa en color amarillo y los
agrietamientos con líneas continuas. Los testigos representados con
puntos verdes fueron también instalados pero aún no han sido nivelados.
Figura 11.- Diferencias (en metros) de dos nivelaciones realizadas en un
lapso de 4 meses sobre la línea de testigos topográficos a lo ancho del valle
de SLP. Los máximos valores medidos (~0.002 m) indican que no hubo
subsidiencia en éste periodo.
Figura 12a.- Carta de hundimientos de suelo para un abatimiento del nivel
piezométrico de 50 metros.
Figura 12b.- Carta de hundimientos de suelo para un abatimiento del nivel
piezométrico de 200 metros
Figura 13.- Carta de vectores de desplazamiento de la masa de suelo la
cual indica la dirección de movimiento de las partículas por efecto de los
esfuerzos inducidos por la pérdida de sustentación hidráulica.
Figura 14.- Carta de riesgo de agrietamientos obtenida a partir del
gradiente horizontal de la anomalía completa de Bouguer. Las zonas en
rojo son las más propensas a sufrir fallamientos de suelo y por lo tanto
representan las zonas más críticas para la construcción de
infraestructura.
92
Figura 15.- Conglomerado Cuaternario (Parque de Morales) con clastos
subredondeados de varios decímetros de diámetro
Figura 16.- Depósitos cuaternarios de productos volcánicos retrabajados
de varias decenas de metros de espesor. Se reconocen horizontes
compactos cortados por canales rellenos de sedimentos gradados (Zona al
E de Arboledas del Aguaje)
Figura 17.- Corte estratigráfico del área de estudio (modificada de Labarthe
et al.,1982)
Figura 18.- Niveles de abatimiento ocurridos en un periodo de 30 años
(1971-2001) cuyos valores máximos alcanzan los 50 metros.
Figura 19.- Configuración del basamento rocoso (no compresible) que
contiene el relleno del valle, el cual constituye el sistema acuífero de la
zona metropolitana. Este relieve del basamento fue obtenido a partir de las
secciones gravimétricas calibradas previamente con litología de pozos.
Figura 20.- Acuífero libre donde se presentan dos condiciones del suelo:
parcialmente saturado y saturado.
Figura 21.- Configuración de escalón del estrato rocoso
Figura 22.- Configuración geométrica de una protuberancia basal.
Figura 23.- Configuración geométrica de un Talud.
Figura 24.- Columna del estrato compresible y acortamiento diferencial
producido por el abatimiento piezométrico.
Figura 25.- Esquema para la reducción de Bouguer. Para la reducción
simple se determina el efecto de la losa infinita de espesor “h”. Para la
reducción por efectos de terreno se determina el “∆εT” del volumen de masa
arriba del nivel de la estación, así como el “∆εT” de los vacíos bajo del nivel
de la estación.
93
Figura 26.- Elemento para determinar el efecto del terreno circundante con
segmentos de cilindro de altura variable alrededor de la estación (centro
del cilindro)
Figura 27.- Curvas de anomalía de Bouguer utilizando diferentes valores
de densidad. A partir de éste análisis se seleccionaron las densidades de
1.8 y 2.7 g/cm3 para el relleno del valle y el lecho rocoso respectivamente.
Figura 28.- Carta de anomalía de Bouguer completa de la zona de estudio
Figura 29.- Carta del Campo Residual generado a partir de la anomalía de
Bouguer completa.
Figura 30.- Anomalía de Bouguer (línea negra continua) a lo largo del perfil
gravimétrico E-W y su gradiente horizontal asociado (línea punteada). Uno
de los máximos de la curva del gradiente coincide con un fallamiento de
suelo observado en superficie (triángulo invertido).
Figura 31.- Trayectoria de ondas sísmicas.
Figura 32.- Gráfica distancia-tiempo a partir de la cual se obtienen las
velocidad P y S del relleno (en éste caso P), a partir de las cuales se deducen
las constantes elásticas del medio.
Tabla 1.- Parámetros sísmicos y constantes elásticas para el valle de SLP
94
LISTA DE PLANOS
1.1.- PLANO GEOLÓGICO DE LA ZONA URBANA Y CONURBADA DE SLP
Y SGS.
1.2.- PLANO GEOLÓGICO DE LA ZONA URBANA Y CONURBADA DE SLP
Y SGS.
1.3.- PLANO DE CONFIGURACIÓN DEL LECHO ROCOSO (BASAMENTO
HIDROLÓGICO)
1.4.- CARTA TOPOGRÁFICA DETALLADA (LEVANTADA CON ESTACIÓN
TOTAL).
1.5.- CARTA DE ANOMALÍA DE BOUGER COMPLETA.
1.6.- CARTA DE CAMPO GRAVIMÉTRICO REGIONAL
1.7.- CARTA DE CAMPO RESIDUAL
1.8.- SECCIONES
1.9.- CARTA DE MÁXIMOS ESFUERZOS HORIZONTALES
1.10.- INFORME FINAL EN FORMATO DIGITAL.
1.11.- ELEVACIÓN DEL NIVEL PIEZOMÉTRICO AÑO 1992
1.12.- ELEVACIÓN DEL NIVEL PIEZOMÉTRICO AÑO 1998
1.13.- ESTACIONES GRAVIMÉTRICAS Y TESTIGOS.
1.14.- GRADIENTE DE ANOMALÍA COMPLETA
95
1.15.- GRADIENTE DE ANOMALÍA RESIDUAL
1.16.- CARTA DE RIESGO DE AGRIETAMIENTO
1.17.- CARTA DE RIESGO DE AGRIETAMIENTO-2
1.18.- MAPA DE RIESGOS
1.19.- HUNDIMIENTOS
96
Anexo 1
Nombre y ubicación de fallas de suelo identificadas en la zona metropolitana SLP-SGS
FALLA
ORIENTACIÓN
N-S en su parte
Norte y N-NW hacia
su parte sur
1. FALLA AEROPUERTO (F.A.)
2. FALLA MUÑOZ (F.M)
NW-SE
3. FALLA CARLO MAGNO (F.C.M)
N 40°- 50° W
4. FALLA DAMIÁN CARMONA (F.D.C)
N 10°-15° W
5. FALLA PARQUE MORALES - AVENIDA
DE LA PAZ (F.P.M. – AP)
N 75° - 80° E
PRINCIPALES ZONAS AFECTADAS
Zona del Fraccionamiento Aeropuerto-Colonia Los Reyitos
Avenida Aeropuerto, Nebulosa, Bruma, Selene, Lluvia, Viento,
Relámpago y Tormenta (Fraccionamiento Aeropuerto), Privada de Lila y
Ángela Peralta.
Zona Iglesia de la Santa Cruz-Academia Estatal de Policía
Templo de la Santa Cruz y Escuela Primaria Ignacio Zaragoza, calle 3
esquina con la calle 14, calle 16, calle 2 y avenida Vasco de Quiroga,
Mercado de la Luz, Av. Fray Diego de la Magdalena, Academia Estatal
Policía.
Zona Bulevar Río Santiago-Escuela Normal del Estado
calles de Albino García y privada de Azahares, Normal del Estado
Zona Colonia División del Norte-Río Paisanos
López Hermosa, Av. Adolfo López Mateos, Eugenio Aguirre, Maclovio
Herrera, Rosalío Ramos, Rodríguez, Villa Amelia y 5° Privada de la Cruz,
Anillo Periférico Norte.
Av. Nicolás Zapata, hasta el Boulevard Río Santiago, calle de Terrazas,
Madrigal, Antiguo Cortijo, 5 Hermanos, Charro Mexicano, Estribo, Reina
Victoria, Rey Pedro el Grande casi esquina con Rey Carlos V, Alfonso
Xlll, Rey Felipe ll y Av. Hernán Cortés casi esquina con Reina Victoria,
Av. Hernán Cortés hasta la calle Xipe
Callejón de López, Rey Conrado, Río Santiago (Frente al Edificio Torres
Corzo), Margarita M. de Juárez, Madrigal, Gertrudis Uribe, Reina
Alfonsina.
Álvaro Obregón (Edificio Ipiña) hasta la Av. Hernán Cortés, Arista, Julián
de los Reyes, Guajardo Reforma, Pedro Montoya, Aquiles Serdán, Juan,
Álvarez, Darío de los Reyes y Juan del Jarro.
Artistas, Av. del Lago, Condominios del Parque, Becker, Marconi, Rubén
Darío, Plaza El dorado. Otras calles son Muñoz, Marino Ávila, Villanueva,
Pedro Moreno, Damián Carmona, Plan de San Luis y Av. de la Paz y
calle Ponciano Arriaga.
97
102
6. FALLA VALLE DORADO (F.V.D.)
N 60°-65° W
Azabache, Tecali, Sirconia, Diamante, Coral, Granate, Obsidiana
7. FALLA DESARROLLO DEL PEDREGAL
(F.D.P)
N 70°-85° W
Fraccionamiento Desarrollo del Pedregal, Tecnológico de Monterrey
8. FALLA Mc. DONAL’S
(F.Mc.M.)
N 20° - 60°W
–
MORALES
Caliente, Mc Donal’s, Universidad Cuahutemoc, Zona Universitaria,
Escuela de Economía, Office Max, Departamento de Informática, Instituto
de Física y Biblioteca en la Zona Universitaria, y casas de la fracción de
Morales.
9. FALLA SAUZALITO (F.S.)
NW - SE
Prolongación San Fernando, Zapote, San Ricardo, San Ángel, Pánfilo
Natera, Pasaje Sauce, San Gustavo, Av. del Sauce, San Daniel y Zapote
10. FALLA HOTEL REAL DE MINAS (F.R.M.)
N 45° W
Hotel Real de Minas, Central Camionera, Hotel del Potosí.
11. FALLA
(F.C.G.)
N 45° W
Av. Salvador Nava, Condominios Gaviota, calle Circuito y calle
Conquistadores.
N 50° E
San José, Juan Bosco, Circuito San Francisco, San Ignacio, Circuito San
Gerardo y Circuito San Eduardo.
CONDOMINIOS
GAVIOTA
12. FALLA FRACCIONAMIENTO SAN JOSÉ
DE BUENAVISTA (F.S.J.)
(SOLEDAD DE GRACIANO SÁNCHEZ)
13. FALLA MUSEO REGIONAL POTOSINO
(F.M.R.)
N 70° a 80° E
y
W-E
14. FALLA MUSEO DE LA MASCARA
(F.M.M.)
N 80° E
15. FALLA IGLESIA DEL ESPÍRITU SANTO
– MUSEO FEDERICO SILVA (F.E.S.-F.S.)
N 10°-15° W
Museo Regional Potosino y la Capilla de Aranzazú
Museo de la Máscara, Oficinas de Telégrafos
Iglesia del Espíritu Santo, Museo Federico Silva y calle de Reforma
98
103
99 104
100 105
Anexo 2
Descripción de Fallamientos de suelo
Zona metropolitana SLP-SGS
1.- FALLA AEROPUERTO (FA)
Esta falla es la mas importante dentro del área de estudio, tiene un rumbo
general de N-S en su parte Norte y N-NW hacia su parte sur, esta
estructura geológica se ha dividido en cuatro zonas a lo largo de su traza,
de acuerdo con el grado de afectación en las obras civiles, siendo el
segmento mas activo el comprendido en la zona del Fraccionamiento
Aeropuerto-Colonia los Reyitos. Las principales características de esta falla
son: Presencia de estructuras menores del tipo “tensión” y subsidencia por
extensión, ruptura de pisos y paredes, hundimientos y levantamientos en
pisos de las casas y en el pavimento de las calles, ruptura de las tuberías
de agua y drenaje, formación de grietas de tensión paralelas y en escalón,
torsión (deformación de ventanas, puertas, barandales y ruptura por
desplazamiento a rumbo, tiene una longitud aproximada de 6 km.
A continuación se describen las zonas que muestran afectaciones por la
Falla Aeropuerto:
Zona del Fraccionamiento Aeropuerto-Colonia Los Reyitos
Este segmento es el más activo y el que más daños ha ocasionado, tiene
estructuras menores del tipo “de tensión” y subsidencia por extensión, las
cuales se manifiestan en paredes, muros y pisos de las casas ubicadas en
las siguientes calles: Avenida Aeropuerto, Nebulosa, Bruma, Selene,
Lluvia, Viento, Relámpago y Tormenta (Fraccionamiento Aeropuerto). En la
colonia Los Reyitos la falla se identifica en las casas que se encuentra
entre las calles de la Privada de Lila y Ángela Peralta, donde el fenómeno
presenta las mismas características que en el Fraccionamiento Aeropuerto,
aunque con menores daños.
101
ٛ
Zona Iglesia de la Santa Cruz-Academia Estatal de Policía
Las principales obras civiles afectadas en esta zona son: Templo de la
Santa Cruz y Escuela Primaria Ignacio Zaragoza, las cuales manifiestan
fracturamiento en paredes y pisos. En el caso del Templo de la Santa Cruz
los daños se presentan además en los vitrales y columnas. Los efectos de
la falla en las calles del Fraccionamiento Industrial Aviación son
hundimientos del piso, que en algunas calles llega ser hasta de 10 cm,
esto se observa en la Calle 3 esquina con la Calle 14, Calle 16, Calle 2 y
Avenida Vasco de Quiroga. El área más afectada en esta zona es la
ubicada en el Mercado de la Luz, el cual presenta daños en 10 locales así
como en paredes y muros. En el Panteón Municipal Saucito, la falla se
observa en las fracturas que se encuentran en la barda que se ubica sobre
la Avenida Fray Diego de la Magdalena. En la Academia Estatal Policía, se
puede ver que la Falla Aeropuerto ocasionó daños en la barda de la
entrada de dicha academia, los baños, salón del gimnasio y barda situada
al NE, donde se pusieron testigos de yeso que un mes después ya estaban
rotos.
Zona Bulevar Río Santiago-Escuela Normal del Estado
En este tramo, la falla geológica sigue conservando su orientación NW-SE
aunque se nota un ligero curvamiento a partir del Bulevar Río Santiago.
En éste, se puede observar que existe un hundimiento de bloques en el
piso con desnivel de aproximadamente 8 cm. La ruptura afecta además a
los canales laterales que transportan agua negra y potable, lo que ocasiona
que continuamente este lugar se encuentre con fugas de agua, a pesar de
las constantes reparaciones. Aquí también se puede observar en los
arreglos de las fracturas que la falla tiene movimiento lateral izquierdo.
La zona que presenta más daños está en la Colonia Bugambilias entre las
calles de Albino García y privada de Azahares, ahí se observan fracturas en
paredes y muros, así como plegamiento en los pisos de las casas. Hacia el
sur de la calle de Albino García y hasta la Normal del Estado las evidencias
de la Falla Aeropuerto se manifiestan de manera puntual, por lo que se
considera a futuro como una zona de posible riesgo.
102
104
Zona Colonia División del Norte-Río Paisanos
En esta zona la orientación de la Falla Aeropuerto sufre una inflexión,
tomando un rumbo N-S. Lo que se puede observar en este segmento de la
falla es que al igual que la zona Bulevar Río Santiago-Normal del Estado,
sus efectos se manifiestan de manera puntual a partir de las calles López
Hermosa, Av. Adolfo López Mateos, Eugenio Aguirre, Maclovio Herrera,
Rosalío Ramos, Rodríguez, Villa Amelia y 5° Privada de la Cruz. A pesar de
que los daños en las casas ubicadas en las calles antes mencionadas son
menores, se considera que se encuentran con alto riesgo en el futuro
debido al movimiento lento de la falla. Es posible que la traza de la Falla
Aeropuerto prosiga hacia el NNW del Río Paisanos en donde en la
actualidad aún no se hace evidente. Ahí existen nuevos fraccionamientos y
terrenos baldíos, por lo que se debe de mantener estrecha observación en
esa zona.
2. FALLA MUÑOZ (FM)
La principal zona de afectación por esta falla se localiza en su extremo sur,
desde la Av. Nicolás Zapata, hasta el Bulevar Río Santiago, siendo su zona
más critica en las privadas que se encuentran sobre la calle de Terrazas.
Hacia su parte norte la falla se localiza en la colonia los Reyes atravesando
las calles desde Madrigal, Antiguo Cortijo, 5 Hermanos, Charro Mexicano,
Estribo, Reina Victoria, Rey Pedro el Grande casi esquina con Rey Carlos
V, Alfonso XIII, Rey Felipe II y Av. Hernán Cortés casi esquina con Reina
Victoria. En el segmento de la traza de la falla desde Av. Hernán Cortés
hasta la calle Xipe en la colonia Retornos, los agrietamientos se presentan
de manera muy puntual es decir solo en algunas casas.
Una observación que hay que destacar en la trayectoria de esta falla es que
aunque a partir del último punto observable de la falla no existen
agrietamientos, no significa que su trayectoria no pueda continuar hacia el
NW, por lo que a futuro deberá tenerse especial cuidado por la posible
aparición de indicios de agrietamientos.
3. FALLA CARLO MAGNO (FCM)
La falla Carlo Magno tiene una trayectoria con rumbo general de N 40° 50° W atravesando desde el Callejón de López en su extremo SE, hasta Rey
Conrado en su parte NW, siendo su parte más afectada la que ubica desde
el Río Santiago (Frente al Edificio Torres Corzo) atravesando las calles,
103
104
Margarita M. de Juárez, Madrigal, Gertrudis Uribe, Reina Alfonsina y Rey
Conrado. En esta zona se puede observar que la falla presenta
ramificaciones, lo que nos indica que existen estructuras de tipo
escalón.Las características principales de esta falla son: Grietas de
tensión, asentamientos diferenciales que se manifiestan en rupturas de
tuberías de agua y drenaje. Al igual que la falla Muñoz esta falla a partir
del último punto verificado en su parte NW, no muestra más afectaciones
en las infraestructuras civiles. Esta falla es posible que sea producto de la
extensión provocada por la falla Muñoz y la falla Aeropuerto al existir un
movimiento de tipo lateral.
4. FALLA DAMIÁN CARMONA (FDC)
La falla Damián Carmona es una de las fallas que se localizan dentro del
Centro Histórico y pertenece al sistema de fallamiento NW-SE, su
trayectoria conserva un rumbo general de N 10°-15° W. Esta falla corre en
su extremo sur desde la calle Álvaro Obregón (Edificio Ipiña) hasta la Av.
Hernán Cortés en su parte norte. Las principales calles que cruza la falla
son: Arista, Julián de los Reyes, Guajardo, Reforma, Pedro Montoya,
Aquiles Serdán, Juan Álvarez, Darío de los Reyes y Juan del Jarro. La zona
de afectación de esta falla se comporta de forma similar durante toda su
trayectoria, siendo sus características principales: Grietas de tensión y
subsidencia que se manifiesta en forma de levantamiento de pisos de las
casas y el pavimento de las calles, ruptura de las tuberías de agua y
drenaje. Esta falla al presentarse en el Centro Histórico ha provocado
afectaciones a edificios históricos, por lo que es de suma importancia tener
un monitoreo continuo en esta área. Es probable que la trayectoria de la
falla continúe en su parte NW.
5. FALLA PARQUE MORALES - AVENIDA DE LA PAZ (FPM–AP)
La falla parque Morales-Av. de la Paz tiene su inicio de W a E, en la calle
Artistas frente al pozo del Parque de Morales, su orientación general es N
75° - 80° E. Esta falla forma parte del sistema de grietas de orientación EW, las cuales se han manifestado recientemente y de las que no se tenían
reportes. El segmento mas activo de esta falla es la que se ubica desde el
Parque de Morales atravesando las calles Av. del Lago, Condominios del
Parque, Becker, Marconi, Rubén Darío y Plaza El Dorado. Otras calles son
Muñoz, Marino Ávila, Villanueva, Pedro Moreno, Damián Carmona, Plan
de San Luis, Av. de la Paz y calle Ponciano Arriaga, su longitud
aproximada es de 6 km.
104
Los principales efectos se observan como agrietamientos en paredes y
pisos, con ligeros hundimientos de pisos y ocasionalmente agrietamiento
del techo de las casas. No se observa movimiento de torsión como en la
falla Aeropuerto. Esta falla fue detectada en el subsuelo por el pozo de
agua potable CNA–11-888 a una profundidad de 352 m (CNA-2005) y en
superficie se observo cuando se realizó la zanja para el colector de aguas
pluviales llevada a cabo en la parte central del parque de Morales.
6. FALLA VALLE DORADO (FVD)
La falla Valle Dorado se localiza al sur-oriente de la capital de San Luis
Potosí, su orientación general es N 60°-65° W. Históricamente se tienen
datos de que el fenómeno de agrietamiento comenzó a manifestarse hace
aproximadamente 10 años. Los primeros estudios geológicos de este
fenómeno se realizaron por Barboza-Gudiño (1999), pero es hasta el 2005,
cuando se retoma el estudio en detalle de esta falla.
La falla presenta dos segmentos, uno se localiza en la calle Azabache y
cruza las calles de Tecali, Sirconia y Diamante, la zona mas afectada por
esta falla se localiza entre las calles de Sirconia y Diamante, donde el
agrietamiento se manifiesta en bardas, techos y pisos de las casas, el
agrietamiento en varias casas llega a tener una abertura de 7 cm. Además
se observan hundimientos de torsión, su longitud es relativamente
pequeña comparada con las fallas anteriormente descritas pues no es
mayor de los 400 m.
El otro segmento de la falla se localiza sobre la calle Coral y su longitud es
aproximadamente de 700 m. Aunque los efectos de los agrietamientos son
menores a los de la calle Azabache, los daños se presentan sobre todo en
las bardas de las casas y ocasionalmente en los techos. En ocasiones se
alcanza a percibir un ligero agrietamiento (± ½ cm) también en los pisos.
Las calles por donde cruza esta falla son: Granate, Obsidiana, Diamante y
Sirconia. Posiblemente esta falla se relaciona con la falla que se ha
reconocido en los Condominios Gaviota.
7. FALLA DESARROLLO DEL PEDREGAL (FDP)
La falla Desarrollo del Pedregal se localiza al sur-poniente de la capital de
San Luis Potosí, y su orientación es N 70°-85° W. Aparentemente está
104
105
relacionada al sistema de fallas asociadas a la falla principal del hombro
poniente del graben de Villa de Reyes–San Luis Potosí y tiene una longitud
aproximada de 2 km. Anteriormente esta falla había sido detectada por
medio de imágenes de satélite (Labarthe-Hernández, 1982) y en pozos de
agua (Aguirre-Hernández, 1992 y Martínez-Ruiz, 1997).
Por no existir actualmente construcción de casas o edificios no existen
afectaciones por hundimientos, pero no se descarta la posibilidad de que a
futuro se presenten. Adicionalmente al fenómeno de los hundimientos de
suelo, en esta zona existe el riesgo adicional asociado al deslizamiento de
materiales rocosos en forma de avalanchas debido a la acción de la lluvia
sobre rocas erosionadas y muy fracturadas.
8. FALLA Mc. DONAL’S – MORALES (FMDM)
La falla Mc Donal’s–Morales se localiza al NW–SE de la ciudad de San Luis
Potosí, su orientación general es N 20°-60°W. Hacia el sector sureste, el
último punto detallado es en el negocio Office Max, a partir de ahí se tiene
detectado en el edificio donde se localiza el Local llamado Caliente Mc
Donal’s, Universidad Cuauhtemoc, Zona Universitaria, Escuela de
Economía y casas de Morales. El de hundimientos se refleja en
agrietamientos en bardas, pisos, calles, rompimiento de tuberías de agua y
drenaje, hundimiento de pisos (Mc Donal’s) y aparentes movimiento de
torsión (Office Max, Departamento de Informática, Instituto de Física y
Biblioteca en la Zona Universitaria). La característica particular de esta
falla es que existen segmentos en donde no se han observado daños en la
actualidad. Es posible que la falla siga su trayectoria tanto al NW como al
SE.
9. FALLA SAUZALITO (FS)
La falla Sauzalito se localiza al noroeste de la capital de San Luis Potosí.
Los primeros antecedentes de esta falla se tienen del reporte sobre
agrietamientos realizados por Barboza-Gudiño y Mata-Segura (1999). Las
principales características del fenómeno de agrietamiento se manifiestan
en las paredes de las casas así como en los muros y techos, además se
pudo observar hundimientos tanto en casas como en las calles por donde
cruza la falla. Las grietas son de tensión, pero también existen
movimientos de torsión. Las calles por donde cruza la trayectoria de la
falla son: Prolongación San Fernando, Zapote, San Ricardo, San Ángel,
Pánfilo Natera, Pasaje Sauce, San Gustavo, Av. del Sauce, siendo la zona
mas afectada la que se localiza entre las calles de San Daniel y Zapote,
106
104
donde en la actualidad existen casas que han sido demolidas. Esta falla
parece ser un ramal de la falla Aeropuerto.
10. FALLA HOTEL REAL DE MINAS (FRM)
Esta falla se ubica al suroriente de la ciudad de San Luis Potosí, en la zona
hotelera y tiene una longitud de afectación de aproximadamente 300 m. La
parte más afectada es la del Hotel Real de Minas donde se pueden
observar agrietamientos en varias partes de dicho hotel, con un rumbo
general de N 45° W. Existe también hundimiento de pisos, así como
movimiento de torsión en ventanas de los locales de la tabaquería. Otros
puntos donde se pueden observar agrietamientos son: Central Camionera,
Hotel del Potosí y la barda ubicada al poniente del Hotel Real de Minas que
colinda con un lote baldío.
11. FALLA CONDOMINIOS GAVIOTA (FCG)
Esta falla se localiza al suroriente de la capital. Su longitud no es de
grandes dimensiones sin embargo las afectaciones que ocasiona son
similares en cuanto a las características que presenta la falla Aeropuerto,
es decir, agrietamiento en bardas escaleras y pisos de las casas. Los
agrietamientos presentes son de tensión, se observan también
hundimientos de pisos y calles. Los lugares donde se observó el fenómeno
de agrietamientos son la Av. Salvador Nava, dentro de la zona donde se
ubican los Condominios Gaviota, calle Circuito y calle Conquistadores. Al
parecer esta falla podría formar parte del sistema de fallas paralelas de la
zona suroriente de S.L.P.
12. FALLA FRACCIONAMIENTO SAN JOSÉ DE BUENAVISTA (FSJ)
(SOLEDAD DE GRACIANO SÁNCHEZ)
Esta falla se localiza al noreste de la ciudad de San Luis Potosí en el
Municipio de Soledad de Graciano Sánchez, su orientación general es N
50° E. Las manifestaciones de agrietamientos son relativamente recientes
(aproximadamente 2 años). Inicialmente se creía que los agrietamientos se
debían a que las casas afectadas se construyeron sobre un arroyo, canal
del Río Santiago, pero los datos de ubicación de los agrietamientos
muestran que esto no era correcto. Los principales agrietamientos se
presentan en paredes y pisos, con ligeros hundimientos de pisos y calles,
se pudo observar movimientos de torsión en las ventas de las casas.
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Los principales puntos donde se observlos daños se localizan en casas
sobre las calles San José, Juan Bosco, Circuito San Francisco, San
Ignacio, Circuito San Gerardo y Circuito San Eduardo. El fenómeno de
agrietamientos en este fraccionamiento ha causado que algunas casas se
demolieran. Su longitud aproximada es de unos 450 m.
13. FALLA MUSEO REGIONAL POTOSINO (F.M.R.)
El Museo Regional Potosino y la Capilla de Aranzazú, se encuentran
ubicados entre las calles de Independencia y Vallejo al W-E y Universidad
y Galeana al N-S en el Centro Histórico de la Ciudad de San Luis Potosí.
Los daños observados en forma de grietas se presentan en la sacristía,
comisaría y vestíbulo de la Capilla, Cuarto del Fraile y a lo largo del
espacio conocido como “La sala de los Herrajes”. Las características de las
grietas presentes en las estaciones antes mencionadas tienen la
orientación general de las grietas, es decir, N 70° a 80° E con esporádicas
variaciones de rumbo W-E. La inclinación general de estas grietas es de
80° SE y localmente alcanzan la verticalidad, aunque también se
manifiestan grietas con inclinación hacia el NW. Otra característica de
estas grietas es que no se manifiestan en los pisos de la planta baja por
donde cruzan el Museo y la Capilla, sin embargo son bien reconocibles en
la azotea de la planta alta, cortando incluso las ventanas y paredes de la
parte superior. El desplazamiento de las grietas es mínimo, en el orden de
milímetros, y debido al corto registro histórico de su aparición, resulta
difícil determinar si están actualmente activas.
En el área denominada como “Entierro Huasteco”, se encontró agua en la
excavación que se hizo para la colocación del esqueleto para su exhibición.
A este respecto se observó que el nivel del espejo del agua se ubica
aproximadamente 3 m del piso del área de la tumba, dato que coincide con
el nivel del agua que existe en una noria que se encuentra a pocos metros
al NW de la capilla de Aranzazú. Los agrietamientos en el Museo Regional
Potosino y Capilla de Aranzazu coinciden con la falla geológica detectada
por pozos de agua en el subsuelo, así como por estudios de geofísica
(gravimetría) realizados sobre las calles de Aldama Vallejo. Sin embargo, el
origen de estos agrietamientos podría estar asociado a las replicas de los
sísmos reportados en años pasados por el Servicio Sismológico Nacional
(SSN) puesto que en ésta zona el descenso del nivel freático no parece ser
un factor determinante, a menos que éste sea debido a fugas de agua que
alimentan acuíferos “colgados” de carácter muy superficial.
104
108
14. FALLA MUSEO DE LA MÁSCARA (FMM)
El edificio del Museo de la Máscara se encuentra ubicado entre las calles
de Escobedo y Villerías al W y E e Iturbide y Guerrero al N y S
respectivamente en la Zona Centro de la capital. Las grietas que se
presentan se asocian al sistema de fallas geológicas W-E y NW-SE, que
cruzan el Centro Histórico de S.L.P. Los primeros indicios de este sistema
de fallas geológicas se obtuvieron después de haber realizado estudios
geofísicos (gravimetría) los cuales dieron como resultado una anomalía que
nos indicaba la posible presencia de fallamiento en el subsuelo.
Aparentemente, el Teatro de la Paz está siendo afectado por ésta misma
estructura subterránea aunque de manera más leve. La orientación
preferencial de las grietas es N 80°-85 E, aunque también existen
agrietamientos con rumbo N 10°-20° W, su inclinación es hacia el SE. El
agrietamiento se manifiesta tanto en los pisos como en los techos de las
diferentes áreas del Museo, así como en las paredes. El desplazamiento de
las grietas es desde milímetros hasta 1 cm. Existe hundimiento del piso
que se encuentra en el pasillo enfrente de la Sala 2. Este mismo
hundimiento se observa en la puerta de la dirección del Museo y las
características parecen corresponder al sistema de fallas NW-SE.
También se pudo observar agrietamiento en las oficinas de Telégrafos las
cuales se ubican en el mismo edificio del Museo. Estas grietas presentan
movimiento de torsión, además de que se pusieron testigos para
monitorear el agrietamiento obteniéndose como resultado que sigue
existiendo movimiento. Por fuera del edificio del Museo el agrietamiento
también se manifiesta tanto en el sistema de fallamiento E-W como NW-SE
observándose además el salto vertical de este.
15. FALLA IGLESIA DEL ESPÍRITU SANTO–MUSEO FEDERICO SILVA
(FIES-MFS)
La Iglesia del Espíritu Santo, así como el Museo Federico Silva se ubican
entre las calles. Escobedo y B al E y W y las calles de Bocanegra y
Manuel J. Othon al N y S en la Zona Centro de la ciudad de S.L.P. La falla
que produce los daños observados en la estructura del edificio se asocia al
sistema de fallamiento NW-SE y se presenta desde el Museo de la Mascara
(ver falla Museo de la Mascara) hasta cerca de la calle de Reforma,
cruzando la Iglesia del Espíritu Santo y el Museo Federico Silva. Este
segmento de la falla parece ser el más activo ya que los daños registrados
en la Iglesia del Espíritu Santo y el Museo Federico Silva son más severos
por lo que se considera de mayor riesgo.
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Los principales efectos observados en la iglesia son en forma de
agrietamientos que se presentan en diferentes espacios del edificio que
ocupa la Iglesia entre los cuales están la notaría, el confesionario, el salón
de reuniones, el comedor y la cocina, el área de coro, la azotea de la nave,
las escaleras que dan a la segunda planta y la torre de la iglesia. La
orientación de los agrietamientos es N 10°-15° W y su inclinación es de
80°-85° SE.
Los agrietamientos, que algunas veces son de tensión, se presentan tanto
en pisos como en paredes, techos y azoteas, siendo estos de una anchura
que va desde unos cuantos milímetros hasta algunos centímetros.
La evidencia más notable de que los agrietamientos en la estructura de la
iglesia están relacionados una falla geológica es el desplazamiento vertical
detectado en una capa de tepetate, observado cuando se realizó una zanja
sobre la calle de los Bravo (frente al negocio Mueblerías Garza) para
instalar nueva tubería de agua y drenaje. El agrietamiento que presenta el
Museo Federico Silva es leve comparándolo con el que se observa en la
Iglesia del Espíritu Santo, debido probablemente a que el edificio fue
reconstruido recientemente. La orientación del agrietamiento en el museo
al igual que en la Iglesia del Espíritu Santo es N 10° W, presentándose en
las salas 1, 3, y 5 en la planta baja, 7 y auditorio en la planta alta. En la
planta baja el agrietamiento se observa en el piso, su abertura es de
algunos cuantos milímetros. En estas grietas se observan ramificaciones
de la grieta principal. Otros ligeros agrietamientos se ubican en la planta
alta en la zona que corresponde a las oficinas, además el agrietamiento se
observa en las paredes. El agrietamiento se puede seguir hacia el noreste
del edificio del museo hasta casi llegar a la calle de Reforma y
posiblemente se continúa al norte.
110
104
Anexo 3
Aspectos gráficos de la instalación y nivelación de
Testigos Topográficos y Tabla con sus coordenadas.
104
111
104
112
Ubicación de los testigos instalados en el Valle de San Luis Potosí
No. Testigo
001
002
003
004
005
006
007
008
009
010
011
012
013
014
015
016
017
018
019
020
021
022
023
024
025
026
027
028
029
030
Latitud
288267
288606
289530
290631
291661
292560
293494
294411
295169
295992
297031
298108
299110
300088
300974
301962
302528
303737
304818
305699
306547
307685
308723
309900
310674
311338
312224
297528
296963
296408
Longitud
2450981
2450917
2451018
2451082
2451270
2451343
2451673
2452228
2452475
2452878
2453060
2452952
2452680
2452688
2452696
2453014
2452687
2452951
2453200
2453393
2453616
2453892
2454137
2454410
2454772
2455178
2455776
2446896
2448577
2450255
Descripción del lugar
A 100 m Aprox. de la Presa San José, sobre lecho rocoso del margen izqiuerda del arroyo
Camino a La Presa San José a 350 m al Este del 001
Contrapresa antes de Zona Deportiva del Paseo La Presa San José
Base de poste de luz sobre Blvd. Rio Santiago y Periferico Norte
Base de poste de luz sobre Blvd. Rio Santiago Frente a la salida de la calle Antimonio
Base de poste de luz sobre Blvd. Rio Santiago a 250 m al Oeste de la Av. Club México
Base de poste de luz sobre Blvd. Rio Santiago en la desviación a la calle Capitán Caldera
Base de poste de luz sobre Blvd. Rio Santiago Frente a la salida de la calle Leopoldo Aguillón
Sobre Blvd. Rio Santiago en base de muro del Puente Pedro Moreno
Sobre Blvd. Rio Santiago en base de columna del Puente de la Prol. 16 de Septiembre
Blvd. Rio Santiago sobre banqueta en base de un muro de proteccion peatonal
Esquina de calle José Villet y Blvd. Rio Santiago
Esquina de calle República Dominicana y Av. San Pedro
Esquina de calle Adolfo Lopez Mateos y Av. San Pedro
Sobre Av. San Pedro, Frente a la Col. Hacienda Margaritas. A 150m al Oeste de la Prol. Valentín Amador
Sobre Prol. Av. San Pedro a 500 m del Blvd. José Clemente Orozco
Sobre Blvd. José Clemente Orozco y camino a San Pedro
Camino a San Pedro en Ejido Soledad a 1240 m aprox. al este del 017 por la carretera (sin referencia urbana)
Av. Calzada de Guadalupe y calle República de Honduras
Av. Calzada de Guadalupe y Av. Salvador Nava
Av. Calzada de Guadalupe y calle Sevilla y Olmedo
113
ٛ
031
032
033
034
035
036
037
038
296664
293987
291891
294832
302089
300323
301697
295816
2451971
2454282
2456129
2449028
2448012
2454793
2456652
2455106
Av. 20 de Noviembre y calle Central
Av. Fray Diego de Magdalena y calle Saucito
Periférico Poniente y Av. Fray Diego de la Magdalena o carretera a Zacatecas
Av Salvador Nava y Mariano Jiménez
Carretera San Luis - Querétaro y Periférico Norte
Calle Ignacio López Rayón entre Negrete y Mariano Matamoros
Periférico Norte y Salida a Saltillo
Av. Adolfo López Mateos, afuera de la Academia de Policia Federal
104
114
Anexo 4
Correlaciones estratigráficas a partir de litología de pozos
Prof. (m)
Ciudad 2000
Mexinox No 5.
La Florida
0.00
Rellenos
aluviales
del valle
(volcanogén
100
icos,
epiclásticos)
200
300
Productos volcánicos, esencialmente
latita y tobas (piso rocoso del valle)
latita
toba
brecha
vitrófido arenisca conglomerado arena-grava
400
Correlación estratigráfica basada en la descripción litológica de pozos de
agua localizados en la porción oriental del área de estudio
115
ٛ
W
POZO
JACARANDAS
POZO
MORALES
POLVILLO
POZO
CORTIJO
5 HERMANOS
POZO
POZO
VALLE DE TANGAMANGA
2
LOS CEDROS
0m
E
R
SIMBOLOGÍA
R
100
R
R
160
R
RELLENO RESIDUAL
Tic
IGNIMBRITA CANTERA
Tlp
LATITA PORTEZUELO
R
200
0
?
250
Tlp
262
Tlp
262
Tlp
M
E
T
R
O
S
300
100
Tic
320
326
325
Tlp
350
450
Correlación estratigráfica basada en la descripción litológica de pozos de
agua localizados en la porción norte del área de estudio
116
104
Anexo 5
Secciones geológicas obtenidas a partir
del modelado 2-D de los perfiles gravimétricos
117
104
104
118

Estudio Geológico-Geofísico para la Evaluación de los

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