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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura
Sección de estudios de posgrado e Investigación
Unidad Ticomán
CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICO-ESTRUCTURAL DE LA REGIÓN DE SANTA
MARÍA AMAJAC, ESTADO DE HIDALGO.
Proyecto de tesis que para obtener el título de
MAESTRO EN GEOCIENCIAS Y ADMINISTRACION DE LOS RECURSOS NATURALES
Presenta:
Cruz López Salvador
Asesor Interno:
Dr. Luis Enrique Ortiz Hernández
Asesor Externo:
Dr. José Cruz Escamilla Casas
México. D.F.2011
A LA MEMORIA DE MIS PADRES:
DANIEL CRUZ RAMIREZ Y
SARA LOPEZ CASTELAN
DE MANERA ESPECIAL:
A DIOS, QUE SIEMPRE HA ESTADO A MI LADO Y NUNCA ME A DEJADO SOLO.
A mi esposa, JHOANNA SILIS ESQUIVEL, por darme la dicha de ser parte de su vida, por
brindarme su amor, apoyo, compañía y ayuda en mi vida y en la realización de esta
tesis, ya que sin ella no habría podido terminar este trabajo. Ella siempre esta en las
buenas y en las malas a mi lado, gracias mi amor por todo.
Así como a mis HERMANOS Y HERMANAS, por el apoyo que me brindaron y por sus
buenos deseos.
Agradecimientos:
Agradezco al Posgrado de Ciencias de la Tierra, del IPN, por lo aprendido, en sus aulas,
así, como por brindarme, la oportunidad, de continuar, con mis estudios de posgrado,
con la finalidad, de ampliar, mis conocimientos de la carrera de Geociencias.
Agradezco infinitamente, de manera cordial, a mi asesor externo M. en C. Felipe García
Tenorio, por compartir, su valioso tiempo y conocimientos, de forma incondicional, en
el trabajo realizado, tanto en campo, como el de laboratorio y sobre todo a la
paciencia, que tubo, durante, sus explicaciones, en las salidas de campo, que de no
haber sido, por su ayuda, no se hubiera concluido, este trabajo de tesis.
Así como al M. en C. José María, también, por compartir, sus conocimientos, paciencia
y tiempo, en el manejo, de los Software, que permitió, la manipulación, de los mapas
del área de estudio.
También quiero agradecer a mi asesor externo Dr. José Cruz Escamilla Casas y a mi
asesor interno Dr. Luis Enrique Ortiz Hernández, por su apoyo, en los trámites y
elaboración, de esta tesis.
Agradezco, las observaciones y recomendaciones, permitiendo, la mejora y
enriquecimientos, de este trabajo, que realizaron: M. en C. Felipe García Tenorio, Dr.
José Cruz Escamilla Casas, Dr. Luis Enrique Ortiz Hernández, Dr. Daniel Romo Rico y al
M. en C. Rodrigo Mondragón Guzmán, los cuales fungieron, como comisión revisora.
Índice
Resumen
Abstract
1. GENERALIDADES
1.1. Introducción
1.2. Objetivo
1.3. Metodología
1.4. Antecedentes
1.5. Localización del área de estudio
2. MARCO TEORICO
2.1.
Definición de caldera de colapso
2.2.
Elementos estructurales de las calderas volcánicas
2.3.
Estados de evolución de una caldera volcánica y los eventos
volcánicos asociados
2.4.
Factores que controlan la estructura y geometría de las calderas
2.5.
Factores que favorecen el colapso de la cámara magmática
2.6.
Clasificación de calderas
2.6.1. De a cuerdo a la morfología
2.6.2. De a cuerdo al tipo de volcán que la origina
2.6.3.
3. DESCRIPCIÓN MORFOESTRUCTURAL
3.1. Mapa Topográfico
3.2. Mapa Hipsométrico o de alturas
3.5. Mapa Hidrológico
4. GEOLOGIA
4.1.
Marco geológico regional
4.2.
Marco geológico local
4.2.1. Mesozoico
4.2.1.1. Formación El Abra
4.2.1.2. Formación Méndez
4.2.2. Cenozoico
4.2.2.1. Conglomerado Amajac
4.2.2.2. Vulcanismo del Mioceno
4.2.2.3. Formación Atotonilco El Grande
4.2.2.4. Depósitos Recientes
5. ANALISIS ESTRUCTURAL
5.1.
Deformación frágil
5.1.1. Geometría de la deformación frágil
5.1.2. Fallas y su proyección estereográfica
5.2.
Análisis del mapa de morfolineamientos
5.3.
Análisis estructural de fallas
5.3.1. Sistema de fallas E-W
5.3.2. Sistema de pliegues y fallas NW-SE
5.3.3. Sistema de fallas NE-SW
6. Discusión
7. Conclusiones
8. Bibliografía
Resumen
Las calderas han sido reconocidas en todo el registro geológico, desde el Arcaico, hasta
la actualidad y probablemente formaban parte de los procesos anteriores ligeramente
preservados de la formación de la corteza, como se sugiere por la evidencia de otros
cuerpos planetarios. Al abordar el tema de caldeas volcánicas, se tienen que definir
sus características, la cual se limita como una depresión más o menos circular, con
dimensiones de más de 1km a más de 4 Km en radio, las cuales son el resultado de
colapso de cámaras magmáticas.
Este trabajo se enfoca al análisis de calderas, ya que se detecto una estructura circular
de una probable caldera en la región de Sta. Ma. Amajac, Edo de Hidalgo, con
coordenadas geográficas: 20° 20”, 20° 12” de latitud norte y 98° 57” y 98° 42” de
longitud W, dentro de la provincia geológica de la Faja Volcánica Transmexicana
(FVTM) y Sierra Madre Oriental.
El estudio geológico-estructural permitirá diversas interpretaciones acerca de su
origen y evolución geológica, todo ello mediante, el trabajo de campo en el área de
estudio, el análisis de la topografía, mapas geológicos, fotografías aéreas, modelos
digitales de elevación, análisis de perfiles topográficos, entre otros.
La columna estratigráfica del área de estudio tiene un rango de edades que oscila del
Cretácico Inferior al Terciario y Cuaternario. En la sucesión estratigráfica el Cretácico
~1~
Inferior, está comprendido por la formación el Doctor, la cual está cubierta
discordantemente por la formación Méndez, del Cretácico Superior y por el
conglomerado Amajac (Eoceno-Oligoceno), rocas volcánicas de la Sierra de Pachuca
(Oligoceno-Plioceno), rocas clásticas de la Formación Atotonilco El Grande (PliocenoPleistoceno) y por depósitos recientes.
Por otro lado se ha hecho empleo de sistemas de información geográfica (SIG), que
ayudaron a definir rasgos morfo-estructurales, que sirvieron como aportaciones que
apoyaran las hipótesis de esta investigación, en el cual se determino, que el área de
estudio estuvo sujeta a varios eventos de deformación; el primero fue de compresión
de edad Cretácico-Oligoceno, en la Orogenia Laramide y un distensión en el MiocenoPlioceno, durante la formación del Eje Volcánico Transmexicano.
Abstract
The calderas have been recognized throughout the geologic record from the Archean
to the present and probably part of the above processes lightly preserved the
formation of the crust, as suggested by the evidence of other planetary bodies. In
addressing the issue of volcanic caldera, you have to define its characteristics, which is
limited as a depression more or less circular, with dimensions of over 1 km over 4 km
in radius, which are the result of collapse of reservoir magma.
~2~
This work is devoted to the calderas, as it detected a circular structure of a caldera
likely in the region of St. Ma Amajac, State of Hidalgo, with geographic coordinates: 20
° 20 '20 ° 12 "north latitude and 98 ° 57 'and 98 ° 42' west longitude, within the
geological province of the Mexican Volcanic Belt (TMVB) and Sierra Madre Oriental.
The geological-structural study will allow different interpretations of its origin and
geological development, all through the fieldwork in the study area, analysis of
topography, geological maps, aerial photographs, digital elevation models, profile
analysis topography, among others.
The stratigraphic column of the study area has a range of ages ranging from
Cretaceous to Tertiary and Quaternary. In the Lower Cretaceous stratigraphic
sequence is understood by training El Doctor formation, which is covered
unconformably by Mendez formation, Upper Cretaceous and Amajac conglomerate
(Eocene-Oligocene), volcanic rocks of Pachuca Group (Oligocene-Pliocene), clastic
rocks of Atotonilco El Grande formation (Pleistocene) and recent deposits.
On the other hand has made use of geographic information systems (GIS), which
helped define morpho-structural features, which served as inputs to support the
hypothesis of this research, in which it was determined that the study area was
subject several deformation events, the first compression was Cretaceous-Oligocene
age in the Laramide Orogeny and a relaxation in the Miocene-Pliocene, during
formation of the Mexican Volcanic Belt.
~3~
1. GENERALIDADES
1.1. Introducción
El estudio geológico-estructural de un área en particular, permite diversas
interpretaciones acerca de su origen y evolución geológica. Sin embargo, cada geólogo
propone la interpretación que considere más acertada, y que, en la mayoría de los
casos, difiere de las anteriormente expuestas. Tal es el caso del presente trabajo de
la interpretación sobre el origen del paleo-lago de Santa María Amajac, en el estado de
Hidalgo.
Arellano Gil et al. (2005) propusieron la hipótesis actualmente aceptada y en la que se
establece que el origen del paleo-lago fue causada por el rápido cierre temporal del
Rio Amajac. Dicho cierre fue ocasionado por la avalancha de escombros desprendida
de los taludes escarpados del cañón ubicado al noroeste del poblado Doñana. El
movimiento, se vio favorecido por el intenso fracturamiento de la Formación el Abra
en esta localidad, la fuerte pendiente, la presencia de agua y la acción de la gravedad
que actuaron conjuntamente, dando lugar al desprendimiento de materiales de las
zonas inestables. Este derrumbe acumuló una columna heterogénea de al menos 160
m de espesor, responsable del cierre del cañón del Rio Amajac dando origen al lago.
Sin embargo, a la fecha, el origen de estos deslizamientos no ha sido comprobado.
~4~
En este estudio, el análisis de la topografía, el mapa geológico, fotografías aéreas,
modelos digitales de elevación, análisis de perfiles topográficos, indican: un drenaje
radial, curvilineamientos concéntricos y cambios abruptos en la topografía; que en
conjunto, sugieren la presencia de un rasgo topográfico semicircular, muy
probablemente asociado a una caldera de colapso.
El propósito de este trabajo es elaborar un estudio geológico estructural del área de
Santa María Amajac en el cual por medio de diferentes herramientas geomorfológicos
(drenaje, hipsometría, etc.), estudios fotogeológicos, estratigráficos y de geología
estructural se plantea encontrar las evidencias que expliquen el origen de la
estructura semicircular de Santa María Amajac y sus implicaciones en cuanto a
peligros geológicos y recursos minerales.
1.2. Objetivo
1. Analizar la información geológica, estratigráfica, estructural y geomorfológica
de la región de Sta. Ma. Amajac, estado de Hgo., con el fin de realizar un mapa
geológico-estructural del área de estudio.
2. Comprobar que el origen probable del fracturamiento de la región de Santa
María Amajac está asociado a brechas, fracturas y fallas anulares de una
estructura volcánica caldérica.
3. Analizar el origen geológico del paleo-lago de Amajac en el área de estudio.
~5~
1.3. Metodología
La metodología de la investigación aplicada, en este estudio consistío en las siguientes
etapas:
Trabajo de gabinete
1. Compilación bibliográfica geológica. Se realizó una búsqueda bibliográfica
exhaustiva sobre calderas volcánicas para conocer y entender los elementos
morfológicos y estratigráficos que distinguen a las calderas de colapso y para la
identificación de evidencias. Esto incluye la información geológica existente del
área de estudio, como: cartas topográficas escala
1:50 000 de INEGI,
fotografías aéreas escala 1:20 000, mapas geológicos a
diferentes escalas y documentos relacionados con el área de estudio.
2. Elaboración de mapas con ayuda del Sistema de Información Geográfica (SIG): El
sistema SIG permitió manipular, analizar, modelar y visualizar los mapas
obtenidos de los datos recabados en campo, con el análisis de las fotografías
aéreas, pendientes suaves ó abruptas y mapas digitalizados de la topografía, para
este análisis se utilizaron los siguientes software: Global Maper, PCI Geomatica
V9.1, AutoCad y ArcView 3.2 (Fig. 1).
~6~
Los dos primeros sistemas computacionales, permitieron georreferenciar las
fotografías aéreas que cubren el área de estudio, la cobertura consistió de siete
líneas aerofotográficas, constituida por 54 fotografías de escala aproximada 1:20
000, en blanco y negro, tomadas por la extinta Comisión de Estudios del Territorio
Nacional (CETENAL). Con base en la textura, tonos de grises, hidrografía, altos y
bajos topográficos, y la corroboración de los datos geológicos en campo, se
elaboraron los mapas litológico, hidrográfico, y de lineamientos.
El sistema ArcView 3.2, nos ayudo a manipular los mapas topográficos
digitalizados, de las cartas Actopan (F14D71) y Pachuca (F14D81), se unió estos
mapas primeramente en el software AutoCad, el cual nos permitió corregir las
curvas de nivel, posteriormente, en ArcView 3.2 se realizó un mapa hipsométrico o
de alturas, el de pendientes, de drenaje, de fracturas, con ayuda de los datos
recabados de los mapas anteriormente mencionados, de fotografías aéreas y de
datos recabados en campo, se realizara un mapa Geológico Estructural, del área de
estudio.
~7~
Global Mapper 7
PCIGeomatic V9.1
(Georreferenciar mapas
topográficos)
(Georreferenciar las fotos aéreas
escala 1:20 000)
AutoCad 2008
ArcView 3.2
(Corrección de las curvas de
(Elaboración de los mapas)
nivel)
Figura 1. Organigrama del uso de software.
Trabajo de campo
1. A partir del análisis en gabinete de las fotografías aéreas y de los mapas realizados
en los sistemas de información, se visitaron sitios específicos anteriormente
marcados en las fotografías, con fines de reconocimiento para: identificar la
distribución y localización de los contactos geológicos, fallas, fracturas, afinar la
estratigrafía y recolectar muestras para un mejor análisis petrográfico.
Interpretación de los resultados. Posteriormente de realizo un análisis de los
resultados de los puntos anteriores para llegar a una conclusión de las condiciones
geológico-estructural de la zona de estudio.
1.4. Localización y vías de comunicación
El área de estudio se ubica en la parte centro-oriental del estado de Hidalgo, en el
límite de dos provincias fisiográficas que se caracterizan por presentar relieve de gran
~8~
contraste. La porción norte pertenece a la provincia fisiográfica de la Sierra Madre
Oriental, caracterizada en el área de estudio por rocas sedimentarias marinas
plegadas, rocas clásticas en estratos horizontales, que forman lomeríos bajos cortados
por numerosos arroyos (Arellano-Gil et al., 2005) y el sector sur de la Faja Volcánica
Transmexicana (FVTM), (Gómez-Tuena et al., 2005), representada por rocas
volcánicas del Grupo Pachuca (Lugo-Hubp, 1990; Arellano-Gil et al., 2005), se localiza
a 35 Km. al norte de la Ciudad de Pachuca, Hidalgo, y a 5 Km al noroeste de Atotonilco
El Grande, Hidalgo.
Desde la ciudad de México, se puede llegar al área a través de la carretera federal N.
105, la cual comunica al Distrito Federal y a la Ciudad de Pachuca, posteriormente por
el tramo Pachuca-Atotonilco El Grande hasta llegar al entronque que lleva al poblado
de Santa María Amajac, la cual da acceso a la parte norte, del área de estudio.
Otra vía importante la cual permite el acceso a la zona de estudio, es la carretera
Pachuca-Mineral del Chico, la cual permite visitar la parte sur (Fig. 2.1), así como
terracerías que comunican a las rancherías y poblados que se encuentran dentro de la
zona de estudio.
~9~
Figura 2. Mapa de localización del área de estudio, la cual se encuentra entre la Sierra Madre
Oriental (zona Norte) y la Faja Volcánica Transmexicana (zona Sur).
~ 10 ~
Figura 2.1. Mapa de vias de acceso a el area de Santa Maria Amajac, Hidalgo (modificado de
Guia Roji, 2005).
~ 11 ~
1.5. Antecedentes
En el área de Santa María Amajac, principalmente se han realizado estudios
paleontológicos para determinar la edad del Paleo-lago del mismo nombre. Zaragoza
et al. (2003), recolectaron dos artrópodos fósiles clasificándolos mediante
comparación con la Epicauta sp. del Plioceno de Texas como una Epicauta
sanctoruensis, que por rasgos físicos es clasificada como una nueva especie, este fósil
se encontró en lo que se considera la parte profunda del paleo-lago, idea corroborada
con base al criterio sedimentológico y a la presencia de peces cipronodóntidos,
gasterópodos, ostrácodos, anuros (ranas y sapos); abundantes impresiones de hojas
de angiospermas (planta constituida por flor), fragmentos de tallos de equisetales ( o
colas de caballo), y restos de varias impresiones de insectos (Velasco-de León et al.,
2001; Zaragoza et al., 2003). Posteriormente Arellano-Gil et al. (2005), realizaron
estudios paleontológicos y de litofacies lacustres de la Formación Atotonilco El Grande
y concluyen, que esta secuencia lacustre es típica de agua dulce y de clima templado, y
que el paleo-lago se origino en el Plioceno.
Analizando la columna y la secuencia estratigráfica, características geomorfológicas,
estructurales, se observan rasgos que sugieren que la existencia del paleo-lago fue en
diferentes circunstancias. Estas características pudieran proponer la hipótesis con lo
que respecta al origen del paleo-lago, es debido a probable caldera volcánica de
colapso. La mayoría de estas evidencias se encuentra en la Formación Atotonilco el
~ 12 ~
Grande del Plioceno y el Grupo Pachuca que abarca desde el Oligoceno hasta el
Plioceno, propuestas por medio de datos paleontológicos (Arellano et al. 2005) y
radiométricos (fission-track 40Ar/39Ar) del Paleo-lago de Santa María Amajac
(Kowallis et al., 1998), dichos estudios realizados en capas de ceniza volcánica,
realizada en la muestra HGO-12C definiendo una edad de 4.2+3 Ma.
Trabajos actuales relacionados con el estudio de las características estructurales de la
región de Santa María Amajac, se encuentra el realizado por Escamilla et al., (2008),
en el cual, con el apoyo de modelos de elevación digital, identificaron estructuras
geológicas en la región de Santa María Amajac, con el análisis de la topografía y de los
rasgos geológico-estructurales, propusieron la existencia de una probable caldera de
colapso.
Otros trabajos geológicos realizados, en la zona de estudio, fueron:
 Geología y Yacimientos Minerales del Distrito Minero de Pachuca-Real del
Monte; realizados, por Geyne y colaboradores (1963), en donde dividieron, los
depósitos volcánicos, de la Sierra de Pachuca, de edad Terciaria, en 10
formaciones, iniciando de la más antigua: Formaciones Santiago, Corteza,
Pachuca, Real del Monte, Santa Gertrudis, vizcaína, Cerezo, Tezuantla, Zumate y
San Cristóbal, sin embargo, como su trabajo, se realizo, de forma regional y de
forma local, al sur, en la zona minera de Pachuca y Real del Monte, tratando de
~ 13 ~
extrapolar las formaciones, que se observaron y describieron, en las minas, sin
embargo, la geología del área, se comporta de diferente forma.
 Estudio geológico de la región de Santa María Amajac, Mpio. De Atotonilco El
Grande, realizado por Beltrán-Romero y Luna-Gómez (1994), la diferencia, que
este, se enfoca, al estudio, principalmente, de las rocas sedimentarias, que se
localizan al norte del are, de estudio, y pone poco énfasis, en el estudio, de
rocas volcánicas, de la Sierra de Pachuca.
Observando la carta geológico-minera F14-D71 Actopan y F14-D81 Pachuca Escala
1:50 000, del Servicio Geológico Minero (1995), en la primera marcan lineamientos y
curvilineamientos con orientación NE-SW, en la región de Santa María Amajac, que
afectan tanto a rocas sedimentarias calcáreas y continentales, en la parte norte del
área de estudio, así como volcánicas en la parte sur, al igual que en la carta de
Pachuca.
Sin embargo no está definida como una caldera volcánica,
lineamientos, se puede suponer que es una caldera
observando estos
de colapso por los rasgos
estructurales que se observan, similares a la caldera Tilzapotla, en el estado de
Guerrero, México (Morán-Zenteno et al., 2004).
~ 14 ~
2. MARCO TEORICO
2.1. Definición de caldera de colapso
Las calderas han sido reconocidas en todo el registro geológico, desde el Arcaico, hasta
la actualidad y probablemente formaban parte de los procesos anteriores ligeramente
preservados de la formación de la corteza, como se sugiere por la evidencia de otros
cuerpos planetarios. Calderas de diferentes tamaños están relacionadas con
prácticamente todo tipo de actividad volcánica, incluidas las calderas basálticas en
escudos de las islas oceánicas y estratoconos andesíticos de arcos volcánicos.
Calderas más grandes se asocian con regiones de extensión de la corteza, en los arcos
volcánicos y en zonas de fractura continental, las calderas más grandes se han
formado en las regiones de la corteza continental. Incluso se han observado las
calderas más grandes en imágenes de satélite en otros cuerpos planetarios, como en la
luna Olympus de Marte. Una de las más grandes calderas terrestres, son: Yellowstone
en Estados Unidos con 60 Km de diámetro, Toba en Indonesia con (30 x 80) km de
diámetro, entre otras (Fracis, 1983; Lipman, 1997).
Este trabajo se enfoca el estudio geológico-estructural, que nos permitan reconocer
los rasgos característicos de una probable caldera en esta región. En virtud de que hay
antecedentes de que han sido reconocidas calderas dentro de la Faja Volcánica
Transmexicana (Gómez-Tuena et al., 2005), la cual es una provincia volcánica con
~ 15 ~
rumbo preferencial E-W, que cruza a parte central de la República Mexicana, esta
provincia tiene decenas de estructuras caldéricas, sin embargo, ocho son las mejor
documentadas, de oeste a este son: la caldera La Primavera, Los Azufres, Amealco,
Mazahua, Huichapan, Aculco, Los Humeros y Las Cumbres (Aguirre et al., 2001).
Al abordar el tema de caldeas volcánicas, se tienen que definir sus características, la
cual se limita como una depresión más o menos circular, con dimensiones de más de
1km a más de 4 Km en radio, las cuales son el resultado de colapso de cámaras
magmáticas (Williams, 1941; Hyndman, 1985; Lipman, 1997; Holohan, et al., 2005;
Acocella, 2007; Aguirre, 2008).
2.2. Elementos estructurales de las calderas volcánicas de colapso
Los principales elementos estructurales y morfológicos de las calderas, han sido
estudiados por Lipman (1997, 2000).
a) Topografía del margen de la caldera
La topografía es simplemente el borde superior del escarpe, es el límite de la caldera,
(Fig. 3), son laderas volcánicas. El borde incluye tanto la zona de subsidencia y
también el área de retiro del escarpe, debido a las caídas y a la remoción de masa. Para
calderas jóvenes, el borde topográfico define la extensión del área general del
hundimiento, a pesar de las fracturas periféricas circunferenciales en algunas
calderas.
~ 16 ~
b) Pared topográfica interna.
La pared topográfica es típicamente más pronunciada en su parte superior,
comúnmente como acantilados en calderas jóvenes, pero tiende a tener un perfil
cóncavo que se aplana cuesta abajo (Fig. 3). Las laderas superiores de la topografía de
la pared interior casi nunca representan un hundimiento sin modificar las fallas del
escarpe, sino que se desarrollan en respuesta a la ampliación de la tierra y de rocas de
las laderas más empinadas durante y después del colapso de la caldera. En la base de
la pared de la caldera topográficamente ampliada, las fallas de la intracaldera son
modificadas por el deslizamiento gravitacional (e. g. Glen Coe, Escocia; Lake City,
Estados Unidos; calderas del graben Olso en Noruega, caldera Malpaso, Aguascalientes
(Nieto-Obregón, et al., 2008). Tales contactos se conservan raramente, porque sigue el
hundimiento de la caldera a causa del fallamiento.
c) Cuello del colapso
Material removido y el escarpe define un collar de colapso (Fig. 3), como se presenta
en la caldera de Amealco, Querétaro, Huichapan, Hidalgo y los Azufres, Michoacán
México (Aguirre-Díaz, et al. 1997), en las cuales se observa una estructura, con un
escarpe definido, en forma de collar en el volumen de roca que se extiende entre la
topografía de la pared de la caldera y la estructura de la frontera de la caldera. El
promedio general de las laderas de las paredes topográficas interiores (ángulo del
cuello) son moderados: normalmente 25°, y 45° un probable límite superior. Laderas
~ 17 ~
bajas a lo largo del cuello de colapso, que descienden suavemente como 10-15°, son
las únicas piezas conservadas en algunas calderas erosionadas, donde la pared interna
se expresa como una discordancia irregular entre la precaldera y el llenado de la
caldera de rocas. Laderas más bajas en el cuello de colapso permiten la exposición, por
la erosión o perforación, de las rocas de la pre-caldera en profundidades someras en la
topografía del margen.
d) Limite de fallas
Las fallas arqueadas (fallas de anillo) (Fig. 3), algunas son expuestas por la erosión de
las calderas (mayores a 5km de diámetro), definiendo claramente en el hundimiento
de calderas (pistón), así como en muchas calderas volcánicas y complejos plutónica en
anillo en terrenos de más edad ( Smith y Baley 1968; Williams y McBirney 1979;
Lipman 1984; Lipman 1997), sin embargo, existen calderas, en las cuales los limites de
las mismas no tienen fallas en forma de anillo, y han sido afectas por tectonismo postcaldera lo que ha ocasionado que la forma original de la estructura cambie, como en el
caso de la caldera Mal Paso en Aguascalientes, México (Nieto-Obregón, et al., 2008), en
la cual se ha formado un graben en lugar de una estructura en anillo. Las fallas de
anillo pueden acomodar un levantamiento, así como hundimientos: por ejemplo, el
domo magmático resurgente en la caldera Lake City, Estados Unidos, se produjeron a
lo largo de la misma como fallas anteriores al colapso de la caldera (Hon 1987; Lipman
1997), y el magma se inyecta en los anillo en forma de diques. Del mismo modo, en la
~ 18 ~
caldera de forma de trampilla o trap-door trampa dentro de 45-ka la caldera Cinque
Denti en Pantelleria acomodada por movimientos inversos a lo largo de fracturas en
forma de anillo al mismo tiempo (Hildreth y Mahood, 1986), la caldera de Los
Humeros, en la cual se detecto el anillo central, por medio de pozos (Hernández,
1995).
e) Relleno de intracaldera
El relleno de intracaldera proporciona pruebas clave de los procesos de la caldera
(Fig. 3), ya que la mayoría o todas las grandes calderas de colapsó, durante las
erupciones, se asocian, ignimbritas intercaladas con acumulaciones de brechas de
colapso de varios kilómetros de espesor en la zona de colapso (Lipman, 1976).
Distribuciones y volúmenes de la brecha de colapso vs la toba de intracaldera
proporcionan pruebas críticas sobre los periodos y la geometría de la subsidencia.
Los depósitos de post-caldera tienden a ocultar las principales estructuras volcánicas,
especialmente en calderas resurgentes, lo que impide la interpretación de los
procesos de subsidencia o incluso la presencia de algunas grandes calderas, un
ejemplo es en la caldera La Primavera en México (Mahood 1980), otro ejemplo en
México, en el cual se toma como principal prueba el depósito de ignimbrita, para
determinar la caldera resurgente de
Tilzapotla (Zenteno et al., 2004), Amealco,
Huichapan (Aguirre-Díaz, et al. 1997) y Los Humeros (Serrano y Alibert, 1994).
~ 19 ~
f) Estructura del piso de la caldera
La estructura del piso, es la superficie terrestre del colapso de la pre-caldera, en
contraste con la topografía del piso de la caldera expuesta en la superficie dentro de
una caldera joven. Pocas calderas son suficientemente preservadas que proporcionan
un registro claro de la evolución volcánica son erosionadas a profundidades
exponiendo la estructura de sus pisos. Las estructuras de subsidencia en muchas
calderas que han sido erosionadas a profundidad, se complican u ocultan por
múltiples eventos de hundimiento relacionados con las sucesivas erupciones de flujo
de ceniza o por tectonismo regional tardío.
g) Cámara magmática de intracaldera
Cámaras de magma, se conservan como plutones solidificados o batolitos, están
expuestos por la erosión del flujo de ceniza de las calderas, según lo indicado por
petrología y correlaciones con la edad erupción volcánicas (Chegem en Rusia; Lake
City, Questa, creek y Turquía en los Estados Unidos; Kumano, en Japón). Tal plutones
comúnmente han sido emplazadas a pocos kilómetros de las superficies volcánicas
regionales, algunas zonas del piso que se destruyen en el llenado sin-eruptiva de la
asociación de la caldera (Lipman, 1984). La acumulación de sílice de baja densidad en
el magma en una gran cámara someras, que pueden generar resistencia y tensiones en
la superficie, podría ser importante en la iniciación de las fallas en forma de anillo y
permitiendo el colapso de la caldera (Gudmundsson 1988; Martí et al., 1994).
~ 20 ~
Figura 3. Modelos simplificados de una caldera de colapso (pistón) modificada de Lipman,
(1997), en la cual se observan, las partes que caracterizan a las calderas volcánicas.
2.3. Estados de evolución de las calderas volcánicas y eventos volcánicos
característicos
Las calderas se forman por el colapso del techo subyacentes a poca profundidad, es
ahora ampliamente reconocido que las erupciones magmáticas implican volúmenes
superiores a unos pocos kilómetros cúbicos. Calderas pequeñas (<5 km de diámetro)
se asocian con erupciones de lava, son comunes en las crestas de los volcanes
basálticos y andesíticos; calderas mayores de 5Km hasta 75 km en dimensión, se han
formado durante grandes erupciones de ignimbrita (ash-flow), algunos ejemplos en
México Las Tres Chicas (Capra, et al., 1997), la caldera Amealco (Aguirre-Díaz, et al.,
~ 21 ~
1997), caldera Tilzapotla (Morán-Zenteno, et al., 2004), ejemplos en el mundo: caldera
de toba en Sumatra, Yellowstone, de Valles y Long Valley en Estados Unidos (Francis,
1983), las cuales cubrieron cientos de kilómetros de ignimbrita. En general, el
diámetro de la caldera aumenta en proporción al volumen asociados a la erupción.
Diversas geometrías de hundimientos y procesos de colapso de calderas volcánicas se
infieren por reflejar diferentes tamaños, geometrías de techo, y las profundidades de
la fuente de las cámaras del magma, en combinación con volcanismo preexistente e
influencias tectónicas regionales (Lipman, 1997; Nieto-Obregón, et al., 2008; Willcox,
et al., 2008).
Las etapas características en la evolución de una caldera, se han determinado por
medios experimentales, en función de la cantidad de subsidencia, datos geofísicos y
modelos análogos (Troll, et al, 2002; Acocella, et al., 2001; Walter y Troll, 2001;
Holohan, et al., 2004; Belousov, et al., 2005; Kennedy, et al., 2004; Acocella, 2007), y
los eventos volcánicos fueron perfilados de acuerdo a la estructura de las calderas y a
la evolución de una caldera y su resurgencia, (Smith y Bailey, 1968; Christiansen,
1979; Hyndman, 1983).
Estado 1. Está caracterizado por la disminución de volumen en la cámara magmática
que origina fallas inversas en la periferia de la cámara magmática que no afectan la
superficie; sin embargo, en la superficie del terreno se produce una depresión
marginal hacia dentro (Figura 4), los eventos volcánicas característicos en este estado
~ 22 ~
son: erupciones en las fracturas, la erupción de flujos de cenizas puede alcanzar de
200 a 2000 km2 (Smith y Bailey, 1968; Christiansen, 1979; Hyndman,1983), también
es conocido este estado como vulcanismo de precolapso (Lipman, 1997, Lipman,
2000).
Estado 2. Continúa la disminución de la cámara magmática originando fallas inversas
que llegan a la superficie (Fig. 4), produciéndose el colapso de la caldera, como ocurre
en la caldera de Los Humeros (Willcox, et al., 2008).
Estado 3. Con el incremento de la subsidencia se desarrolla en la periferia un
hundimiento provocado por fallas normales superficiales (Fig. 4), iniciando un
periodo de calma en el evento volcánico, dando lugar a la sedimentación y
deslizamiento de las paredes de la caldera, abanicos aluviales, originando lagos tanto
en la periferia como en la parte central de la caldera, ejemplos en México; Amealco,
Huichapan (Aguirre-Díaz, et al., 1997), también presenta erupciones piroclásticas
menores (Smith y Bailey, 1968; Christiansen, 1979; Hyndman 1985).
Estado 4. Resulta una subsidencia, que origina fallas normales en forma de anillo que a
su vez forman escarpes adicionales. A lo largo de la continuación de las fallas inversas,
el colapso de la estructura consiste en un par de fallas en forma de anillo concéntricas
que forman la caldera de colapso (Fig. 4), se originan a lo largo de estas fallas,
resurgencia dómica, resurgencia de intrusivos centrales, o vulcanismo por las
fracturas de domo o intrusiones, como en la caldera de Las Tres Chicas (Capra, et al.,
~ 23 ~
1997), la caldera Amealco (Aguirre-Díaz, et al., 1997), caldera Tilzapotla (MoránZenteno, et al., 2004), continua formándose en la caldera lagos en la periferia o en el
centro de la misma y brechas en las paredes de la caldera. Posteriormente, se produce
un mayor vulcanismo en las fracturas de anillo; formación de conos piroclásticos,
flujos de lava riolítica y domos y actividad tardía de fumarolas, erosión, cristalización
de grandes plutones y formación de depósitos de mena (Smith y Bailey, 1968,
Christiansen, 1979; Hyndman, 1983), esta etapa de evolución de las calderas de
colapso, presenta la mismas características, del vulcanismo de post-colapso (Lipman,
1997).
Figura 4. Etapas de la formación de una caldera (adaptada de Acocella, 2007), determinado con
experimentos por medio de modelos análogos comparados con calderas naturales.
~ 24 ~
2.4. Factores que controlan la estructura y geometría de las calderas
Las estructuras antes mencionadas han sido estudiadas con detalle ya que aun los
estudios realizados en las estructuras y geometrías en las calderas son controladas
por múltiples factores, de acuerdo a Geyner (2005):
1. Profundidad de la cámara magmática y el radio de esta.
2. La geometría de la cámara magmática.
3. La roca huésped.
4. Topografía preexistente.
5. Estructuras geológicas.
6. Campos de deformación por esfuerzos compresivos o distensionales.
En el área de estudio se detectaron algunos de los factores antes mencionados., como
la topografía preexistente, estructuras geológicas, campos de deformación y también
se observan depósitos, como la secuencia de la formación Atotonilco El Grande del
Plioceno, que son depósitos volcánicos y sedimentarios, similares a las calderas que
han sido estudiadas, mencionando por ejemplo: La caldera Amazcala ubicada en el
Estado de Querétaro, que se formó entre 3 y 4 Ma. (Aguirre et al., 2001) y La caldera
Amealco en el estado de Hidalgo, formada entre 4.7 y 4.5 Ma. (Aguirre et al., 2001) que
coinciden con la edad del Paleo-Lago en Santa María Amajac, Hgo.
~ 25 ~
2.5. Factores que favorecen el colapso de la cámara magmática
Los factores que favorecen al colapso de la cámara de acuerdo a Lipman et al., (1997),
son:
a) Cámara magmática lenticular.
b) Techos de la cámara magmática, delgados suficientemente impermeables, para
permitir la acumulación de grandes cantidades de gas y presión.
c) Puntos de debilidad en el techo de la cámara, como fracturamiento previo,
alteración etc.
2.6. Clasificación de las calderas
2.6.1. Clasificación morfológica
La clasificación de las calderas se realiza por diferentes factores, una de estas es de
acuerdo a la morfología, en la cual se toman en cuenta el tipo de subsidencia, son las
siguientes, (Lipman, 1997; Cole et al., 2005, Acocella, 2007).
1. Tipo pistón: subside un bloque relativamente uniforme a lo largo de una o barias
fallas circulares bien definidas, características de las calderas tipo Valles (Smith y
Bailey 1968), esta caldera está asociada a grandes erupciones volcánicas a lo largo de
su cámara superficial, presentan un diámetro (> 10 Km por las resurgencias) (Lipman,
1997) (Fig. 5A).
~ 26 ~
2. Tipo “trap-door o tipo trampilla: subside un bloque bordeado por fallas circulares
parciales y con un segmento colgante (Fig. 5B). Tal hundimiento parcial pueden estar
relacionados con las erupciones más pequeñas, una cámara de magma asimétrica,
influencias estructurales regionales. Geométricamente bien definidos ejemplos de
trampa hundimiento en el oeste de Estados Unidos incluyen Silverton, Eagle
Mountain, Big John, Whitehorse y Tucson.
3. Tipo caóticas o piecemeal: El pistón se fractura en bloques más pequeños durante el
colapso, que puede tomarse como un proceso (1) para generar el material de baja
densidad dentro de calderas que pueden observarse en cuenta las anomalías de
gravedad negativas y (2) para generar brechas líticas por colapso del techo a través de
una cámara de magma despresurizándose. (Fig. 5C).
4. Tipo “downsag” o hundimiento: La subsidencia se acomoda a través de una flexión,
aparente ausencia de fallas de desplazamiento que limitan a la caldera, los
componentes de hundimiento, en relación con la subsidencia dominante a lo largo de
fallas envolventes, parece ser común e incluyen (1) leve flexión y fracturamiento
durante el hundimiento antes de la creación de una falla definiendo los límites, los
procesos que acompañan el inicio de todas las fallas de la roca frágil de la corteza
superior, (2) incompletas fallas en forma de la subsidencia, la transición entre el
hundimiento y la subsidencia de la placa, que produce una caldera en forma de bisagra
o trampilla; (3) baja subordinación de la estructural del piso de la caldera saltando las
~ 27 ~
fallas de anillo y (4) gravitación inducida al final del perfeccionamiento activo la
inclinación y el fracturamiento de las paredes inestables de la caldera, en relación con
el deslizamiento (Fig. 5D).
5. Tipo “funnel” o embudo: El colapso de la caldera es semejante a un embudo, rellenas
de brechas, asociadas a pequeñas calderas (<2-4 km de diámetro en el borde
topográficos) comúnmente tienen una geometría simple embudo, porque la
ampliación por caída de la pared interna en una salida de un área restringida es el
dominante en el proceso constitutivo de la dimensión global de la zona disminuido.
Esas calderas están asociadas con erupciones explosivas de una abertura central,
carecen de fallas en forma de anillo disminuido un bloque coherente, y probablemente
una apertura relativamente pequeña (o grande) cámaras de magma (Fig. 5E).
Sin embargo en el sistema natural se pude dar la combinación morfológica de
diferentes calderas.
~ 28 ~
Figura 5. Clasificación de las calderas de acuerdo a la topografía: A) Tipo pistón, B) Tipo trapdoor o trampilla, C) Tipo piecemeal o caótica, D) Tipo down sag o hundimiento y E) Tipo funnel o
embudo, (modificada de Lipman, 1997; Cole et al., 2005, Acocella, 2007).
3. DESCRIPCIÓN MORFOESTRUCTURAL
Las morfoestructuras, son consideradas como estructuras geológico-estructurales,
que caracterizan el relieve actual (Gutiérrez, 1998; Hernández, et al., 2005;
Guerasimov, 1986, Korzhuev, 1990, en Magaz-García, et al., 2006; García-Palomo, et
al., 2008)
En el análisis morfoestructural se utilizaron los mapas topográfico, hipsométrico y de
drenaje, los cuales nos permitieron analizar el área de estudio con mayor detalle, por
medio del Sistema de Información Geográfico (S.I.G.), el cual es una herramienta que
nos permite manipular datos georreferenciados por medio de programas
~ 29 ~
informáticos, también nos facilita el manejo de la información digital, agiliza al análisis
de la información para una mejor interpretación.
Los programas utilizados en el análisis geomorfológico, son:

PCIGeomática V9.1.
Este programa permitió manipular las fotografías aéreas del área de
estudio, primeramente georreferenciadas para marcar características
mapas, como: litología, tipos de drenaje y lineamientos de fallas y fracturas.
 ArcView 3.2.
En
el
cual
se
realizaron
los
mapas
anteriormente
mencionados,
complementados con el análisis de las fotografías aéreas, estos mapas se han
dividido en siete morfoestructuras (ME) para facilitar el análisis de los mapas,
tomando en cuenta las siguientes características:
1. Forma y separación de las curvas de nivel, las cuales se analizaron en el mapa
topográfico.
2. Forma del relieve topográfico y diferencia de alturas en el mapa hipsométrico,
determinados por la diferencia de colores.
3. Tipo de litología, de acuerdo al mapa Geológico-Minero, de la carta Actopan F14D71, escala 1:50 000 y Pachuca F14D81 (1995).
4. Tipo de drenaje, determinado por medio del mapa de drenaje.
~ 30 ~
6. Forma y tamaño de lineamientos, los cuales se determinaron por medio del
análisis del mapa topográfico, hipsométrico, de drenaje y de las fotografías aéreas
escala 1:20 000.
3.1. Mapa Topográfico
Este mapa nos permite observar variaciones en el relieve de la superficie terrestre,
mediante curvas de nivel, las cuales son líneas que unen puntos a la misma altitud
sobre el nivel del mar, son cerradas, equidistantes y no pueden cortarse entre ellas. El
mapa topográfico del área de estudio, se elaboro a partir de los mapas topográficos
digitales de las cartas Actopan (F14D71) y Pachuca (F14D81), Esc. 1:50 000, del
(INEGI) y a partir de los cuales se diferenciaron características hidrológicas, litológicas
y estructurales. De acuerdo a estas características, el mapa se agrupo en ocho zonas
(morfoestructuras) con geoformas bien definidas, con el fin de tener una mejor
comprensión (Mapa 1):
Morfoestructura 1(ME1).- Se localiza en la porción SW del área de estudio,
correspondiente a la Sierra de Pachuca, presenta una forma semicircular con
orientación NE-SW, caracterizada por presentar una serie de curvas cerradas, algunas
terminan en picos con dirección al NE, característicos de rocas volcánicas, que
conforman a esta sierra, pendientes fuertes en los extremos de esta, probablemente
ocasionados fallas, presenta un drenaje centrípeto, con densidad alta, característico de
~ 31 ~
cuerpos volcánicos, también se observan diferentes estructuras en el centro, de la
geoforma que son cortadas por lineamientos con orientación E-W.
Morfoestructura 2(ME2).- Se ubica en la parte SW y SE, perteneciente a la Sierra de
Pachuca, con orientación preferencial NW-SE, se caracteriza por presentar curvas
cerradas y puntiagudas, hacia la parte central de la geoforma. La parte NW de la
morfoestructura esta separada por un curvilíneamento, la cual es de una probable
falla con dirección NE-SW, y que divide la zona.
Morfoestructura 3(ME3).- Se sitúa en la porción E-SE, pertenece a la Sierra Pachuca,
presenta las mismas características de las geoformas anteriores, sin embargo, se
distingue porque presenta curvas de nivel dispuestas en dirección NE, indicando
diferente litología y control estructural. La zona limita al NE con la morfoestrautura 1,
por medio de un curvilíneamiento con dirección NE-SW.
Morfoestructura 4(ME4).- Se agrupo dentro de esta morfoestructura a tres áreas con
relieve plano y se sitúan en el extremo noroeste y extremo noreste del mapa. Se
caracterizan por presentar un relieve plano con drenaje paralelo y curvas de nivel
alargadas y separadas. Afloran basaltos con estructuras columnares (Basalto
Atotonilco) en la parte noroeste y aluvión en la parte noroeste.
~ 32 ~
Morfoestructura 5(ME5).- Se agrupo dentro de esta morfoestructura a dos áreas que
se sitúan en la porción NW y NE de la zona, y se caracterizan por presentar curvas
espaciadas, casi rectas y cerradas en forma oval, en las partes mas altas,
característicos de anticlinales, presentan drenaje paralelo.
Morfoestructura 6(ME6).- Se sitúa en parte central-norte del área de estudio, se
caracteriza por presentar curvas puntiagudas, orientadas al NE, y con mayor
separación que las curvas de las geoformas que se localizan al sur de esta, lo que nos
indica que presenta un relieve más o menos plano, característico de rocas
sedimentarias.
Morfoestructura 7(ME7).- Forma una franja orientada NW-SE, que se ubica al NE y E
de la zona de estudio, se caracteriza por ser una zona plana, de menor altitud que las
anteriores zonas, presenta curvas espaciadas y alineadas al NW-SE. Se distingue por
presentar depósitos de relleno (como aluvión, depósito lacustre y conglomerado),
originados por procesos erosivos de las partes elevadas que la rodean.
~ 33 ~
Mapa 1. Mapa Topográfico del la región de Sta. María Amajac, indicando las Morfoestructuras,
determinada por medio de la forma y separación de la curvas de nivel.
3.2. Mapa Hipsométrico o de alturas
El mapa hipsométrico, nos permitió observar, en primer plano, las alturas máximas y
mínimas, el desnivel, el cambio de pendientes etc.; tomándose intervalos de 100 en
100 m limitados por las curvas de nivel, tomados a criterio, para expresar de forma
~ 34 ~
clara el relieve total del área de estudio, la elección de los colores es con el fin de
observar el mapa en tercera dimensión, la secuencia de colores va de los más fríos en
las partes bajas a los cálidos en las altas.
Para el análisis morfológico del área de estudio, se ocuparon dos mapas topográficos
digitalizados de la carta Actopan (F14D71) y Pachuca (F14D81), escala 1:50 000,
cuyos datos se procesaron en el software AutoCad, el cual nos sirvió para unir las
curvas de nivel y posteriormente realizar el mapa hipsométrico de la zona, en el
software ArcView 3.2.
En este caso se tomo una escala de 9 tonos con distintos rangos de valor, en el mapa
del área de estudio (Mapa 2), se observaron, alturas máximas las cuales se encuentran
en la zona sur del mapa, en color rojo obscuro y grises, con alturas mayores a 2900
m.s.n.m. pertenecientes a la Sierra de Pachuca, constituida por roca volcánica y las
mínimas en la zona norte, en color verde obscuro con alturas menores de 1480
m.s.n.m., representado por el relieve marcado por el Rio Amajac y en las zonas de
acumulación, como la formación Atotonilco el Grande, de origen lacustre y aluvión, las
partes medias representadas por el color amarillo, en la porción sur corresponde a
rocas volcánicas de la Sierra de Pachuca y al norte y noreste, por roca sedimentarias
de la formación y por mesetas volcánicas.
Este mapa al igual que el mapa topográfico se dividió en las mismas morfoestructuras
para una mejor explicación de las características hipsométricas y rasgos topográficos:
~ 35 ~
Morfoestructura 1(ME1).- Presenta alturas que van desde los 1644 m.s.n.m., en el rio
Amajac al norte (Mapa 2) y valores mayores de 2900 m.s.n.m., en el Cerro Alto y Las
Mesillas al centro y sur de esta, abarca mayor área del mapa, se encuentra al centrosur del área de estudio, se caracteriza por presentar una forma alargada al NE, con
estructuras radiales características de estructuras volcánicas, compuestas de
andesitas y flujos volcánicos pertenecientes a la Sierra de Pachuca, de edad Terciaria,
dentro de la Faja Volcánica Transmexicana, esta geoforma presenta curvilineamientos
y lineamientos de probables fallas, con orientación al NW-SE y con menor cantidad
con orientación NE-SW, originadas posterior a la formación de la Sierra, por afecta a
estructuras geológicas de esta.
Morfoestructura 2(ME2).- Se localiza al SE del área de estudio, corresponde a la
segunda en extensión, al igual que la Z1 se encuentra dentro de la Sierra de Pachuca,
con alturas de 1600 m.s.n.m. al norte en el rio Amajac (Mapa 3) y mayores de
2900m.s.n.m., al sur del Cerro Cueva Blanca, presenta una forma radial, originada por
la erosión de ríos y arroyos sobre estructuras volcánicas, cuya preferencia de flujos
volcánicos es hacia el NW, se observan lineamientos, con orientación en su mayoría
NW-NE, E-W, en menor cantidad NE-SW, N-S.
Morfoestructura 3(ME3).- Se encuentra al SW, se encuentra en la Sierra de Pachuca,
presenta una forma alargada con dirección N-S, con alturas que van desde los 1600
~ 36 ~
m.s.n.m. al norte en el rio Amajac y en la parte sur 2600 m.s.n.m., del cerro Los Frailes,
presenta lineamientos con orientación NE-SW, en menor cantidad NE-SW.
Morfoestructura 4(ME4).- Se presenta en forma de meseta de basalto de edad
Cuaternario, se encuentra a una altura de 1800 m.s.n.m. a 2137 m.s.n.m., de la Mesa
Doñana, esta geoforma se encuentra distribuida en forma de ventanas de erosión al
NE y NW del área de estudio.
Morfoestructura 5(ME5).- Se caracteriza por presenta en formas alargadas y
redondeadas características de calizas de la formación El Doctor de edad Cretácico
Inferior, correspondiente a la Sierra Madre Oriental, se encuentra entre los 1400
m.s.n.m. en el rio Amajac al este hasta los 2300 m.s.n.m. del Cerro Grande y Bondotas
al Oeste de esta, se encuentra distribuida en la parte norte del área, formando parte de
anticlinales y sinclinales, presenta lineamientos con orientación NE-SW y NW-SE.
Morfoestructura 6(ME6).- Se localiza al NE del área, se caracteriza por presentar una
forma a largada en forma de gancho corresponde a la Formación Méndez del Cretácico
Superior compuesta de lutitas y areniscas, de flujos riolíticos, de la Sierra de Pachuca,
del Terciario, se encuentra en alturas de 1644.444 m.s.n.m. a 1973.333 m.s.n.m.,
presenta lineamientos de probables fallas, con dirección preferencial NE-SW y NW-SE.
~ 37 ~
Morfoestructura 7(ME7).- Se extiende en las partes bajas de las estructuras geológicas
o zonas de depósito, con alturas de 1644.444 a 2000 m.s.n.m., compuesta de depósitos
lacustres de la formación Atotonilco El Grande de edad Terciario-Cuaternario.
Mapa 2. Mapa hipsométrico o de alturas, del área de Santa María Amajac, Edo. de Hidalgo, véase
los limites de las Morfoestructuras, en las cuales se dividieron de acuerdo al la relación de las
topografía y lineamientos.
~ 38 ~
3.3. Mapa Hidrológico
Dentro de la elaboración de un mapa geológico-estructural, el análisis del drenaje
(ríos, arroyos), sirvió para indagar de forma empírica, la geomorfología del área de
estudio, al ser un elemento superficial muy importante del terreno que apoya una
observación adecuada de las corrientes superficiales de agua. La interpretación del
drenaje nos ayuda a suponer el tipo de litología, lineamientos de posibles fallas y
fracturas y ejes de anticlinales o sinclinales; rasgos que son muy importantes, como
conocimiento previo al trabajo que se realizara en campo.
Para su mejor interpretación del mapa de drenaje, se dividido al igual que los dos
mapas anteriores en morfoestructuras (Mapa 3):
Morfoestructura 1(ME1).- Se localiza en la zona sur central del área de estudio,
limitada al norte de la ME5, por el arroyo La Viga, al este por el río El Chico, de la ME2
y al oeste por el rio Los Driegos, de la ME3. Esta geoforma se caracteriza por presentar
un drenaje radial o centrípeto, en la parte norte, caracterizado por una red circular
con corrientes paralelas procedentes de un punto topográfico elevado, como es el
Cerro La Hierba y La Viga (Mapa 2), por lo regular, este tipo de drenaje lo suelen
presentar volcanes, cerros aislados y en ocasiones en calderas resurgentes, en la zona
sur se caracteriza por presentar un drenaje dendrítico, lo cual nos indica la presencia
de rocas volcánicas, relacionadas a la zona volcánica de la Sierra de Pachuca, también
presenta una forma anular, como el rio San Simón, Cimbrones y Los Toros, formados
~ 39 ~
por probables fallas o fracturas, con orientación NW, en la parte norte y sur de esta
zona se caracteriza por presentar un drenaje paralelo, el cual se presenta en
pendientes fuertes y uniformes, en el cual la corriente principal es un indicio de fallas
o fracturas.
Morfoestructura 2(ME2).- Esta limitada al norte de la ME7, por el río Amajac, y al
oeste por el rio El Chico y La Presa más al sur, de la ME1, presenta un drenaje radial en
el cerro La Bolsa, al norte, característico de volcanes y dendrítico, al sur, los ríos, El
Puente, El Milagro y Los Ailes, los cuales corren de SE a NW de forma curvilínea y de SN de forma recta, sobre probables fallas o fracturas, recorriendo rocas volcánicas, las
cuales se comportan de forma uniforme a la acción del intemperismo.
Morfoestructura 3(ME3).- Se localiza en parte oeste del área de estudio, está separada
al norte, de la ME5, por el río Amajac y al este por el río Los Driegos, de la ME1. La
ME3, se caracteriza por presentar una red de drenaje dendrítico, corriendo de oesteeste, característico de rocas volcánicas, principalmente de rocas volcánicas, las cuales
presenta una resistencia uniforme a la erosión, y se pueden encontrar de forma
masiva, correspondiente la Sierra de Pachuca.
Morfoestructura 4(ME4).- Se localiza en pequeñas manchas en el área de estudio, en la
parte NW y SE, se caracteriza por presentar una escasa red de drenaje, esto se debe a
que las rocas son muy jóvenes, pertenecientes a las mesetas, de la secuencia de
~ 40 ~
Basalto Atotonilco de la Formación Atotonilco El Grande de edad Pleistoceno Inferior,
que son las rocas más jóvenes que afloran en el área.
Morfoestructura 5(ME5).- Se encuentra en la parte norte del área, esta zona se define
por presentar, un drenaje de tipo anular y rectangular, los cuales se caracterizan por
que los tributario se unen al río principal casi en ángulo recto, reflejando la estructura
de la roca, este tipo de drenaje es característico de las regiones fuertemente plegada,
como es el caso del área, la rocas carbonatadas de la formación El Doctor y sedimentos
calcáreo-arcillosos, arenosos y arcillosos de la Formación Méndez de ambiente de
plataforma, las cuales fueron afectadas por la Orogenia Laramide, ocasionando
deformaciones y fallamiento.
Morfoestructura 6 (ME6).- Se localiza el NE del área, se caracteriza, por presentar
drenaje de tipo enrejado y dendrítico, característico de rocas sedimentarias y
volcánicas, las primeras corresponden a la formación Méndez y las segundas a rocas
riolíticas, con presencia de hidotermalismo.
Morfoestructura 7 (ME7).- Se encuentra al NE del área de estudio, se define por
presentar un drenaje de tipo rectangular, lo que indica probables fallas o fracturas, y
dendrítico, lo que muestra la presencia de suelos homogéneos y generalmente rocas
blandas, como depósitos lacustres, de la formación Atotonilco el Grande.
~ 41 ~
Mapa 3. Mapa de drenaje del área de Sta. María Amajac, Edo. de Hidalgo, obsérvese los
diferentes tipos de drenaje que caracterizan el área. A) Drenaje dendrítico, característico de una
pendiente débil de tipo monoclinal en depósitos horizontales uniformemente resistentes; B)
Drenaje radial, característica de volcanes, domos y calderas resurgentes; C) Drenaje rectangular,
característico de una zona de alta montaña con rocas sedimentarias inclinadas o plegadas, rocas
volcánicas o metamórficas de bajo grado, o con fracturación o fallas; D) Drenaje anular; E)
Drenaje paralelo.
~ 42 ~
4. GEOLOGIA
4.1 Marco geológico regional
La columna estratigráfica del área de estudio tiene un rango de edades que oscila del
Cretácico Inferior al Terciario y Cuaternario. En la sucesión estratigráfica el Cretácico
Inferior, está comprendido por la formación el Doctor (El Abra), la cual está cubierta
discordantemente por la formación Méndez y Soyatal, del Cretácico Superior
(Segerstrom, et al., 1963) y por el conglomerado Amajac (Conglomerado El Morro)
(Eoceno-Oligoceno) (Beltran-Romero, 1994; Arellano-Gil, et al., 2005), rocas
volcánicas del Grupo Pachuca (Oligoceno-Plioceno), rocas clásticas de la Formación
Atotonilco El Grande (Pleistoceno) y por depósitos recientes (talud, aluvión y caliche).
En el Cretácico, cuando los mares cubrieron totalmente las aéreas positivas de la
región en el Albiano, se instaura en el área de estudio la Plataforma de Actopan
(Carrasco-Velásquez, 1971). Durante este tiempo se deposito la Formación El Doctor
en un ambiente de plataforma carbonatada somera, que corresponde a la parte postarrecifal y arrecifal. Al mismo tiempo, en la zona de talud se deposito una gruesa
secuencia de brechas intraformacionales de la Formación Tamabra. En el Turoniano,
hubo un cambio significativo en el régimen sedimentario con un gran aporte de
terrígenos iniciando la acumulación de sedimentos calcáreo-arcillosos, arenosos y
arcillosos de la Formación Soyatal y Méndez en un ambiente de plataforma
carbonatadas en el Santoniano (Eguiluz-de Antuñano et al., 2000).
~ 43 ~
El aporte de terrígenos procedía de las aéreas positivas al occidente, creadas como
producto de la Orogenia Laramide. Dicho evento ocasiono la deformación de las rocas
sedimentarias marinas, dando origen a estructuras plegadas recostadas hacia el
oriente y un fallamiento inverso (Eguiluz-de Antuñano et al., 2000), sobresaliendo los
Anticlinales Atotonilco, Tiltepec y Doñana, los sinclinales Sauz Sabino y Sauz Xáthe y la
falla inversa Doñana. De acuerdo con Eguiluz-de Antuñano et al., 2000, al cesar el
evento compresivo en el Eoceno se desarrollo un sistema de fallas normales de rumbo
noroeste-sureste que contribuyeron a la modificación del relieve (Salvador-Flores,
2001). A finales del Eoceno e inicios del Oligoceno, en un ambiente continental, se
depositaron clastos que constituyen al Conglomerado Amajac en los taludes y
depresiones producidas localmente por el plegamiento y fallamiento. Posteriormente,
en el Mioceno Tardío, se inicia la actividad ígnea de la Faja Volcánica Transmexicana
que fue resultado de la subducción de la Placa de Cocos, debajo de la Placa de
Norteamérica, que ocasiono, un intenso vulcanismo calcoalcalino, que dio como
resultado la gruesa secuencia de andesitas, dacitas y riolitas del Grupo Pachuca
(Geyne et al., 1963 y Mckee et al., 1992). Después, en las zonas de mayor
fracturamiento y fallamiento en la secuencia sedimentaria se formaron valles de
montañas y profundos cañones por efecto de la erosión. En los poblados de Santa
María Amajac, Paso Amajac, y Santorum la secuencia lacustre de la Formación
Atotonilco El Grande se acumulo en el Blancano, de forma discordante sobre todas las
unidades anteriores (Segerstrom, 1961 en Arellano-Gill et al., 2005). Como último
~ 44 ~
evento se depositaron, rocas piroclásticas y basaltos con edades de entre 2.5 y 2.3 Ma.
(Cantagrel y Robin, 1979), que constituyen mesas morfológicamente bien
preservadas.
4.2 Marco geológico local
4.2.1 Mesozoico
4.2.1.1. Formación El Doctor (Ki-Cz)
Definición: La Formación El Doctor, fue estudiada por B.W. Wilson, J-P. Hernández, E.
Meave T. (1955), estando su localidad tipo en el poblado del Doctor, Municipio de
Cadereyta, Qro., el cual está ubicado al noroeste a 80 Km., en línea recta de la ciudad
de Querétaro, a la cual la dividieron en cuatro facies: Cerro Ladrón, la cual es el centro
del banco de calizas, de aguas someras, El Socavón, está compuesta principalmente
por detritos gruesos de calcarenitas, conglomerados y coquina clástica, San Joaquín,
está constituida por detritos calcáreos finos, estratificados con presencia de nódulos
de pedernal y La Negra, presenta lodos calcáreos, con presencia de lentes de pedernal
e intercalación de lutita roja. Posteriormente en 1963 Geyne y colaboradores utilizan
el nombre de formación el Doctor, para designar a las calizas que afloran al norte de la
Ciudad de Pachuca, con espesores mayores a los 1,000 metros.
Distribución: En el área de estudio de la siguiente manera: hacia la parte noreste en
los cerros Tiltepec y en la sierra al noroeste de Atotonilco el Grande, aflora en los
~ 45 ~
cerros el Fresno, El Águila, Cerro Blanco, en los alrededores del poblado Sanctorum
Mesa Chica y Mesa Doñana, en la parte Noroeste se encuentra en los alrededores de
poblado de Sauz Xhaté y en los cerros El Tigre y La Ventana (Lamina 1).
Litología y espesor: Son calizas wackastone de color gris al intemperísmo y gris claro
al fresco, se encuentran en estratos con espesores gruesos que varían de 50 cm a 2 m
(Fig. 6), presenta nódulos, de pedernal (Fig. 6.1). Las calizas están afectada por fallas
inversas y fracturas con un rumbo preferencial de NE 10 SW, con buzamiento de 70°
al SE (Fig. 6.2). También se puede observar en algunas partes una recristalización
parcial, y en otros sitios estilolitas. De acuerdo a las características litológicas y el
contenido fosilífero, se infiere que se acumuló en un ambiente de plataforma
carbonatada y su posición en el área de estudio podría corresponder a la parte postarrecifal interna o lagunar, de la denominada plataforma de Actopan (Parte Sur de la
Plataforma San Luis-Valles). El espesor de esta formación, solo ha sido estimado, ya
que no se ha podido medir, por que la base no aflora; sin embargo con base en la
construcción de secciones estructurales, se estima mayor a 1000 m. (Geyne, et al.,
1963), en las inmediaciones del río San Andrés y Amajac.
Relación estratigráfica, edad y correlación: Esta formación contiene fósiles como
rudistas, gasterópodos y pelecipedos, como Hedbergella Delrioensis sp. Y Hedbergella
conoidea sp. por lo que se ha datado (Chavez-Jacobo, 2005), ubicándolas en un rango
cronoestratigráfico del Albiano-Cenomaniano. La base de la Formación El Doctor, no
~ 46 ~
aflora, el contacto superior infrayace a la formación Méndez, en el poblado Cerro
Blanco y Sanctorum, al Noreste del poblado Santa María Amajac infrayace al
Conglomerado Amajac (Fig. 6.3), al norte del mismo poblado y en el balneario de
Amajac, subyace a la Formación Atotonilco El Grande, al NW del área de estudio se
encuentra cubierta por rocas volcánicas del Grupo Pachuca.
La formación el Doctor se correlaciona con la Formación Morelos de la cuenca de
Guerrero-Morelos, con la Formación Tamaulipas Superior, con la Formación Cuesta
del Cura y la Formación El Abra (Salvador-Flores, 2001).
Figura 6. Disposición de capas con espesores mayores de 50 cm de calizas de la Formación El
Doctor, las cuales presentan poca deformación, localizadas en la ranchería Puente de Dios.
~ 47 ~
Figura 6.1. Calizas de la Formación El Doctor, en la que se muestra, la presencia de nódulos, de
pedernal, localidad, al Este, del poblado de Sanctorum.
Figura 6.2. Calizas de la formación El Doctor, con estratos mayores de 50 cm, afectada por una
falla inversa con orientación NE-SW, las flechas indican el movimiento de las capas, en la
ranchería Puente de Dios.
~ 48 ~
Figura 6.3. Vista panorámica del Anticlinorio Atotonilco de la formación el Doctor, véase que el
Conglomerado Amajac, se encuentra al pie del Anticlinorio, fotografía tomada viendo al NE
desde el poblado Santa María Amajac.
4.2.1.2 Formación Méndez (Ks-Lu-Ar)
Definición: Fue descrita por primera vez por Aguilera y Ordoñez (1897),
posteriormente las describió Villarello y Bose (1902), en 1963 Geyne y colaboradores,
utilizan el nombre de formación Méndez para la unidad de lutita y areniscas la cual
sobreyace a la Formación Soyatal la cual aflora al NW de Atotonilco El Grande, en
donde no existe la Formación Soyatal, es discordante a la Formación El Doctor (Fig. 7).
Distribución: Esta formación se encuentra aflorando en el área de estudio de la
siguiente manera; en la parte Norte, perteneciente a los sinclinales de los pliegues de
la Sierra Madre Oriental, al Oriente y Poniente del Cerro Tíltepec, formando parte del
sinclinal Tíltepec al Norte-Centro, en la terracería que va desde el poblado de Sta.
~ 49 ~
María Amajac-Sauz Xathé, perteneciente al sinclinal Sauz Xathé, al SW en el poblado de
Cerro Blanco (Fig. 7.1), en la carretera que ve del poblado de Sta. María Amajac-Sauz
Sabino, formando parte del sinclinal Sauz Sabino, por último, aflora al NW, localizado
en el pablado de Sanctorum, perteneciente al sinclinal Doñana (Lamina 1).
Litología y espesor: Consta de una intercalación de capas de limolitas y lutitas, con
espesores de 2 a 10 cm., alternando con capas de margas y grauvacas, con espesores
mayores de 10 cm, con un rumbo preferencial de NE 60 SW, con un buzamiento de
40° SE. Presentan un color pardo amarillento en la roca sana y un color rojizo en la
roca intemperizada, en los remanentes se calcula un espesor mayor a 30 m., como en
el poblado de Sanctorum.
Relación
estratigráfica,
edad
y
correlación:
Estratigráficamente
sobreyace
concordantemente a la Formación El Doctor y subyace a la Formación Atotonilco El
Grande, al norte del poblado Santa María Amajac, en el poblado Cerro Grande,
infrayace a rocas volcánicas del Grupo Pachuca, se correlaciona con la Formación
Soyatal, a la cual se le determinó una edad del Cretácico Superior (Aguilar y Ordoñez,
1897).
~ 50 ~
Figura 7. Contacto discordante entre la Formación El Doctor de color gris y la Formación
Méndez de color amarillento en C. Blanco al SW del poblado Cerro Blanco.
Figura 7.1. Anticlinal en la formación Méndez, originado por la Orogenia Laramide, las capas
presentan espesores que van desde mm a cm, e intercalaciones de margas y lutitas, localidad
poblado de Cerro Blanco.
~ 51 ~
4.2.2. Cenozoico
3.2.2.1. Conglomerado Amajac (TpCgp)
Definición: El conglomerado que aflora en el área, fue estudiado por primera vez por
Segerstrom en 1963, asignándoles el nombre de Grupo El Morro, por su localidad tipo
en el Cerro El Morro a 6 km, al NE de Zimapán, los cuales consistían en conglomerado
calcárea rojizo, bien consolidado, no marino y dispuesto en capas gruesas y masivas,
últimamente, actualmente se le asigno el nombre de Conglomerado Amajac (BeltránRomero, et al 1994; Arellano-Gil, et al 2005).
Distribución: Aflora al noroeste y este, del pueblo de Santa María Amajac (Lamina 1).
Litología y espesor: Es un conglomerado que presenta tonalidades grises y gris oscuro,
bien compactado, mal clasificado, masivo, con partículas de arenisca y caliza en su
mayoría; en menor proporción contiene clastos de sílice y pedernal, caliza arcillosa,
lutitas calcáreas, material tobáceo y cuarzo (Fig. 8). El tamaño de los clastos varía
desde arena, gravas y hasta bloques aunque predominan los bloques mayores a 1
metro y van desde subangulosos a subredondeados, con matriz calcárea rojiza. En
algunos clastos se observan brechas intraformacionales de la Formación Méndez, con
matriz y cementante calcáreo.
En otra localidad se observa una interestratificación de capas de conglomerado
calcáreo con espesores de 80 cm y 2.30 m con capas de toba lítica. La toba está
~ 52 ~
constituida por cenizas de grano fino, fragmentos de roca volcánicos y calcáreos; el
color de intemperísmo es de tonos pardo- amarillentos y al fresco tonos café claro. Se
ha estimado en un espesor de 50 m. Estas rocas se depositaron en un ambiente
continental, en depresiones producidas localmente por plegamiento y fallamiento, en
forma de depósitos de talud y abanicos aluviales. En el caso de la localidad de La Luna,
se interpreta un ambiente lacustre, con influencia volcánica.
Relación estratigráfica, edad y correlación: Se le asigna una edad Eoceno TardíoOligoceno Temprano , con lo que se correlaciona, con el Conglomerado Metztitlán
(Facultad de Ingeniería, UNAM 1989), el Conglomerado el Morro, del distrito Minero
de Zimapán, el Grupo Balsas, en el estado de Morelos y Guerrero y el Conglomerado
Guanajuato, en el distrito minero de Guanajuato (Geyne, 1963).
Figura 8. Conglomerado Amajac, compuesto por líticos de caliza, redondeados a
subrendondeados con tamaños que varían de 1 a 50 cm, cementada por calcita, localizada a 1
Km. al NW del poblado de Santa María Amajac.
~ 53 ~
4.2.2.2. Vulcanismo Oligoceno-Plioceno de la Sierra de Pachuca
Este tipo de vulcanismo fue descrito por primera vez por Geyne et al. (1963), quienes
realizaron su estudio en el distrito minero de Pachuca-Real del Monte, mismo que fue
denominado, con el nombre de Grupo Pachuca y dividido en diez formaciones por
discordancias erosiónales o angulares. Dichas formaciones (de la base a la cima) son:
Formaciones Santiago, Corteza, Pachuca, Real del Monte, Santa Gertrudis, vizcaína,
Cerezo, Tezuantla, Zumate y San Cristóbal. Posteriormente la SGM (1997), realizó las
cartas geológico-mineras: Actopan F14D71 y Pachuca F14D81, escala 1:50000.
Sin embargo, en el presente investigación, basado en trabajo de campo, análisis
estratigráfico y petrográfico, se definieron, de manera más detallada, nuevos y
diferentes unidades volcánicos, las cuales corresponden a cuerpos volcánicos, tales
como domos y derrames de lava. Los análisis sugieren que el Grupo Pachuca,
comprende un vulcanismo más complejo que el descrito, en anteriores trabajos
geológicos (Geyne et al., 1963). Para fines de esta investigación y de acuerdo a lo
observado en campo, se propusieron 4 zonas volcánicas, de acuerdo a su litología y
geoformas volcánicas. A continuación se describen dichas zonas:
 Zona Volcánica Santa Inés-El Chico
Esta zona volcánica, se localiza al sur del área de estudio, se le asigno este nombre
debido a que se extiende desde el poblado Santa Inés al Oeste, hasta el este, de
~ 54 ~
Mineral El Chico. Se encuentra compuesta por edificios volcánicos dómicos, con
orientación Este-Oeste, con derrames de composición riolítica (Fig. 9A), entre los
que se encuentran, el de Cerro Alto y el Cerro Cueva Blanca.
Estos domos, megascópicamente presenta un color en roca sana, gris claro y un
color de intemperismo, pardo claro, con textura fanerítica-porfídica, al
microscopio, se observo una textura porfídica, inequigranula hipocristalina; con
minerales, principalmente; de plagioclasas, anfíboles, biotita, cuarzo y piroxenos,
clasificándola modalmente (Streckeisen, et al., 1976), como una riolita de biotita y
anfíbol (Fig. 9B).
En otros afloramientos al Oeste del poblado de mineral el chico se observaron
depósitos piroclásticos como son: flujos de bloques y cenizas, intercalados con
oleadas piroclásticas, con espesores de 15 a 20 cm y depósitos de caída de pómez,
con espesores de 60 cm, estos depósitos presentan líticos dacíticos de biotita y
fragmentos de pómez dacíticos (Fig. 9.1).
Se encuentra limitada al Noreste, por la Zona Volcánica Santiaguito-La Bolsa, al
norte, por la Zona Volcánica La Mesilla-Cerro Blanco, separado, por la Falla El
Chico, que presenta una orientación E-W y en la parte noroeste, colinda, con la
zona Volcánica Los Frailes – El Águila .
~ 55 ~
Figura 9.- Fotografías en las que se muestran: A) Afloramiento de rocas riolítica, de color
gris claro, estructura masiva, B) Fotografía de microscopio, tomada, con nicoles cruzados
(2,5X), en la que se observa fenocristales, de Plg=plagioclasa, Anf=anfíbol, Qz=cuarzo,
Bi=biotita.
Figura 9.1. Secuencia de flujos de ceniza, intercalados con oleadas piroclásticas, en el poblado La
Presa.
~ 56 ~
 Zona Volcánica Santiaguito-La Bolsa
Se encuentra al sureste del área de estudio, se le asigno este nombre, por que se
extiende, desde, el sur del poblado Mineral Santiaguito, hasta el Cerro La Bolsa, al
norte, está compuesta por 3 domos, alineados, con orientación NE-SW, de
composición dacítica (Fig. 10A),
con los nombres de: Cerro Tepeje, Cerro
Santiaguito y Cerro La Bolsa.
Megascopicamente, se observo que las rocas muestran un color gris claro en roca
sana, a color pardo, en roca intemperizada, en lamina delgada, presenta textura
porfídica, compuesta por una mesostasis microlítica, con cristales de plagioclasa
sódica, zoneadas, cuarzo, anfíboles y cristales de alteración como calcita. Las
rocas, se clasificaron modalmente como dacitas de anfíbol (Fig. 10B).
Esta Zona Volcánica, se encuentra separada, al Oeste, de la Zona Volcánica Las
Mesilla, por la falla Río El Chico, la cual es de tipo normal, presenta un rumbo NNESSW, al Sur, se encuentra, dividida de la Zona Volcánica Santa Inés-El Chico, por la
falla normal El Chico y al Norte, se encuentra limitada, por la Formación Atotonilco
EL Grande Clástica y Basáltica.
~ 57 ~
Figura 10.- fotografías que muestra; A) Afloramiento de flujos de lavas dacíticas, la cual
presenta, color gris claro, estructura masiva, B) Fotografía microscópica, en nicoles cruzados
(2,5 X), en la que se muestra la textura porfídica, y minerales de Plg=plagioclasa, Px=piroxeno,
Anf=anfíbol.
 Zona volcánica Las Mesillas-Cerro Blanco
Esta zona se localiza, en la parte central del área de estudio, desde el Cerro Las
Mesillas, al sur, hasta el este del poblado Cerro Blanco al norte, está compuesta por
derrames de rocas basálticos y 3 domos riolíticos, con orientación NE-SW, entre
los que se encuentra: Cerro Las Mesillas, Cerro La Hierba y el Cerro La Viga,
asociados a una zona de extensión NNE-SSW.
Los basaltos, se extienden principalmente, al suroeste de esta zona,
megascopicamente, presentan un color, en la roca sana, gris obscuro y de
intemperismo color pardo, por el intemperismo, al microscopio, presenta una
textura porfídica, con una mesistasis de cristales de andesina y fenocristales de
~ 58 ~
olivino y piroxenos, por lo que se clasificaron modalmente, como basaltos de
olivino, de textura microlítica (Fig. 11), se observa, que su origen, es de tipo
fisural.
Toda la secuencia se presenta muy fracturada por efecto de deformación frágil y
muy alterada debido a intemperismo esferoidal.
Las riolitas: conforman un grupo de domos, cuyas orientaciones son NNE-SSW
(Las Mesilla, La Hierba, La Viga), en muestra de mano, son porfídicas, presentan un
color, en roca fresca, color claro a rosa, e intemperizan a colores, con tonos violetas
(Fig. 11.1A), rosa y gris claro; Microscópicamente, tienen una textura vitrofídica,
eutaxítica y fluidal, con sosciaciones de cristales de plagioclasa, feldespato
potásico, cuarzo y anfibol. Tambien muestran ocasionalmente textura esferulítica
(Fig. 11.1B), el grupo de domos probablemente extruyó, a través de fisuras NNESSW.
Los domos y basaltos, se encuentran limitados; al Este, por la Falla Río El Chico,
separándola, de la Zona Volcánica Santiaguito–La Bolsa, al Sur, por la Falla El
Chico, (limitándola de la Zona Volcánica Santa Inés-El Chico) y al Oeste, por la Falla
Puente de Dios, (separándola, de la Zona Volcánica Los Frailes-El Águila), las tres
fallas, son de tipo normal, a su vez se encuentran afectadas, por falla anulares, en la
parte sur, (los domos, tienen un control estructural por estas fallas), por su parte,
la zona volcánica al norte, esta afectada, por fallas normales y laterales, por las que
~ 59 ~
salieron, flujos de lava riolítica y de toba riolítica, al Norte, se encuentra en
contacto, por falla, de calizas, de la Formación El Doctor y por intercalación, de
lutitas y areniscas, de la Formación Méndez..
Figura 11. Fotografía central, muestra, el contacto, entre flujos de roca basáltica y riolítica; la
primera, se observa de color gris, estructura masiva y la segunda, de color rosado a violeta e
intemperismo esferoidal la de la izquierda muestra la fotografía al microscopio, en nicoles
cruzados (2,5X), de fenocristales de Plg=plagioclasa, Olv=olivino, presenta una textura
microlítica (basalto de olivino),
y la fotografía de la derecha muestra, fenocristales de
Qz=cuarzo y Bi=biota (Riolita), localidad, Cerro Garambullo.
Figura 11.1 A) Riolita afectada por fluidos hidrotermales e intemperísmo esferoidal, cubierta por
suelo de espesor de aprox. 40 cm., B) Estructura fluidal de toba riolítica, los cuales presentan
alteración hidrotermal situado, a 600 m. al NE del poblado Cerro Blanco.
~ 60 ~
 Zona volcánico Los Frailes-El Águila
Se localiza al Oeste del área de estudio, desde el cerro Los Frailes, al sur, hasta el Cerro
El Águila, al norte, se caracteriza, por presentar salientes topográficas, originadas por
la erosión, de cuerpos volcánicos, con orientación NE-SW (Fig. 12), esta zona,
comprende, de 9 domos, entre los que se encuentran: Cerro Los Cuervos, Cerro Los
Frailes, Cerro Los Conejos y el Cerro El Águila (Lamina 1).
Los domos consisten de alternancias de derrames de lavas, con brechas autoclásticas.
Megascópicamente, presentan, estructura masiva fluidal (Fig. 12.1) y brechosa, con
textura porfídicas, tienen un color en roca fresca, gris claro y un color de
intemperismo pardo. Su mineralogía consiste de plagioclasas, feldespatos potásicos
(sanidino) anfíboles (hornblenda) y biotita. Las rocas se clasificaron modalmente,
como riolitas de biotita-hornblenda.
La morfología en forma de ahujas y torres, son características, de esta área volcánica, y
son ocasionadas, debido a la erosión diferencial, debido a la presencia de alteración
hodrotermal y alternancia de brechas volcánicas, en la sucesión volcánica (Fig. 12 y
Fig. 12.1).
~ 61 ~
Esta zona volcánica, se encuentra afectada, por esfuerzos de tipo extensional, que se
manifiestan, en forma de fallas normales (con orientación NNW-SSE) y laterales (de
dirección NE-SW), al norte y por fallas normales, con rumbo NW-SE y E-W que se
encuentran, ql sur, en forma de gabens, lo que nos indica, que los esfuerzos, son de
tipo tensional, que presentan dirección, NNE-SSW y N-S, en fallas normales y NNWSSE, en fallas laterales.
Limitan, al Norte, con calizas, de la Formación El Doctor, al Este, con la Falla Puente de
Dios, el vulcanismo de la Zona Volcánica Las Mesillas-Cerro Blanco y Santa Inés-El
Chico, bordean el área, al sur y sureste.
Figura 12.- Fotografías panorámicas, observando al NE, de las salientes topográficas, originadas
por la erosión, que afecta a domos vulcanismos, de composición riolítica; A) En primer plano, de
la fotografía, se observa, el Cero Los Cuervos y al fondo, las peñas; Las Monjas y Los Frailes,
ambos, tienen una orientación NNW-SSE, B) Fotografía de la peña El Conejo, que al igual que los
anteriores, se encuentra alineado, con el mismo rumbo.
~ 62 ~
Figura 12.1. Estructura brechoide y fluidal, de los derrames riolíticos, de los domos Loas Frailes y
Las Monjas, también, se puede observar, el intemperismo esferoidal, de la alteración de la roca.
3.2.2.3. Formació Atotonilco El Grande
Definición: Este nombre fue propuesto por Segerstrom en 1961, de acuerdo a las
cercanías del poblado del mismo nombre. El cual se divide informalmente en dos
secuencias o miembros, de acuerdo a su composición por Arellano-Gil en el 2005, las
cuales son; Secuencia Atotonilco El Grande clástico y Secuencia Atotonilco El Grande
basáltica (Fig. 13).
Secuencia Atotonilco El Grande clástica (TpCg-Ar), se distribuye ampliamente desde
el Oeste en las cercanías de Atotonilco el Grande hasta la parte septentrional al Norte
y Noroeste del poblado de Santa María Amajac, de manera aislada se encuentra otro
afloramiento de esta Formación al Oeste del poblado Sanctorum (Lamina 1), en forma
~ 63 ~
de montículos sobreyaciendo a rocas volcánicas al Sureste del poblado del Paso
Amajac (Fig. 13.1).
Litología y espesor: Es de una litología variada, pero sigue un patrón sedimentario
uniforme en la forma de su depósito. De manera general la secuencia lacustre consiste
de la base a la cima de conglomerados, en donde la mayoría se encuentran
medianamente compactados a excepción del conglomerado que se encuentra en
Sanctorum, en la cual se observa una secuencia mayor de 10 m., de alternancias de
capas de 1.5 m. con capas de 20 cm, compuestas de conglomerado, con rumbo
preferencial NE70SW y un echado de 85° al SW, constituida de clastos de rocas calizas
de la formación el Doctor y volcánicas del Grupo Pachuca, angulosos y subangulosos
poco compactos (Fig. 13.2). Están mal clasificados donde predominan fragmentos de
andesita y en menor proporción de riolita, tobas y calizas; el tamaño de los clastos
varía de arenas gruesas a cantos y bloques, bien redondeados aunque en ocasiones
son subangulosos, con matriz arenosa, de acuerdo a las litofacies de la formación
Atotonilco, descritas por Arellano et al., en el 2005, corresponde a la litofacies de
conglomerado, con una matriz arenosa y cementada por carbonatos, presenta un
espesor total de 30 m.
Sobreyaciendo a los conglomerados se encuentran depósitos de limolita o de arenisca,
en el caso de las limolitas son de color gris al fresco, con vesículas, ignofósiles y
horadaciones de raíces con marcada influencia volcánica; en estratos que varían de 60
~ 64 ~
cm a 1.5 m de espesor. Se intercalan con tobas vítreo-líticas o pumicíticas de color gris
al fresco y tonos oscuros al intemperísmo, en donde se pueden observar cristales de
feldespato; se presenta en estratos de 3 a 10 cm y hasta 40 o 50 cm de espesor, los
cuales esporádicamente presentan calcos de hojas. En otras zonas de la secuencia las
limolitas se encuentran intercaladas con areniscas clasificadas de acuerdo al
contenido de matriz (arcillosa) o cementante (silicio o calcárea) en grauwacas líticas,
litarenitas (calcáreas) y arcosas con un alto contenido de material volcánico, que
varían en tamaño de grano de arena muy fina a gruesa.
Así mismo se pueden encontrar horizontes de lapilli, lutita limosa y tobas que han
sufrido cierto retrabajo. Hacia la cima de la secuencia se pueden observar varios
lentes de arenisca conglomerática y de conglomerados. Sin embargo, en contraste y
sobreyaciendo de igual manera al conglomerado, en el poblado de Sanctorum, se
encuentra una secuencia rítmica, finamente laminada de limolitas arenosas y margas
con intercalaciones de tobas vítreo-pumíticas. Dicha secuencia se caracteriza también
por su abundante contenido macrofósil y microfósil.
Edad y correlación: De acuerdo a estudios isotópicos de Fission-track
40Ar/39Ar
(Kowallis et al. 1998), se le asigna a esta formación una edad entre 4.74 y 4.89 Ma.
correspondiente al Plioceno, se correlaciona con la Formación Tarango.
Secuencia Atotonilco El Grande Basáltica (QB): Esta compuesta principalmente por
mesetas de lavas basálticas, se distribuyen, en cuatro áreas principales, 1) al Noreste,
~ 65 ~
desde el poblado Atotonilco El Grande, hasta el sur, aproximadamente a 13 km de
distancia y continua al norte hasta el río Venados, 2) la mesa Doñana, al Norroeste, 3)
al Noeroeste del área de estudio y al sur de la Mesa Doñana, La Mesa Chica, y 4) en la
parte Norte-Centro, al NE del poblado de Santa María Amajac. Consiste de alternancia
de derrames de lavas basálticas, megascopicamente de texturas afaníticas-faneríticas,
de color gris a negro, en roca sana. Mocroscopicamente, presentan una textura
microlítica-pilotaxítica y traquítica, con ocasionales fenocristales de plagioclasa,
olivino, augita e hiperstena, clasificándose modalmente (Streckeisen et al., 1976),
como un basalto de olivino, en afloramiento, presenta diaclasamiento columnar
originadas por la tensión al irse enfriando la lava, acompañada por la disminución del
volumen. Se caracteriza también por mostrar intemperismo esferoidal (Fig. 13.3),
como los que afloran en el libramiento del poblado de Atotonilco el Grande-Santa
María Amajac y en Mesa Doñana, con espesores mayores a 2 m, estratigráficamente se
encuentra arriba de la secuencia Atotonilco El Grande clástica y de acuerdo a estudios
realizados por Cantagrel y Robin (1979), le asignan una edad al basalto Atotonilco de
entre 2.5 y 2.3 Ma. correspondiente al Plioceno-Pleistoceno.
~ 66 ~
Figura 13. Contacto en el cual se observa la relación de la secuencia Basalto Atotonilco (QB), el
cual se observa de forma columnar sobreyaciendo en la secuencia Atotonilco El Grande clástica
(TpCg-Ar), localizado a 80 m., en línea recta al Sur del Balnearia Amajac, sobre la carretera
Atotonilco El Grande-Santa María Amajac.
Figura 13.1. Fotografía panorámica de la secuencia Atotonilco El Grande clástica, en forma de
montículos estratificada. Localidad a .5 Km. al SE del poblado Paso Amajac.
~ 67 ~
Figura 13.2. Alternancia de capas conglomeraticas, compuesta de clastos de riolita, toba y caliza,
de la formación Atotonilco El Grande con rumbo preferencia al NE, en el poblado de Sanctorum,
fotografía tomada viendo al NW.
Figura 13.3 Secuencia Basáltica Atotonilco; a) Basalto columnar sobreyaciendo a los depósitos
lacustres de la Secuencia Clástica Atotonilco, b) intemperísmo esferoidal.
~ 68 ~
3.2.2.4. Rocas intrusivas hipabisales
En el área de estudio se encuentra en forma de diques de composición félsica y máfica,
estos diques se encuentran intrusionando a rocas que van desde el Cretácico, hasta,
las del Terciario (Sierra de Pachuca).
 Diques Félsicos
Estos diques corresponden a dos tipos, un de carácter granítico-granodioritico y los de
carácter riolítico. Los diques de carácter granítico y granodiorítico, presentan un color
pardo a amarillento al natural, presenta fenocristales de cuarzo y feldespatos, en una
matriz de grano fino (Fig. 14), estos cuerpos intrusivos presentan longitudes mayores
de 200 m, a microscopio, se observa, minerales de cuarzo y feldespatos, de textura
microgranular, clasificándose, como un microgranito, estos intrusivos, se encuentra,
aflorando, en el poblado de Capula y, con orientación N40°W, probablemente, diques,
como estos, pudieron dar lugar a los yacimientos minerales de Mineral El Chico, al
igual, que los diques, que se observan al sur del poblado de Santana, los cuales
presentan, un rumbo NW45SE y un echado de 80 SW (Fig. 14.1A), se encuentra, mas
fracturado, textura afanítica, presenta poco contenido de cuarzo, color de
intemperismo, pardo rojizo, estos intrusivos, se encuentran en la Zona Volcánica
Cimbrones-Cerro Blanco.
~ 69 ~
Los diques de carácter riolítico, se localizan al Oeste del área de estudio, en las
cercanías del poblado de Santa María Magdalena, de color rosa, al natural y capas
intemperizadas de color pardo rojizo, con orientación NW85SE y un echado de 85 al
NE (Fig. 14.1B), acompañado de dos bandas de obsidiana, megascopicamente,
presenta un textura afanitica, con minerales de cuarzo y feldespatos así como oxidos.
 Diques Máficos
Estos diques, se localizan al Este del poblado Sanctorum con orientación N46°W y un
buzamiento de 50° al NE y al norte del poblado de Santa María Magdalena, ambos
afectados por fallas normales, presentan un color gris claro y obscuro al natural, un
color pardo, de intemperismo, textura afanítica, minerales como plagioclasa, óxidos y
vidrio, presentan espesores que van de centímetros a metros (Fig. 14.1).
Se le ha asignado una edad de Plioceno Superior, de origen ígneo Hipabisal, de poca
profundidad (De los Santos et al., 1996).
Figura 14. A) Microgranito, en forma de dique, con orientación NW-SE, el cual, se encuentra
~ 70 ~
intrusionando a rocas riolíticas del Terciario, B) Fotografía al microscopio (2,4 X), en nicoles
cruzados, muestra microscristales de cuarzo y feldespatos, en el centro de la foto, se observa una
veta de cuarzo desplazada, localidad poblado de Capula.
Figura 14.1. Fotografías, que muestran diques riolíticos, en ambos casos, intrusionando a
rocas de composición riolítica; A) Dique riolítico, aflorando, al suroeste, del poblado de
Santana, el cual presenta, una orientación NW-SE, B) Dique riolítico, aflorando al Este, del
poblado de Santa María Magdalena, con rumbo NNW-SSE.
Figura 14.1 a) Dique Máficos, afectado por una falla normal, al igual, que a calizas de la
~ 71 ~
Formación El Doctor, b) Xénolitos, de forma angulosa de composición básica, localidad a 1.7 km
al SE del poblado Sanctorum.
3.2.2.5. Depósitos Recientes
Son depósitos de material de acumulación reciente, de origen continental, los cuales
corresponden con depósitos de talud, aluvión y caliche. Estos depósitos se encuentran
distribuidos de la siguiente manera: los de talud localizados al Sureste y Noroeste del
poblado el Zoquital, los de aluvión corresponden principalmente a los depósitos del
valle del Río Amajac y sus afluentes, y las principales costras de caliche se localizan
tanto al Sureste como al Oeste del poblado de Santa María Amajac. Los depósitos de
aluvión corresponden a gravas (gránulos, guijarros, guijarrones y bloques), arenas,
limos y arcillas; principalmente de andesitas, riolitas y basaltos; en otras localidades
los clastos que predominan son de calizas. El caliche corresponde a depósitos que se
encuentran cementando a otros depósitos recientes y que enmascaran a los
afloramientos rocosos. Los depósitos de talud, consisten de gravas arenas y limos, de
composición calcárea, mal seleccionados y mal clasificados, hacia la cima han
desarrollado suelos residuales, se encuentran entre los cuerpos volcánicos,
originados, por la erosión y depositados, en los causes, de los arroyos.
El espesor de estos depósitos es muy variable, ya que en algunos sitios puede tener
espesores de tan solo un metro mientras que en otros llegaba ser de pocos a decenas
de metros, estos depósitos cubren en forma discordante a las diferentes secuencias
~ 72 ~
que afloran en el área, así, los depósitos de talud localizados al sureste y noroeste del
Zoquital, cubren discordantemente a rocas de las formaciones el Abra, Soyatal y
Atotonilco el Grande.
El caliche del Sureste de Santa María Amajac, cubre discordantemente al
Conglomerado Amajac y el que está al Oeste de dicho poblado, cubre
discordantemente a las formaciones El Abra y Soyatal. El aluvión que se encuentra en
el valle del Río Amajac y sus afluentes, cubren discordantemente a las formaciones el
Abra, Soyatal, Atotonilco El Grande, conglomerado Amajac, y Grupo Pachuca.
~ 73 ~
5. ANALISIS ESTRUCTURAL
La geología estructural es una rama de la geología que nos permite estudiar las características
estructurales que se presentan en los macizos rocosos que forman la corteza terrestre, estas
estructura son arreglos espaciales y temporales característico de un conjunto rocoso, y trata de
entender las condiciones de los esfuerzos, los cuales son fuerzas que se aplican sobre un área
del plano, que producen fallas, las cuales se originan por la deformación frágil (Sitter, 1976;
García-Palomo, 1998; Arellano Gil et al., 2002), el cual está dado por: (σ=F/A), donde
σ=esfuerzo, F=fuerza, A=área.
5.1. Deformación Frágil
El comportamiento frágil se da cuando las rocas alcanzan antes la línea de fracturación que la
de resistencia plástica, se presenta en los materiales de la corteza que no tienen cohesión,
provocando fallas y fracturas.
Las fracturas, son superficies a lo largo de las cuales una roca o mineral se ha roto o ha perdido
cohesión, el conjunto de fracturas que indican un desplazamiento normal paralelo a su
superficie se les conoce con el nombre de diaclasas (joints) y las fallas son superficies a lo largo
de las cuales un lado a sufrido un desplazamiento con respecto al otro, en dirección paralela a la
superficie.
~ 75 ~
5.1.1. Geometría de la deformación frágil
Esta geometría se determina por medio de la cizalla pura, conocido también como Modelo
Andersoniano o Coulomb-Anderson y por el de cizalla pura también denominada Modelo de
Riedel.
Cizalla Pura, fue propuesto por Anderson en 1951, presenta las siguientes características (Fig.
15):
a) Explica la orientación de las fallas con respecto a un campo de deformación triaxial.
b) La elipsoide de deformación guarda la misma orientación aunque se aumente la
deformación.
c) La deformación es coaxial e irotacional.
d) Las fallas y fracturas que aquí se forman son conjugadas.
e) Las fallas o fractura formadas crean una ángulo agudo entre si y bisectado por la dirección de
máxima compresión.
f) Se forman fallas inversas perpendiculares a la misma dirección, mientras que las grietas de
extensión y las fallas normales, son paralelas a la dirección de máxima compresión.
g) La separación medible es menor de cientos de kilómetros.
h) Son típicas en pliegues y cabalgaduras, donde las fallas y fracturas conjugadas cortan a los
ejes de los pliegues.
Cizalla Simple, este sistema presenta las siguientes características (Fig. 15):
a) No coaxial.
b) Los componentes de la elipse de deformación rotan.
~ 76 ~
c) Se le denomina cizalla rotacional.
d) Forma estructuras asimétricas.
e) Las estructuras formadas en esta se encuentran de forma escalonada.
f) Forma estructuras no paralelas a la dirección de la cizalla aplicada, conocida como sintéticas
(R) y antitéticas (R´), las cuales se caracterizan por presentar ángulos comúnmente de 15°
y 75° con respecto a zona de falla principal.
g) Forman estructuras de extensión (T), con orientación aproximada de 45°.
h) Se forman las fallas denominadas P y X.
i) Las P se forman 15° con respecto a la cizalla principal y presenta un movimiento lateral con
componente inverso.
Figura 15. Comparación geométrica de los sistemas de cizalla pura y simple, mostrando la rotación
progresiva de la elipse de deformación finita con incremento de esfuerzo (modificado de García-Palomo,
2002).
~ 77 ~
5.1.2 Fallas y su proyección estereográfica
De acuerdo con la clasificación de Anderson (1951) de acuerdo a: a) la dinámica, b) basada en
el posicionamiento de los tres vectores principales de esfuerzos: σ1 (esfuerzo mayor o vertical),
σ2 (esfuerzo mediano u horizontal), σ3 (esfuerzo principal menor u horizontal), ortogonales
entre sí, c) deben de cumplir una regla de σ1>σ2>σ3, y d) dependiendo de la posición de los
vectores, las clasifica de la siguiente manera (Fig. 16):
Falla normal: Se produce cuando dos bloques se deslizan sobre el plano de falla, provocando
un mayor desplazamiento horizontal y vertical, conforme a la línea de máxima pendiente,
ocasionando una mayor distancia neta, provocada por el deslizamiento hacia abajo del bloque
de tacho con respecto al bloque de piso, presenta las siguientes características: a) posición de
los vectores (σ1 vertical, σ2 y σ3 horizontal), b) desplazamiento al echado, c)alto ángulo de
echado (44° a 90°), en ocasiones es menor, d) ángulo del pitch alto, e) forman horst y graben, f)
se forman por procesos de extensión, g) la falla buza hacia las rocas más jóvenes, h) se forma
independiente de un plegamiento (Sitter 1976; Alaniz-Álvarez, et al., 1997; Arellano-Gil et al.,
2002; Arzate, et al., 2006; García-Palomo et al., 2008; Suter 2008; Gonzales et al., 2009).
Falla inversa: Se origina cuando dos bloques se desplazan por el plano de falla, ocasionando la
reducción del desplazamiento horizontal y vertical, originando una menor distancia neta,
provocado por el deslizamiento hacia arriba del bloque del techo en relación con el bloque de
piso, presenta las siguientes características; a) está íntimamente relacionadas con el proceso
del plegamiento, b) posición de los vectores (σ3 vertical, σ1 y σ2 horizontal), c) bajo ángulo de
~ 78 ~
echado, en ocasiones presentan ángulo alto, d) se forma por proceso de compresión, f) buza
hacia las capas más viejas (Sitter 1976; Alaniz-Álvarez, et al., 1997; Arellano-Gil et al., 2002;
García-Palomo et al., 2008; Gonzales et al., 2009).
Falla de desgarre o transcurrente: Se produce por el desplazamiento de dos bloques uno con
respecto del otro de forma horizontal, en dirección del rumbo, son también llamadas rifts, fallas
de rumbo deslizante, según su extensión y fallas de cizalla para las más pequeñas, presenta las
siguientes características: a) pueden ser falla lateral derecha, si el bloque que se encuentra
enfrente del observador se desplazo de forma dextral y lateral izquierda, si el bloque se
desplaza de forma sinestral, b) se forman por procesos compresivos, c) posición de los vectores
(σ2 vertical, σ1 y σ3 horizontal), d) pueden cambiar a fallas inversas, e) bajo ángulo de pitch, f)
ángulo del echado casi vertical (Sitter 1976; Arellano-Gil et al., 2002).
Una de las técnicas para representar datos de fallas, fracturas, pliegues, esquistosidad, foliación,
discordancias, o cualquier lineamiento o discontinuidad (Ruiz et al., 1999), inclusive de
centenares de estos, para una mejor manejo y análisis, es la proyección estereográfica (Fig. 16)
que permite representar estructuras geológicas tridimensionales en dos dimensiones.
Existen diferentes redes estereográficas, las cuales se emplean de diferentes formas. Entre las
más comunes se encuentra la red de Wulff, en dos dimensiones, la parte inferior de una esfera
cortada por la mitad. En ella se pueden marcar las estructuras como líneas que cortan la esfera.
la de Schmidt (o de igual área) en la cual se plotean los polos de la misma manera que en la red
de Wulff. La diferencia radica en que en esta red las áreas son iguales, de tal manera que se
~ 79 ~
evita una concentración muy grande de puntos en el centro de la red, como ocurriría con una
red de Wulff, y la de Kalsbeek, esta nos permite definir direcciones preferenciales cuando se
tienen muchas mediciones, determinar ángulos de intersecciones de planos y medir ángulos
entre planos.
Las tres redes anteriores son las más utilizadas, sin embrago también se pueden representar
datos de lineamientos, de posibles fallas o fracturas, en una dimensión por medio de las rosetas
de fracturas, la cual nos permite visualizar la orientación preferencial de los esfuerzos.
a)
N
σ1
.
σ3
σ2
σ1
σ2
..
σ3
σ3
80°
σ3
σ2
σ3
σ2
Estría
.+ .
σ1
σ1
Estría
σ1
b)
σ3
N
.
σ2
σ2
σ1
30°
σ1
σ3
σ2
σ3
.+
σ2
.
σ1
σ3
σ1
σ1
σ3
c)
σ2
σ1
σ2
σ1
σ3
N
σ3
σ3
.
σ3
σ1
.
σ1
+
σ3
σ1
σ3
σ2
Figura 16. Sistema de fallas conjugadas y su proyección estereográfica: a) falla normal. b) falla inversa.
c) falla lateral o de desgarre, las flechas indican la dirección de los esfuerzos (modificado de Anderson,
1951).
~ 80 ~
5.2 Criterios para identificas indicadores cinemáticos en falla
5.1.3.1 Criterios que involucran estructuras secundarias
Uno de los principales indicadores cinemáticos en un plano de falla, son los elementos
estriados, que se producen cuando ocurre un desplazamiento entre bloque y bloque, dando
origen a la falla principal (M), cuando se forma esta falla, se forman consigo, otros grupos de
fallas y fracturas, propuestas por Petit, (1987).
Fracturas de Tensión (T); se forma a 45° de la falla principal, emplea fracturas de tensión, que
buzan en dirección del sentido de la falla, que se generan probablemente antes que la falla (M)
y por intemperísmo mecánico (Fig. 17c).
Fallas de Riedel (R-R’); se forman en pares conjugadas con un ángulo entre sí de 60° y que a
partir de la falla principal (M), R tiene un ángulo de 15° y R´ de 75°.), Las fallas R, son fallas
sintéticas de bajo ángulo y las fallas R’; son antitético de alto ángulo (Fig. 17c).
Estas tres fallas se encuentran orientadas con un ángulo agudo, en el sentido de movimiento de
la Falla Principal (M)
Fallas P; son de bajo ángulo con respecto a la falla principal e inclinación opuesta a su sentido
de movimiento (Fig. 17c).
Estas estructuras secundarias se emplean, para determinar el sentido de movimiento de la Falla
Principal o Maestra, empleando ciertos criterios:
~ 81 ~
Criterio T: Este criterio se utiliza principalmente para el deslizamiento de los glaciares,
empleando facturas de tensión, que buzan en el mismo sentido que la Falla Maestra, estas
fracturas pueden estar rellenadas por minerales (Fig. 17d).
Criterio R: Este criterio utiliza fallas de tipo R y R´, se divide en dos tipos; tipo RO, en este,
forman escalones en sentido contrario al movimiento del bloque faltante, es de tipo RO, estos
escalones encaran al bloque opuesto y son llamados incongruentes, no se encuentran muy
estriados, y el tipo RM, forman estructuras lunadas, cuyo lado indica el movimiento del bloque
faltante, el plano de falla se encuentra completamente estriado, forman escalones con no
encaran el movimiento de del bloque faltante, estos son llamados escalones congruentes, en
rocas ígneas, por minerales de cuarzo, epidota et., y de calcita en calizas (Fig. 17c).
Criterio P: en este criterio, se observan las estrías en los escalones que encaran el bloque
faltante tiene dos tipos; el tipo PO, se aplica a escalones incongruentes, en los cuales se
presenta una combinación de un escalón estriado y uno sin estrías, formados por fracturas de
tensión, y el tipo PT, en el cual no se observan escalones, pero si se observan estrías, este tipo
se observa en estructura en forma de plumas en juntas preexistentes, este criterio se ha
observado en rocas volcánicas que contienen clorita y óxidos (Fig. 17f).
~ 82 ~
Figura 17. a) y b). Comparación de estructuras, la primera, se puede aplicar en rocas ígneas, que presentan
composición homogénea, la segunda, son estructuras que se presentan en rocas arcillosas, en las que se
podría presentar confusión al identificarlas. c) arreglo geométrico de las fracturas bajo un régimen de
cizalla simple. (d)-(f) Criterios de indicadores cinemáticos, que se basan en estructuras secundarias
(adaptada de Petit, 1987).
Existen elementos con los cuales se puede determinar el sentido de movimiento de la Falla
Principal, utilizando las estructuras secundarias:
Sigmoides y lentes: se producen cuando existe una mayor rotación de las estructuras
secundarias R-R´ y P, complicando la determinación de estas estructuras, nos que indican un
mayor estado de deformación, y nos podría indicar el sentido de la falla, considerando los
siguientes factores: a) Sigmoide vertical, indica una falla normal, las fracturas P y R buzando en
~ 83 ~
la misma dirección de la falla maestra (M) b) sigmoide en posición acostada, indica un falla
lateral, las fracturas P apuntan en dirección contraria al movimiento y forman un ángulo agudo
con respecto a (M), y c) los sigmoides se encuentran en forma horizontal. Una característica de
los sigmoides para determinar el sentido de movimientos, es que en los extremos de estos
están curveadas en la dirección del sentido de movimiento (Fig. 18a).
Estructuras en échelon (Fig. 18b): son arreglos paralelos e inclinados de las fracturas de
tensión y fallas R-R´, de acuerdo a su inclinación, se determina el sentido de la Zona de cizalla
principal, si estas estructuras tienen sentido horario, la falla principal es antihoraria o siniestral
(izquierda), si tienen una sentido antihoraria, indican una falla horaria o diestral (derecha).
~ 84 ~
Figura 18. Criterios de cizalla. a) Arreglo anastomosado de estructuras sigmoides y con criterio de
movimiento sobre una zona de falla. b) Fracturas R y P en una zona de cizalla (adoptado de Mercier y
Vergely, 1992).
~ 85 ~
5.3. Análisis del mapa de morfolineamientos
Los morfolineamientos, son los elementos que se presentan en direcciones preferenciales y son
el producto de la actividad endógena, cuya geometría es de líneas rectas o curvilíneas (GarcíaPalomo, et al., 2008). Pueden ser estructuras geológicas como ejes de pliegue, fallas o fracturas,
que se observan en el relieve, siendo remarcados principalmente por las fuentes fluviales de la
zona.
De acuerdo al análisis de los mapas topográfico, hipsométrico e hidrológico, por medio de
software y fotointerpretación de fotografías aéreas 1:20000, se identificaron los lineamientos
del área de estudio de posibles fallas, fracturas y pliegues, con el fin de realizar el mapa de
lineamientos que nos permita planear en gabinete puntos de interés para su posterior visita en
campo para su análisis estructural.
El mapa del área de estudio se dividió en 4 zonas para su mejor interpretación (Mapa 4), por
medio de rosetas de fractura por medio del software Georient, en el cual nos permitirá el
análisis de los lineamientos en su conjunto, que se observan en cada zona, para su análisis por
área, que al final se reunirán los datos totales, para su análisis general de los lineamientos que
se identificaron en el área de estudio.
En el mapa de lineamientos del área, la principal característica de los lineamientos es la
siguiente: en la mayoría del área presenta una orientación preferencia de lineamientos NW-SE
y NE-SW, así como curvilineamientos en la parte central del mapa, posibles fallas en forma de
~ 86 ~
anillo, características de las calderas de colapso, los cuales conforman una estructura
semicircular con una orientación NE-SW, la cual es atravesada por un lineamiento con
orientación de 45° al NE, en la parte SE del área se observan dos lineamientos con orientación
E-W y con menor presencia lineamientos con orientación N-S.
Posteriormente el mapa de lineamientos de la región de Sta. María Amajac se dividió en cuatro
cuadrantes (Mapa 4), para su mejor estudio del comportamiento de los lineamientos, los cuales
se realizaran por medio de rosetas de fracturas, lo que permitirá determinar la orientación de
estos, así como el efecto de los esfuerzos que están actuando y que le dieron la forma que
presentan los curvilineamientos (Mapa 4).
Cuadrante 1 (C1): El conjunto de lineamientos, que se observan en el cuadrante 1 (C1), se
reconocieron 20 morfolineamientos (Anexo 1), los cuales se analizaron en el diagrama de rosas,
se observo que los lineamientos presentan una orientación preferencial NE – SW, con esfuerzos
de extensión al NE-SW y una compresión NW-SE, los cuales se analizaran posteriormente en
campo.
Cuadrante 2 (C2): En este cuadrante los lineamientos que se identificaron, fueron 16 (Anexo 1),
los cuales presentaron las siguientes características; la orientación preferencial es SE – NW,
presentándose en la roseta de fracturas esfuerzos de extensión con dirección NW-SE y
compresión NE-SW.
~ 87 ~
Cuadrante 3 (C3): Se midieron los rumbos de 21 lineamientos en este cuadrante (Anexo 1), en
la roseta de fracturas se observaron las siguientes características; presenta una orientación
preferencial de lineamientos NW-SE y NE-SW casi E-W, presentándose esfuerzos de extensión
con dirección NE-SW y de compresión NW-SE.
Cuadrante 4 (C4): En este cuadrante se midieron 27 datos de rombos de los lineamientos
(Anexo 1), los cuales presentan los siguientes características en el análisis en las rosetas de
fracturas; dirección preferencial de esfuerzos NW-SE, con esfuerzos de tensión NE-SW y
compresión NW-SE.
Analizando los morfolineamientos de los cuatro cuadrantes, que en total se lograron identificar
85 (Anexo 1), analizándolos por medio del diagrama de rosas, se puede observar una
orientación preferencial: N-S, NE–SW y E-W (Mapa 4), la orientación N-S, varía entre N franco a
N42°W, el sistema NE-SW, varía entre N45°E a N70°E, por último los de orientación E-W, desde
N75°E a E franco, de estos morfolineamientos los que más abundan son los de orientación NESW, lo que nos indica que en esta misma dirección se presentaron los esfuerzos de extensión, y
la compresión se presento en sentido contrario NW-SE, también se pude observar en la parte
central del área rasgos circulares, como los que abundan en la Faja Volcánica Transmexicana
(Mooser, et al 1988), lo que origino que se formaran curvilineamientos, de posibles fallas en
forma de anillos, producto de empujes verticales tal abombamiento ejercido por cuerpos
magmáticos o también como resultado de emisiones de grandes volúmenes de magma y
subsecuente colapso formando, dando origen a calderas volcánicas.
~ 88 ~
Mapa 4. Mapa de lineamientos del área de Sta. María Amajac, Edo. de Hidalgo, con las rosetas de fracturas,
que nos indicas los mayores esfuerzos, originaron las estructuras de la zona de estudio. Cuadrante 1(C1),
presenta esfuerzos de compresión NE-SW y extensión NW-SE; Cuadrante 2(C2) cuya orientación de
esfuerzos de compresión NW-SE y de extensión NE-SW; Cuadrante 3(C3) se caracteriza por esfuerzos de
compresión NE-SW y extensión NW-SE; Cuadrante 4(C4) esfuerzos de compresión NE-SW, los de extensión
NW-SE, en general el área de estudio presenta esfuerzos de compresión tienen una orientación general
NW-SE y los de extensión NE-SW.
~ 89 ~
5.3 Análisis Estructural de fallas
En el estudio de la deformación tanto dúctil, como frágil, en el área de estudio, se llevo a cabo,
con el análisis de fotografías aéreas escala 1:20000 e imágenes de elevación digital (Lamina 2),
las cuales algunas se verificaron en campo y otras se retomaron de trabajos previos,
principalmente del Servicio Geológico Mexicano, en sus cartas Geológico-Mineras de Pachuca,
escala 1:50000 y 1:25000, (2005) y (1997), respectivamente.
5.3.1 Sistema de fallas NE-SW
5.3.1.1 Falla Río El Chico
Definición: Esta falla corre paralelamente al Río El Chico hasta Los Baños, de los cuales en este
trabajo toma su nombre, presenta una orientación NE-SW, con buzamiento al NE, con una
longitud dentro del área de estudio de aproximadamente 10 Km.
Expresión Morfológica: Los elementos que indican la presencia de esta falla son: el
lineamientos del río El Chico, el cual separa, a la zona volcánica El Chico-Santana, de edad
terciaria, en la parte sur de esta y en la parte norte, afecta a la secuencia clástica de la
Formación Atotonilco, de edad Plioceno, al sur, se encuentra separando a la zona volcánica El
Chico-Santana de la zona Cimbrones-Cerro Blanco.
Zona de Falla: Esta falla presenta varios indicadores en afloramientos, principalmente en la
secuencia clástica de la Formación Atotonilco, al SE de Los Baños Amajac, en este punto se
observan desplazamientos en los estratos, de aproximadamente 1.5 m (Fig. 19), esta falla
~ 90 ~
presenta un rumbo S20°W, de echado de 63°SE y un valor alto de pitch de 75°, al sur de este
punto, en el poblado del Paso Amajac, también se observa desplazamiento de estratos en
paleosuelos, con rumbo S25°W y un echado de 50°SE (Fig. 19.1), lo que nos indica que es parte
de la misma falla normal.
Figura 19. Falla normal (Río El Chico-Los Baños), se observa el desplazamiento de las capas de origen
lacaste de la secuencia clástica de la Formación Atotonilco El Grande, la dirección de las flechas indican el
movimiento de los bloques, localidad a 200 m al SE de Los Baños Amajac, El recuadro representa la
proyección y las flechas indican la dirección del movimiento normal.
Figura 19.1. Falla Río El Chico-Los Baños, con desplazamiento de estratos de la Formación Atotonilco de la
secuencia clástica, localidad poblado Paso Amajac, el recuadro representa la proyección estereográfica, las
flechan indican el movimiento de la falla normal.
~ 91 ~
5.3.1.2 Falla Puente de Dios
Definición: Esta falla corre paralelamente al Río San Andrés, con orientación NE-SW, presenta
un buzamiento al SE, con una longitud dentro del área de estudio de 3 km, su nombre fue
propuesto para este trabajo, porque en esta ranchería se observa con mayor claridad los rasgos
cinemáticos que la caracterizan, se localiza al Este del área.
Expresión Morfológica: Entre los elementos que indican la presencia de esta falla se
encuentran los siguientes: El río San Andrés, que corre de SW a NE, posteriormente se une al
río Amajac, también se observa desplazamiento en calizas del Cretácico (Fig. 20),
pertenecientes a la Formación El Doctor, generando un desnivel de 20 m entre las calizas en
ambos márgenes del río.
Zona de la falla: El principal indicador en afloramiento de esta falla es el desplazamiento entre
los estratos de las calizas, lo que nos indica una falla normal, presenta un rumbo preferencial
N35°E y un buzamiento de 77°SE, se observa un desnivel de las calizas de la formación El
Doctor, de cada lado del río San Andrés de
aproximadamente.
~ 92 ~
aproximadamente, de 20 a 30 metros
Figura 20. Falla Puente de Dios, desnivel de caliza, lo que permite interpretar la falla Puente de Dios,
localidad ranchería puente de Dios. El recuadro superior derecho, representa la proyección estereográfica,
y las flechas indicas el sentido de movimiento de la falla.
5.3.1.3 Falla Los Baños
Definición: Se propuso el nombre de falla Los Baños, ya que, en los Baños de Santa María
Amajac, donde existen evidencias de su existencia, presenta un rumbo NE-SW, con una longitud
de 8 km aproximadamente.
Expresión Morfológica: las evidencias de la existencia de esta falla , son las siguientes, corre
paralelamente al río los Baños, que corre de NE a SW, y de arroyos que corren desde la parte SE
de Cerro Blanco, los cuales corren de SW a NE, también se observa truncamiento de calizas de
~ 93 ~
la Formación El Doctor del Anticlinal Atotonilco, que en la parte Sur de este, su terminación es
en punta, y se encuentra cubierta, al sur, por el Basalto Atotonilco, al igual que el Anticlinorio
del Cerro Blanco, que se trunca en la parte sur, poniéndolo en contacto con rocas de la zona
volcánica Cimbrones-Cerro Blanco.
Zona de Falla: Las principales evidencias de la existencia de la falla en afloramiento, es la
presencia de aguas hidrotermales, en el balneario, Los Baños de Santa María Amajac, con
temperaturas de 40°C, lo que indica la presencia de una cámara magmática cercana, que sirve
como fuente de calor, para el agua subterránea.
5.3.1.4 Falla Magdalena
Definición: Se propuso este nombre, ya que se observaron, las características, de esta falla, al Este,
del poblado Santa María Magdalena, presenta un rumbo NE-SW, con una longitud aproximada, de 7
km.
Expresión Morfológica: La evidencia, se observan, al sur de la Mesa Doñana, a lo largo del río
Amajac, que en esta zona, corre de NE a SW, y corta a depósitos volcánicos, de composición
riolítica, de la Zona Volcánica Los Frailes-El Águila.
Zona de Falla: Las evidencias de esta falla, en afloramiento, es un plano de falla (Fig. 21), con
rumbo NE 50 SW, en el que contiene, estrías con un pitch de 2°, lo que nos indica, que de tipo
lateral, y la presencia de escalones, incongruentes, nos indica, que el movimiento, es izquierdo, por
lo tanto, es una falla lateral sinextral.
~ 94 ~
Figura 21. Fotografía, que muestra, indicadores cinemáticos, de la falla Magdalena, como lo son: estrías,
con un pitch de 2°, escalones incongruentes, que nos indica, que la falla, es lateral izquierda, afectando a
rocas riolíticas, la flecha indica, la dirección, del bloque presente, localidad 1.5 km al Este, del poblado Santa
María Magdalena, en la terracería, que va hacia la racharía Golondrina.
5.3.2. Sistemas de pliegues y fallas NW-SE
5.3.2.1 Pliegues NW-SE
Estos pliegues se presentan principalmente, en las rocas sedimentarias, del Cretácico, los cuales
forman sierras alargadas con rumbos NNW-SSE, asociadas a la Sierra Madre Oriental, con
~ 95 ~
altitudes cercanas a los 2250m, correspondientes a la Formación El Doctor y de la Formación
Méndez, pertenecientes a la Subprovincia Sierras Altas (Raisz, E. 1964), de la Sierra Madre
Oriental, la cual presenta un tren de deformación conformado por anticlinales y sinclinales,
originados por la Revolución Laramide.
Estas sierras se presentan en forma de anticlinales y sinclinales, con recunbencia al NE, con
longitudes dentro del área de estudio que varían, el de menor extensión, es el Anticlinal
Atotonilco (Arellano-Gil et al. 2005), el cual se muestra en la figura 22, presenta una longitud,
en el área de estudio de 4 km, se encuentra en la parte NE, así como el Anticlinal Doñana (Fig.
22.1), localizado al NW del área, con una extensión de 6 km, presenta un rumbo N45°W, y un
echado que varía desde 10° a 60° al SW, este anticlinal, algunas partes se encuentra cubierto
por mesas de basalto, como la de Doñana y Mesa Chica, correspondientes al basalto Atotonilco;
así estos dos anticlinales corresponden al Anticlinorio Cerro Blanco (Fig. 22.2), nombre
propuesto por Geyne, et al., (1963), con una longitud de aproximadamente 8 km el cual
presenta una orientación N25°W, las capas un buzamientos de 70°SW, , que al extrapolarlo al
Sureste, se encuentra cubierto en la parte por el depósitos volcánicos del Cinturón Volcánico
Transmexicano, que esta parte se manifiesta en forma de la Sierra de Pachuca, y la
mineralización del área este estrechamente relacionada con este sistema de pliegues,
principalmente la del Distrito Minero Pachuca-Real del Monte (Geyne, et al., 1963).
~ 96 ~
Figura 22. Fotografía panorámica, tomada desde el poblado Santa María Amajac, viendo al NE, en esta se
puede observar al fondo el Anticlinal Atotonilco, compuesto de caliza de la Formación El Doctor, ala
derecha la Mesa de Basalto de la Formación Atotonilco El Grande Basáltica, seguida de la Sierra de
Pachuca, al frente el Conglomerado Amajac y depósitos lacustres de la Formación Atotonilco El Grande
Clástica.
Figura 22.1. Fotografía panorámica, en la cual se puede observar al fondo, Mesa Chica y Doñana, de la
Formación Atotonilco El Grande Basáltica, le siguen al frente, la parte sur tanto del Anticlinal Doñana, así
como la del Anticlinorio Cerro Blanco, formados por calizas de la Formación El Doctor, posteriormente se
encuentra la Formación Atotonilco El Grande Clástica; A) Inclinada, B) Horizontal sobre la cual se
~ 97 ~
encuentra el poblado de Sanctorum y la Formación Méndez, cubierta por vegetación, fotografía tomada
desde Cerro Blanco, divisando al NW.
Figura 22.2. Anticlinal perteneciente al Anticlinorio Cerro Grande, en el cual se observan intercalaciones
decapas de lutitas y areniscas, localidad Cerro Grande.
5.3.2.2. Falla Cerro Blanco
Definición: Nombre propuesto en este trabajo, a una falla normal, con orientación NW-SE, se le
asigno este nombre porque sus principales componentes cinemáticos se observan al pie del
Cerro Blanco en la parte Noreste, tiene 5 km de longitud, al proyectarla al SE, no se observan
rasgos de la misma, tal vez porque se encuentra cubierta por depósitos volcánicos posteriores a
esta.
Expresión Morfológica: Entre los elementos que indica la existencia de esta falla se
encuentran: El río Amajac, que en esta parte de la zona de estudio, corre de Sureste a Noreste,
el truncamiento de las calizas de la Formación el Doctor.
~ 98 ~
Zona de Falla: Los indicadores cinemáticos que caracterizan a esta falla, son los siguientes:
Estrías con un pitch de 65°, presenta, escalones incongruentes, los cuales encaran al bloque de
la izquierda, lo que nos indica, que es una falla normal con componente lateral derecho, dichas
estrías, se observan en un diques, de composición andesítica, con rumbos N65°W, con un
echado de 50°NE, presentando las mismas características de esta falla (Fig. 23).
Figura 23. Falla Cerro Blanco; A) Estrías de falla, con un pitch de 65°, la flecha indica la dirección del
bloque faltante, B) En primer plano se observan escalones incongruentes, en dique de composición
andesítica, que encaran al bloque faltante, al fondo, se observa el plano de falla, el cual pone en contacto a
calizas de la Formación El Doctor, que se encuentra en el bloque caído y rocas volcánicas intrusivas. El
recuadro inferior izquierdo, muestra la proyección estereográfica, y las flechas indicas la dirección de la
falla normal.
~ 99 ~
5.3.2.3. Falla Paso Amajac
Definición: Se localiza en la parte Norte-Centro del área de estudio, se encuentra afectando
tanto a rocas sedimentarias de la Formación Méndez, como a roca riolítica de la Sierra de
Pachuca, las cuales presentan un color morado, tiene una longitud dentro del área de 10km, con
un ancho de .5 km, aproximadamente, con una orientación NW-SE, con una buzamiento casi
vertical.
Expresión Morfológica: entre los elementos que muestran la presencia de esta falla se
encuentran los siguientes: El truncamiento de la Formación Méndez, poniéndola en contacto
con rocas volcánicas, de composición riolítica, que probablemente, su origen, proviene, de esta
falla, presenta un comportamiento de relevo, con el mismo rumbo y echado, al norte, separando
a las calizas de la Fm. El Doctor y al Conglomerado Amajac.
Zona de Falla: En afloramientos existen varios indicadores cinemáticos, que nos indica que
esta falla es de tipo lateral, como: estrías con un rumbo de N55°W, un echado de 80°NE y un
pitch de 9°, lo que nos indica que es una Falla lateral Izquierda, son los escalones incongruentes
formado por fallas tipo R (Fig. 24) otros indicadores que caracterizan a esta falla, son: vetas de
cuarzo, en la misma dirección que la falla (Fig. 24.1) y alteración por fluidos hidrotermales en
flujos de lava riolítica (Fig. 24.2).
~ 100 ~
Figura 24. Estrías de falla lateral, las flechas indican la dirección del bloque faltante, las líneas verticales
indicas los escalones tipo R, la navaja se tomo como escala, localidad a .50km, al NE del poblado Cerro
Blanco. El recuadro superior derecho, muestran la proyección estereográfica, las líneas indicas la dirección
de la falla lateral.
Figura 24.1. Vetas de cuarzo de cm de espesor, entre lava riolítica, en la parte superior con presencia de
estrías, en la parte inferior con intemperísmo esferoidal, el lápiz se romo como escala, localidad, la misma
que la anterior.
~ 101 ~
Figura 24.2. Fotografía panorámica de lava riolítica afectada por alteración hidrotermal, de un color que
va de anaranjado a amarillo, sobre un plano de falla, de color gris, rodeado por una línea roja, al fondo se
observa el poblado de Santa María Amajac.
5.3.2.4. Falla Doñana-Mesa Chica
Definición: Se le dio este nombre de forma informal, porque esta falla corta en la parte SW, a la
Mesa Doñana, tiene una longitud dentro del área de estudio de 7.5 km aproximadamente, y
tiene una dirección NW-SE.
Expresión Morfológica: Corre paralelamente a lo largo del río Amajac, que en esta parte del
área de estudio, corre con rumbo N25°W, con echado de 70°SE, otro rasgo, es el truncamiento
de la Mesa Doñana y Mesa Chica, en la parte suroeste, corta a calizas de la Formación El Doctor
(Fig. 25).
~ 102 ~
Zona de Falla: Los indicadores, de esta falla, se pueden observar al Oeste, del poblado Mesa
Chica, desplazando capas de calizas, de la Formación el Doctor, lo que nos indica, que la falla, es
de tipo normal, presenta un rumbo NW30°SE y un buzamiento de 80° al SE (Fig. 25.1).
Figura 25. Fotografía panorámica de la Falla Doñana-Mesa Chica, al fondo se observa la Sierra de
Pachuca, abajo el bloque caído, a la derecha al bloque alto, los dos de la Formación El Doctor, y en primer
plano la Mesa Doñana, la línea anaranjada marca el rumbo de la falla.
~ 103 ~
Figura 25.1. Fotografía, de un afloramiento, situado al Oeste del poblado Mesa Chica, que muestra, el
desplazamientos de capas de calizas, de la Formación El Doctor, las capas, tienen espesores de centímetros
a metros.
5.3.2.5 Falla Fray Francisco
Definición: Se propuso, este nombre, ya que, es en las cercanías, de este poblado, donde se
logran ver, los indicadores cinemáticos, que caracterizan, a esta falla, presenta un rumbo NWSE.
Zona de falla: La falla se observo, al este del poblado Fray Francisco, y muestra desplazamiento
de capas, como indicadores cinemáticos principales, se observaron desplazamientos de capas,
de brechas riolíticas, pertenecientes a los Cerro Los Frailes y Las Monjas, así como planos de
~ 104 ~
falla, el desplazamiento, es de tipo normal, con rumbo NW 30° SE y un echado de 85° NE (Fig.
26).
Figura 26. Fallas normales, en escalón, en la que se observa, un desplazamiento, de capas de brechas
riolíticas, a través, de planos de falla, presenta un desplazamiento, entre 1 a 2 m., en la parte, superior
derecha, se observa, la proyección estereográfica, de la falla, localidad, a 200 m, al Este, del poblado Fray
Francisco.
5.3.2.6 Falla El Águila
Definición: Se propuso, este nombre, para esta falla, ya que, es el nombre del cerro, donde se
observaron, las características, que nos indica la presencia de esta falla, con rumbo NW-SE.
~ 105 ~
Expresión Morfológica: Se observa, topográficamente, un truncamiento, al Oeste, del Cerro El
Águila.
Zona de Falla: Su presencia, se observo en afloramientos, en las cercanías del poblado Santa María,
En estos sitios, la falla, es identificada, por la presencia de diques basálticos ( de rumbo NW 85 SE y
un echado de 85 SW) y por fallas con desplazamiento normal, con un rumbo NW 75 SE, con echado
de 85 NW (Fig. 27).
Figura 27. Falla normal El Águila, cortando, a un dique, de composición basáltica, observándose,
deformado, por efecto, de la misma falla, e intrusionando a rocas de composición riolítica; en la parte
superior izquierda, se observa, el estereograma, del dique y en la parte superior derecha, el de la falla,
localidad, a 1 km al noroeste, del poblado, Santa María Magdalena.
~ 106 ~
5.3.3. Sistemas de Fallas E-W
5.3.3.1. Falla Amajac
Definición: Es una falla propuesta con este nombre informalmente, porque es en este poblado
donde se observa con mayor claridad, sus rasgos característicos, se encuentra al norte del área
de estudio, con orientación ENW-WSE, con un buzamiento al NW, con una longitud en el área
de estudio de 1.7 km.
Expresión Morfológica: Existen varios elementos que indican la presencia de esta falla como:
El río Amajac, que en esta parte del área, corre Este-Oeste, el truncamiento de rocas calizas de
la Formación El Doctor, el desnivel del basalto de la Mesa Doñana.
Zona de Falla: El principal indicador en afloramiento, es el desplazamiento de paleosuelo, en el
poblado de Santa María Amajac y por la presencia de grietas en la iglesia del poblado y
construcciones aledañas (Fig. 26), y sus implicaciones, en el desplazamiento del suelo, que
afecta el panteón y la iglesia del poblado de aproximadamente 1m (Fig. 26.1), lo que indica que
esta falla se encuentra activa, presenta un rumbo N80°W, con un echado de 80° al NW.
~ 107 ~
Figura 26. Grietas perpendiculares a la falla Amajac, en construcciones en el poblado de Santa María
Amajac; A) Iglesia del siglo XVI, la cual presenta el mayor daño causado por esta, B) Construcciones
aledañas a la iglesia, con daños menores, pero significativos.
Figura 26.1. Deslizamiento de tierra, originados por la falla Amajac; A) Desplazamiento en el patio de la
iglesia, en esta la falla corre paralelamente a la fotografía, B) Desplazamiento de tierra en el panteón,
dejando las tumbas al descubierto, ocasionando un peligro sanitario para los pobladores, en esta fotografía
la falla corre perpendicular. El recuadro superior derecho, representa la proyección estereográfica y las
flechas indicas la dirección de la falla normal.
~ 108 ~
5.3.3.2 Falla El Chico
Definición: Este nombre, le fue asignado por le SGM (2007), se localiza al norte del poblado de
Mineral el Chico, tiene una longitud de aproximadamente 10 km, cuya orientación es casi E-W, al
Oeste de esta falla, le asignaron, el nombre de Capula-Arevalo Oriental, la cual presenta la misma
orientación, y echado, que la falla El Chico, por lo que, en este trabajo, se dejara, con este nosmbre.
Expresión Morfológica: La principal característica morfológica, es el cambio abrupto de pendiente,
a lo largo de un lineamiento con orientación E-W, que limita a las Zonas Volcánicas Mesilla-Cerro
Blanco y Tepeje-La Bolsa , en su extremo sur, de la Zona Volcánica Santa Inés-EL Chico.
Zona de Falla: En afloramiento se observa sigmoides (Fig. 27) y brechas de falla (Fig. 27.1),
presenta un rumbo N87°W y un echado de 80°NE.
Figura 27. Sigmoides inclinados de acuerdo al movimiento normal de la falla El Chico, al igual que los
planos de falla, fotografía tomada, viendo al Oeste.
~ 109 ~
Figura 27.1. Plano de la Falla El Chico, la cual se encuentra afectando a rocas andesíticas de la Formación
Vizcaína, localidad: ranchería El Puente, Mineral el Chico, fotografía tomada viendo al Este.
5.3.3.2. Fallas Complementarias
El mapa estructural presentado en este trabajo, fue complementado con información, del
Servicio Geológico Mexicano, descrita en las cartas Geológico-Minera de Pachuca, escala
1:50000 (SGM, 2007) y 1:250000 (SGM, 1997), que en este trabajo no se pudieron identificar
en campo todas las fallas propuestas, sin embargo se identificaron por medio de fotografías
aéreas, ESC: 1:20,000 y con apoyo de Modelos de elevación digital, observándose, los
lineamientos, que caracterizan a estas fallas. Dicha información se presenta a continuación de
forma breve (Lamina 2):
Falla Capulines-Los Ajos: estas fallas se agruparon, por que presentan la misma orientación,
topográficamente se observan en el mismo lugar, y de forma curvilínea, con una longitud de 7
km aproximadamente, se propusieron con este nombre, por que corren por los poblados San
~ 110 ~
Sebastián Capulines y por El Llano de los Ajos, se asocian a diques con orientación N56°-83°W y
de echado 72°-83°SE, con movimiento normal, las observaron en los prospectos Capulines 2, El
Chico y El Chico 2 (SGM; 1997,2007), cortando en su extremo sur, al cerro La Hierba.
Separándolo, de cerro La Mesilla, ambos, son domo riolíticos, correspondientes a la Zona
Volcánica Mesilla-Cerro Blanco (Lamina 2).
Falla San Antonio: Topográficamente esta falla se observa de forma curvilínea, con longitud
aprox. de 7.5 km, en la parte Centro-Sur del área de estudio, al sur de la falla Capulines-Los
Ajos, fue determinada como falla normal, con rumbo N45°W en su parte este y cambia a N45°E,
con echado de 64°SE (SGM; 1997,2007), se encuentra cortando al cerro La Mesilla, en su
extremo sureste (Lamina 2).
Falla Trinidad-Estanzuela: En trabajos realizados, por el Servicio Geológico Mexicano, en su
carta geológico-minera, Esc: 1:50000, de Pachuca, la falla Trinidad y Estanzuela, se toman pos
separado, sin embargo, en este trabajo, se observa, que las dos, siguen el mismo lineamiento,
por la que se tomo como una misma, rasgos característicos, de esta falla, se observaron en la
mina La Trinidad, el Corral, Josefina y Rosario, presenta un rumbo de N72°-78°W, con echado
de 63°-66°SW en la mina El Rosario (SGM; 1997,2007), topográficamente presenta un rumbo
de N45°-70°W, y una longitud dentro del área de estudio de 8 km aproximadamente, separando
al cerro El Conejo, del cerro Los Frailes, esta falla, corta a depósitos volcánicos, de la Zona
Volcánica Los Frailes-El Águila, en su extremo sur y a la Zona Volcánica Santa Inés- El Chico, al
Oeste de la misma(Lamina 2).
~ 111 ~
Falla Capula-Arevalo Poniente: Se localiza en la parte Sur de la Zona Volcánica Los FrailesEl Águila, al suroeste, del área de estudio, topográficamente se observa casi E-W, de forma
intermitente, con una longitud dentro de 4.5 km aproximadamente, desde la mina Samaria,
pasa por la comunidad Capula, llega hasta la parte NE del poblado Mineral El Chico, en algunos
sectores, albergan diques, mineralizados de la mina Samaria, La soledad, San Eugenio, La
Preciosa y San Pedro, con orientación N79°-83°W y echados de 81°-83°SW (SGM; 1997,2007).
Falla Santa Cruz-Zumbiblia: Esta falla se forma a partir de la unión topográfica de la falla
Santa Rosa y Sumbiblia, con rumbo NW-SE, casi paralela a las fallas Trinidad-Estanzuela y
Cimbrones al NE de esta, con tamaño longitudinal de 4.5 km aproximadamente, dentro del área
de estudio, corre paralelamente al río Santa Rosa, desde el sur de la comunidad de San José
Capulines en la parte SE de la falla, hasta la parte alta de la sierra al NW, perteneciente a la
depresión de Actopan, La mina Zumbiblia y el prospecto Zumbiblia II, se une con dos
estructuras en la comunidad de Santa Rosa, en los tiros Encarnación y Santo Niño y finalmente
en la mina Santo Niño, presentando un rumbo N65°-83°W con echado de 78°-88°SW (SGM;
1997,2007), asociado, a esta falla, se observo, un dique, de composición riolítica, que corre
paralelamente, a la falla (Lamina 2).
~ 112 ~
6. DISCUSIÓN
6.1 Evolución Geológico-Estructural
De acuerdo con el estudio geológico y estructural, se logran definir las fases de deformación a
las que estuvo sujeta el área de estudio; desde la deformación de las rocas sedimentarias en la
parte norte, durante el Albiano-Cenomaniano, con la formación, de plataformas carbonatadas,
correspondiente a la Formación El doctor, posteriormente, durante el Cretácico Superior, inicia,
un levantamiento gradual, lo que ocasiono, el depósito de formaciones calcáreo-arcillosas tal
como la Formación Méndez (Sierra Madre Oriental, del Cretácico), hasta la formación de la Faja
Volcánica Transmexicana (Terciario superior), el cual dio origen a la Sierra de Pachuca, en el
Mioceno. En el área, debido al intenso vulcanismo y fallamiento, se formaron, pequeñas
cuencas, originando, depósitos lacustres, y posteriormente, la emisión de mesetas de basaltos
(de la Formación Atotonilco El Grande). De acuerdo a lo anterior, la historia geológica del área
de estudio, presenta dos fases de deformación.
Fase Compresiva (Cretácico)
Esta fase, inicia, a finales del Cretácico Superior, debido a la subducción de la placa de Farallon
bajo la placa de Norte América (Sedlock, et al 1993), correspondientes a la llamada Revolución
Laramidica (Santoyo, et al., 2005), proceso que culmina con el plegamientos de la Sierra Madre
Oriental que a su vez originó: fallas inversas, laterales y grandes monoclinales, que abarcan
desde, el norte de la Republica Chihuahua y Sonora, hasta Chiapas, en el Sur, este plegamiento
~ 114 ~
presenta una orientación preferencial NNW-SSE, originando a su vez, pilares y fosas tectónicas,
con la misma orientación (García-Palomo, 2002), desarrollándose por medio de esfuerzos
pulsatorios periódicos (Viniegra, 1992), produciendo compresión, con orientación NNE-SSW.
Este proceso se refleja en al área de estudio, por los anticlinales recumbentes al NNE,
Atotonilco y Doñana, perteneciente al Anticlinorio Cerro Grande, cuyos ejes de pliegue llevan
un rumbo general NW25°SE, compuestos de rocas sedimentarias, principalmente calizas de la
Formación El Doctor, y a la formación Méndez, formada de lutitas, intercaladas con areniscas
(Fig. 28, Fase I).
Fase Extensiva
Esta fase, inicia al culminar la Revolución Laramide, en el Eoceno temprano, posteriormente en
el Eoceno-Oligoceno, por el relajamiento de la compresión antes mencionada, contribuye al
desarrollo de fallas normales, con orientación NW-SE, como la falla normal Atotonilco. En los
grabens,
formados,
posteriormente,
se
depositarían
sedimentos
continentales,
del
conglomerado Amajac, Arellano-Gil et al. (2005), ejemplos, en los taludes, al Este del
Anticlinorio Cerro Grande y al Oeste del anticlinal Atotonilco.
Posteriormente en el Mioceno Tardío, inicia la fase volcánica final de la Sierra Madre
Occidental, dando origen, a la Sierra de Pachuca (CRM, 1996), debido a la subducción de la
Placa de Cocos bajo la Norteamericana, originando a su vez, la Faja Volcánica Transmexicana,
en una fase compresiva-extensiva, dando origen a fallamiento con orientación NNE-SSW, NNW-
~ 115 ~
SSE, W-E (García-Palomo, 2002), este proceso se ve reflejado en el área de estudio, en el
emplazamiento, a través de estas fallas, del vulcanismo de la Sierra de Pachuca, en forma de
domos volcánicos, mismos que se observan, al sur, en el vulcanismo de composición dacíticoriolítica, que cubrió a todas las formaciones sedimentarias anteriores.
Las falla de orientación NNW-SSE; se observan principalmente al norte del área de estudio,
como lo son la falla normal Cerro Blanco, de tipo normal y la falla lateral, Paso Amajac. El
vulcanismo dacítico-Riolítico, fue controlado, estructuralmente, por estas fallas, posiblemente,
la reactivación de estas fallas, ocasionaron el cierre temporal del río Amajac, lo que ocasiono,
que se formara el paleo-lago de Santa María Amajac, en el Plioceno-Pleistoceno.
En el Mioceno Temprano, las fallas con orientación NNE-SSW y E-W, desarrollaron, de una
geometría de Horst y Grabens (fallas; Puente de Dios y El Chico), en estas fallas, se emplazaron,
domos de composición riolítica y dacítica, los horst y grabens, dividieron el área en sub-zonas
volcánicas.
Durante el Plioceno Tardío, el intenso vulcanismo, aunado a los esfuerzos extensivos,
presentes, desarrollaron pequeñas cuencas, formadas por el cierre temporal, del río Amajac,
originando, el emplazamiento de los depósitos lacustres, de la Secuencia Atotonilco El Grande
Clástica, tales, como los que se observan, en los poblados, de Sanctorum, El Paso Amajac y al
Este de Santa María Amajac (Fig. 28, Fase ll).
~ 116 ~
En el Plioceno Tardío-Pleistoceno, continua, el régimen extensivo, dando origen a fallas e
intrusión de diques, de composición riolítica y basáltica, que se encuentran cortando, a rocas
calizas, de la Fm. El Doctor, hasta domos volcánicos, de la Sierra de Pachuca, así, como a
depósitos lacustres, de la Formación Atotonilco El Grande Clástica, estas fallas, presentan las
siguientes orientaciones:
 Fallas NE-SW: Estas fallas, se observaron, en forma de fallas normales y laterales; en las
primeras, se encuentran, la Falla Río El Chico, que, se reactivo durante el PliocenoPleistoceno, afectando a depósitos lacustres de la Secuencia Atotonilco El Grande clástica.
Probablemente, fallas paralelas a esta, originaron, el emplazamiento de domos riolítico, de
la Sierra de Pachuca, de orientación NNE-SSW, otra falla con esta misma orientación es la
falla Los Baños, que se infirió, a lo largo de una lineamientos, que corre, cortando depósitos
volcánicos, de la Zona volcánica Las Mesillas- Cerro Blanco, y es a través de esta, por donde,
salen a la superficie, aguas termales, en el balneario Los Baños Amajac (Fig. 28, Fase lll).
 Fallas W-E: Estas fallas fueron reactivadas durante el Plioceno-Pleistoceno, se encuentran
asociadas, al emplazamiento, de diques, como es el caso de la Falla Capula-Arevalo Poniente,
localizada al SW del área de estudio, que posiblemente, continúe al Este, a través, de la Falla
El Chico, que corta a cuerpos volcánicos, y posiblemente, den origen a vulcanismo fisural,
como el que se encuentra, al Norte, del poblado de Capula, de composición basáltica, del
Plioceno superior. Otra falla importante, es la Falla Amajac, ubicada al Norte, del área de
~ 117 ~
estudio, la cual se encuentra activa y se manifiesta, en las construcciones y panteón, del
poblado de Santa María Amajac (Fig. 28, Fase lll).
 Fallas NW-SE: Este sistema de fallas, es el que predomina en mayor cantidad en el área de
estudio, cuya edad probable, es de Plioceno-Pleistoceno, ya que se encuentran afectando a
domos riolíticos, de edad Mioceno-Plioceno, estas fallas forman Horts y Grabens,
escalonadas al sureste, como lo son las Fallas Trinidad-Es anzuela y Santa Cruz Sumbiblia,
estas fallas, se encuentran asociadas, a diques, de composición riolítica y basáltica, están
asociados, con estas estructuras, fluidos hidrotermales, asociados a las intrusiones y
magmatismo, depositaron mineralización, en el Distrito Minero Pachuca-Real del Monte
(Geyne, et al. 1963) (Fig. 28, Fase lll).
Existen falla anulares, de la misma edad, que forman parte de horst, tales como las Fallas San
Antonio y Capulines-Los Ajos y en forma de grabens, entre la falla El Chico y San Antonio,
cortando, de forma perpendicular, a domos riolíticos, de la Zona Volcánico Las Mesillas-Cerro
Blanco.
Finalmente en el Plioceno Superior-Pleistoceno, en el área de estudio, culmina, el vulcanismo,
por medio de magmatismo fisural, de composición basáltica (Secuencia Atotonilco El Grande
Basáltica), de afinidad, calco-alcalina, el cual se encuentra aflorando, en forma de remanentes
de erosión, tales como; la Mesa Atotonilco, Doñana y Mesa Chica, hasta la formación de la
topografía actual (Fig. 28, Fase lll).
~ 118 ~
Figura 28. Evolución geológica-estructural de la región de Santa María Amajac.
~ 119 ~
7. CONCLUSIONES
Se realizo en el mapa Geológico-Estructural, del área de estudio, con el fin de poder establecer,
la relación de las estructuras anulares, con una posible caldera de colapso y a la formación del
Paleó lago de Santa María Amajac.
Se puede concluir que la estructura que se propuso al inicio de este trabajo, como una caldera
de colapso, no es una caldera volcánica, basado, e las siguientes evidencias.:
1.- No se encontraron fallas anulares; los rasgos topográficos anulares, que se observaron, se
formaron por derrames de lavas, principalmente de composición dacítica y riolítica, y por las
intersecciones de los sistemas de fallas NE-SW, E-W y NW-SE y que definen sistemas de horst y
grabens.
2.- No existen en el área, depósitos piroclásticos voluminosos (Ignimbritas o flujos de pómez)
que indiquen, la evacuación de una cámara magmática, con un anillo de 8X12 km de diámetro
3.- La zona de estudio, presenta curvilineamientos, pero probablemente, se debe a la influencia
de levantamiento, relacionado a magmatismo intrusivo-hipabisal, como es sugerido, por la
presencia, de un sin numero de diques, emplazados en diferentes etapas de deformación. La
presencia de un cuerpo intrusivo de dimensiones, de un tronco a profundidad, puede explicar
dichas estructuras curvilineales y la extensión de áreas importantes de alteración hidrotermal y
mineralización.
~ 120 ~
4.- Evidencias de actividad magmática a profundidad, es la manifestación, de aguas termales en
el Balneario Los Baños, al Este de Santa María Amajac, las cuales aprovechan las debilidades de
las fallas, para salir a la superficie.
De acuerdo con estos estudios, los depósitos lacustres del Paleo lago de Santa María Amajac, se
depositaron el cierre temporal del río Amajac, provocado la Falla Amajac, la cual se encontraba
activa durante el Plioceno y sigue hoy en día. Deslizamiento en masa, originados por la
dinámica de la falla cerraron el drenaje.
La falla Amajac, es activa y en el futuro basado en la topografía actual, como son pendientes
escarpadas, nuevos deslizamientos pueden ocurrir principalmente al Oeste del área de estudio,
entre los poblados Mesa Chica y Doñana.
El paleo-lago fue extinguido, debido al continuo levantamiento ocasionado por los sistemas de
fallas y magmatismo extrusivo e hipabisal. Dichos levantamientos ayudaron a romper la
barreras que confinaban el paleo-lago. Evidencias del levantamiento, están manifestadas por la
inclinación de las capas de depósitos lacustres del paleo-lago (sur de Sanctorum)
Se concluye que el poblado de Santa María Amajac, así como en las cercanías del balneario
Amajac, se encuentran en una zona de alto riesgo estructural y de deslizamiento del terreno
debido a la presencia de fallas activas (E-W, NW-SE), basado en la presencia de deformación del
suelo y fracturamiento de construcciones.
~ 121 ~
RECOMENDACIONES
1.- Realizar un trabajo petrográfico y geoquímico, de la Zona Volcánica Los Frailes-El Águila,
que por falta de recursos económicos y de tiempo, no se realizaron, en este trabajo de tesis.
2.- Prevenir posibles riesgos geológicos, así como un estudio a detalle, de la falla activa de
Amajac, la cual podría afectar, a las construcciones, de forma que ponga en riesgo vidas
humanas, así como causar por las aberturas, de los ataúdes, del panteón del poblado de Santa
María Amajac, lo cual podría causar enfermedades, en la población.
ANEXOS
~ 122 ~
CUADRANTE 1
70 °
48 °
67 °
78 °
75 °
20 °
20 °
73 °
75 °
53 °
72 °
34 °
E
60 °
N
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CUADRANTE 2
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NE
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SW
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Anexo 1. Rumbos de los lineamientos, medidos en el mapa de lineamientos en gabinete, de acuerdo a sus
expresiones en los mapas topográfico, hipsométrico e hidrológico, los cuales se analizaran por medio de
rosetas de fracturas.
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