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Identificación y caracterización de los diferentes tipos de fracturas que afectan el subsuelo de la DelegaciónIztapalapa del Distrito Federal

M E X I CO

IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DELOS DIFERENTES TIPOS DE FRACTURAS

QUE AFECTAN EL SUBSUELO DE LA DELEGACIÓN IZTAPALAPA DEL DISTRITO

FEDERAL

ESPECIALIDAD: INGENIERÍA GEOLÓGICA

Dora Celia Carreón FreyreDoctora en Ingeniería Geológica

Abril de 2011

Ciudad de México, Distrito Federal

Ingeniería Geológica 1


CONTENIDO

Página

Resumen ejecutivo 3

1 Introducción 5

2 Antecedentes del estudio de los fenómenos de hundimiento y fracturamiento 7

3 Caracterización de la deformación del subsuelo en la Delegación Iztapalapa

3.1 Contexto geológico local 103.2 Cartografía del fracturamiento 133.3 Identificación de sistemas de fracturamiento 15

4 Metodología de estudio: Análisis de la variación espacial de las condiciones de deformación 18

4.1 Correlación lito-estratigráfica 194.2 Caracterización de materiales geológicos en laboratorio 234.3 Estudios geofísicos 25

4.3.1 Prospección con Radar de Penetración Terrestre (RPT)4.3.2 Prospección con Sísmica de Ondas Superficiales (SOS)

4.4 Integración de una base de datos digital 29

5 Criterios de clasificación del fracturamiento del subsuelo de secuencias fluvio-lacustres en zonas volcánicas 31

5.1 Factores generadores y disparadores de fracturamiento 325.2 La extracción de agua subterránea en la DI 325.3 Propagación del fracturamiento hacia la superfice por la

deformación de secuencias profundas 345.4 Tipos de fracturas que afectan el subsuelo de la Delegacion

Iztapalapa 42

6 Conclusiones 44

7 Referencias 45

Bibliografía 49



RESUMEN EJECUTIVO

La superficie de la Ciudad de México ha descendido más de 12 m con respecto al relieve original de antiguas zonas fluvio-lacustres. El hundimiento progresivo y generalizado de esta superficie (subsidencia) se presenta de manera irregular y viene acompañado por el fracturamiento del subsuelo y en consecuencia de la afectación a la infraestructura urbana. El suelo y el agua del subsuelo son los recursos naturales yesenciales para el desarrollo de urbano, particularmente en la Delegación Iztapalapa (DI) que cuenta con la densidad poblacional más alta del país. La mayoría del daño a la infraestructura provocado por el fracturamiento del subsuelo es difícil de cuantificar y remediar.

El fracturamiento del subsuelo es un fenómeno multifactorial y multiescalar, por lo que su caracterización requiere de una aproximación interdisciplinaria y dinámica quepermita crear un sistema de análisis para cada caso de estudio. Los diferentes tipos de información, ordenados en una base de datos estructurada, permiten dar respuesta rápida y eficaz a la evaluación del daño que puede ocasionar a la infraestructura de una ciudad y a la calidad de vida de quienes habitan en ella. Este proceso debe ser aún mas ágil cuando la disponibilidad de los recursos disminuye y los requerimientos aumentan, como es el caso de una megapolis como la Ciudad de México y en particular de la Delegación Iztapalapa.

El territorio de la Delegación Iztapalapa (DI), como parte de la Cuenca de México, tiene una historia conformada por la interacción de fallamiento regional, procesos fluvio-lacustres y la actividad volcánica Plio-Cuaternaria de la Faja Volcánica Transmexicana (FVTM). La distribución del hundimiento y deformación en la DI ésta influenciada principalmente por la presencia de los edificios volcánicos de la Sierra deSanta Catarina y Peñón del Marqués. El análisis adecuado de la deformación de secuencias altamente heterogéneas debe integrar las características físicas y geológicas (estructurales y mecánicas) de las unidades estratigráficas que la constituyen.

De acuerdo a su orientación preferencial se han identificado cuatro sistemas de fracturamiento en las zonas estudiadas de la DI: (1) Sistema NE-SW de orientación similar al borde de la Sierra de Santa Catarina; (2) Sistema E-W, alineado con la orientación general de la Calzada Zaragoza hacia el noreste de la DI; (3) Sistema de fracturas que bordean el edificio volcánico del Peñón del Marqués; y(4) Sistema de fracturas con dirección variable NE-SW y NS, hacia el sur de la DI en la zona de San Lorenzo Tezonco.

A partir del análisis de sus condiciones de deformación se han identificado cinco mecanismos de fracturamiento del subsuelo en la DI: (1) Deslizamiento gravitacional por bloques sobre una superficie de falla en los flancos norte y sur del Peñón del Marques; (2) Deformación de materiales de alta plasticidad en las zonas lacustres de San Sebastián y Santa Cruz Meyehualco);



(3) Colapso de materiales granulares no cohesivos (piroclásticos de caída) en zonas de pendiente; (4) Deformación diferencial en zonas de contacto y/o alternancia de materiales con alta heterogeneidad mecánica, como en la Colonia Santa María Aztahuacán; y (5) Fracturamiento por el desplazamiento de grandes masas de bloques subyacidos por material granular a profundidades mayores de 50 m, como en la Colonia San Lorenzo Tezonco.

En este trabajo se pretende resaltar la complejidad del fenómeno de fracturamiento que se presenta en cuencas fluvio-lacustres de zonas volcánicas, ya que en ellas selocaliza la mayor parte de las capitales del centro de nuestro país. Como caso de estudio se muestra que las fracturas que afectan el subsuelo de la DI no pueden ser clasificadas solo por su orientación y tamaño de traza en superficie; o por la actividad que ocasiona el desequilibrio mecánico del medio geológico.

Se propone una clasificación de los tipos principales de fracturas en la Delegación Iztapalapa de acuerdo al proceso geológico que les da origen y a su profundidad deafectación:

I. Fracturas de dimensiones locales en materiales colapsables o por variaciones de contenido de agua (grietas en el sentido propio) que afectan profundidades menores a 5 m (suelo vegetal, material de relleno, depósitos recientes).

II. Fracturas por deformación diferencial que afectan a la secuencia estratigráfica somera. La deformación puede ser plástica o por contrastes de rigidez en zonas de contacto que se localizan a profundidades variables entre 5 y 50 m (alternancia de depósitos lacustres, fluviales y piroclásticos). Corresponde generalmente a la escala de estudios geotécnicos.

III. Fracturas originadas por la des-estabilización mecánica que origina la extracción de los recursos del subsuelo (agua, materiales térreos, gas, petróleo, etc.). Para el caso de la extracción de agua subterránea en México se afectansecuencias de profundidades variables entre 50 y 200 m de profundidad.

IV. Fracturas de orden regional que se asocian al fallamiento geológico del basamento rocoso. Se pueden afectar secuencias de cientos o miles de metros de profundidad.

La metodología desarrollada para evaluar las condiciones que determinan la formación y propagación del fracturamiento del subsuelo, ha sido implementada de maneraexitosa en el Centro de Evaluación de Riesgo Geológico (CERG) de la Delegación Iztapalapa del Distrito Federal como un esfuerzo conjunto con el Centro de Geociencias de la UNAM.

Palabras clave: Deformación, estratigrafía somera, geomecánica, abatimiento crítico de agua subterránea, fractura, Ciudad de México.



1. INTRODUCCIÓN

El conocimiento geológico es fundamental para el proyecto de las obras de infraestructura y para el ordenamiento territorial o urbano. La interpretación de las condiciones geológicas y su integración en el diseño y construcción de una obra de ingeniería mediante soluciones acordes a la naturaleza del terreno y al medio ambiente, es uno de los principales objetivos de la Ingeniería Geológica. Asimismo, la demanda de soluciones concretas a problemas ambientales solicita estudios deacondicionamiento y mejoramiento del territorio para optimizar la utilización del suelo y otros recursos en el espacio y en el tiempo. Estos estudios deben comprender una visión de conjunto que permita la planeación de cualquier obra civil para orientar la toma de decisiones, definir la ocupación del suelo, proteger los recursos naturales y disminuir las vulnerabilidades que se asocian a los peligros de orden geológico. Dentro de estos aspectos, los estudios de Ingeniería Geológica, de impacto sobre el medioambiente, de zonificación geotécnica, de factibilidad de construcción, así comode cualquier otra modificación antropogénica del medio natural, son de vital importancia. Además de permitir el asentamiento humano y de infraestructura, el suelo es valioso como hábitat en términos de calidad de vida. Cualquier cambio en la forma de la superficie provoca cambios en las actividades humanas que se realizan sobre esta; pero también las actividades humanas tienen un efecto importante para cambiar la superficie del suelo. Por otro lado, el agua del subsuelo es la fuente principal para uso urbano e industrial. Estos dos recursos se encuentran relacionados de manera muy cercana en condiciones naturales. Cuando se rompe el equilibrio debido a la explotación no sustentable que el ser humano pueda realizar de cualquiera de estos recursos se afecta enormemente al otro.

La superficie de la Ciudad de México ha descendido más de 12 m con respecto a su nivel original en las antiguas zonas fluvio-lacustres (Cabral Cano et al., 2008). Hoy endía es evidente que el hundimiento progresivo y generalizado de esta superficie (subsidencia) se presenta de manera irregular y viene acompañado por el fracturamiento del subsuelo y en consecuencia de la afectación a la infraestructura urbana. El suelo y el agua del subsuelo son los recursos naturales y esenciales para el desarrollo de urbano en la Delegación Iztapalapa (DI) que cuenta con la densidad poblacional más alta del país (16,029 habitantes/km2) y aproximadamente una quinta parte de la población total del Distrito Federal (Figura 1) (INEGI, 2010). La mayoría deldaño a la infraestructura provocado por el fracturamiento del subsuelo es difícil de cuantificar y costoso o a veces imposible de remediar; además, debido a que la población y la demanda por los recursos agua y suelo continúan creciendo, la problemática es cada vez mayor.

Dentro del contexto de este trabajo se entiende como “fractura” a la separación de materiales geológicos en el subsuelo o en la superficie cuando su resistencia es menor al esfuerzo que se le aplica. Una fractura se diferencía de una “grieta” por la asociación que tiene esta última palabra con los cambios de humedad de cualquier material y que generalmente tiene una connotación superficial.



Figura 1. Participación relativa (en porcentaje) de las Delegaciones del Distrito Federal según su población (INEGI, 2010)

Se debe considerar además que el problema del fracturamiento es dinámico, es decir, con el tiempo aparecen nuevas fracturas o se renuevan las ya existentes, provocando cambios en las condiciones iniciales de estabilidad mecánica del material. De ahi que se pueden diferenciar factores generadores y disparadores del fracturamiento que seinterrelacionan de manera variable y provocan que la propagación de fracturas en el subsuelo de la Delegación Iztapalapa (DI) sea una problemática compleja.

El hundimiento y fracturamiento han afectado considerablemente la infraestructura urbana de la DI desde 1960, y sus efectos pueden observarse en diversas edificaciones(habitaciones, escuelas, vialidades). Las condiciones de vulnerabilidad al fracturamiento en que se encuentran cientos de edificaciones han puesto en evidencia la necesidad de incorporar dicha vulnerabilidad en los planes de uso de suelo y en las medidas de mitigación de la problemática asociada.

Los conceptos presentados en este documento son el producto de los estudios realizados por la autora y sus colaboradores desde 1996 en diferentes cuencas lacustres del la parte central de México y de los estudios de caso documentados de manera sistemática en la Delegación Iztapalapa (DI) del Distrito Federal, dentro del marco de una estrecha colaboración que se inició a finales de 2007 con el Laboratorio de Mecánica Multiscalar de Geosistemas (LAMMG) del Centro de Geociencias de la UNAM.



2. ANTECEDENTES DEL ESTUDIO DE LOS FENÓMENOS DE HUNDIMIENTO Y FRACTURAMIENTO

Las evidencias de hundimiento en la Ciudad de México fueron reportadas por primera vez en 1925 por el Ing Roberto Gayol como director de obras de drenaje (en Marsal y Mazari, 1959). En 1957 se puso en operación la primera etapa de los aprovechamientos ubicados en la zona oriente del Valle de México con el bombeo de0.5 m3s-1 en los alrededores del Peñón del Marqués.

A partir de la década de los años setenta, el problema del fracturamiento de suelos recibió atención especial por parte de los miembros de la comunidad ingenieríl de la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos (ahora Sociedad Mexicana de Ingenieria Geotécnica, SMIG). En una sesión del simposio “El subsuelo y la ingeniería de cimentaciones en el área urbana del Valle de México” (SMMS, 1978), se planteó que elorigen de las fracturas en Naucalpan (La Florida y Echegaray) se relacionaba con fallas por esfuerzo cortante asociadas a la consolidación diferencial del subsuelo y se reportaron por primera vez las fracturas en las inmediaciones del Cerro Xico, en Chalco. En esta discusión sobre el problema de fracturamiento de los sedimentos lacustres en la Ciudad de México, se retomaron las hipótesis propuestas por Carrillo (1947), Marsal y Mazari (1959) y Zeevaert (1953) sobre la importancia del abatimiento de presión en los acuíferos en el origen del fenómeno. G. Auvinet de la misma SMMS editó un volumen especial sobre “Agrietamiento de Suelos” en 1991. En ese volumen Orozco y Figueroa (1991) hicieron una reseña de los estudios más relevantes sobre el tema en México y en el mundo haciendo mención de los Simposia Internacionales sobre Subsidencia del Terreno que tienen lugar aproximadamente cada 5 años auspiciados por la UNESCO en los paises en donde esta problematica se ha generalizado y ha sido estudiada por varios grupos de trabajo. En las memorias deestas reuniones se ha reportado la evolución de problemas semejantes en ciudades como Arizona, Idaho, California, Texas, Houston y Nevada en EUA, Venecia y Ravenna en Italia, Beijing, Naijing y Shangai en China, Tokio, y varias ciudades de Holanda entre otras.

Resaltan los trabajos de Schumann y Poland (1969) que inician el estudio de la relación directa entre las fisuras con abatimientos del agua subterránea en materialesarenosos; Kreitler (1976, 1977) asocia la aparición de fallas a un sistema preexistente que actúa como barrera al flujo subterráneo formando escalones piezométricos. El trabajo de Poland (1984) sentó las bases para el análisis de la relación cuantitativa entre la subsidencia y el abatimiento piezométrico, a través de la medición de la compresibilidad de los materiales en campo y en laboratorio. Hasta 2005 se habian desarrollado siete de los simposia mencionados en las siguientes ciudades: Tokio, Japón en 1969; Anaheim, EUA en 1976; Venecia, Italia en 1984; Houston, EUA en 1991; La Haya, Holanda en 1995; Ravenna; Italia en 2000; Shangai, China en 2005.

En México, los trabajos desarrollados sobre fracturamiento desde inicios de los sesentas por Eulalio Juarez Badillo y de los setentas por German Figueroa Vega (publicados en el Numero 29 de Alternativas Tecnológicas de la Academia de Ingeneria en 1989) han sido pilares fundamentales para el desarrollo de esta investigación. Coneste antecedente, en 2010 se logró traer a la Ciudad de Querétaro el Octavo Simposio



de esta serie (EISOLS, Eighth International Symopsium on Land Subsidence) en donde se presentaron avances importantes de la comunidad internacional en técnicas de analisis y monitoreo de subsidencia. Particularmente, durante este evento se mostró la problematica generalizada de hundimiento y fracturamiento que existe en la ciudades principales del centro de nuestro pais (México, Toluca, Morelia, Puebla, Querétaro, San Luis Potosi, León, Celaya y Guadalajara entre otras) por lo que la temática central del simposio fue "Subsidencia, peligros asociados y el papel del manejo de los recursos naturales" (Carreón Freyre, 2010).

El suelo de la Delegación Iztapalapa se hunde con respecto a su nivel horizontal original desde la mitad de la década de 1950, cuando comenzó la extracción de aguasubterránea en la zona oriente de la ciudad. Aunque no existe aún una medición precisa de la velocidad de hundimiento en la zona, se han registrado desplazamientos mayores a los 3 metros en los últimos 20 años, lo que para los sitios críticos arrojaría una velocidad aproximada de 15 cm por año. De acuerdo con Del Castillo-Muris (1978), las primeras fracturas alrededor del Peñón del Marques se formaron a inicios de 1960 y fueron observadas por este autor en su flanco suroeste. Para 1982 ya existían registros de fracturamiento cercanos a la Avenida Ermita Zaragoza en laColonia Jacarandas, de acuerdo a lo comentado por los habitantes de la zona.

Existen además antecedentes de estudios previos de varias dependencias de la UNAM, en la Delegación Iztapalapa. Lugo Hupb, del Instituto de Geografía, ha documentado ampliamente la morfologia del fracturamiento a los alrededores del Peñon del Marques (1991, 1996, 2000). Cabral Cano, del Instituto de Geofisica, llevo a cabo un primer estudio integral con la colaboración de especialistas de los Institutos de Geologia y Geofisica (2000). Auvinet Guichard (2010), Ovando Shelley y Lermo Samaniego (1989) del Instituto de Ingeniería han llevado a cabo varios estudios geotécnicos y geofisicos puntuales en algunas zonas de fracturamiento en la Delegación.

El fenómeno del fracturamiento también ha sido documentado de manera local, existen diferentes reportes técnicos contratados o realizados por la DI, por mencionar algunos:

• "Discusión sobre la problemática asociada a la extracción de agua en el valle de México, recarga, y problemas asociados a la sobreexplotación de la misma" (Colín y Valdéz., 2002)

• "Modificación del programa Delegacional de desarrollo urbano en Iztapalapa" (PDDU, reporte interno sin fecha)

• "Estudios de Geotecnia para el análisis del agrietamiento del subsuelo, sitio Unidad Habitacional Concordia Zaragoza" (González et al., 2002)

• "Seguimiento al monitoreo piezométrico y topográfico a 26 sitios previamente estudiados con problemas de agrietamiento del subsuelo" (Ópalo, 2002).

• "Estudio geológico-geofísico para determinar posibles fracturas importantes y cuevas de grandes dimensiones además de la estratigrafía en una porción de la colonia cuevas de santiago de la territorial de la Delegación Iztapalapa México, D.F." (MAC., 2006).

• "Estudios de mecánica de suelos y dictámenes estructurales en 13 planteles educativos" (Cuevas et al., 2008).

• "Reporte técnico sobre detalles y usos de la Bentonita (Delegación IztapalapaGDF., reporte interno sin fecha).

• Estudios geotécnicos realizados en las principales escuelas de la DI afectadas por el fracturamiento (Tequio SA de CV; 2008).



Del análisis de los estudios previos se pueden extraer las siguientes observaciones:

1. El fracturamiento del subsuelo es un problema generalizado en la DI que se ha asociado solamente a la extracción extensiva de agua subterránea.

2. Generalmente se trata a esta problemática como un fenómeno superficial aunque también se ha propuesto que algunos casos están relacionados con el movimiento de fallas geológicas regionales cuya traza pasaría por la DI.

3. Se han realizado numerosos estudios de mecánica de suelos con el propósito de mejorar la cimentación de edificios, pero sin atender a la problemática general a largo plazo.

4. Como acciones de mitigación se ha utilizado una mezcla de materiales de construcción y bentonita para el relleno de las fracturas. Sin embargo, las fracturas que han sido tratadas mediante esta técnica no han sido monitoreadas y no se conoce su situación actual.

5. Para mitigar el problema de inundaciones que ocurre en zonas hundidas de la delegación se ha construido numerosos pozos de absorción de profundidades variables en la DI. Sin embargo, existe un monitoreo detallado delfuncionamiento de estos pozos y no se sabe hacia dónde se canaliza el agua colectada ni los efectos secundarios del flujo inducido en el subsuelo.

En relación a los hundimientos generalizados en la zona, Cabral Cano, et al. (2010) reportan los resultados obtenidos con percepción remota satelital (Interferometría de Radar, InSAR) y determinaron que el hundimiento más importante de la Ciudad de México se ubica actualmente hacia el Norte de la DI (Figura 2). Estos autores presentaron los datos de la cartografía de fracturamiento realizada por el grupo de trabajo de la autora (marcada con líneas rojas), y muestran concordancia con las zonas de mayor gradiente de deformación en superficie.

Figura 2. Mapa de desplazamientos InSAR (PSI) de la zona sureste de la Ciudad de México sobre una imagen de satélite de Google. Las fracturas de Iztapalapa fueron

tomadas del Reporte de 2008 del CMFS (ahora CERG de la DI) y las de Chalco de Ortiz Zamora (2007) (Tomado de Cabral Cano et al., 2010). La linea amarilla indica el

cambio de pendiente como limite de la planicie lacustre.



3 CARACTERIZACIÓN DE LA DEFORMACIÓN DEL SUBSUELO EN LA DELEGACIÓN IZTAPALAPA

Es importante remarcar que la distribución del hundimiento y deformación en la Ciudad de México, y en particular en la Delegación Iztapalapa (DI), no es homogénea y esta influenciada principalmente por la presencia de los edificios volcánicos de la Sierra de Santa Catarina y Peñón del Marqués.

3.1 Contexto geológico local

El área cubierta por la Delegación Iztapalapa (DI) se encuentra dentro de la Cuenca de México que tiene una historia geológica compleja conformada por la interacción de fallamiento regional, procesos fluvio-lacustres y la actividad volcánica dentro de la FajaVolcánica Transmexicana (FVTM). La estratigrafía regional de la Cuenca de México ha sido estudiada con relativo detalle por numerosos autores entre los que destacan los trabajos de Zeeavert (1953), Marsal y Mazari (1959), Mooser (1974, 1975), y De Cserna et al. (1987).

La geología que puede observarse en superficie de la DI corresponde a la zona del valle lacustre, piedemonte y estructuras volcánicas. A raíz del sismo de 1957, Marsal y Mazari realizaron estudios detallados sobre la estratigrafía de secuencias superficiales (menores a 100 m de profundidad) en toda la Ciudad de México, así como numerosos ensayes de laboratorio. Estos autores propusieron en 1959 una clasificación de suelos que ha servido de base conceptual para zonificaciones posteriores. En su propuesta original, estos autores diferenciaron la estratigrafía de tres zonas: de lago, de transición y de lomas.

La zona del lago se encuentra representada por secuencias arcillosas, limos y arenas con diferentes grados de cementación y consolidación. La zona llamada "de transición" en el ámbito geotécnico es una franja que delimita la zona del lago y se ha dividido: transición abrupta y transición gradual o estratificada. Finalmente, la zona de lomasincluye las elevaciones mayores en Iztapalapa que corresponden a edificios volcánicos compuestos por andesitas, basaltos y rocas piroclásticas de edad Plioceno que afloran en la Sierra de Santa Catarina, Cerro de la Estrella y Peñón del Marques.

De acuerdo a los datos reportados en la secuencia estratigrafica somera predominan los sedimentos de ambiente lacustre y en algunas zonas aledañas a los edificios volcánicos existen depósitos de aluviales y coluviales (de pendiente) a diferentes profundidades. Sin embargo las depresiones topográficas localizadas entre las edificaciones volcánicas no solo presentan relleno sedimentario en el subsuelo, sino también secuencias compuestas por material piroclástico con diferentes grados de consolidación y rocas volcánicas.

Se puede observar la distribución de las unidades geológicas que se describen acontinuación en el modelo digital de la Figura 3 y en el mapa geológico de la Figura 4.



Sierra de Santa Catarina

Está compuesta por volcanes monogenéticos, conos de escoria volcánica, flujos de lava y rocas piroclásticas. Los principales conos volcánicos se encuentran alineados en dirección N80E a lo largo de la Falla de Santa Catarina (de Cserna et al., 1987; Vázquez-Sánchez y Jaimes-Palomera, 1989). Se ha inferido que esta falla permitió el ascenso y emplazamiento del magma y tiene un desplazamiento normal (<400 m) con el bloque caído hacia el sur basado en relaciones estratigráficas de pozos, secciones sísmicas de PEMEX y gravimetría (de Cserna et al., 1987; Vázquez-Sánchez y Jaimes-Palomera, 1989). La alineación de los conos volcánicos indica un esfuerzo mínimoorientado en dirección NNW-SSE durante el Pleistoceno (último millón de años). Las lavas que salieron de los diferentes volcanes fluyeron de manera preferencial en dirección NNW-SSE y NNE-SSW, en el sentido norte y sur respectivamente. Una excepción son los flujos de lava más recientes del Volcán Guadalupe (cerro Santa Catarina) que fluyeron hacia el NE desde el flanco oriente del cráter y rodearon parcialmente al cráter doble La Caldera. La edad del volcanismo en la Sierra de Santa Catarina es desconocida. Mooser et al. (1974) sugieren una edad máxima de 0.79millones de años para la zona de Tlapacoya. Los edificios volcánicos que constituyen la Sierra de Santa Catarina incluyen:

• Yuhualixqui o San Nicolas, es un cono volcánico de alrededor de 1 km de diámetro (ligeramente alongado en dirección NW-SE 1200 x 1040 m) y altura máxima de 120 m sobre el nivel del valle, constituido por escoria, ceniza yrocas piroclásticas (Lugo-Hubp et al., 1996b).

• Xaltepec, es un cono volcánico de 220 m de altura sobre el nivel del valle, ligeramente alongado en dirección N-S. Esta constituido por escoria, y lavas de composición máfica que cubren parcialmente al volcán Yuhualixqui..

• Tetecón, es un edificio volcánico compuesto por dos conos de escoria y rocas piroclásticas y un flujo de lava que se observa hacia el norte. El cono principal se encuentra parcialmente cubierto en su flanco norte por un cono adventicio (Tetecón 2) que género una colada de lava hacia el norte.

• Volcán Sin nombre (Lugo-Hubp et al., 1996) tiene una altura de 200 m sobre el nivel del valle y está constituido por flujos de lava y depósitos piroclásticos. El flanco oriental se encuentra colapsado y cubierto por el volcán Mazatepec.

Los volcanes Yuhualixqui, Xaltepec, Tetecon y Sin nombre presentan características similares en composición y tamaño lo que sugiere que se formaron durante el mismo evento volcánico. El Tecualtzin, es el segundo domo que destruyo parcialmente el flanco oriental del Mazatepec, presenta un flujo de lava hacia el nororiente. La actividad volcánica de estos domos apoya también la interpretación de una migración de edades hacia el nororiente.

El volcán Guadalupe (también conocido como Cerro Santa Catarina) es la estructura volcánica de mayores dimensiones de la Sierra de Santa Catarina y presenta una historia compleja que no se encuentra bien entendida hasta el momento ni se cuenta con fechamientos que permitan precisar su edad. Está formado por flujos de lava y rocas piroclásticas de composición máfica. Se encuentra emplazado sobre lavas antiguas que tienen una distribución amplia en la Sierra de Santa Catarina.



En el análisis de los registros litológicos de pozos al norte del volcán Guadalupe se observa que estas lavas se encuentran por debajo del Peñón del Marques.

La Caldera, es un edificio volcánico formado por depósitos piroclásticos y dos cráteres formados por procesos freato-magmáticos (salida de magma en presencia de agua). El conjunto tiene una forma elíptica con orientación NW-SE y ejes mayores de 1600 y 1200 m. Los flujos de lava mas recientes del volcán Guadalupe rodean parcialmente a La Caldera.

El Cerro de la Estrella es un edificio volcánico compuesto por lavas máficas de edad Plio-Cuaternario, 3 km de diámetro ligeramente alongado hacia el norte y una elevación de 200 m sobre el valle lacustre.

El Peñón del Marques es un cono volcánico de escoria, rocas piroclásticas y lavas, con dimensiones similares a los conos volcánicos de la Sierra de Santa Catarina, deforma elíptica con orientación E-W.

Figura 3. Modelo de elevación digital que muestra la localización de los edificios volcánicos que se encuentran dentro del polígono de la Delegación Iztapalapa

(sin escala, exageración vertical 1.5).

Depósitos en la Cuenca Lacustre

En la parte superior de la secuencia sedimentaria de la cuenca hidrológica predominan los sedimentos de ambiente lacustre, en las zonas cercanas a los edificios volcánicoshay depósitos aluviales y de pendiente. Un mineral arcilloso común en las cuencas lacustres de zonas volcánicas es la montmorillonita que pertenece a la familia de las esmectitas, estas arcillas se caracterizan por retener grandes cantidades de agua en su estructura y presentar los valores más altos de plasticidad. Se favorece la formación de esmectitas en zonas de lago con drenaje restringido bajo condiciones salino-alcalinas (Hillier, en Velde, 1995), como las que prevalecieron en las zonas lacustres de la Cuenca de México hace aproximadamente 30,000 años. En este mismo ambientese presenta la acumulación de óxidos de Fe, y cuando el hierro se reduce (adquiere colores verdosos) se vuelve soluble, se desplaza y se forma un complejo arcillosos inter-estratificado (Carreón et al., 2006b, Mazari.Hiriart et al., 2000). Por otra parte en estas cuencas la actividad volcánica puede ser contemporánea a la depositación del relleno sedimentario, la rápida alteración de ceniza volcánica y pumicita genera suelos ricos en alofano e imogolita, minerales arcillosos de bajo orden que habian sido considerados como amorfos, similares a geles (Carreón et al., 2006b).



La composición mineralógica de las arcillas del Valle de México ha sido documentada desde mediados del siglo pasado debido a la complejidad y variabilidad de su comportamiento mecánico y a la heterogeneidad de sus propiedades. La discusión de la mineralogía de las arcillas del Valle de Mexico y de su relación con sus propiedades geomecánicas se presenta en Carreón-Freyre (2005). Una de las peculiaridades de este comportamiento es la ruptura frágil en materiales con contenidos de agua de aproximadamente 200 % (dos volúmenes de agua por uno de sólidos).

3.2 Cartografía del fracturamiento

Aunque el fenómeno de fracturamiento en el subsuelo del territorio de Iztapalapa habia sido reportado desde la década de 1960 en reportes técnicos, no fue sino hasta a finales de la década de los 80 y principios de los 90 (debido a la extensa afectación ocasionada por el sismo de 1985) que se iniciaron los estudios de cartografía e ingeniería geológica y geotécnica de las fracturas en zonas localizadas de laDelegación Iztapalapa.

Desde el punto de vista geológico, De Cserna y colaboradores (1987) realizaron un estudio estratigrafico detallado para la Cuenca de México y propusieron la presencia de fallas geológicas inferidas a partir de datos gravimétricos y con evidencias de actividad sísmica reciente mayores. De ese estudio regional se retuvieron para Iztapalapa dos lineamientos mayores con orientación N50E cuya traza en superficie coincidiría con los Cerros de La Estrella y El Peñón. Esta estructuras no tienen una manifestación clara en superficie por lo que su existencia y su localización es controversial. El análisis y correlación de los registros estratigráficos de pozos de extracción de agua subterránea puede ser de gran ayuda a resolver la presencia de estas y otras fallas geológicas de orden regional.

Ovando-Shelley y Montiel (1989) documentaron desde el punto de vista geotécnico la presencia de fracturas en la zona suroeste de la DI en los límites con Tlahuac. Estas observaciones sugieren que para el año de 1989, la distribución espacial de las fracturas se encontraba localizada en una franja entre el Peñón del Marques y la unidad Habitacional Cananea, de manera similar a como las encontramos actualmente.

Posteriormente, las fracturas se cartografiaron de manera local en varios estudios,siendo la zona más estudiada alrededor del Peñón del Marques donde los problemas de deformación diferencial ya se habían acentuado y se han seguido documentando en trabajos recientes (Lugo-Hubp et al., 1991; Lugo-Hubp, 1996 a y b; Sirda, 1998; Cabral-Cano et al., 2000; Lugo-Hubp, 2000; Aguilar-Pérez et al., 2006).

Para realizar la cartografía de las fracturas en la Delegación Iztapalapa se integraron las fracturas previamente reportadas en un Sistema de Información Geográfica (SIG) y se verificaron en campo con aproximadamente 100 puntos de control. La recopilación permitió identificar las zonas fracturas que no habían sido registradas anteriormente e iniciar la documentación de la evolución de las fracturas y su distribución espacial.



Como se puede observar en el mapa de la Figura 4, la distribución del fracturamiento sugiere que el fenómeno a la escala del mapa de la Delegación se encuentra relacionado con los bordes de la Sierra de Santa Catarina en el subsuelo, por debajo de la mancha urbana.

Figura 4. Mapa geológico de la Delegación Iztapalapa. Comprende información de geología regional, geología del subsuelo, formaciones superficiales, las fracturas

cartografiadas en lineas delgadas negras y alineamientos estructurales mayores enlinea gruesa punteada (modificado de Carreón Freyre, et al., 2010). Las formaciones superficiales se clasificaron de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos

(SUCS): CH, arcilla de alta plasticidad, MH, limo de alta plasticidad).

Las lineas de fractura en el mapa de la Figura 4 (lineas negras delgadas) muestran una asociación con un probable nivel de línea de costa del antiguo lago delimitado entrelavas sepultadas y/o entre contactos entre los depósitos piroclásticos. Estos contactos presentan una alta variabilidad en intervalos de tiempo relativamente cortos por lo que las formaciones volcánicas se presentan frecuentemente interestratificadas con sedimentos lacustres (arcillas y limos) y/o aluviales. Las zonas de contacto privilegían desplazamientos verticales por deformación diferencial, como se ha observado y reportado en varios sitios del área de la ZUE Santa Maria Aztahuacán o en la parte sur de la Zona Urbana Ejidal (ZUE) Santa Marta Acatitla. En la zona del Peñón del Marqués, el abrupto contacto entre las rocas volcánicas y el relleno sedimentario ha facilitado la localización de la deformación.



3.3 Identificación de sistemas de fracturamiento

En la zona nororiental de la Delegación Iztapalapa (Dirección Territorial Ermita Zaragoza), la deformación asociada a la subsidencia se localiza en tres sistemas principales de fracturamiento que afectan a la infraestructura urbana y han sido definidos con el avance de la cartografía geológica realizada durante los ultimos cuatroaños. Esta división esta basada principalmente en su orientación y distribución, aunque supone que los sistemas de fracturas han evolucionado de acuerdo a la historia geológica de la zona e interactúan entre ellos de manera compleja.

1. El primer sistema tiene una orientación similar al borde de la Sierra de Santa Catarina y cruza la Delegación con una orientación NE-SW,

2. El segundo sistema se encuentra alineado aproximadamente con la Calzada Zaragoza y tiene una orientación WNW-ESE. El primero y éste se cruzan en la parte norte de la Delegación en la zona del Peñón del Marqués en donde se denota una alta deformacion de las vilaidades principales (Calzada Zaragoza),

3. El tercer sistema son fracturas de tensión por deslizamiento gravitacional que bordean el cono volcánico del Peñón del Marqués.

El primer sistema de fracturas con orientación principal NE–SW delimita de manera general el borde de la Sierra de Santa Catarina (ver Figura 4). Entre el reclusorio Oriente y El Deportivo Santa Cruz Meyehualco, se presenta como fracturas con desplazamiento normal (desde decímetros a un máximo de 2 metros) preferentementecon caída del bloque hacia el NW localizadas en una zona relativamente angosta de deformación (línea blanca punteada en la Figura 5a).

Entre el Deportivo Santa Cruz Meyehualco y la Calzada Zaragoza, la deformación se distribuye en una banda más amplia. En la colonia Ejidos de Santa María, entre la Av.Santa Cruz Meyehualco y Av. Las Torres se observan también fracturas con orientación NW-SE que interactúan con las de orientación NE-SW para producir un patrón conjugado de fracturas que se acerca al sur con el borde de la Sierra de Santa Catarina. Entre Av. Las Torres y Zaragoza vuelve a predominar la orientación NE-SW en las fracturas, que se distribuyen en el área delimitada entre el Peñón del Marques y el Deportivo San Sebastian.

El segundo sistema de fracturas tiene una orientación general WNW-ESE que sigue de manera general la orientación de la Calzada Zaragoza, con desplazamientos verticales que caen hacia el NE. En la Figura 5b se muestra la orientación general de este sistema de fracturas y su posible relación con el límite lacustre de la Laguna de Texcoco en 1847. Es interesante notar que el límite del lago seguía una trayectoriarecta similar a la dirección de las fracturas y la traza de la Calzada Zaragoza.



El desplazamiento vertical de las fracturas hacia la zona del antiguo Lago de Texcoco podría ser indicativo de condiciones de mayor subsidencia hacia la zona de Netzahualcoyotl, pero la ruptura ocurre donde se encuentra una discontinuidad pre-existente (la zona con el mayor gradiente de deformación). Aunque aun no es posible establecer una relación directa entre el fracturamiento y el límite del Lago de Texcoco, la similitud en orientaciones sugiere esta relación.

El tercer sistema de fracturas corresponde a fracturas de tensión que bordean eledificio volcánico del Peñón del Marques (Figura 5a), pero estas fracturas coexisten con el sistema NE-SW que le da su forma eliptica.

La parte alta del cono volcánico del Peñón del Marques esta compuesta por unasecuencia de brechas y bloques volcánicos intercalados con depósitos piroclásticos. En la parte norte y noroeste, se observa que esta secuencia esta afectada por un deslizamiento mayor activo que involucra el desplazamiento de bloques de roca hacia el norte. Aparentemente, el deslizamiento fue reactivado por la subsidencia en la parte norte.

Figura 5. (a) Detalle de la cartografía de fracturas en la parte nororiental de la Delegación Iztapalapa. Se observan las dos orientaciones preferenciales del

fracturamiento, NE-SW asociado al borde volcánico de la Sierra de Santa Catarina y NW-SE, el cual se encuentra probablemente relacionado con el limite del lago de

Texcoco, en (b) se muestra un mapa de la zona lacustre de México en 1847. Note que el Peñón del Marques se encuentra ubicado en la zona en que los dos sistemas de

fractura se interceptan. Los mapas no se encuentran a la misma escala y son mostrados para comparación con el límite del sistema lagunar de Texcoco.



Hacia el sur de la DI se ha identificado una cuarto sistema de fracturamiento en laColonia San Lorenzo Tezonco con una dirección variable entre NE-SW y NS. Hasta la fecha, el evento más importante de fracturamiento del subsuelo en la zona de Tezonco ocurrió el 7 de julio de 2007 (aunque hubo otro importante movimiento en junio 2009), cuando se abrió una fractura de 20 m de profundidad, en la esquina de las calles Vista Hermosa y Guadalupe Victoria de la colonia Lomas de San Lorenzo, que ocasionó la primera muerte directa por el proceso del fracturamiento en México. A partir de este evento de fracturamiento se renovó el interés académico y político en elestudio de los procesos de fracturamiento.

En la imagen de la Figura 6 se presenta el detalle de las fracturas cartografiadas en San Lorenzo Tezonco (en color amarillo), su localización y cambios de dirección estan controlados por la morfología del frente de depósitos piroclásticos y delimitan la bahía de la antigua zona de lago representada por depósitos arcillosos de alta plasticidad. Al parecer la propagación del fracturamiento esta dirigida por los materiales más débilesconstituidos por una delgada franja de depósitos arenosos de nula o baja resistencia al corte. Los resultados del estudio del fracturamiento en esta zonas indican que se relaciona con una zona de contacto abrupto entre depositos lacustres de alta plasticidad y con una masa importante de rocas volcánicas y materiales piroclástos semi-soldados (que podría asociarse con el aparato de escoria volcánica que se localiza al suroriente de la zona de estudio).

Figura 6. Cartografía del fracturamiento superficial levantado por el personal del CERG con la integración de fracturas reportadas en estudios previos después de su

verificación en campo. Se marca con un recuadro negro la zona de colapso de 2007. Se observa la distribución de los depósitos piroclásticos del Volcán Yuhualixqui.

Estos últimos materiales puede presentarse como bloques desarticulados de grandes dimensiones sobre una secuencia granular de espesor importante que se localizan varias decenas de metros por debajo de la mancha urbana de San Lorenzo Tezonco. La estratigrafia y estudios de esta zona se detallan en el inciso 5.3 de este documento.



De acuerdo a las condiciones geológicas en cada zona y con base en los resultados obtenidos por el grupo de trabajo de la autora, se han reconocido los siguientes mecanismos de fracturamiento del subsuelo en la DI:

• Deslizamiento gravitacional de bloques sobre una superficie de falla en los flancos norte y sur del edificio volcánico del Peñón del Marques;

• Deformación diferencial en materiales plásticos (arcillas, tobas, suelo orgánico) que se muestran como fracturas erráticas de dimensiones variables (de algunos centímetros a varios metros) determinadas por las condiciones de carga estática y dinámica del subsuelo en la planicie lacustre; por ejemplo en la ZUE Santa Marta Acatitla Sur, San Sebastian y Santa Cruz Meyehualco.

• Pérdida de estructura o colapso de materiales no consolidados en zonas de pendiente. En las zonas donde se han generado fugas de agua (drenaje y/o agua potable) o infiltraciones de agua superficial se generan socavaciones por perdida de la estructura o colapso del material piroclástico (cenizas y tobas) y/o del relleno antropogénico. Estas socavaciones generalmente se propagan a lo largo de fracturas pre-existentes. Otro ejemplo de pérdida de estructura de materiales granulares no consolidados fluviales y piroclásticos es ocasionado por la vibración, posiblemente generada por intenso tráfico vehicular.

• Deformación diferencial en zonas de contacto y/o alternancia entre materiales con alta heterogeneidad mecánica como muestran las interestraficaciones entre depositos lacustres y material piroclastico en Santa Maria Aztahuacán.

• Fracturamiento por el desplazamiento de grandes masas de bloques en una base de material granular inestable a profundidades mayores de 50 m como en la zona de San Lorenzo Tezonco. Los frentes abruptos de coladas de lava o bloques piroclásticos generaron reservorios en los que se depositaron cantidades importantes de limos y arcillas. Las zonas de contacto entre materiales rigidos y plásticos son altamente vulnerables al fracturamiento. Esta deformación coexiste además con la deformación diferencial de los materiales finos de la secuencia somera.



4. METODOLOGÍA DE ESTUDIO: ANÁLISIS DE LA VARIACIÓN ESPACIAL DE LAS CONDICIONES DE DEFORMACIÓN

Aun cuando existen numerosos trabajos teóricos sobre la generación y propagación de fracturas, principalmente considerando medios isotrópicos, la mejor manera de entender estos fenómenos en el medio geológico es a través de la caracterización y monitoreo de sus condiciones de deformación. El análisis adecuado de la deformación de secuencias altamente heterogéneas debe integrar las características físicas ygeológicas (estructurales y mecánicas) de las unidades estratigráficas que la constituyen. Se ha diseñado una metodología para evaluar los factores que determinan el fracturamiento del subsuelo, la cual ha sido implementada en el Centro de Evaluación de Riesgo Geológico (CERG) de la Delegación Iztapalapa del Distrito Federal como un esfuerzo conjunto con la UNAM, para lograr un mejor entendimiento de las condiciones locales del fracturamiento, caracterizar sus dimensiones y geometría, y evaluar las condiciones de propagación.

Para conocer la distribución y características del fracturamiento en la DI se han llevado a cabo levantamientos geológico-estructurales de detalle. Estos levantamientos son convencionales y consisten en documentar información básica sobre las fracturas: su orientación e inclinación, desplazamiento relativo, longitud, ancho de la zona de afectación, tipo de material geológico presente y colección de muestras cuando es posible. Los levantamientos se realizan utilizando principalmente brújula, geoposicionador GPS y cinta para medicion de deplazamientos. La información obtenida se vierte en tablas y en un sistema de información geográfica (SIG).

4.1 Correlación lito-estratigráfica

El fracturamiento en secuencias fluvio-lacustres es un fenómeno continuo que requiere de un análisis multiescalar que permita identificar cual es factor generador predominante de acuerdo a las caracteristicas geologicas del sitio. Además, las fracturas pre-existentes pueden renovar su desplazamiento aunque hayan sido tratadas y por lo tanto las medidas de mitigación aplicadas también deben de ser monitoreadas continuamente para asegurar su adecuado funcionamiento.

4.1.1 Estratigrafia profunda en la Cuenca de México

La estratigrafía profunda de la Cuenca de México, hasta aproximadamente 2500 m de profundidad, ha sido definida a partir de los pozos profundos perforados por PEMEX en la década de 80's. Aunque ninguno de estos pozos se encuentra dentro del polígono de la Delegación Iztapalapa, el análisis detallado de la estratigrafía de los dos pozos más cercanos Mixhuca y Tluyehualco que se presentan en la Figura 7, ha permitido una mejor interpretación y correlación con los registros litológicos en la DI. Se puede observar en la parte superior de ambos registros (aprox. a 1000 m de profundidad) la gran variabilidad en los espesores y alternancia de las unidades volcánicas y sedimentarias.



Figura 7. Litología de los pozos profundos perforados por PEMEX (1987) en las cercanías de la delegación Iztapalapa, pozos Tulyehualco y Mixhuca ubicados al sur y

al norte respectivamente (la profundidad y escala vertical son diferentes).

4.1.2 Estratigrafia hidrogeológica

Para definir con detalle la estratigrafía en la planicie lacustre y de piedemonte de la DI se han integrado a la base de datos alrededor de 45 registros litológicos de pozos de extracción de agua proporcionados por el Sistema de Aguas del la Ciudad de México.Estos registros son analizados con un manejador especifico para registros litológicos el Hydrogeoanalyst de Schlumberger Water Resources.

En la Figura 8 se presentan dos ejemplos de registros digitalizados y en la Figura 9 se muestra su visualización en tres dimensiones para correlación litológica. La mayorparte de los registros tiene una profundidad variable entre 200 y 300 m. Los niveles piezométricos medios oscilan entre 70 y 120 m de profundidad para diferentes zonas de la DI. Para mejorar la certidumbre en el modelo geológico del subsuelo de Iztapalapa es recomendable contar con la mayor cantidad de registros litológicos y si es posible con las muestras de las perforaciones. Como muchos de estos pozos se perforaron hace más de 20 años es muy poco probable recuperar esta valiosa información. Se recomienda ampliamente una campaña de perforación de piezometros en la DI que permita monitorear el flujo de agua subterránea, detectar los niveles criticos de abatimiento e identificar las unidades geológicas que efectivamente se asocian a la subsidencia y al fracturamiento del subsuelo. Las muestras obtenidas podrian ser almacenadas en una litoteca para análisis posteriores.



Figura 8. Ejemplos de entrada de los registros litológicos de pozos de extracción deagua en la zona de Iztapalapa (Hydrogeoanalyst, Schlumberger).

Figura 9. Visualización en tres dimensiones de la correlación litologica de algunos de los pozos de extracción de agua subterránea en la Delegación Iztapalapa con el código

Hydrogeoanalyst (Schlumberger).



4.1.3 Estratigrafia geotécnica

La mayor parte de las medidas de mitigación en ingeniería consideran esta escala de análisis ya que corresponde a la secuencia estratigrafica somera que soporta la carga de la infraestructura urbana y que varia de 5 a 50 m de profundidad. El estudio más detallado de correlación estratigráfica en sondeos geotécnicos se llevó a cabo en el centro de la planicie lacustre, en la Colonia de Sta. Maria Aztahuacán. En esta zona se localizan varios planteles educativos afectados por fracturas por lo que las autoridades de la DI contrataron estudios geotécnicos de detalle que permitieran diseñar medidas de mitigación adecuadas para la renivelación de los edificios.

En la planicie el fracturamiento esta condicionado por el contraste de propiedades mecánicas entre depósitos lacustres con alto contenido de arcillas y los depósitos piroclásticos que se ubican en el flanco poniente de la Sierra de Santa Catarina por debajo de la mancha urbana. Se presenta una marcada deformación de la superficie en zonas arcillosas localizadas debido a la alta compresibilidad y plasticidad de estos materiales por lo que los desplazamientos diferenciales son esencialmente verticales.Los cambios litológicos que condicionan el contraste mecánico se deben a los cambios en las condiciones de depósito en el ambiente lacustre que predominó en la zona y a su alternancia, en periodos cortos de tiempo, con materiales piroclasticos y aluviales de granulometria diversa.

De acuerdo con los sondeos geotécnicos que la empresa Tequio llevo a cabo durante 2008 en 13 de la escuelas afectadas, en esta Colonia se presentan los mayores espesores de arcillas de alta plasticidad y compresibilidad (hasta 45 m). Los estudios reportan hundimientos cuyas magnitudes y velocidades varían según su espesor y cercanía con rocas volcánicas. Indican hundimientos que varían entre 6 y 13 centímetros por año para las partes más bajas de la Delegación y para Santa María Aztahuacan reportan una velocidad media de hundimientos cercana a los 10 cm por al año.

La correlación litológica en estos sondeos muestra que las zonas de las escuelas afectadas por fracturamiento corresponden a zonas de contacto entre sedimentos de distinto comportamiento mecánico o a zonas de debilidad estructural en el subsuelo como bordes de coladas de lava, de depósitos piroclásticos o fracturas preexistentes que favorecen la concentración de esfuerzos de tensión y/o cizalla.

Como ejemplo se presenta en la Figura 10 la correlación de sondeos geotécnicos realizados por en las escuelas Fray Martin de Valencia, Herminio Chavarría y Luis Pasteur en las calles Emiliano Zapata y Herminio Chavarría. Se presenta una pseudo-sección conformada por la correlación de un sondeo de cada escuela en dirección aproximada Norte-Sur (N10E). En este sitio se observa una alternancia importante con material piroclástico, arenas oscuras, lo que ocasiona una deformación diferencial importante en tres materiales arenosos y arcillas de alta compresibilidad que presentan entre 100 y 300 % de contenido de agua.

El nivel de agua freáticas (niveles colgados por infiltración de aguas pluviales o fugas en conductos de agua) varia de 2.4 a 5.4 m en la parte central, en donde se localiza la Escuela Herminio Chavarría.



Figura 10. Sección 5 (NNE-SSW): Correlación de sondeos geotécnicos en las escuelas: Fray Martin de Valencia (SM-1), Herminio Chavarría (SM-1) y Luis Pasteur (SM-1),

Realizados por le empresa Tequio en 2008. Los colores rojos indican secuencias arcillosas de alta plasticidad (CH) y los verdes material limoso (ML). Las secuencias

grises con textura indican material arenoso.

4.2 Caracterización de materiales geológicos en laboratorio

La caracterización de materiales en laboratorio comprende la determinación de propiedades índice y mecánicas de muestras alteradas e inalteradas colectadas de manera sistemática en diferentes sitios de la DI. Generalmente durante el trabajo de cartografia el equipo técnico del CERG incluye el levantamiento topográfico detallado de la zona afectada, la colección de datos que indiquen la orientación y alcance geográfico de la zona de fractura, el muestreo sistemático de suelos en zonas de fractura y zanjas y el diseño de retículas para el levantamiento de perfiles de radar. Una de las propiedades más importantes de los materiales lacustres que constituyen el subsuelo de la Delegación Iztapalapa es la plasticidad. En el sentido propio la plasticidad es la propiedad mecánica de un material de deformarse irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico (Lambe y Whitman, 1997). Si el terreno tiene un porcentaje de humedad por debajo del límite mínimo de plasticidad, el suelo se vuelve quebradizo. Cada tipo de suelo y/o sedimento tiene un Índice de Plasticidad (contenido de agua que equivale a la diferencia entre loscontenidos correspondientes a su límite liquido y límite plástico, llamados Limites de Consistencia o de Atterberg) específico de acuerdo a sus características físicas y mineralógicas. Evidentemente estás propiedades dependen del origen de los materiales (depósitos de lago, de rio, asociados a depósitos de cenizas u otros materiales volcánicos). Los limos tienen una plasticidad baja, mientras que suelos con alto contenido de arcillas tienen una plasticidad mayor. Ingeniería Geológica 23


Cabe remarcar además que en para las arcillas su alta plasticidad se asocia también con una alta capacidad de contracción y expansión con los cambios de humedad y esto pude generar pequeños agrietamientos y otras discontinuidades en estos materiales, generando potenciales planos de debilidad (Carreón Freyre, 2005). Cuando existe un problema de hundimiento generalizado o de vencimiento de la capacidad de carga de los materiales, como es el caso de varias zonas de la DI, el fracturamiento mayor del suelo puede aprovechar la zonas débiles de los materiales para propagarse, de ahí la importancia de llevar a cabo una caracterización detallada de sus propiedades físicas y mecánicas (Carreón Freyre et al., 2006b). Existen pocos estudios sobre las variaciones de los parámetros que caracterizan la compresibilidad y resistencia de suelos arcillososen relación con las características geológicas de las secuencias lacustres que constituyen el perfil de suelo, por lo que una caracterización sistemática de los materiales es fundamental para el estudio de la propagación del fracturamiento en la superficie.

Algunas de las propiedades más importantes a determinar en laboratorio son: contenido de agua gravimétrico (cantidad de agua que tiene un material en proporcióncon la cantidad de material sólido existente), densidad de sólidos, granulometria, indice de plasticidad, compresibilidad y resistencia al corte. Como ejemplo se presentan los resultados de caracterización de materiales en el Eje 6 Sur, entre San José y Cuauhtémoc, en donde se hizo un muestreo sistemático de suelos con un intervalo aproximado de 30 cm en una excavación. El perfil de suelos limosos intercalados con arena se presenta en el corte de la zanja de la fotografía de la Figura 11 y la variación de sus propiedades geomecánicas en la Tabla 1.

Figura 11. Fotografía del perfil de suelo levantado en una zanja de 4 m de profundidaden el Eje 6 Sur, entre San José y Cuauhtemoc. D.T. Centro. Se presenta una secuencia

limo-arenosa hacia la superficie y materiales de alta plasticidad de 3 m hacia abajo.



Tabla 1. Perfil del Eje 6 Sur entre San José y Cuauhtémoc. Variación de las propiedades físicas de los suelos con la profundidad.

Contenido de agua gravimétrico (W%), densidad de sólidos (D.S.), Contenido de Materia Orgánica (M.O.), potencial Hidrógeno (pH), Granulometría, Limites de Consistencia: LL, Liquido y LP, Plástico (cuantificados como contenidos de agua, %), Indice de Plasticidad (IP=LL-LP) y su clasificación de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) (Lambe y Whitman, 1997 y Normas ASTM).

Clave Loc. Prof. (m) W % D. S. M.O. pHC-Cuauhtemoc1.1 Eje 6 Sur 1.55 77.5 2.11 0.00 7.86C-Cuauhtemoc1.2 Eje 6 Sur 2.00 73.47 2.23 0.25 7.62C-Cuauhtemoc1.3 Eje 6 Sur 2.50 34.98 2.59 0.00 7.19C-Cuauhtemoc1.4 Eje 6 Sur 2.90 93.75 2.14 0.13 7.43C-Cuauhtemoc1.5 Eje 6 Sur 3.20 99.44 2.08 0.13 7.27C-Cuauhtemoc1.6 Eje 6 Sur 3.25 148.35 2.09 0.00 7.54C-Cuauhtemoc1.7 Eje 6 Sur 3.30 78.24 2.47 0.00 7.49C-Cuauhtemoc1.8 Eje 6 Sur 3.55 96.29 2.06 0.13 7.53Clave Granulometría Limites de C.

Arcilla Limo Arena LL (%) LP (%) IP SUCSC-Cuauhtemoc1.1 26.83 44.79 28.38 ------ ------ ---- M-SC-Cuauhtemoc1.2 24.29 44.27 31.44 64.3 50.53 13.8 MH-OC-Cuauhtemoc1.3 6.33 36.36 57.3 ------ ------ ------ S-MC-Cuauhtemoc1.4 24.93 55.44 19.63 72.1 54.9 17.2 MHC-Cuauhtemoc1.5 23.57 63.21 13.22 71.7 56.6 15.1 MHC-Cuauhtemoc1.6 42.59 38.23 18.18 ----- ------ ----- amorfoC-Cuauhtemoc1.7 14.27 32.45 53.28 ----- ------ ------ S-MC-Cuauhtemoc1.8 38.81 42.82 18.37 78.5 57.33 21.2 CH

Cabe hacer notar que el contenido de agua natural de las arcillas de 3.55 m de profundidad (96 %) es mayor que su limite liquido (78 %), lo que indica que este material puede fluir con facilidad ocasionado ruptura por deformación diferencial en los materiales menos plásticos que las sobreyacen.

4.3 Estudios geofísicos

La información de la secuencia estratigráfica del subsuelo en cualquiera de sus escalas se utiliza para la calibración de las mediciones indirectas de la estructura del subsuelo. Se utiliza la prospección con el método de Radar de Penetración Terrestre (RPT) porque tanto el comportamiento mecánico de los suelos, sedimentos y materiales piroclásticos (cenizas, tobas) como la capacidad de detección del método dependen de la cantidad de agua de poro presente (Carreón Freyre et al., 2006a). La propagación de ondas de ondas superficiales depende de la densidad de los materiales geológicos, ya que ésta condiciona la velocidad de las ondas de corte, que a su vez se pueden correlacionar con la resistencia de los materiales.

4.3.1 Prospección con Radar de Penetración Terrestre (RPT)

El método RPT utiliza la propagación de ondas electromagnéticas de alta frecuencia (100–900 MHz) para caracterizar con detalle la estructura del subsuelo. El equipo irradía energía hacia el subsuelo mediante una antena que funciona como emisor y



receptor. La energía interacciona con el medio y trae de regreso información sobre las propiedades físicas del suelo. La prospección RPT se hace de manera continua a lo largo de un perfil para obtener un registro de los reflectores que se asocian a las variaciones de las propiedades del suelo con la profundidad. En la Figura 12 se presenta como ejemplo la firma de radar del perfil de suelo de la Calle de Cuahutemoc, cuyas propiedades se presentaron en la Tabla 1. Las fracturas registradas en el perfil se asocian al flujo del material aproximadamente a 3.5 m de profundidad.

Figura 12. Firma de Radar correspondiente al perfil de suelo levantado a lo largo del Eje 6 Sur entre San José y Cuauhtémoc D. T. Centro. Se presenta el Perfil RPT

levantado con la Antena de 200 MHZ sin procesado en grises, su interpretación en falso color, un diagrama esquemático del perfil de suelo levantado en el sitio de

estudio, propiedades físicas principales y clasificación SUCS.Ingeniería Geológica 26


El Perfil de RPT de la Figura 13 es presentado como ejemplo de la firma RPT de la deformación registrada en la Colonia Sta. Maria Aztahuán, fue levantado sobre la Calle Emiliano Zapata en dirección Oeste-Este y tiene 1550 m de longitud. La interpretación del perfil se apoyo con el sondeo geotécnico realizado en la Escuela Fray Martín de Valencia, localizado sobre esa calle, casi en esquina con la avenida Plan de Ayala (ver el sondeo mixto SM-1 de la Figura 10). En este perfil se observa una alternancia importante de arena volcánica con arcillas de alta plasticidad y se puede observar como el fracturamiento se asocia a los desplazamientos verticales diferenciales de ambos estratos, particularmente en el subsuelo de la zona de la escuela.

Figura 13. Perfil RPT sobre la Calle Emiliano Zapata. Antena de 200 MHz. El nivel de aguas freáticas se localiza a 3.2 m de profundidad.

Una de las ventajas de este método es que se puede observar en tiempo real el perfil registrado. La profundidad de exploración depende del contraste eléctrico de los materiales, que es función principalmente del contenido de agua, y de la frecuencia de transmisión. Este método de prospección puede proporcionar información del subsuelo entre aproximadamente 0.5 y 20 metros de profundidad, lo cual es de gran utilidad para evaluar la distribución de fracturas en las secuencias superficiales y estudiar sus condiciones de deformación e influencia en cimentaciones de obra civil y en vialidades.

4.3.2 Prospección con Sísmica de Ondas Superficiales (SOS)

El método se refiere a la utilización de ondas mecánicas superficiales para caracterizar el subsuelo. La profundidad de exploración de este método depende del contraste dedensidades y de la fuente que se utilice para generar dichas ondas, así como de la



frecuencia de vibración ambiental. Este método de prospección puede proporcionar información del subsuelo entre aproximadamente 50 y 200 metros de profundidad lo cual es de gran utilidad para evaluar las dimensiones de fracturas mayores, en un orden intermedio entre la escala geotécnica y la hidrogeológica.

En la Figura 14 se muestra el perfil de velocidad de propagación de las ondas mecánicas que se levantó en la Calle 20 de Noviembre, con orientación N-S, también en la Colonia Santa Maria Aztahuacán. El código de colores muestra las velocidades de las ondas de corte en pies/s. Las velocidades mayores se asocian con materiales rígidos o de alta densidad y las bajas con materiales fluvio-lacustres poco consolidados. De acuerdo a la distribución de velocidades se puede identificar una capaarcillosa encontrada arriba de los 10 m en un perfil RPT de la calle Plan de Ayala.

120.0

110.0

100.0

90.0

80.0

70.0

60.0

50.0

40.0

30.0

20.0

10.0

0.0

-10.0

Dep

th

( f t )

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0( f t )

Di st ance

( f t /sec)

S- vel oci t y

130.00160.00190.00220.00250.00280.00310.00340.00380.00420.00460.00500.00540.00600.00660.00720.00780.00850.00920.00990.001080.001180.001310.001480.001640.00

Scal e = 1/700 Figura 14. Perfil de Propagación de Ondas Mecanicas (POM) de 70 m de longitud levantado en dirección Norte-Sur sobre la Calle 20 de Noviembre, entre las Calles

Filomeno Mata y Felipe Ángeles. Se presenta hundimiento importante entre los 40 y 60 metros de distancia del origen del perfil.



Entre 40 y 70 m de distancia horizontal perfil, los valores de velocidad aumentan y se denota una capa rígida cercana a la superficie. El gradiente entre los valores de profundidad que se observa entre 50 y 70 m de profundidad sugiere que existe una falla con desplazamiento normal o una secuencia de rocas volcánicas. Esta interpretación es consistente con la zona de hundimiento observada en esta calle. Aunque no es posible conocer con precisión la orientación de esta estructura es importante notar que su geometría sugiere un escarpe profundo relleno por depósitos más recientes (forma registrada aproximadamente a 80 m de profundidad).

4.4 Integración de una base de datos digital

Como parte del desarrollo metodológico que se presenta en este documento se ha diseñado una base de datos estructurada denominada Sistema de Información Digital, (SID) que comprende tablas con diferentes tipos de información que se ínter-relacionan por medio de un SIG, el cuál a su vez incluye varias capas de información cartográfica. La información geo-referenciada permite conducir la urbanización en zonsde vulnerabilidad, así como las medidas de mitigación en zonas ya fracturadas.

La base de datos del SID está estructurada como un sistema que permite la captura y consulta de la información relacionada con el fracturamiento del subsuelo y temas relacionados y que es generada cotidianamente por diversas instancias de la Delegación Iztapalapa (Direcciones Generales). Es un sistema de información que permite tener acceso a los datos y estudios generados por el CERG de manera ordenada para apoyar a la toma de decisiones facilitar los trabajos de mitigación a cargo de la misma Delegación.

La base de datos se alimenta de manera continua con datos geológicos, geofísicos y geotécnicos de la DI que se agrupan en cinco temáticas generales de información: Agua, Superficie, Subsuelo, Obras Civiles y Fracturamiento. Como se puede observaren el diagrama de la Figura 15, el esquema general del funcionamiento del SID está basado en la información generada por la Coordinación de Protección Civil, la Dirección Generales de Obras y Desarrollo Urbano y la Dirección General de Servicios Urbanos de la DI. Se considera que estas tres áreas generan, manejan y utilizan la información que puede estar relacionada directa o indirectamente con los fenómenos de deformación y fracturamiento del territorio delegacional.

Las partes integrales del SID son:• El sitio de acceso a la información por Internet (Sitio WEB) de carácter

consultivo e interactivo.• El Sistema de Información Geográfica (SIG) que permite dar una ubicación

espacial a los estudios.• La base de datos estructurada que permite integrar y gestionar información

bajo diferentes niveles de acceso.

Las funciones principales del SID son:• Proveer un sistema de captura de incidencias para cada una de las instancias

que manejan eventos relacionados con el fenómeno del fracturamiento.



• Proveer con apoyo digital (base de datos con referencias geográficas) al equipo del CERG de manera que se pueda llevar un registro ordenado de la información generada tanto en las direcciones generales como por el mismo Centro.

• Permitir la continuación de alimentación e integración de información en elsistema de manera agil en la base de datos estructurada (basada en SQL),

• Mejorar la accesibilidad y el manejo de información para el personal técnico de la Delegación (SID, SIG, Sitio WEB).

Figura 15. Diagrama general de funcionamiento del SID en el Centro de Evaluación de Riesgo Geológico (CERG) de la DI. La unidad de computo del CERG monitorea el cruce

de informacion y alimentacion de las base de datos.

El SID se puede consultar como tipo cuestionario, consulta y edición en internet, la modalidad se puede asignar independientemente y en cualquier combinación para cadaIP. La ventana de acceso al sistema se muestra en la Figura 16.

Figura 16. Ventana de acceso al Sistema de Información Digital (SID) alojado en el servidor de la DI, Xalli, mediante una contraseña.



5 CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN DEL FRACTURAMIENTO DEL SUBSUELO DE SECUENCIAS FLUVIO-LACUSTRES EN ZONAS VOLCÁNICAS

5.1 Factores generadores y disparadores de fracturamiento

En este documento se ha hecho un particular hincapié en la complejidad del fenómeno de fracturamiento en la cuencas fluvio-lacustres de zonas volcánicas, en las que se localiza la mayor parte de las capitales del centro de nuestro país. Se ha demostradoque el fracturamiento no puede ser clasificado solo su tamaño, o por la actividad (natural o antropogénica) que ocasiona el desequilibrio mecánico del medio geológico y que se asocia a su deformación critica.

El fracturamiento del subsuelo es esencialmente un fenómeno multifactorial y multiescalar, por lo que se requiere de una aproximación interdisciplinaria y dinámica que permita crear de manera estructurada un sistema de análisis para cada caso deestudio y dar la respuesta rapida, certera y eficaz que se requiere para su mitigación y evaluación del daño que puede ocasionar a la infraestructura de una ciudad y a la calidad de vida de quienes habitan en ella; más aun cuando los requerimientos son muchos y el espacio es poco, como es el caso de una megapolis como la Ciudad de México y en particular de la Delegación Iztapalapa.

Como se ha señalado anteriormente, los mecanismos de fracturamiento que se han identificado hasta ahora en la Delegación Iztapalapa (presentados en el capitulo 2 de este documento) son:

1. Deslizamiento gravitacional por bloques sobre una superficie de falla (Peñón del Marques);

2. Deformación diferencial plástica en materiales lacustres (San Sebastian, Santa Cruz Meyehualco);

3. Pérdida de estructura por colapso de materiales no consolidados asociado a infiltración de agua o vibración (laderas de baja pendiente);

4. Deformación diferencial en zonas de contacto y/o alternancia entre materiales con alta heterogeneidad mecánica (Santa Maria Aztahuacán).

5. Fracturamiento por el desplazamiento de grandes masas de bloques en una base de material granular inestable (San Lorenzo Tezonco).

Los factores naturales que pueden inducir o generar la deformación critica y fracturamiento del subsuelo incluyen:

• Subsidencia natural de una cuenca lacustre por consolidación natural y/o descomposición de materia orgánica,

• Desecación del suelo (agrietamiento de la secuencia somera) por variaciones climáticas,

• Asociación con el fallamiento regional del basamento rocoso, • Heterogeneidad mecánica de la secuencia geológica, • Actividad sísmica.



Los factores generadores de fracturamiento asociados a las actividades del hombre incluyen:

• Extracción intensa y constante de agua subterránea de manera regional, • Excesivas cargas estáticas impuestas por la infraestructura urbana • Cargas dinámicas impuestas por el trafico excesivo, • Extracción de materiales pétreos, gas o petroleo del subsuelo,

De igual manera los factores que pueden disparar o provocar una ruptura súbita en los materiales del subsuelo pueden ser de origen natural o antropogénico:

• Cambios bruscos en el régimen hídrico del subsuelo asociado a lluvias torrenciales, fugas de agua o infiltración de otras fuentes de agua superficial,

• Actividad Sismica (incluidos los microsismos) natural o inducida,• Extracción excesiva del agua subterránea en puntos localizados,• Sobrecarga dinámica (vehicular) o estática (estructuras urbanas) del subsuelo.• Inyección de agua hacia el subsuelo (fracturamiento hidráulico),• Concentración de la deformación por hundimiento diferencial (gradientes

críticos) sobre todo en zonas de pendiente mayor a los 10 grados..

5.2 La extracción de agua subterránea en la DI

Actualmente es común asociar el hundimiento y fracturamiento del subsuelo principalmente a la extracción excesiva del agua subterránea. Sin embargo ésta es una aproximación simplista ya que si bien los materiales granulares no cohesivos tienden a fracturarse cuando se incrementa el esfuerzo efectivo, se deben considerar dos aspectos fundamentales del subsuelo de la Ciudad de México y de muchas otras denuestro país:

1. El medio geológico en el subsuelo, sobre todo en zonas volcánicas, dista mucho de tener esa estructura granular homogénea en la que efectivamente la carga se transmite gradualmente a la fase solida cuando disminuye la presión de poro. Tal vez se puede considerar así en planicies limo-arenosas con acuíferos libres cuyo nivel freático se localiza a menos de 30 m de profundidad, peroninguna de estas consideraciones se puede aplicar al subsuelo de la Ciudad de México; aunado a esto,

2. Los regímenes de extracción de agua subterránea que se manejan en México desde hace varias décadas en la mayor parte de las ciudades afectan profundidades mayores a los 100 m; lo que incrementa en gran medida la dificultad para identificar los sistemas de flujo que se están afectando y cuantificar la relación existente entre la disminución de la presión de poro, la deformación critica y eventual generación de fracturamiento.



Actualmente se está inciando la integración y depuración de los datos hidrogeológicos en el Sistema de Información Digital de la DI. Desafortunadamente para muchos años de monitoreo de niveles piezométrico no se tiene una cantidad de datos suficiente para identificar de manera clara las tendencias en las variaciones de flujo de agua subterránea. La base de datos sobre la hidrogeología de la DI cuenta con la información de 200 pozos de extracción de agua. Esta información fue amablemente proporcionada a la autora por el Sistema de Aguas de la Ciudad de México (SACM). De estos pozos se cuenta con 49 registros litológicos que han permitido la interpretación de algunas de las estructuras estratigráficas del subsuelo como se describió en el inciso 4.1 de este documento.

De acuerdo a la información proporcionada por el SACM, para el abastecimiento interno la DI se contaba con 79, de los cuales estaban operando 50 en 2005, con un gasto total de 2.131 m³/s. Además se reporta que existen 11 pozos particulares a cargo de la Conagua (Comisión Nacional del Agua) que entregan un caudal de 10 l/s. Después de una primera depuración de la base de datos consideramos un número aproximando de 150 pozos en la Delegación Iztapalapa, de los cuales: 41 sonutilizados como pozos piloto para el monitoreo de la evolución de los niveles piezométricos y 62 cuentan con una historia amplia de mediciones piezométricas. Ademas, hasta 2008 la DI contaba con 128 pozos de absorción profundos y someros para captación de agua pluvial, con el objeto de prevenir inundaciones en las zonas mas bajas o de desviar corrientes potenciales en las zonas altas.

En el mapa de la Figura 17 se presenta la localización de los 128 pozos de absorción y de 150 pozos de extracción de agua. En la misma figura se muestra como ejemplo de la base de datos el corte litólogico de uno de los pozos del Peñon del Marques. Para la elaboración del mapa hidrogeológico se llevó a cabo la interpolación y análisis de la evolución piezométrica de 28 Pozos ubicados en las diferentes zonas de la DI, considerando los niveles medidos en el año 2003. Las líneas blancas son equipotenciales que indican la superficie piezométrica del agua subterránea y lasflechas amarillas las posibles direcciones de flujo para la configuración presentada.

En este mapa se pueden observar los abatimientos para el año 2003, marcados por las direcciones de flujo en en el flanco SW del Peñon del Marqués, hacia el NW del flanco norte de Sierra de Santa Catarina; una depresión de la superficie piezometrica hacia el W del Cerro de la Estrella; y el incipiente gradiente piezometrico hacia el Sur de la Sierra de Santa Catarina, en la zona de San Lorenzo Tezonco. Desde 2007 se pusieronen marcha varios pozos de extracción en esa zona, lo que seguramente ha incrementado de manera importante el abatimiento piezométrico, pero aún no se cuenta con mediciones posteriores a 2008 para cuantificarlo.

Cabe remarcar que estos datos son preliminares, ya que no se cuenta con información suficiente sobre la evolución de los niveles de agua, ni de la variación de los niveles con el tiempo. La DI cuenta con varios sensores de medición automatizada de niveles y solo se han colocado tres por que es difícil ubicar un pozo de extracción fuera de uso y con un nivel remanente de agua adecuado para que el sensor la pueda medir. Se recomienda implementar un sistema de monitoreo del agua del subsuelo con piezometros perforados ex-profeso en zonas estratégicas representativas de las condiciones de flujo.



Figura 17. Mapa de la superficie piezometrica para 2003 en la Delegación Iztapalapa. Se presenta la localización de 150 pozos de extraccion de agua subterranea con y sin

registro litológico y de los 128 pozos de absorcion realizados hasta 2008 por lasautoridades de la DI. El color mas intenso indica mayor profundidad de la superficie

piezométrica.

5.3 Propagación del fracturamiento hacia la superficie por la deformación de secuencias profundas

El caso de estudio de fracturamiento en San Lorenzo Tezonco, al sur de la DI, ha sido ampliamente documentado debido a que se han reportado movimientos y rupturas constantemente en la superficie del terreno aunque los mayores movimientos tuvieron lugar en Julio de 2007 y en Junio de 2009.

Los fracturamientos y colapsos súbitos y las dimensiones de las fracturas reportadas(profundidad, apertura y extensión en superficie) indican que el desequilibrio mecánico que les dio origen no es un proceso puramente geotécnico.

En la Figura 18 se presenta el área de estudio en la Colonia San Lorenzo Tezonco (recuadro negro) considerando la información de zonas aledañas, lo que permite entender mejor los procesos locales y regionales que condicionan la deformación. Se muestra tambien la localización de los pozos de extracción cuyos registros litológicosfueron utilizados para la correlación estratigráfica en la zona.



Figura 18. Localización general de la zona de la zona estudio en San Lorenzo Tezonco.El recuadro negro central indica la zona de colapso de 2007 y de 2009. Los círculos

azules indican los pozos de extracción de agua utilizados para correlación estratigráfica y las líneas verdes indican algunos de los perfiles RPT realizados. Las curvas de nivel

se presentan en color rojo.

Desde 2007 varios grupos de trabajo han documentado que las fracturas en superficie (ver mapa de la Figura 6, en el Capitulo 3 de este documento) reflejan una paleotopografia abrupta que se evidencia por el contacto entre rocas volcanicas principalemente basálticas y espesores importantes de arcillas y limos hacia el NW de las trazas de fracturamiento. Morfológicamente se manifiesta como una bahia lacustre delimitada por escarpes de roca con diferentes pendientes y grados de continuidad,como coladas continuas de materiales volcánicos.

Como se puede observar en los registros litologicos de pozos cercanos a la zona de estudio presentados en la Figura 19 (Santa Catarina 12 nuevo, Santa Catarina 13 y Auxiliar Xotepingo 8c), en esta zona existe una variación estratigráfica importante, tanto en profundidades como en espesores, de unidades geológicas con propiedadesfísicas (mecánicas e hidráulicas) con un alto contraste. Cabe hacer notar que el aparato volcánico más cercano es un cono de escoria denominado Volcán Yuhualixqui, que forma parte del complejo de la Sierra de Santa Catarina. En imágenes de satélite se observa claramente que este “volcán” ha presentado varias etapas de emisión piroclástica y por esta razón se ha utilizado por muchos años como banco de material y las curvas de nivel (líneas rojas en la Figura 18) denotan como la mancha urbana actualmente se desplanta sobre antiguas zonas de extracción de materiales pétreos.



Figura 19. Registro litológico de los pozos de extracción de agua, Santa Catarina 12nvo, Santa Catarina 13 y Auxiliar Xotepingo, localizados en la zona de estudio. La información fue proporcionada por el Sistema de Aguas de la Ciudad de México. El nivel estático medido en 2007 y 2008 en dos de ellos fueron de 68 y 7m como se

indica. La localización de los pozos se presenta en la Figura 18.



Los registros litológicos de la Figura 19 muestran alternancias importantes de secuencias de materiales volcánicos, principalmente basálticos, con material piroclástico que presenta diferentes resistencias mecánicas. Estos últimos se pueden comportar como una roca, cuando se refiere a tobas soldadas; como un suelo duro o roca suave; o como un suelo fácilmente erosionable cuando se trata de depósitos arenosos de caída o de cenizas. De acuerdo a la interpretación de los registros litológicos del pozo Santa Catarina 12 nuevo, los bloques de roca y piroclástos sobreyacen a una secuencia de material granular suelto, de tamaño de arena y grava, lo que incrementaría la inestabilidad de la secuencia. La unidad volcánica parece delimitar una subcuenca que se extiende hacia el norponiente y que propició elestancamiento de cantidades importantes de agua, pues los sondeos geotécnicos profundos en esa zona reportan secuencias arcillosas de color verde olivo de gran espesor, lo que indica un ambiente lacustre reductor de profundidad importante.

Para el análisis de detalle del subsuelo de la zona se contó con el estudio geotécnico que llevo a cabo la empresa Tequio en 2008 para evaluar las condiciones de la Escuela José Romero y Fuentes, que se localiza a unos cuantos metros de la zona de colapsosobre la misma calle de Vista Hermosa. Los edificios de la escuela han mostrado daños estructurales importantes desde hace varios años, debido a la inestabilidad mecánica del subsuelo. En la Figura 20 se presenta la localización de la escuela, de los sondeos y de los perfiles geofisicos (RPT y SOS) levantados por el equipo técnico del CERG para este estudio. En la Figura 21 se muestra la correlación de registros litológicos de tres de los sondeos geotécnicos que se realizaron para el estudio mencionado.

Figura 20. Localización de la Escuela Jose Romero y Fuentes y de las zonas afectadas por losfracturamientos y colapsos de 2007 y 2009. Se muestra la localización de los sondeos geotecnicos

y de los perfiles geofisicos (RPT y SOS).



Figura 21. Registro litológico de tres sondeos geotécnicos localizados en la Escuela José Romero Fuentes (Tequio, 2007). Los valores numéricos por debajo de W% indican las variaciones en contenidos de agua de los materiales caracterizados en laboratorio.

Prospección geofísica para la caracterización de la estructura del subsuelo

Los dos perfiles de Sísmica de Ondas Superficiales que se presentan en la Figura 22 se muestran como dos lineas verdes que se intersectan sobre la Escuela Jose Romero y Fuentes en el mapa de la Figura 20. El perfil de la Figura 22(a) fue realizado en dirección SN y el de la 22(b) es perpendicular al anterior, se presenta con dirección WE. Como se puede observar, se registra un cambio muy importante en los materiales del subsuelo de la escuela. Hacia el sur se presentan materiales de mediana resistencia que pueden ser los bloques antes mencionados de material piroclástico semi-soldado (colores amarillos y naranja con velocidades mayores a 350 pies/s). El perfil de la Figura 22(b) parece corresponder a una pequeña zona de transición arenosa entre los materiales piroclásticos y los depósitos arcillosos de lago, porque sus velocidades de propagación no corresponden a materiales de menor resistencia intermedios entre los de color rojo y amarillo del perfil perpendicular. Los registros se correlacionaron con el registro litológico del pozo Santa Catarina 13, el cual aunque esta muy cercano, nocoincide exactamente porque esta zona presenta variaciones estratigráficas laterales importantes debido al emplazamiento irregular de los depósitos volcánicos de la Sierra de Santa Catarina.

De manera complementaria, con el fin de caracterizar la deformación y el fracturamiento de la secuencia somera sobre la zona de colapso, se llevo a cabo un levantamiento con Radar de Penetración Terrestre (RPT) sobre la Calle deVistahermosa y zonas aledañas (línea color naranja en el mapa de la Figura 20 de dirección W-E). Con la prospección RPT se pretende evaluar las condiciones de propagación de la deformación hacia la superficie, evaluar las dimensiones del colapso y del relleno que se había colocado anteriormente en la zona.



Figura 22. Perfiles de Propagación de Ondas Mecánicas (POM) en la Escuela José Romero Fuentes. El perfil (a) de dirección S-N y el perfil (b) de dirección W-E se

pueden correlacionar con el registro litológico del pozo Santa Catarina 13.

En la Figura 23 se presenta un perfil RPT de 120 m de longitud que se levantó del oeste hacia el este sobre la Calle de Vista Hermosa, con una antena de 100 MHz. Con esta antena se alcanzó una profundidad de investigación aproximada de 15 m paraestos materiales. En la Figura 23b, en los primeros 80 m de distancia horizontal se puede observar el registro que corresponde al relleno efectuado a la cavidad de colapso de julio de 2007 en color rojo. El relleno tiene una profundidad variable de casi 10 m. En la misma figura se marcan con líneas negras punteadas las fracturas inferidas a partir del análisis del perfil. Aproximadamente a 3 m de profundidad y a una distancia de 80 m del inicio se registro una pequeña cavidad entre la zona de relleno y el material natural.

Entre los 80 y 100 m de distancia se registraron dos zonas de fracturamiento que coinciden con la zona que colapso 2 meses después, en agosto de 2009 (el perfil se levanto el 21 de junio de 2009). Para correlación se presenta la columna de suelo del sondeo geotécnico SM-1’ de Tequio que muestra que la secuencia está constituida por limos, arenas y arcillas arenosas. De acuerdo con esta interpretación se corrobora que la zona de ruptura se localiza en los limos y arenas que se localizan en el contacto entre los materiales piroclásticos del SE y los depósitos de arcillas de la zona norponiente.



Figura 23. Perfil RPT Calle Villahermosa, dirección WE. Levantado con la Antena de 100 MHz (ventana de 500 ns). Se presenta el perfil en gris (a) y con falso color (b). R: rejilla de absorción; F: fractura. El limite del relleno de la zona colapsada en 2007 se

delimita con una línea punteada azul. La línea punteada negra denota la zona defracturamiento asociada al colapso de agosto de 2009. Para correlación se presenta una parte del sondeo geotécnico SM-1’ realizado por Tequio. Se presenta con lineas negras punteadas las fracturas que se han propagado en el relleno antropogénico

realizado en 2007.

De acuerdo con las observaciones de campo y con los resultados de la prospeccióngeofísica el fracturamiento que afecta a San Lorenzo Tezonco se relaciona con una zona de contacto abrupto que corresponde a una masa importante de piroclastos semi-soldados (tobas) que podría asociarse con el aparato de escoria volcánica que se localiza al suroriente de la zona de estudio. La secuencia de bloques parece delimitar una subcuenca que se extiende hacia el norponiente y que propició el estancamiento de cantidades importantes de agua, pues los sondeos geotécnicos profundos en esa zona reportan secuencias arcillosas de color verde olivo de gran espesor, lo que indica un ambiente lacustre reductor de profundidad importante.



El contacto entre ambas unidades parece estar acentuado por materiales piroclásticos arenosos de menor resistencia que dirigen la propagación del fracturamiento hacia la superficie. Por encima de las unidades mencionadas se reportan secuencias arcillosas, limo-arcillosas y arcillo arenosas de color café que indican condiciones lacustres someras en tiempos más recientes y que son el objeto de los estudios geotécnicos realizados en la zona.

Cabral-Cano y colaboradores (2008) reportan altos gradientes espaciales de subsidencia se observan en un corredor que coincide con la zona de fractura de SanLorenzo Tezonco en un estudio a la escala de la Cuenca de México que correlaciona resultados de InSAR (interferometría a partir de imágenes de satélite) con las unidades estratigráficas cartografiadas mediante estudios sísmicos, lo que indica que ésta es una zona mecánicamente activa. Se requieren estudios suplementarios para verificar las hipótesis anteriores, sobre todo mas información de pozos profundos y un levantamiento de detalle de topografía y perfiles POM en la zona. Asimismo, seria necesario evaluar la evolución del nivel piezométrico en la zona ya que actualmente seesta extrayendo agua de las unidades piroclásticas que pueden constituir un acuífero granular.

Los resultados obtenidos en San Lorenzo Tezonco demuestran que la adecuada utilización de la información geológica permite una mejor comprensión del fracturamiento de orden mayor a la escala geotécnica. Frecuentemente este fenómeno es estudiado en una sola escala y al intentar simplificar el fenómeno no es posible identificar los mecanismos que lo determinan ni sus condiciones de propagación y en consecuencia no se puede hacer una evaluación precisa de peligro que implican para la infraestructura urbana y seguridad de los habitantes de la zona.



5.4 Tipos de fracturas que afectan el subsuelo de la Delegación Iztapalapa

Como se ha documentado en los incisos anteriores el fenómeno de fracturamiento en la Delegación Iztapalapa es complejo no puede describirse mediante un solo mecanismo. Se han identificado combinaciones locales entre mecanismos de fractura y procesos disparadores que determinan las características de diversos tipos de fracturas a diferentes escalas de acuerdo a condiciones geológicas específicas.

En la literatura se ha documentado el desequilibrio mecánico en materiales heterogéneos de baja resistencia y su relación con la generación y propagación de fracturas en secuencias someras (Ellstein, 1978; Holzer, 1984; Polland, 1984, Sandoval y Bartlett, 1991). El desequilibro mecánico en zonas urbanas inducido por sobrecarga estática (capacidad de carga) y dinámica (fatiga de los materiales por vibración) así como la despresurización del medio geológico debido a la extracción de los recursos naturales del subsuelo (como el agua) son los factores disparadores másimportantes del fracturamiento en zonas urbanas. Sin embargo, no necesariamente son los únicos factores asociados a la generación de fracturas. Existen discontinuidades de orden mayor a la escala geotécnica que condicionan el fracturamiento del subsuelo a profundidades mayores a los 50 m.

Con los resultados obtenidos, a partir de mediciones de campo y laboratorio, se ha mostrado que las fracturas que afectan el subsuelo y la infraestructura de Iztapalapa se forman debido a mecanismos combinados con los fenómenos de subsidencia gradual y compactación diferencial entre estratos arcillosos, rocas y otros medios granulares como sedimentos y depósitos piroclástos (tobas y cenizas). De igual manera, se ha documentado que las discontinuidades en el subsuelo juegan un papel fundamental en el desarrollo del fracturamiento en zonas aparentemente no afectadas. Los reportes continuos de fracturas desde la década de 1960 en las partes norte(Peñón del Marques) y sur (San Lorenzo Tezonco) de la Delegación confirman esta hipótesis.

En la zona de Circunvalación (ZUE Sta. María Aztahuacán), la compactación diferencial entre estratos de arcilla y estratos arenosos provoca que la deformación se concentre a lo largo de las discontinuidades pre-existentes. La eventual infiltración de agua por estas zonas (meteórica o por fuga en conductos de drenaje) propicia la perdida deestructura del suelo y el desarrollo de cavidades que pueden llevar a la fractura y/o colapso del subsuelo.

En los alrededores del Peñón del Marqués se ha observado que el material que concentra la deformación superficial es una toba pumicítica que pierde fácilmente su estructura al contacto con el agua (material colapsable). Con base en la información obtenida en campo y mediante el registro de la secuencia deformada por medio de la prospección on Radar de Penetración Terrestre (RPT) se observó que este material se distribuye en la periferia del Peñón del Marques y se asocia con los sitios mas afectados por las fracturas en esta zona.



Además, en el flanco norte se observaron fallas con bloques caídos hacia el norte y escarpes con forma de herradura que sugieren un proceso de deslizamiento activo que afecta la mitad norte de manera segmentada en bloques desarticulados que presentan desplazamientos relativos diferentes. El flanco suroriental del Peñón del Marques también presenta evidencias de deslizamientos, pero el mecanismo de fracturamiento presenta características diferentes a las de la parte norte la morfologia de ladeformación sugiere que el deslizamiento se encuentra controlado por una superficie de despegue con fracturas de tensión y que la masa desplazada provoca el levantamiento de la superficie hacia la parte sur.

A manera se sumario, con este trabajo se propone que las fracturas que se hancartografiado y estudiado en la cuenca fluvio-lacustre de la Delegación Iztapalapa se clasifiquen de acuerdo al proceso geológico que dió origen a la vulnerabilidad natural del medio y a la magnitud de su afectación, como se describe a continuación:

I. Fracturas por deformación diferencial de extensión variable en superficie, afectan principalmente a la secuencia sedimentaria somera. La deformación puede ser plástica o por contrastes de rígidez en zonas de contacto. Estas discontinuidades no presentan una dirección preferencial, pueden mostrarse erraticas, como en Santa Cruz Meyehualco, o propagarse de acuerdo a las condiciones de carga en superficie, generalmente bordean las zonas mas rigidas. Estas fracturas se pueden mitigar con las soluciones geotécnicas convencionales (adecuacion de cimentaciones, rellenos etc.)

II. Fracturas locales en materiales colapsables de materiales no cohesivos que generalmente forman socavamientos superficiales y se propagan por zonas de debilidad preesistentes. Estas fracturas se pueden mitigar evitando fugas e infiltraciones y rellenando con el matreial adecuado.

III. Fracturas de orden intermedio que afectan secuencias de orden hidrogeológico. Se originan por la desestabiliación mecanica que origina una extraccionexcesiva de agua subterránea en zonas localizadas. La mejor medida de mitigación es el monitoreo de la deformación y del flujo de agua subterranea para, eventualmente, disminuir el caudal extraido o cambiar de sitio los pozos.

IV. Fracturas de orden regional que se asocian al fallamiento del basamento rocoso. Se propagan de profundidades mayores a los 500 m hacia la superficie buscando zonas de debilidad como contactos litologicos o fracturas pre-existentes.



6. CONCLUSIONES

En los últimos años, particularmente a partir del 2007, se han incrementado los reportes por aparición de fracturas en el subsuelo, y de agrietamientos en las construcciones. El estudio de las fracturas que se ha llevado a cabo en la Delegación Iztapalapa aproxima el problema en una perspectiva acorde a la naturaleza de los materiales. Los resultados obtenidos hasta ahora demuestran que no existe una sola solución al problema de fracturamiento que se pueda aplicar a todos los casos, por loque las medidas de mitigación que se pretende aplicar deben considerar los procesos de generación y propagación de las fracturas.

La base de datos que se esta creando dentro del marco de colaboración academia-gobierno comprende la cartografía de las propiedades físicas y geotécnicas de los materiales y de la infraestructura civil dañada, con el objeto de conducir a mejoramientos en las políticas de construcción y urbanización en zonas de peligrogeológico; así como medidas de mitigación en zonas susceptibles de aparición de fracturas. La función principal de este tipo de estudios es la creación de una cultura de convivencia con el fracturamiento que, desafortunadamente, es una problemática persistente e irreversible en la Delegación Iztapalapa y en nuestro pais.

Las fracturas en Iztapalapa se forman debido a mecanismos combinados de subsidencia gradual, compactación diferencial entre estratos arcillosos, rocas y otros medios granulares como sedimentos y piroclastos (tobas y cenizas). Las fracturas y discontinuidades pre-existentes juegan un papel fundamental en el desarrollo de la subsidencia y fracturamiento en zonas aparentemente no afectadas. Los eventos ocurridos desde Julio de 2007 hasta Diciembre de 2010 muestran que tanto se han formado nuevas fracturas en zonas donde no se habían reportado anteriormente como que las fracturas pre-existentes han renovado su actividad. Se puede concluir que elfracturamiento es un fenómeno continuo que requiere monitoreo y tratamiento constante. Las fracturas pre-existentes pueden renovar su desplazamiento aunque hayan sido tratadas y por lo tanto las medidas de mitigación aplicadas también deben de ser monitoreadas continuamente para asegurar su adecuado funcionamiento.

Los elementos fundamentales de la investigación del fracturamiento requieren un análisis detallado que permita garantizar la representatividad y certidumbre de losdatos obtenidos. En este sentido este estudio es pionero y podría ser utilizado para proponer un estándar de práctica en los estudios de Ingeniería Geológica destinados a evaluar los programas de desarrollo urbano y las condiciones de construcción en la Delegación Iztapalapa. Durante esta colaboración hemos entendido que el apoyo científico para la toma de decisiones debe ser un trabajo de equipo y de retroalimentación. Esto se refiere a que se inicia con la puesta en marcha de la infraestructura y de la metodología de trabajo y una vez que se comienza a alimentar la base de datos con la información previa y con la información generada es posible apoyar a la toma de decisiones adecuada para la mitigación y prevención de este fenómeno. Finalmente esto se traduce en una disminución en la incertidumbre y en el riesgo asumido cuando se da una solución específica a una determinada problemática.



7. REFERENCIAS

• Aguilar Pérez, L. A., Ortega-Guerrero, M. A., Lugo-Hubp, J., y Ortiz-Zamora, D. C. "Análisis numérico acoplado de los desplazamientos verticales y generacion de fracturas por extracción de agua subterránea en las proximidades de la Ciudad de Mexico". Revista Mexicana de Ciencias Geológicas 23 (3), 247-261. 2006.

• Álvarez Manilla Aceves., A., "Modelo del mecanismo de agrietamiento en el Valle y zona metropolitana de Querétaro". Tesis de maestría. UniversidadAutónoma de Querétaro. México, 2000.

• Auvinet, G., Méndez, E., and Lermo, J., "Advances in geotechnical characterization of soil fracturing in Mexico City basin". En Carreón Freyre, D., Cerca, M. and Galloway, D.L. (eds.), Land Subsidence, Associated Hazards and the Role of Natural Resources Development (Proceedings of EISOLS 2010, Querétaro, México). Red Book Series Publication 339, ISBN 978-1-907161-12-4. ISSN 0144-7815. pp. 33.38. IAHS Press CEH Wallingford. UK., 2010.

• Cabral Cano, E., Osmanoglu, B., Dixon, T., Wdowinski, S., DeMets, C., Cigna,F., Diaz-Molina, O. "Subsidence and fault hazard maps using PSI and permanent GPS networks in central Mexico". En Carreón Freyre, D., Cerca, M. and Galloway, D.L. (eds.), Land Subsidence, Associated Hazards and the Role of Natural Resources Development (Proceedings of EISOLS 2010, Querétaro,México). Red Book Series Publication 339, ISBN 978-1-907161-12-4. ISSN 0144-7815. pp. 255-259. IAHS Press, CEH Wallingford. UK., 2010.

• Cabral Cano, E., Dixon, T.H., Miralles Wilhem, F., Sanchez Zamora, O., Diaz Molina, O., and Carande, R.E., "Space geodetic mapping of rapid ground subsidence in México City". Bull. Geol. Soc. Am. 120 (11/12). pp. 1556-1566; doi: 10.1130/B2600I.I. USA, 2008.

• Cabral Cano, E., Lugo-Hubp, J., Ortega-Guerrero, M. A., Duran-Carmona, V. "Análisis de fallas y fracturas en la Delegación Iztapalapa: Etapa 1". Reporte de estudio inédito, Universidad Nacional Autónoma de México, 104 pp. México, 2000.

• Carreón Freyre, D., Cerca, M., Gutiérrez Calderón, R., Huerta Ladrón de Guevara, M., "Monitoring of land subsidence and fracturing in Iztapalapa, Mexico City". En Carreón Freyre, D., Cerca, M. and Galloway, D.L. (eds.), LandSubsidence, Associated Hazards and the Role of Natural Resources Development (Proceedings of EISOLS 2010, Querétaro, México). Red Book Series Publication 339, ISBN 978-1-907161-12-4. ISSN 0144-7815. pp. 44-50.IAHS Press, CEH Wallingford, UK. 2010.

• Carreón Freyre, D., "Keynote. Land subsidence processes and associatedground fracturing in Central Mexico". En Carreón Freyre, D., Cerca, M. andGalloway, D.L. (eds.), Land Subsidence, Associated Hazards and the Role of Natural Resources Development (Proceedings of EISOLS 2010, Querétaro, México). Red Book Series Publication 339, ISBN 978-1-907161-12-4. ISSN 0144-7815. pp. 149-157. IAHS Press, CEH Wallingford. UK. 2010.

• Carreón Freyre D. C., Cerca M. y Ochoa Gonzalez G. H., “Estudios depropagación de fracturamiento ocasionado por subsidencia en dos aéreas urbanas geológicamente contrastantes de México: las ciudades de México D. F. y Queretaro”. En Auvinet G. Y. (ed.) Geotechnical engineering in urban areas affected by land subsidence. Comité Técnico 36 de la Sociedad Internacional de



Mecánica de Suelos (ISSMGE TC-36). Ed. Soc. Mexicana de Mecánica de Suelos. ISBN 978-968-5350-24-2. 150 p, pp.49-58. México, 2010.

• Carreón-Freyre, D., Cerca, "Delineating the near-surface geometry of the fracture system affecting the valley of Queretaro, Mexico: Correlation of GPRsignatures and physical properties of sediments". Near Surface Geophysics, EAGE (European Assoc. of Geoscientists and Engineers). 4(1): 49-55. Holanda, 2006a.

• Carreón-Freyre., D.C., Hidalgo-Moreno C., Hernández-Marín, M., "Mecanismos de fracturamiento de depósitos arcillosos en zonas urbanas. Caso dedeformación diferencial en Chalco", Estado de México. Boletín de la SociedadGeológica Mexicana. Número Especial de Geología Urbana. Tomo LVII (2): 237-250. México, 2006b.

• Carreón Freyre, D. C., "Importancia de la caracterización de arcillas en laboratorio para la adecuada evaluación de sus propiedades mecánicas", pp273-282. (ed) Bucio, L., Cristalografía: Fundamentos Técnicas y Aplicaciones, Sociedad Mexicana de Cristalografía. A. C., ISBN 970-9888-07-2, 528 p.México, 2005.

• Carrillo, N., "Influence of artesial wells in the sinking of Mexico City", en Volumen Nabor Carrillo “El hundimiento de la Ciudad de México y el Proyecto Texcoco”. Comisión Impulsora y Coordinadora de la Investigación Científica Anuario 47: 7-14. México, 1947.

• Colegio de Arquitectos de la Ciudad de México, "Modificación del programaDelegacional de desarrollo urbano en Iztapalapa". CACM, A.C.: 119-130.México, D.F., 2004.

• Colín Rodríguez A., "Neotectónica de la semifosa Tlahuac- Tulyehualco". Tesis de Licenciatura, Instituto Politécnico Nacional, ESIA. México, 2006.

• Colín Romero, I. F. and J. Valdéz Montealegre, "Captación del agua pluvial pararecarga de los mantos acuíferos del Valle de México mediante sistemas de infiltrometros". Escuela Superior de Ingenieria y Arquitectura; Instituto Politécnico Nacional: 1-10. México, 2002.

• Cuevas Ochoa, H., G. González García, J. Millán Soberanes and M. Salínas Martínez. "Estudio de mecánica de suelos y dictámen estructural en 13 planteles educativos. México, D.F., Delegación Iztapalapa". 1-605. México, 2008.

• Cruz Yescas, J., "Estudio y clasificación de riesgos y vulnerabilidad de los asentamientos de la Sierra Santa Catarina", Delegación Iztapalapa, Distrito Federal. 2003.

• De Cserna S., De la Fuente-Duch, M., Palacios-Nieto, M., Triay, L., Mitre-Salazar, L. M., y Mota-Palomino, R., "Estructura geológica, gravimetría, sismicidad y relaciones neotectónicas regionales de la cuenca de México". Universidad Nacional Autonoma de México, Instituto de Geología, Boletín 104, 71 pp. México, 1987.

• Del Castillo-Muris, R. "Agrietamiento en el Peñon del Marques en la Ciudad de México". En Memorias del Simposio: El subsuelo y la ingeniería decimentaciones en el área urbana del Valle de México. Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, pp 15-50. México, 1978.

• Díaz-Rodríguez, A., Lozano-Santacruz, R., Dávila-Alcocer, V.M., Vallejo, E and Girón, P., "Physical, chemical, and mineralogical properties of México City sediments: a geotechnical perspectiva". Can. Geotech.J. 35, 600-610. Canada, 1998.



• Figueroa Vega, G. E., "Mecanismos de producción de grietas inducidos por la explotación del agua subterránea". Academia Mexicana de Ingeniería. Alternativas Tecnológicas 29, 371-378. México, 1989.

• Gama C.J.E., Carreón F.D.C., Palacios M.S., Solleiro R.E., "Guía para laIdentificación de Suelos Residuales". Aplicación a la Construcción de Vías Terrestres. Ed. Instituto Mexicano del Transporte, 156 p. México, 1998.

• González Espíndola, J. L., Couttolenc Echeverría O. R. y León Gutiérrez, J. A., "Estudios de Geotecnia para el análisis del agrietamiento del subsuelo, sitio Unidad Habitacional Concordia Zaragoza". Consultores en Ingeniería S.A. deC.V.: 168-266.México, D.F., 2002.

• INEGI, "II Conteo Nacional de Población y Vivienda", México. 2010.• Iztapalapa, "D. Detalles y usos de la bentonita", Gobierno del Distrito Federal:

pp 607-618. sin fecha.• Juárez Badillo, E., "Mecanismos de grietas de tensión en el Valle de México".

Tesis doctoral, UNAM. México, 1962.• Juárez Badillo., E. y Figueroa Vega, G. E., "Stresses and displacements in an

aquifer due to seepage forces (one dimensional case)". Journal of Hydrology 73: 259-288. USA, 1984.

• Lambe, T. y Whitman, "Mecánica de Suelos". ISBN 968-18-1894-6. Impreso enMéxico, 1997.

• Lambert, W., "Descripción preliminar de los estratos de tefra en Tlapacoya". in Lorenzo, J. L. & Mirambeil, L. (eds). Tlapacoya: 35,000 Años de Historia del Lago de Chalco (Instituto Nacional de Antropologia e Historia). pp 77-100, Mexico, 1986.

• Lugo-Hubp, J., Perez-Vega, A., Rojas-Salas, M., "Formación de grietas en lamargen del antiguo lago al oriente de la Cuenca de México". Geofísica Internacional 30(2), pp 87-95. México, 1991.

• Lugo Hubp, H., J. J. Zamorano Orozco, A. Ortega, A. Echavarria Luna, V. Zermeño Ortíz, Ó. Salas García, D. E. Mondragón Yáñez y González Espinosa, Y., "Informe sobre la geomorfología del Cerro de Peñón del Marques, en relación con los riesgos, y el agrietamiento de la periferia del mismo", Iztapalapa D.F. 1996a.

• Lugo-Hubp, J., Mooser, F., Pérez-Vega, A., Zamorano-Orozco, J., "Geomorfología de la Sierra de Santa Catarina, D. F., México". Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, 11(1), pp 43-52. México, 1996b.

• Lugo Hubp, J., Ortega Guerrero A., y Durán Carmona, V., "Análisis de fallas y fracturas en la Delegación Iztapalapa: Etapa 1. México D.F., Reporte Interno". Universidad Nacional Autónoma de México: 14-117. México, 2000.

• Marsal, R. J. y Mazari, M., "El subsuelo de la Ciudad de México". Instituto de Ingeniería. U.N.A.M. I y II: 505 p. México, 1959.

• MAC, Mecánica de Suelos y Cimentaciones S.A. de C.V., "Estudio geológico-geofísico para determinar posibles fracturas importantes y cuevas de grandes dimensiones además de la estratigrafía en una porción de la colonia cuevas de santiago de la territorial de la Delegación Iztapalapa México, D.F.". pp. 435-557. México, D.F., 2006.

• Mazari-Hiriart, M, Hernández-Eugenio, C., Rojo-Callejas, F., Lozano-Santacruz, R., "Vertical variability of PCE sorption in the lacustrine clays of Mexico City".Environmental Geology 39(6), pp 595-602. USA, 2000.

• Mooser, F., Nairn, A. E. M., and Negendank, J. F. W., "Palaeomagnetic investigations of the Tertiary and Quaternary igneous rocks: VIII A



palaeomagnetic and petrologic study of volcanics of the Valley of Mexico". Geologischen Rundschau 63, pp 451–483. Alemania, 1974.

• Mooser, F. "Historia geológica de la cuenca de México, D. D. F.", en: Memoria de las Obras del Sistema de Drenaje Profundo Del Distrito Federal, Tomo I, 7-38. México, 1975.

• Ochoa González, G., Carreón Freyre, D., "Integration of geological and hydrogeological features for subsidence modeling in volcanic zones". En Carreón Freyre, D., Cerca, M. and Galloway, D.L. (eds.), Land Subsidence, Associated Hazards and the Role of Natural Resources Development (Proceedings of EISOLS 2010, Querétaro, México). Red Book Series Publication 339, ISBN 978-1-907161-12-4. ISSN 0144-7815. pp. 114-119. IAHS Press, CEH Wallingford.UK. 2010.

• Ópalo, Consultores en Ingeniería S.A. de C.V., "Seguimiento al monitoreo piézométrico y topográfico a 26 sitios previamente estudiados con problemas de agrietamiento del subsuelo. México, D.F., Delegación Iztapalapa", Contrato no. IZT-DGODU-IR-306-01: pp 316-432. México, 2002.

• Orozco, J. M. y Figueroa V., G., "Descripción cronológica del desarrollo de los conocimientos sobre el agrietamiento de terrenos". En Auvinet G. (ed.) Agrietamiento de suelos, Soc. Mex. Mec. de Suelos, pp 1-12. México, 1991.

• Ovando-Shelley, E., y Montiel, A. J., "Estudio sobre el problema del agrietamiento en la unidad habitacional Cananea, Iztapalapa". Reporte técnicoinédito. México, 1989.

• Peralta y Fabi, R., "Sobre el origen de algunas propiedades mecánicas de la formación arcillosa superior del Valle de México". Simposio sobre Tópicos Geológicos de la Cuenca del Valle de México. SMMS. México, 1989.

• Poland, J. F., "Guidebook to Studies of Land Subsidence Due to Groundwater Withdrawal". New York; Unipublications, UNESCO; Studies and Reports in Hydrology no. 40. 304 p. New IYork, USA., 1984.

• Robinson, R.G., "Consolidation analysis with pore pressure measurements". Géotechnique 49 (1), 127-132. UK, 1999.

• Sirda, "Mapa de Fracturas de la Zona Norte Delegación Iztapalapa". Laboratorio de Sistemas de Información Geográfica y Percepción Remota. UAM. México,1998.

• Vázquez-Sánchez, E., y Jaimes-Palomera, R. "Geología de la Cuenca de México". Geofísica Internacional, 28(2), 133-190. México, 1989.

• Wesley, L.D., "Consolidation behaviour of allophane clays". Géotechnique 51(10), 901-904. UK, 2001.

• Velde, B., "Origin and Mineralogy of Clays. Clays and the environment". Springer-Verlag. 334 p. 1995◦ Velde, B., Composition and mineralogy of Clay Minerals.◦ Righi, D. and Meunier, A., Origin of Clays by rock weathering and soil

formation.◦ Hillier, S., Erosion, sedimentation and sedimentary origin of clays.

• Zeevaert, L., "Estratigrafía y problemas de ingeniería en los depósitos de arcilla lacustre de la Ciudad de México". Memoria del Congreso Científico Mexicano Vol. 5: 58-70. México, 1953.



BIBLIOGRAFÍA

Carreón-Freyre., D., Cerca Martínez, M. y Hernández Marín, M., "Propagation of fracturing related to land subsidence in the Valley of Queretaro, Mexico". Proceedings of the 7th International Symposium on Land Subsidence SISOLS 2005, Shanghai, P.R. China.. ISBN 7-5323-8209-5. Vol. I: 155-164. Shangai, China, 2005a.

Carreón-Freyre., D., Cerca M., Luna-González, L., Gámez-González, F. J., "Influencia de la estratigrafía y estructura geológica en el flujo de agua subterránea del Valle deQuerétaro". Revista Mexicana de Ciencias Geológicas 22(1): 1-18. México, 2005b.

Carreón-Freyre., D.C., Cerca M., Hernández-Marín, M., "Correlation of near-surface stratigraphy and physical properties of clayey sediments from Chalco Basin, Mexico, using Ground Penetrating Radar". Journal of Applied Geophysics 53: 121-136. Holanda, 2003.

Cerca, M., Carreón Freyre, D., Gutiérrez Calderón, "Instability of the urbanized flank of El Peñon del Marques volcanic edifice and its relation to land subsidence in Mexico City". En Carreón Freyre, D., Cerca, M. and Galloway, D.L. (eds.), Land Subsidence, Associated Hazards and the Role of Natural Resources Development (Proceedings of EISOLS 2010, Querétaro, México). Red Book Series Publication 339, ISBN 978-1-907161-12-4. ISSN 0144-7815. pp. 219-223.IAHS Press, CEH Wallingford. UK. 2010.

Díaz-Rodríguez, A., and Santamarina, J.C., "Mexico City soil behavior at different strains: Observations and physical interpretation". J. of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 127 (9), 783-789. USA, 2001.

Mesri G. Rokhse A. y Bonor B. F., "Compositive and compressibility of typical samplesof Mexico City", Geotechnique 25(3), pp 527-554., UK, 1976.

Ortega-Guerrero, B., Newton, A.J., "Geochemical characterization of Late Pleistocene and Holocene tephra layers from the Basin of Mexico, Central Mexico". Quaternary Research 50, 90– 106. USA, 1998.

Saarenketo, T., "Electrical properties of water in clay and silty soils". Journal of Appl. Geophysics 40: 73-88. Holanda, 1998.

Wada, K., 1987. Minerals formed and mineral formation from volcanic ash by weathering. Chemical Geology 60, 17.28.

Warren, C.J., and Rudolph, D.L., "Clay minerals in basin of Mexico lacustrine sediments and their influence on ion mobility in groundwater". Journal of Contaminant Hydrology 27, 177-198. USA, 1997.



RECONOCIMIENTOS

Agradezco el apoyo de las autoridades de la Delegación Iztapalapa del Distrito Federal y en particular del Responsable Técnico del Centro de Evaluación de Riesgo Geológico (CERG), Geog. Raúl I. Gutiérrez Calderón, y de todo su personal para la realización de este proyecto de investigación desarrollado desde finales de 2007 hasta la fecha. De igual manera agradezco el apoyo y colaboración del Dr. L. Mariano Cerca Martínez, Responsable del Laboratorio de Mecánica Multiescalar de Geosistemas del Centro de Geociencias de la UNAM, con quien he desarrollado parte del trabajo de investigación sobre el fracturamiento de materiales geológicos.

RESUMEN DE CURRICULUM VITAE

• Dora Celia Carreón Freyre

• Estudios profesionales- Licenciatura: Ingeniera Geóloga. Facultad de Ingeniería de la UNAM. México,

1990.- Maestría: Diploma de Estudios a Profundidad (DEA) en Ingeniería Geológica

opción "Explotaciones a Cielo Abierto-Minas y Canteras" (CESECO). Centre de Géologie de l’Ingénieur. Ecole Nationale Superiéure des Mines de Paris (ENSMP, actualmente MINES-ParisTech). Francia, 1992.

- Doctorado en Ingeniería Geológica. Centre de Géologie de l’Ingénieur. Ecole Nationale Superiéure des Mines de Paris (ENSMP, actualmente MINES-ParisTech), Francia 1995.

• Distinciones

- Presidente del Comité Organizador del Área de Sustentabilidad del Sistema de Agua de Querétaro. Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Queretaro. México, 2004.

- Vicepresidente de la Delegación Regional Querétaro. Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos (actualmente Soc. Mexicana de Ingeniería Geotécnica, SMIG). México, Mesa 2005-2008.

- Reconocimiento “Sor Juana Inés de la Cruz” por destacado desempeño académico. UNAM. México, 2007.

- Miembro del Grupo de Trabajo Internacional sobre Subsidencia del Terreno. Programa Hidrológico Internacional (PHI), UNESCO. Sede en Paris, Francia,2007.

- Presidente del Comité Organizador Local del Octavo Simposio Internacional deSubsidencia del Terreno (EISOLS, 2010). Grupo de Trabajo de la UNESCO y Centro de Geociencias de la UNAM. 2008.

- Vicepresidente del Grupo de Trabajo Internacional sobre Subsidencia del Terreno. UNESCO. Sede en Paris, Francia. Nombramiento en Octubre de 2010.



• Experiencia profesional

- 1994-1995. Centre de Géologie de l’Ingénieur. Ecole Nationale Superiéure des Mines de Paris (ENSMP). Ayudante de Investigador. Francia.

- 1995-1996. Institut fur Geotechnik. Estancia de investigación. Stuttgart, Alemania.

- 1996-1999. Instituto de Geología de la UNAM. Investigador Asociado C de T.C.- 1999-2003. Centro de Geociencias. Campus UNAM Juriquilla, Queretaro.

Técnico Académico Titular B de T.C.- 2003-2009. Centro de Geociencias. Campus UNAM Juriquilla, Queretaro.

Técnico Académico Titular C de T.C. Definitivo.- Desde 2009. Centro de Geociencias. Campus UNAM Juriquilla, Queretaro.

Investigador Titular A de T.C.

Proyectos desarrollados como responsable:

• Periodo Mayo-Diciembre 2010. Análisis de la deformación del terreno en laDelegación Iztapalapa. Convenio de colaboración entre el Centro de Geociencias y la Delegación Iztapalapa.

• Periodo Octubre 2009 a Abril de 2010. Diagnostico del acuífero de Amazcala. Etapa 2, Caracterización del flujo de agua subterránea. Convenio de Colaboración con el COTAS de Amazcala.

• Periodo Enero-Diciembre 2009. Análisis de los mecanismos de fracturamiento del subsuelo que afectan a la Delegación Iztapalapa, utilizando una base dedatos estructurada para la toma de decisiones. Tercera Etapa. Convenio de colaboración entre el Centro de Geociencias y la Delegación Iztapalapa del D. F.

• Periodo Octubre 2008 a Abril de 2009. Diagnostico del acuífero de Amazcala y Colaboración con el COTAS de Amazcala. Etapa 1. Caracterización geológica.

• Periodo Octubre a Diciembre de 2008, Evaluación hidrogeológica del Valle de Amealco en Querétaro. Convenio de colaboración con la Dirección Local de Queretaro de la CONAGUA.

• Periodo Mayo de 2007 a Noviembre de 2009. Integración Metodológica para la elaboración de la Cartografía de Ingeniería Geológica de Zonas Urbanas.Convenio de colaboración con el Servicio Geológico Metropolitano.

• Período Agosto 2005-Febrero 2009. “Análisis multidisciplinario y monitoreo del flujo de agua subterránea en el Valle de Querétaro”. Proyecto apoyado por Fondos Mixtos de Querétaro. CONACYT- Gobierno del Estado de Querétaro 2004.

• Periodo Marzo-Diciembre 2008. Análisis de los mecanismos de fracturamientodel subsuelo que afectan a la Delegación Iztapalapa, utilizando una base dedatos estructurada para la toma de decisiones. Segunda Etapa. Convenio de colaboración entre el Centro de Geociencias y la Delegación Iztapalapa del D. F.

• Periodo Octubre-Diciembre 2007. Análisis de los mecanismos de fracturamiento del subsuelo que afectan a la Delegación Iztapalapa, utilizando una base dedatos estructurada para la toma de decisiones. Primera Etapa. Convenio de colaboración entre el Centro de Geociencias y la Delegación Iztapalapa.

• Periodo Enero a Julio de 2007. Instrumentación y monitoreo del sistema acuífero del Valle de Querétaro. Convenio de colaboración con el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA).



• Desde 2006. “Análisis de subsidencia y fracturamiento en cuencas fluvio-lacustres. Estudios multidisciplinarios en valles del centro de México”. Proyecto interno en el Centro de Geociencias.

• De 2000 a 2005: “Estudio sobre el fracturamiento en sedimentos lacustres por consolidación diferencial en zonas selectas de los Valles de México y Querétaro. Análisis Geomecánico y prospección con Radar de Penetración Terrestre (RPT)”. Casos de estudio en la Ciudad de México, Valle de Chalco, ex lago de Texcoco y Valle de Querétaro. Proyecto interno en el Centro de Geociencias de la UNAM.

• De Julio de 2002 a Agosto de 2003. “Evaluación de la condiciones de recargahidráulica en el Acuífero del Valle de Querétaro”. Proyecto apoyado por el CONCYTEQ.


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