UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja ÁREA TÉCNICA TITULACIÓN DE INGENIERO EN GEOLOGÍA Y MINAS Levantamiento de datos tectónico - estructural del borde oriental de la cuenca de Loja, zona sur oriental. TRABAJO DE FIN DE TITULACIÓN AUTOR: Gordillo Poma, Oscar José DIRECTOR: Tamay Granda, José Vidal, M.Sc. LOJA – ECUADOR 2014
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UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA
La Universidad Católica de Loja
ÁREA TÉCNICA
TITULACIÓN DE INGENIERO EN GEOLOGÍA Y MINAS
Levantamiento de datos tectónico - estructural del borde oriental de la cuenca
de Loja, zona sur oriental.
TRABAJO DE FIN DE TITULACIÓN
AUTOR: Gordillo Poma, Oscar José
DIRECTOR: Tamay Granda, José Vidal, M.Sc.
LOJA – ECUADOR
2014
ii
APROBACIÓN DEL DIRECTOR DEL TRABAJO DE FIN DE TITULACIÓN
Master.
José Vidal Tamay Granda
DOCENTE DE LA TITULACIÓN
De mi consideración:
El presente trabajo de fin de titulación: “Levantamiento de datos tectónico - estructural del borde
oriental de la cuenca de Loja, zona sur oriental” realizado por Gordillo Poma Oscar José ha sido
orientado y revisado durante su ejecución, por lo que se aprueba la presentación del mismo.
Loja, octubre de 2014
f) ________________________
iii
DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y DECLARACIÓN DE DERECHOS
“Yo, Gordillo Poma Oscar José declaro ser autor del presente trabajo de fin de titulación:
“Levantamiento de datos tectónico - estructural del borde oriental de la cuenca de Loja, zona sur
oriental”, de la Titulación de Ingeniero en Geología y Minas, siendo José Vidal Tamay Granda
director del presente trabajo; y eximo expresamente a la Universidad Técnica Particular de Loja
y a sus representantes legales de posibles reclamos o acciones legales. Además certifico que
las ideas, conceptos, procedimientos y resultados vertidos en el presente trabajo investigativo,
son de mi exclusiva responsabilidad.
Adicionalmente declaro conocer y aceptar la disposición del Art. 67 del Estatuto Orgánico de la
Universidad Técnica Particular de Loja que en su parte pertinente textualmente dice: “Forman
parte del patrimonio de la Universidad la propiedad intelectual de investigaciones, trabajos
científicos o técnicos y tesis de grado que se realicen a través, o con el apoyo financiero,
académico o institucional (operativo) de la Universidad”
f.…………………………………………
Autor: Gordillo Poma Oscar José
Cedula: 0704851526
iv
DEDICATORIA
Dedicado a mis padres, hermanos y a quienes estuvieron pendientes siempre de mí y de la
realización de este trabajo.
A quienes encuentran su vocación en la investigación y el conocimiento de las Ciencias de la
Tierra. Este trabajo es un mínimo aporte.
v
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo no se hubiera podido realizar sin la colaboración e interés de quienes han aportado
enormemente con su trabajo, apoyo y conocimientos, imprescindibles para el desarrollo de esta
investigación. A ellos mis más sinceros agradecimientos.
Agradezco a quienes forman la planta docente de la Titulación de Ingeniero en Geología y
Minas de la Universidad Técnica Particular de Loja, en especial al M.Sc. José Tamay, mentor y
director de esta investigación, por su constancia, compromiso y orientación en el desarrollo de
este trabajo. A todos los demás docentes por aportar con sus conocimientos y afirmar las bases
éticas, científicas y técnicas de mi carrera profesional.
Al departamentos de Geodinámica y de Estructuras, Construcción y Transporte de la Unidad de
Geología y Minas e Ingeniería Civil, por su contribución con la logística e instrumentación
necesaria para el proceso de adquisición y manejo de los datos necesarios para esta
investigación.
Al M.Sc. Belizario Zárate, director del Departamento de Estructuras, Construcción y Transporte,
por sus acertadas sugerencias, indicaciones y colaboración en el manejo y procesamiento de
las coordenadas obtenidas con el equipo DGPS.
A quienes me acompañaron durante esta etapa de formación profesional, por su paciencia y por
sus consejos, compañeros de clases, colegas de profesión, amigos de vida. A mi amigo y
compañero de tesis. A mi psicóloga, por siempre darme ánimos, por su tiempo y por su
comprensión.
Para finalizar, mis mayores gratitudes para a mis padres, por su apoyo incondicional, por su
esfuerzo, dedicación y confianza, nada será suficiente para compensar todo lo que han hecho
por mí, les debo quien soy… les debo la vida. A mi hermana y hermano, por su constante
preocupación, aliento y apoyo incondicional. En fin, a mi familia, por su amor, por ser la base
fundamental de mi vida.
vi
ÍNDICE DE CONTENIDOS
CARÁTULA ................................................................................................................................................... i
APROBACIÓN DEL DIRECTOR DEL TRABAJO DE FIN DE TITULACIÓN .................................. ii
DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y DECLARACIÓN DE DERECHOS ............................................... iii
DEDICATORIA ........................................................................................................................................... iv
AGRADECIMIENTOS ................................................................................................................................ v
ÍNDICE DE CONTENIDOS ....................................................................................................................... vi
ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................................................ x
ÍNDICE DE TABLAS ................................................................................................................................ xii
El CG-5 Autograv obtiene una lectura de gravedad promediando una serie de muestras
continuas, a una frecuencia de 6 Hz, durante un periodo de medida establecido por el operador.
Las lecturas individuales se muestran directamente en mGals y son almacenadas en la
memoria del gravímetro para posteriormente ser descargadas a través de las diferentes
opciones para el vaciado de datos del equipo.
El Autograv CG-5 incorpora un de tratamiento de la señal de la gravedad, llamado FILTRO
SÍSMICO. Se trata de un filtro opcional. Este es necesario durante los intervalos de tiempo
cuando el ruido sísmico que contiene ondas con períodos de 4-30 segundos incremente, dado
que la SD (desviación estándar) de las medidas aumenta por encima de aproximadamente 0.1
mGal.
Además, posee protecciones a los cambios de temperatura ambiente localizando el sistema
elástico de cuarzo, el conversor analógico digital, los componentes electrónicos de sensibilidad
y los sensores de inclinación en un ambiente controlado por un termostato de alta estabilidad
que mantiene la temperatura del resorte constante en un rango de 0,5° mK (Scintrex Limited,
2009).
3.2.1.3. Calibración y compensaciones.
- Deriva instrumental.
La baja deriva instrumental es resultado del entorno operativo extremadamente estable del
sistema elástico de cuarzo fundido. Esto permite que la deriva a largo plazo del sensor sea
predicha con exactitud y un software de corrección en tiempo real reduce a menos de 0,02
mGals por día. Este drift es en general lineal en el intervalo de unas pocas horas siempre y
cuando el transporte sea cuidadoso (Scintrex Limited, 2009).
El diseño del gravímetro Scintrex está basado en un sistema elástico lineal, de modo que el
factor de calibración es válido para todo el rango de medición, siendo suficiente para ello la
realización de lecturas en al menos 2 puntos con gravedad conocida con gran precisión.
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El gravímetro remueve automáticamente la deriva estática supuesta como lineal, determinada
previamente en condiciones de gabinete.
Para determinar este factor de calibración, acorde al manual de operación del gravímetro, se
realizó la operación del instrumento en modo continuo por 48 horas consecutivas con periodos
de lectura cada 60 segundos (2880 ciclos), en un sitio fijo y mayormente aislado de ruido
ambiental.
La corrección de la deriva instrumental se la realizó, en el proceso posterior a la obtención de
datos de campo. Mediante el programa preciso para este cálculo.
- Sensores de inclinación.
La inclinación del sensor de medida afecta al valor de gravedad observado. Para su nivelación,
el gravímetro cuenta con sensores de inclinación electrónicos, con una resolución de 1 segundo
de arco. De ser necesario, cuando no sea posible contar con una base estable, se realizan
correcciones en tiempo real para los errores de inclinación se pueden hacer de forma
automática en un rango de ± 200 segundos de arco.
Previo a la campaña de medición de gravedad en campo, se realizó la calibración en gabinete
de los sensores de inclinación (Tilt X y Tilt Y), siguiendo las indicaciones del manual del usuario
del Autograv CG-5.
- Corrección por mareas.
Para la corrección por mareas, el microprocesador emplea un algoritmo con el código de
Longman (1959) para predecir la marea terrestre en un modelo de Tierra rígida, y corregir en
tiempo real la lectura de gravedad, siempre que las coordenadas, la hora y fecha de medición
sean adquiridas por el receptor GPS incorporado. La fórmula de Longman adiciona un factor
gravimétrico de 1,16 para tener en cuenta la deformación elástica de la Tierra. En realidad este
factor es dependiente de la latitud, de modo que los errores tendrían amplitudes de hasta
alrededor de ± 3 μGal (Scintrex Limited, 2009).
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3.2.2. GPS Diferencial TRIMBLE R6.
3.2.2.1. Características.
El equipo GPS Diferencial o DGPS permite conocer la posición exacta de un punto en la
superficie terrestre, con precisión de milímetros. Consta de dos antenas receptoras GPS
configurables a través de una controladora manual mediante conexión inalámbrica.
Para precisar las coordenadas (x, y, z) de las estaciones de observación de la gravedad, se
configuro el equipo en modo fast-static (estático rápido) que post-procesamiento permite una
precisión horizontal de 3 mm ± 0,5 ppm RMS y en vertical de 5 mm ± 0,5 ppm RMS, con un
mínimo de cuatro satélites y referido al esferoide WGS84. Además, se estableció una máscara
de elevación de 10o y un tiempo de lectura de 10 minutos para cada estación.
3.2.2.2. Funcionamiento.
El DGPS Trimble R6 está compuesto por un receptor GPS (antena) de base y un GPS móvil. El
receptor GPS fijo, del cual se conoce su posición exacta, recibe la posición dada por el sistema
de satélites, y puede calcular los errores producidos por el sistema GPS, comparándola con su
posición, conocida previamente. Este receptor transmite la corrección (dentro del área de
cobertura de transmisión de señales) de errores al receptor móvil, y así este, a su vez, puede
corregir sus coordenadas.
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Figura 3.2. Equipo GPS Diferencial, Trimble R6.
Fuente: Autor.
3.3. Trabajo de Campo
El trabajo de campo, para el levantamiento gravimétrico, consiste en campañas de medición de
coordenadas y de la gravedad relativa en las estaciones de observación designada. En cuanto
al mapeo geológico-estructural, consiste en la observación, localización y descripción de la
litología, y medición de los elementos estructurales de las estratificaciones y estructuras.
3.3.1. Bases de medición.
Para determinar las coordenadas y la magnitud de la gravedad en las estaciones de
observación, es necesario el empleo de instrumentos de medición relativa de estos datos, los
cuales deben ser corregidos en referencia a una base de coordenadas y gravedad absoluta
conocida. Debido a la operación independiente de los instrumentos GPS Diferencial y
gravímetro, es posible utilizar una estación base para cada objetivo, aun cuando estos
instrumentos se operen de forma simultánea en campo.
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3.3.1.1. Base topográfica.
La estación topográfica base, para las medidas de las coordenadas de las estaciones de
observación, se estableció con la Red GNSS de Monitoreo Continuo del Ecuador.
La Red GNSS de Monitoreo Continuo del Ecuador, constituye en el Marco Geodésico de
Referencia Nacional, establecida por el Instituto Geográfico Militar (IGM), actualmente está
conformada por 7 estaciones: S061, RIOP, GLPS, PTEC, GYEC, CUEC, LJEC, distribuidas a lo
largo del territorio nacional. Este Marco Geodésico de Referencia moderno, proporciona
información georreferenciada, una referencia de alta precisión compatible con los sistemas
satelitales de navegación global y compatible con las técnicas de medición disponibles en la
actualidad.
COORDENADAS OFICIALES ESTACIÓN RECME-LJEC
ITRF: 94
DATUM: SIRGAS 95
EPOCA DE REFERENCIA: 1995.4
ELIPSOIDE DE REFERENCIA: GRS80
Tabla 3.1. Coordenadas oficiales de la estación LJEJ de la Red de Monitoreo Continuo del
Ecuador. Instituto Geográfico Militar.
Coordenadas Geodésicas
Latitud: 03º 59' 17.74105'' S Sigma: 0.005 m
Longitud: 79º 11' 54.73463'' W Sigma: 0.001 m
Altura Elipsoidal: 2143.532 m Sigma: 0.006 m
Altura Nivelada *: 2125.395 m Fuente: IGM - CEPGE
Coordenadas Planas (UTM 17 SUR)
Norte: 9558951.395 m Sigma: 0.001 m
Este: 0700008.336 m Sigma: 0.005 m
*Altura Trigonométrica, referida al nivel medio del mar; con origen en el mareógrafo de La Libertad.
Fuente: Instituto Geográfico Militar.
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Para la base topográfica, a utilizarse en esta investigación, se tomó como enlace a la REGME la
estación ubicada en la Universidad Técnica Particular de Loja (Estación LJEC). A partir de esta
estación, se hizo el amarre del punto de base para la antena del DGPS.
Para el amarre se precisó el punto de base con una de las antenas del DGPS Trimble R6, con
toma de datos en modo estático, durante un tiempo necesario. Las correcciones se realizan en
un post procesamiento, determinándose las coordenadas con precisión de milímetros. Estas
fueron:
Tabla 3.2. Base Topográfica. Coordenadas planas UTM, referidas al WGS 84 Zona 17S.
COORDENADAS UTM (m)
(Elipsoide WGS 84)
NORTE 9559139.253
ESTE 0700144.162
ALTURA ELIPSOIDAL 2150.894
Fuente: Autor.
Figura 3.3. Equipo GPS Diferencial, ubicado en la estación topográfica Base.
Fuente: Autor.
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3.3.1.2. Base gravimétrica.
Para este estudio se tomara como base gravimétrica el punto de gravedad absoluta conocida
en el campus de la Universidad Técnica Particular de Loja.
Para determinar la gravedad absoluta en este punto se utilizó como referencia la base
gravimétrica de Granada (España) perteneciente a la red gravimétrica fundamental del Instituto
Geográfico Nacional. El amarre de la base UTPL a la red de España, se lo realizo mediante
medidas relativas de gravedad, con el CG-5 Autograv, en estos dos puntos. Para obtener la
gravedad absoluta, corrigió estas medidas por la deriva del instrumento considerando el tiempo
de diferencia entre las medidas. Esto se realizó en el estudio “Control Tectónico Estructural de
la Cuenca Sedimentaria de Loja, Sur del Ecuador” desarrollado por Tamay (2010). Los datos de
la base gravimétrica se muestran en la tabla 3.3.
Tabla 3.3. Datos de la base gravimétrica de la Universidad Técnica Particular de Loja
COORDENADAS UTM (WGS84, ZONA 17S) GRAVEDAD
ABSOLUTA (mGal) NORTE (m) ESTE (m) ALTURA (m)
9559100,015 699915,77 2110,8 977432.010
Fuente: Autor.
Figura 3.4. Gravímetro situado en la estación gravimétrica base.
Fuente: Autor.
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3.3.2. Perfiles gravimétricos.
Las estaciones de observación de gravedad se dispusieron en 8 perfiles O-E. La separación
entre perfiles fue de alrededor de un kilómetro y las estaciones distanciadas por
aproximadamente 250 m en un mismo perfil. Con esta distribución se cubrió la totalidad del
polígono de estudio, asegurando un muestreo a detalle, con una red de estaciones
suficientemente densa. (Figura 3.5.)
Para el posicionamiento de estos puntos de medida de gravedad relativa se utilizó el mapa de
catastro de la ciudad de Loja, así como las ortofotos del área, a fin de ubicar estas estaciones
en lugares accesibles para la campaña de levantamiento de datos gravimétricos.
Figura 3.5. Mapa de estaciones de observación y perfiles de la zona de estudio.
Fuente: Autor.
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3.3.3. Medidas de gravedad.
En campo, los ciclos de medida se realizaron siguiendo una secuencia de circuito cerrado. La
primera mesura de gravedad se la realizó en la estación gravimétrica base (UTPL). Seguido, se
midió la gravedad en las demás estaciones de observación, definidas previamente en los
perfiles. Para terminar el ciclo de medidas se hace una lectura en la estación de base. Es decir,
cada ciclo de medida inicia y termina con una lectura de gravedad relativa en la base
gravimétrica.
Esta secuencia de medidas permite mantener un alto control sobre la deriva instrumental.
Comparando los valores de gravedad inicial y final de la estación base, esta diferencia debe ser
proporcional al tiempo transcurrido entre las dos lecturas, dado que la deriva incrementa
linealmente con el tiempo. El ciclo de medidas ha de descartarse si esta variación es excesiva
y/o difiere de los demás ciclos de medida, al compararse.
En la campaña de levantamiento de datos gravimétricos, para los 8 perfiles definidos, se
realizaron 14 ciclos de medida, con un total de 125 estaciones de observación.
Para determinar las coordenadas (x, y, z) del punto de observación de gravedad se utilizó el
GPS Diferencial.
Figura 3.6. Instrumentos en estación de medida de gravedad.
Fuente: Autor.
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En las fichas de campo, llevadas durante la campaña de levantamiento de datos, se registraron
la fecha y el nombre del survey de cada ciclo de medida. Para cada estación se indicaron: un
código, que también era utilizado como nombre del punto tomado y almacenado en el DGPS;
las coordenadas UTM de referencia, determinadas con el GPS portátil; la gravedad, el error y la
desviación estándar, medidas con el gravímetro; y, las observaciones que pudieran hacerse
sobre el punto de mesura.
3.3.4. Levantamiento de datos geológico-estructurales.
Los datos geológico-estructurales, obtenidos en campo, permiten conocer la litología y la
disposición de los materiales sedimentarios y del basamento metamórfico en la sección sur-
oeste de la cuenca de Loja. Así mismo, se miden los elementos estructurales de los contactos
geológicos, de la estratificación en las rocas sedimentarias y de las estructuras tectónicas
(principalmente fallas y pliegues). Con estos datos es posible diferenciar y correlacionar las
formaciones geológicas y las estructuras tectónicas, para generar mapas y cortes que
representen en su totalidad la configuración geológico-estructural del área de estudio.
En el campo, el levantamiento de datos se limita a observaciones y mediciones en lugares
puntuales. No es posible evidenciar la continuidad de los contactos litológicos o de las
estructuras geológicas en su totalidad. La toma de datos se realizó en los afloramientos
existentes en el área, a lo largo de cortes (taludes) de vías y en algunos casos en los
afloramientos naturales, por deslizamientos o en quebradas.
Las observaciones realizadas en los afloramientos consistieron en la descripción de la litología y
medida de los elementos estructurales de la estratificación, o de fracturas. En las fallas, se hace
un reconocimiento y la descripción del tipo de estructura, además, se mide la orientación y
buzamiento del plano de falla. Además, cuando fue posible se estableció la relación entre
estructuras existentes dentro y fuera del polígono de estudio. Los puntos de observación fueron
georreferenciados con un dispositivo GPS portátil (Garmin eTrex H), las coordenadas se
incluyen en la ficha de descripción del afloramiento.
Los datos estructurales obtenidos durante la campaña de campo permiten determinar la
disposición y geometría de los pliegues, así como, la continuidad de las fallas que caracterizan
la estructura tectónica de la cuenca. Y la deducción del sistema de esfuerzos tectónicos a la
cual fue sometida la cuenca sedimentaria durante su formación.
43
Las observaciones se copilaron para generar un mapa geológico-estructural de la zona. El
contexto general permite una mejor comprensión e interpretación de la tectónica de la cuenca.
Esta interpretación fue complementada con los resultados de los perfiles gravimétricos.
Figura 3.7. Medida de elementos estructurales en roca sedimentaria.
Fuente: Autor.
3.4. Trabajo de gabinete
La utilización de software para la manipulación de los datos obtenidos de campo agilita
enormemente el proceso de corrección de los datos de gravedad y topografía.
3.4.1. Obtención de datos.
3.4.1.1. Descarga de datos gravimetría.
Durante la campaña de levantamiento de medidas gravimétricas los datos obtenidos fueron
almacenados en la memoria interna del instrumento, siendo necesario un procedimiento
específico para la descarga de estos datos y su posterior manipulación. Los diferentes métodos
para el vaciado de datos se detallan en el manual de usuario del gravímetro.
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La obtención de los datos de la campaña gravimétrica se la realizó mediante la descarga directa
de datos ASCII a una memoria USB. El inicio de la transferencia de datos y las configuraciones
necesarias se realizan desde el gravímetro. Los datos se almacenan en un archivo de texto
(.txt) con nombre determinado por la hora/fecha de descarga.
3.4.1.2. Procesamiento puntos topográficos.
La obtención de datos de las coordenadas de los puntos de medición de la gravedad se
realizaron mediante GPS Diferencial, en modo fast-static (estático rápido). Este modo de
operación permite precisar los puntos post-procesamiento; es decir, es necesario realizar la
descarga de los datos desde la memoria del dispositivo y aplicarles un proceso de corrección de
los datos para conocer las coordenadas con alta precisión y exactitud.
Este post-proceso de los datos se lo realizó en el software Trimble Business Center. Desde el
cual, principalmente se realiza la edición de los puntos con las coordenadas de control (punto
de base topográfica) y la discriminación de tramos de señal entrecortada o satélites con
problemas de señal, que puedan interferir en la precisión de las coordenadas.
Las coordenadas corregidas se almacenan en un archivo cuyo nombre está en base a la fecha
de la toma de datos. Dado que, cada jornada de levantamiento se almaceno en el dispositivo
como un trabajo nuevo, con la fecha como nombre.
3.4.2. Preparación de datos.
La preparación de los datos de gravimetría se realizó con el programa Microsoft Excel y
UltraEdit Professional Text/Hex Editor.
Fue necesario trasladar la información base (archivo de texto) obtenida del gravímetro a una
hoja de cálculo de Microsoft Excel. Siendo necesarios únicamente los campos con los datos de
gravedad y de la hora de medida. En Excel se ordenó cada ciclo de medida por separado,
según el nombre del “survey” (en el cual se utilizó la fecha) con el que se realizó el circuito de
medidas de cada jornada.
Las coordenadas iniciales, guardadas automáticamente desde el GPS del gravímetro, debieron
reemplazarse por las obtenidas del GPS Diferencial. Además, se adhirió una columna con la
hora de medida de la gravedad en formato decimal, campo necesario para el proceso de
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corrección. Se eliminaron los campos con datos no necesarios. Los datos se almacenan en un
archivo con formato de texto.
Con el software UltraEdit se consigue manipular y editar gran cantidad de datos almacenados
en diferentes tipos de archivos. Se utiliza para la preparación de los datos de salida de Excel los
cuales deben ser ordenados según un modelo de datos de entrada establecido por el programa
en el cual serán procesados.
3.4.3. Procesamiento de datos.
Para el cálculo de las anomalías de Bouguer se debió realizar la corrección de los datos de
gravedad observada adquiridos en campo. Las correcciones aplicadas fueron la de deriva
instrumental, de aire libre, de Bouguer y topográfica. Debido a la gran cantidad de datos, resulta
tedioso la aplicación de las relaciones matemáticas e incluso de los métodos gráficos propios de
la corrección topográfica. Por lo cual este procedimiento se realizó mediante software
especializado para el propósito.
Los programas utilizados fueron CICLOS, ANOMALIA Y PERFIL, desarrollados en lenguaje de
programación Fortran por J. Galindo Zaldívar, Departamento de Geodinámica de la Universidad
de Granada. Y la versión demo del programa GravMaster desarrollado por Geotools
Corporation, para la corrección topográfica.
Mediante el programa CICLOS se realiza la corrección de la deriva instrumental y se elimina el
efecto de las mareas. Esto se realiza para cada ciclo de medida (cada survey). El programa
corrige los valores en cada una de las estaciones de observación, de forma lineal en función del
tiempo de medida.
Para la corrección de la deriva se toma la diferencia entre los datos inicial y final de gravedad y
de tiempo de las medidas realizadas en la base gravimétrica. Estas diferencias se relacionan
linealmente, y se asigna una fracción de gravedad proporcional al tiempo (hora) de medida para
cada estación, este valor se suma o resta (según la variación la gravedad en la base) a la
gravedad observada. En cuanto a la corrección de mareas, esta se realiza según la hora y la
latitud de la estación de medida.
46
El correcto proceso de los datos en CICLOS devuelve un archivo con extensión .cic, con los
valores de gravedad corregidos. Estos se convertirán en los datos de entrada para el programa
ANOMLIA.
La corrección de aire libre y de Bouguer, así como, el cálculo de la anomalía de Bouguer, se
calcula mediante el programa ANOMALIA. Para esto es necesario el valor de la gravedad
absoluta en la estación base (de ajuste), así como las coordenadas UTM y geográficas
decimales de este punto. Con los datos de altitud de cada estación el programa calcula la
corrección por aire libre para la gravedad observada. Para la corrección de Bouguer, es
indispensable el valor de la densidad media del terreno. Para este dato se utilizó como
referencia 2,67 g/cm3.
El archivo de salida posee formato de texto con extensión .anm siendo editable con UltraEdit.
En él se encuentran nuevos campos con las correcciones calculadas por el programa, incluido
la anomalía de Bouguer, para el cual se utiliza un valor por defecto para la corrección
topográfica.
La corrección topográfica se la realizó mediante el programa GravMaster. El algoritmo utilizado
por el software es el cálculo mediante el método gráfico de los círculos de Hammer (Hammer,
1982). Se utiliza como topografía de referencia el modelo digital de terreno SRTM 3 con malla
de resolución de 90 m, desarrollado por la Administración Nacional de la Aeronáutica y del
Espacio, NASA por sus siglas en inglés. Adicionalmente, la densidad utilizada para el terreno en
este procedimiento, al igual que en la corrección de Bouguer, fue de 2,67 g/cm3.
Con los valores para corrección topográfica se corrige la anomalía de Bouguer, calculada con el
programa ANOMALIA. Se procedió a unir las estaciones (inicialmente agrupadas en ciclos de
medida) según perfiles, líneas gravimétricas oeste-este, establecidas para el área de estudio.
Finalmente, con el programa PERFIL se proyectaron los datos obtenidos de anomalías de
Bouguer, en cada estación de medida, sobre una línea recta (perfil) creada por la posición (x,y)
de las estaciones alineadas geométricamente. Para cada estación se determina una distancia
en el perfil, tomando como distancia cero la estación inicial de la línea gravimétrica, y en el
sentido establecido (oeste-este).
Una gráfica distancia-anomalía de Bouguer, permitió el análisis de los datos en cada uno de los
perfiles. Esto hace posible determinar valores erróneos que puedan ser rectificados e incluso
datos que deban ser procesados nuevamente.
47
3.4.4. Generación de modelos.
La anomalía de Bouguer está compuesta de la variación en la gravedad teórica generada tanto
por las atracciones de los cuerpos geológicos locales, relativamente poco profundos, causantes
de la anomalía residual, como por las incidencias de estructuras regionales (cuerpos profundos
y relieves distantes) responsables de la anomalía regional. Por lo tanto, para obtener la
anomalía residual es necesario sustraer a los valores de anomalía de Bouguer la contribución
de la anomalía regional. En base a la anomalía residual se generan los modelos gravimétricos
los mismos que idealizan los espesores del relleno sedimentario a lo largo de los perfiles.
Las anomalías residuales obtenidas se han modelado bidimensionalmente mediante el
programa Gravmag desarrollado por el British Geological Survey (Pedley et al., 1993). El
programa genera una curva de anomalía residual teórica (calculada), a partir de la geometría y
densidad de los cuerpos geológicos modelados, la cual es ajustada a la curva de anomalía
residual real (observada).
En este proceso se modeló la disposición en profundidad del relleno sedimentario sobre el
basamento. Para ello se asignaron densidades según el tipo de material, se utilizó 2,3 g/cm3
para la fase sedimentaria y 2,67 g/cm3 para el basamento metamórfico.
Se modifica el modelo hasta conseguir el mejor ajuste de las dos curvas, considerando los
datos geológicos de campo, tanto la litología como los elementos estructurales medidos como
las características y posición de los principales contactos.
3.4.5. Elaboración de mapas de anomalías de Bouguer.
El mapa fue generado por interpolación de los valores de la anomalía de Bouguer calculada en
cada punto de observación. La interpolación de datos se realizó mediante kriging, aunque
existen varios otros métodos este es el que mejores resultados muestra.
El modelo (mapa) de contornos de anomalías de Bouguer, para la zona de estudio, fue
generado utilizando el software Surfer 9.0. ANEXO A.
48
3.4.6. Interpretación modelos gravimétricos y relación perfiles geológicos.
Los modelos gravimétricos de los perfiles se consiguen al lograr el mejor ajuste (sobre posición)
de las curvas de anomalías residuales, calculada y observada. Este modelo proporciona la
probable disposición sub superficial del material sedimentario, por contraste de densidad, sobre
el basamento de la cuenca.
En base al modelo resultante y los datos geológico-estructurales, observados y medidos en
superficie, principalmente litología y elementos estructurales, se interpreta la geología interna de
los perfiles. Es decir, las secciones geológicas resultantes se realizaron por integración de datos
del estudio gravimétrico y el levantamiento geológico, siendo posible determinar la profundidad
alcanzada por cada formación geológica y las estructuras tectónicas presentes.
CAPÍTULO IV
INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
50
4.1. Geología
Las observaciones realizadas en afloramientos, en base a descripción macroscópica de los
materiales aflorantes en superficie, su localización y correlación permitieron generar un mapa
geológico de la zona de estudio. Este mapa se presenta en el ANEXO B. A continuación se
muestra la descripción de las litologías encontradas.
4.1.1. Basamento.
Rocas metamórficas, principalmente esquistos micáceos (biotita) con filitas y láminas de
cuarcita, se distingue en afloramientos hacia el Este del borde oriental, en las estribaciones
occidentales de la cordillera Real, en el corte de la vía Loja-Zamora y en afloramientos naturales
hacia el sur en el margen oriental de la cuenca. Las rocas están diaclasadas y su esquistosidad
buza preferentemente hacia el Oeste con un ángulo de 30 a 35º.
Estas rocas forman el basamento de la cuenca sedimentaria y corresponden a la Serie Zamora
(Kennerley, 1973), que posteriormente fue dividida en las Unidades Agoyan (al Norte) y
Chiguinda (al Sur y al Este) (Literland et al., 1994), de edad devónica a pérmica.
Figura 4.1. Afloramiento natural del basamento metamórfico. Sector quebrada Las Minas.
Fuente: Autor.
51
Figura 4.2. Rocas metamórficas de la U. Chiguinda. Sector Zamora Huaycu Alto.
Fuente: Autor.
4.1.2. Secuencia sedimentaria.
Está compuesta por dos formaciones geológicas con litología y estructuras diferenciadas. Al
este del río Zamora, en la parte cetro-norte del polígono, afloran principalmente lutitas color
crema a marrón, lutitas con intercalaciones de micro-conglomerados y capas de areniscas,
estos estratos se encuentran plegados según un típico sistema de esfuerzos compresivos. Esta
secuencia se corresponde con los Miembros medio y superior de la Formación San Cayetano.
Figura 4.3. Formación San Cayetano, corte Vía Loja-Zamora.
Fuente: Autor.
52
La formación sobrepuesta aflora en la mayor parte del polígono, y yace discordante sobre la
Formación San Cayetano, está conformado por conglomerados con lentes e intercalaciones
eventuales de areniscas. Los conglomerados están compuestos de fragmentos redondeados
(de 5 a 15 cm de diámetro) de rocas metamórficas, principalmente de esquistos, filitas y
cuarcitas, provenientes de la Unidad Chiguinda, dispuestos en una matriz fina de arenosa a
arcillosa. Esta litología corresponde a la Formación Quillollaco.
Figura 4.4. Afloramiento de la Formación Quillollaco, corte de la carretera al
sector Zamora Huayco Alto.
Fuente: Autor.
4.1.3. Depósitos aluviales.
Estos depósitos se presentan en las márgenes de los ríos Zamora y Malacatos, volviéndose
más extensos en la unión de estos ríos, hacia la parte central del polígono de estudio. Están
compuestos por fragmentos líticos, principalmente de rocas metamórficas, mal clasificado
dispuestos en terrazas aluviales, cuya potencia se infiere cercana a 20 m.
53
4.2. Estructuras tectónicas
En base a los elementos estructurales medidos tanto de la estratificación de las formaciones
como de los planos de falla, se identifica las estructuras principales (pliegues y fallas) que se
presentan en el área de investigación. Estas se representan en el mapa geológico-estructural
generado, ver ANEXO B.
4.2.1. Pliegues.
Estructuralmente la Formación San Cayetano se encuentra formando un pliegue anticlinal. El
eje de esta estructura se observa hacia el centro norte de la zona de estudio, la dirección de
este varia de NNO-SSE hasta NNE-SSO, a lo largo de aproximadamente 2 Km, hasta la altura
de la quebrada las Minas. Esta estructura se muestra ligeramente asimétrica, con buzamientos
de moderados a fuertes al Oeste (280/37º) y más pronunciados hacia el Este (060/65º). Los
flancos alcanzan un mayor buzamiento en el extremo norte de la estructura, 70º O en su flanco
este y 77º E en el oeste. Hacia el sur de la formación, a la altura de la quebrada Las Minas, el
eje principal de la estructura se desplaza aproximadamente 500 m hacia el Oeste. Este eje
toma dirección NNE-SSO, y se extiende por aproximadamente 1 Km. El flanco oeste tiene
buzamientos entre 68 y 70º E, y el este ligeramente menos inclinado, de 50 a 60º E. Entre estos
dos ejes se forma una estructura menor sinclinal, cuyo eje tiene dirección NE-SO y se extiende
por aproximadamente 600 m.
En cuanto a la Formación Quillollaco, estructuralmente en su parte este forma un sinclinal, cuyo
eje se extiende en dirección NE-SO en gran parte del polígono. Según los datos estructurales,
se infiere el comienzo de la estructura a la altura del sector Yanacocha, se extiende hacia el
Sur, por aproximadamente 1,5 Km hasta que se interrumpe, posiblemente por erosión. A la
altura de la quebrada Las Minas retoma su continuidad con dirección NE-SO y se extiende
hacia el Sur por aproximadamente 3 Km, hasta la altura del sector La Pradera, donde la
ausencia de datos estructurales no confirman su continuidad. Posiblemente esta estructura
continúe y corresponda a la estructura anticlinal que se presenta en el lado SO del polígono, al
lado oeste del río Malacatos, cerca al sector Punzara. En este trabajo se han considerado como
estructuras independientes, por falta de datos estructurales que los relacionen.
Para el sinclinal de mayor extensión (lado este) el flanco oeste buza con inclinaciones
moderadas de 32 a 49º, hacia el Este, en cuanto al flanco este tiene buzamientos más
54
uniformes, entre 42 y 47º O, lo que indica una asimetría en la estructura. En cuanto al sinclinal
del lado sur-oeste, el flanco oeste buza con ángulos entre 23 y 28º E, mientras el flanco este
tiene mayores inclinaciones que oscilan entre 35 y 47º O, siendo una estructura con asimetría
en torno a su eje.
4.2.2. Fallas.
Las fallas presentes en el polígono de estudio, se localizan en la Formación San Cayetano,
aproximadamente en el Km 1 de la vía Loja-Zamora. Se trata de un sistema de fallas inversas,
próximas entre sí, que muestran un planos de falla con dirección NNO-SSE y buzamiento hacia
el Oeste con ángulos alrededor de 40º. Son fallas locales, que posiblemente en profundidad
formen una sola estructura y atraviesen toda la formación. No obstante, esta estructura no
llegaría hasta el basamento, dado que en los modelos gravimétricos no se evidencia un salto de
falla que afecte al basamento en esta zona fallada.
Las fallas ejercen desplazamiento entre los bloques de rocas sedimentarias, marcando una
diferencia en los datos de estratificación. Lo que se muestra en la deformación del flanco
occidental del anticlinal presente en esta formación. Además, estos cabalgamientos crean
microplegamientos próximos al plano de falla. (Figura 4.5).
Figura 4.5. Falla inversa local, corte de la Vía Loja-Zamora.
Fuente: Autor.
55
Estas fallas por su posición espacial, muestran el carácter compresivo de los esfuerzos
deformantes a las que fue sometida la cuenca sedimentaria.
4.3. Mapa de anomalía de Bouguer
Como resultado, los valores de la anomalía de Bouguer para la zona sur oriental de la cuenca
de Loja, están comprendidos entre -213 y -197 mGal. Los valores elevados de anomalías
negativas son típicos para regiones de corteza continental engrosada.
En la figura 4.6 se muestra el mapa de contornos generado para los valores de anomalía de
Bouguer. El sector con anomalías mínimas (menores a -208 mGal) se limita a la parte centro
oeste del polígono de estudio. El sector se puede idealizar como una elipse cuyo eje mayor se
dispone en sentido NE-SO.
Figura 4.6. Mapa de contornos de la anomalía de Bouguer, zona Sur del borde
oriental de la cuenca de Loja.
Fuente: Autor.
56
Esta zona muestra la irregularidad aproximada de la disposición en profundidad del relleno
sedimentario, determinado con mayor precisión con los valores de anomalía residual. Esta
profundidad cambia en sentido Norte-Sur y Oeste-Este. En sentido N-S alcanza las mayores
anomalías en las coordenadas UTM N: 9558500 m hasta N: 9555000 m; en sentido O-E, los
valores mínimos están próximos a las coordenadas UTM E: 699500 m y E: 701000 m.
4.4. Modelos gravimétricos y estructura geológica de los perfiles
La anomalía regional para la cuenca de Loja (anomalía del basamento metamórfico) comprende
valores entre -204 y -194 mGal. Esta anomalía implica los efectos de atracción de la parte
profunda de la corteza y relieves lejanos (Tamay, 2010).
La anomalía residual es el resultado de la resta de la anomalía regional a la anomalía de
Bouguer. Corresponde a la fracción local de la anomalía, producida por relleno sedimentario. Su
valor es proporcional a la profundidad de la interface relleno-basamento. En la zona de estudio
alcanza valores mínimos en torno a -11 mGal (zonas de mayor profundidad).
Con estos valores fue posible generar modelos gravimétricos teóricos de perfiles
bidimensionales (distancia O-E, profundidad) que sugieren la distribución en profundidad del
relleno sedimentario, y por consiguiente poder estimar el contorno del basamento metamórfico
en la zona de estudio. Esto se realizó con el programa Gravmag (Pedley et al., 1993).
Para ello, es necesario definir la densidad de los materiales a modelar. Las rocas sedimentarias
son menos densas que las rocas que forman el basamento metamórfico. Para el basamento se
ha considerado una densidad media (corteza continental) de 2.67 g/cm3. Para el relleno
sedimentario, conformado mayormente por rocas detríticas (densidades de 2.2 - 2.5 g/cm3), se
ha considerado una densidad media de 2,3 g/cm3. En consecuencia, se pudo determinar el
límite entre las rocas sedimentarias y las rocas del basamento subyacentes por el contraste
entre densidades, causantes de las anomalías gravimétricas determinadas.
A partir de la integración de los datos geológico-estructurales y los modelos gravimétricos
generados para cada perfil, se obtuvo secciones geológicas que representan la estructura del
relleno sedimentario sobre el basamento en esta zona de la cuenca de Loja.
A continuación se detalla los modelos gravimétricos generados para cada perfil, y su
descripción geológica-estructural.
57
4.4.1. Interpretación del perfil 1.
Ubicado al norte del polígono de estudio (coordenada UTM N: 9560150 m), con orientación
Oeste-Este. Inicia en el centro de la cuenca hasta llegar al basamento metamórfico en el
margen oriental de la cuenca. Tiene una longitud de 5 Km. Topográficamente, el perfil muestra
una superficie irregular con elevaciones sobre los 2250 msnm y pendientes moderadas.
El modelo gravimétrico del perfil muestra continuidad en los valores de anomalías residuales
(Figura 4.7. a). No se presenta un cambio en el modelo que pueda interpretarse como falla
geológica regional. El perfil de anomalías alcanza los valores mínimos hacia el centro, donde se
infiere que la cuenca sedimentaria adquiere las mayores profundidades en correlación con el
modelo gravimétrico. El valor mínimo de anomalía residual esta alrededor de - 6.3 mGal. La
profundidad máxima del relleno sedimentario alcanza los 650 m.
En el perfil geológico (Figura 4.7. b), se han integrado los resultados del modelo gravimétrico
con los datos geológico-estructurales de la cartografía geológica generada (ANEXO B). La
Formación San Cayetano ocupa la sección central del perfil, aflorando en gran parte de la
superficie. Esta se encuentra suavemente plegada con buzamientos moderados de 35 a 45º E.
Esta secuencia estratigráfica yace discordantemente sobre el basamento metamórfico de la
Unidad Chiguinda.
Discordantemente sobre la Formación San Cayetano yacen los conglomerados de la Formación
Quillollaco. En la parte occidental, los conglomerados buzan suavemente con ~12º hacia el
Este; mientras, en el lado oriental, en parte yacen sobre el basamento y forman una estructura
sinclinal con buzamientos suaves de ~24º E y 32º O en sus flancos oeste y este,
respectivamente. La Formación Quillollaco alcanza profundidades cercanas a los 150 m en
contacto con la Unidad Chiguinda.
58
Figura 4.7. Interpretación gravimétrica y geológica del perfil 1. a) Modelo gravimétrico relleno sedimentario - basamento (arriba: curva de anomalías residuales teóricas y observadas). b) Sección
geológica.
Fuente: Autor.
a)
b)
59
4.4.2. Interpretación del perfil 2.
Ubicado al norte de la zona de estudio (coordenada UTM N: 9559000 m), se extiende en
sentido Oeste-Este, desde el centro de la cuenca hacia el limite oriental con el basamento
metamórfico. El perfil tiene una longitud de 4,9 Km.
El perfil de anomalías residuales alcanza los valores mínimos hacia el centro del perfil, donde
se infiere que la cuenca sedimentaria adquiere las mayores profundidades. El valor mínimo de
anomalía residual esta alrededor de –5,3 mGal. La profundidad máxima del relleno sedimentario
alcanza los 550 m (Figura 4.8 a).
En el perfil geológico (Figura 4.8. b), la Formación San Cayetano se extiende transversalmente
en la fase sedimentaria. Esta se encuentra plegada asimétricamente formando una estructura
anticlinal, cuyo eje tiene una orientación NO-SE. El pliegue posee buzamientos moderados
hacia el Oeste, entre 21 y 40º, en su flanco occidental; mientras que hacia el Este los
buzamientos están entre 38 y 65º, en el flanco oriental de la estructura. Esta forma estructural
se encuentra fallada en su flanco oeste. Las fallas inversas locales determinadas tienen
buzamientos entre 40 y 45º O, las cuales desplazan bloques cuya estratificación adquiere
diferentes ángulos de buzamiento. Esta secuencia estratigráfica alcanza las mayores
profundidades del relleno sedimentario.
Sobre la Formación San Cayetano yace discordantemente la Formación Quillollaco. En la parte
occidental, los conglomerados de esta formación buzan suavemente ~20º E, con potencias que
pueden alcanzar los 70 metros. En el lado oriental, la formación yace discordantemente en gran
parte sobre el basamento metamórfico, y forman un pliegue sinclinal asimétrico, con
buzamientos de ~24º E y ~42º O, para sus flancos oeste y este respectivamente. En esta
sección, la Formación Quillollaco alcanza profundidades cercanas a los 250 m sobre la Unidad
Chiguinda.
60
Figura 4.8. Interpretación gravimétrica y geológica del perfil 2. a) Modelo gravimétrico relleno sedimentario - basamento (arriba: curva de anomalías residuales teóricas y observadas). b) Sección
geológica.
Fuente: Autor.
a)
b)
61
4.4.3. Interpretación del perfil 3.
Toma como eje a la coordenada UTM N: 9558000 m, en sentido Oeste-Este, desde el centro
hacia el límite oriental de la cuenca sedimentaria. El perfil tiene una longitud de 4000 m.
Se observa una continuidad en el perfil de anomalías residuales (Figura 4.9. a) alcanzando
valores mínimos, en torno a -10,5 mGal, a partir de donde se incrementan los hasta un valor
máximo de -2 mGal.
Según el modelo gravimétrico los valores mínimos de anomalía residual están hacia el centro
del perfil, lo que sugiere que la cuenca sedimentaria adquiere las mayores profundidades en
esta área, aproximadamente de 1150 m.
Para la sección geológica (Figura 4.9. b), se interpreta un predominio de la Formación San
Cayetano, que es cubierta parcialmente por los depósitos aluviales de los ríos Malacatos y
Zamora. Esta secuencia estratigráfica se encuentra plegada, formando una estructura anticlinal
asimétrica cuyo flanco oeste buza 25º O, siendo más pronunciado el flanco este, con
buzamientos de moderados a fuertes entre 44 y 51º E. Las mayores profundidades de la
cuenca son ocupadas por esta formación geológica, en contacto con el basamento
metamórfico.
Sobre los costados de Formación San Cayetano discordantemente yacen los conglomerados de
la Formación Quillollaco. En la parte occidental del perfil, alcanzan potencias de 100 m y buzan
23º E; mientras, en el lado oriental son más potentes (hasta 150 m) y en parte yacen sobre el
basamento metamórfico. En este borde forman una estructura sinclinal, asimétrico en torno al
eje, con buzamientos de 24º O en su flanco este y de 32º E en el oeste.
62
Figura 4.9. Interpretación gravimétrica y geológica del perfil 3. a) Modelo gravimétrico relleno sedimentario - basamento (arriba: curva de anomalías residuales teóricas y observadas). b) Sección geológica.
Fuente: Autor.
a)
b)
63
4.4.4. Interpretación del perfil 4
El perfil se dispone transversalmente en la parte central del polígono de estudio, alineado a la
coordenada UTM N: 9557150 m. Con orientación Oeste-Este, su extensión es de 3,9 Km e
inicia en el centro de la cuenca y se extiende hacia el borde oriental.
En el perfil de anomalías residuales se observa una continuidad, sin saltos o variaciones
repentinas en la secuencia. Los valores de anomalías decrecen hacia el centro de la gráfica,
donde alcanza los mínimos, que son cercanos a -10,5 mGal. Lo que significa que en el centro
del perfil el relleno sedimentario alcanza los mayores espesores. Del modelo gravimétrico
(Figura 4.10. a), estas profundidades se determinaron próximas a 1100 m.
En el perfil geológico (Figura 4.10. b) la Formación San Cayetano, reposa sobre las mayores
profundidades del basamento metamórfico. Estructuralmente esta formación se encuentra
plegada, formando un anticlinal asimétrico. Además, se evidencia la presencia de pliegues de
menor relevancia en el eje y parte del flanco oeste de la estructura antiforme principal. El flanco
oeste buza con inclinaciones fuertes entre 60 y 70º O; mientras, el flanco este tiene
buzamientos menores, que van desde 30 a 65º E.
Sobre los extremos de la Formación San Cayetano yacen discordantemente los conglomerados
de la Formación Quillollaco. En la parte occidental, alcanza una potencia de más de 100 m y
tiene un buzamiento moderado de ~25º E; mientras, en el lado oriental son más potentes,
llegando hasta 150 m, y en parte yacen sobre el basamento metamórfico. En este borde forman
una estructura sinclinal, simétrico en torno al eje, con buzamientos moderados cercanos a 45º,
en ambos flancos.
64
Figura 4.10. Interpretación gravimétrica y geológica del perfil 4. a) Modelo gravimétrico relleno sedimentario - basamento (arriba: curva de anomalías residuales teóricas y observadas). b) Sección geológica.
Fuente: Autor.
a)
b)
65
4.4.5. Interpretación del perfil 5.
El perfil coincide con la coordenada UTM N: 9556150 m. Este tiene una longitud de 3800 m y se
extiende en sentido Oeste-Este, desde el centro de la cuenca hasta el margen sedimentario
oriental.
El perfil de anomalías residuales muestra una depresión en los valores hacia el centro del perfil
(Figura 4.11. a). Las anomalías mínimas están próximas a los -11 mGal. En el modelo
gravimétrico, se interpreta una mayor profundidad de la fase sedimentaria en esta zona. El
relleno puede alcanzar profundidades cercanas a los 1100 m.
En la sección geológica (Figura 4.11. b), se deduce el plegamiento asimétrico de la Formación
San Cayetano, con buzamientos fuertes en su flanco occidental, aproximadamente ~70º O, e
inclinaciones menos pronunciadas en su flanco oriental, ~40º E. La falta de datos estructurales
en esta zona, hace que la estructura sea inferida por continuidad y correspondencia con el perfil
4, al norte. La Formación Quillollaco cubre discordantemente gran parte de los flancos de la
estructura.
La Formación Quillollaco alcanza potencias importantes en el lado oeste, donde pueden llegar a
250 m, con buzamiento suave de 12º E. En la parte oriental de la cuenca se encuentra plegada
formando un sinclinal con flancos próximos a simétricos. El flanco oriental de la estructura buza
aproximadamente 47º O, mientras que su flanco occidental tiene buzamientos que van desde
50 a 40º E, siendo menos pronunciado cerca al eje de la estructura. En este borde la formación
está en contacto con el basamento, donde alcanza profundidades de 350 m.
66
Figura 4.11. Interpretación gravimétrica y geológica del perfil 5. a) Modelo gravimétrico relleno sedimentario - basamento (arriba: curva de anomalías residuales teóricas y observadas). b) Sección geológica.
Fuente: Autor.
a)
b)
67
4.4.6. Interpretación del perfil 6.
Se extiende transversalmente con orientación Oeste-Este, por 3 Km. El perfil está próximo a la
coordenada UTM N: 9555150 m, desde el centro de la cuenca sedimentaria hacia el límite
oriental de contacto con el basamento metamórfico.
El perfil de la anomalía residual muestra los valores mínimos en el lado oeste del perfil. Estos
valores están próximos a los -5.5 mGal, es decir el relleno sedimentario es mucho más
superficial en este modelo gravimétrico. La mayor profundidad de relleno alcanza los 630 m
para esta zona. (Figura 4.12. a).
En la sección geológica (Figura 4.12. b), se deduce la continuidad en profundidad de la
Formación San Cayetano, la cual se infiere está formando una estructura plegada tipo anticlinal.
Esto se concluye por relación con las secciones geológicas anteriores (al norte) dado que esta
formación aflora en una pequeña parte de la superficie del perfil y no proporciona los datos
estructurales suficientes. Para el flanco este se estima buzamientos de moderados a fuertes
entre 20 y 40º E. Esta formación ocupa la zona del basamento que alcanza la mayor
profundidad.
Los conglomerados de la Formación Quillollaco yacen discordantes sobre la Formación San
Cayetano. En el lado oeste de esta sección alcanzan espesores importantes, de 250 m, con
buzamiento suave de 12º E. En el lado este, la formación es más potente y esta plegada
formando una estructura sinclinal. Los flancos de la estructura son simétricos, con buzamientos
moderados 32º E y 31º O. En este borde la formación está en contacto con el basamento
metamórfico, donde alcanza profundidades cercanas a 360 m.
68
Figura 4.12. Interpretación gravimétrica y geológica del perfil 6. a) Modelo gravimétrico relleno sedimentario - basamento (arriba: curva de anomalías residuales teóricas y observadas). b) Sección
geológica.
Fuente: Autor.
b)
a)
69
4.4.7. Interpretación del perfil 7.
El perfil se sitúa al sur del polígono. Está alineado a la coordenada UTM N: 9554000 m. tiene
una longitud de 2400 m desde el centro de la cuenca sedimentaria y se proyecta hacia el Este,
cerca al contacto con el basamento metamórfico.
En la parte derecha del perfil de anomalías residuales se observan valores que bordean los +25
y -25 mGal. Valores en exceso distintos a las anomalías residuales observadas en perfiles
anteriores, y que indican un error en la medición de la gravedad o en la obtención de la
coordenada z (elevación) en los puntos donde se precisaron las estaciones de observación. Por
esto, para la elaboración del modelo gravimétrico se tomó como referencia el contorno de la
gráfica (sección donde se presentan estos valores erróneos) y se ajustó a una anomalía
calculada mínima de -5 mGal.
De esta manera, las anomalías residuales mínimas están en torno a los -5 mGal, y se sitúan en
el lado este del perfil. En esta zona el basamento alcanza una mayor profundidad, que está
alrededor de 610 m (Figura 4.13. a).
En el perfil geológico (Figura 4.13. b), se deduce la continuidad en profundidad de la Formación
San Cayetano. Por relación con las secciones previas, ubicadas hacia el Norte, la misma
estaría plegada. La Formación San Cayetano aflora en una pequeña sección de la superficie
del perfil, por lo que no es posible obtener datos estructurales de los flancos de la estructura, o
del eje de la misma.
La Formación Quillollaco yace discordantemente sobre la Formación San Cayetano y sobre el
basamento metamórfico hacia ambos lados del perfil. En el sector oeste alcanza espesores,
cercanos a los 240 m, con buzamiento suave ~17º E. Por otro lado, hacia el Este la formación
alcanza espesores próximos a 360 m, en contacto con la Unidad Chiguinda. En este borde, se
infiere que la formación está plegada formando un sinclinal abierto.
70
Figura 4.13. Interpretación gravimétrica y geológica del perfil 7. a) Modelo gravimétrico relleno sedimentario - basamento (arriba: curva de anomalías residuales teóricas y observadas). b) Sección
geológica.
Fuente: Autor.
a)
b)
71
4.4.8. Interpretación del perfil 8.
Este perfil sigue la coordenada UTM N: 9553000 m, situado al sur del área de estudio en donde
la cuenca sedimentaria se estrecha. El perfil tiene una longitud de 2400 m, y se extiende desde
el centro hasta el límite de la fase sedimentaria (contacto con el basamento).
El perfil de anomalías residuales inicia con cambios discontinuos en los valores de anomalías,
alcanza un mínimo en el lado oeste de la curva (Figura 4.14. a). Estos valores mínimos oscilan
entre -2,8 y -3,2 mGal, lo que indica una disminución en la profundidad de sedimentación con
respecto al perfil anterior. En este modelo, el relleno sedimentario en su parte central alcanza
profundidades máximas de 290 m (Figura 4.14 b).
En el modelo geológico, se deduce la continuidad subsuperficial de la Formación San Cayetano.
Esta formación no aflora en la superficie del perfil, pero se evidencia en la acanaladura creada
por el cauce del río Malacatos. Esta formación está cubierta discordantemente por la Formación
Quillollaco. En relación a los demás perfiles, se deduce la continuidad de la estructura plegada
tipo anticlinal, que alcanza una profundidad de relleno cerca de los 290 m, donde la cuenca se
cierra al ponerse en contacto con el basamento metamórfico de la Unidad Chiguinda.
La Formación Quillollaco, en el sector oeste de esta sección forman una estructura sinclinal, con
inclinaciones moderadas en su flanco oeste, de 23º E y más pronunciadas en el este, con
buzamientos de 38º O. En esta parte la formación alcanza potencias de 210 m. De la misma
manera, en el lado este del corte geológico la formación alcanza una profundidad de 220 m al
estar en contacto con el basamento metamórfico (Figura 4.14. b).
72
Figura 4.14. Interpretación gravimétrica y geológica del perfil 8. a) Modelo gravimétrico relleno sedimentario - basamento (arriba: curva de anomalías residuales teóricas y observadas). b) Sección geológica.
Fuente: Autor.
a)
b)
73
4.5. Discusión de resultados
Los datos gravimétricos en torno al polígono de estudio son muy limitados. Feininger y Seguin
(1983), determinan los valores regionales de la anomalía simple de Bouguer para el Ecuador.
Para el área más próxima a la zona de estudio se indican valores entre -250 mGal a una latitud
de 3º 35’ S, al norte y -222 mGal a una latitud 4º 20’ S, al sur del polígono. Los valores de
anomalías regionales del presente estudio están próximos a estos valores, los cuales
corresponden a corteza continental engrosada.
Tamay (2010), en un estudio gravimétrico local, determina los valores de anomalías de Bouguer
para la cuenca de Loja, en esta localidad los valores oscilan entre -197 y -211 mGal. Los
valores mínimos se localizan en un sector elongado N-S desplazados al borde oriental de la
cuenca sedimentaria. En concordancia, los resultados de este estudio muestran anomalías de
Bouguer entre -197 y -214 mGal en el sector Sur del borde oriental de la cuenca de Loja, con
valores mínimos concentrados en un área alargada en dirección NE-SO, cuya ubicación
coincide con la parte centro-sur del sector anómalo determinado por Tamay (2010). El valor de
las anomalías mínimas (-211 y -214 mGal) en los que difiere el presente estudio, se debe al
grado de detalle con el que se desarrolló. Hubo una mayor resolución, con un mallado más
denso de estaciones de observación de la gravedad.
De la misma manera, las anomalías residuales determinadas para el área de estudio alcanzan
un valor mínimo de -11 mGal, y se corresponden con el área de mayor anomalía de Bouguer.
Tamay (2010), determina anomalías residuales mínimas de -8 mGal para el sector
correspondiente. Esta diferencia determinaría una mayor profundidad de relleno sedimentario
en el modelo generado en el presente estudio. Sin embargo, Tamay (2010) estima un a
profundidad máxima de 1500 m para el borde oriental de la cuenca de Loja, a partir del modelo
gravimétrico Este-Oeste del centro de la cuenca. Por otro lado, las mayores profundidades se
determinan aproximadamente en 1200 m para la parte sur del borde oriental, dado que en los
modelos gravimétricos de tres perfiles se alcanza profundidades en torno a este valor.
Las formaciones geológicas identificadas en el área concuerdan y confirman las descritas en los
estudios realizados por Kennerley (1973) y Hungerbühler et al. (2002) para la estratigrafía de la
parte oriental de la cuenca. Según Hungerbühler et al. (2002) sobre la Unidad Chiguinda, se
dispone la Formación San Cayetano que alcanza potencias de 800 m, y sobre esta yace con
discordancia angular la Formación Quillollaco, con potencias próximas a los 400 m. En las
74
secciones geológicas de cada perfil, obtenidas al integrar los datos geológico-estructurales a los
modelos gravimétricos, se confirma esta secuencia estratigráfica con potencias que oscilan
entre los datos del estudio mencionado.
De igual forma, en sus estudios Kennerley (1973) y Hungerbühler (2002) afirman la existencia
de una estructura regional a lo largo del eje N-S de la cuenca, cubierta por los depósitos
aluviales del río Zamora, responsable de la diferenciación de las litologías y estructuras en la
secuencia sedimentaria al Oeste y Este del eje de la cuenca. Sin embargo, en la presente
investigación y en los modelos gravimétricos resultantes, no se encuentran evidencias que
corroboren la presencia en profundidad de estas estructuras.
La zona de estudio está caracterizada por varias estructuras de deformación, principalmente
pliegues y fallas inversas locales. Estas estructuras muestran el carácter compresivo de la
dinámica tectónica hacia el final de la formación de la cuenca. Las principales estructuras para
la Formación San Cayetano son pliegues anticlinales con inclinaciones pronunciadas en sus
flancos, mayores a 50º, cuyo flanco occidental se encuentra deformado por fallas inversas
locales, en la parte norte de la antiforma. Estas fallas tienen dirección cercana a paralela con el
eje de la estructura (en esta zona NNO-SSE), con buzamientos próximos a 40º O. En tanto, la
Formación Quillollaco, presente en el borde oriente, está plegada en forma sinclinal con
buzamientos menores a 50º en sus flancos. Esta estructura es continua a lo largo del borde
este. Se evidencia una estructura similar al sur del borde oeste, con buzamientos menos
pronunciados ~35º en sus flancos. Estructuras que se corresponden con estudios geológicos
previos realizados por Tamay (2004 y 2010).
Para el basamento metamórfico, se propone un modelo en el cual la profundidad varía de Oeste
a Este y de Norte a Sur, a lo largo del borde oriental de la cuenca de Loja. En sentido N-S, el
basamento presenta un perfil, que en su parte más profunda, aproximadamente pasa 500 m al
norte (perfiles 1 y 2) a 1100 m en el centro (perfiles 3, 4 y 5) y 350 m en el sur (perfiles 6, 7 y 8).
En sentido O-E, el hundimiento del basamento se presenta hacia el centro de los modelos
gravimétricos, y que en conjunto da una dirección NNE-SSO para la zona más acentuada en
profundidad.
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CONCLUSIONES
- Los valores de la anomalía de Bouguer para la zona Sur del borde oriental de la cuenca de
Loja, están comprendidos entre -213 y -197 mGal.
- Los valores de anomalía regional son próximos a -200 mGal, valores propios (negativos
elevados) para corteza continental engrosada.
- Los modelos gravimétricos muestran espesores máximos de 1150 m para el relleno
sedimentario de la zona de estudio. Los valores mínimos de anomalías residuales
corresponden a zonas en donde el relleno sedimentario alcanza mayores profundidades
sobre el basamento metamórfico. Para el polígono se calcularon valores mínimos de
anomalía residual de -11 mGal.
- Los modelos gravimétricos muestran una irregularidad del basamento metamórfico en su
morfología bajo el relleno sedimentario. Este muestra variaciones en profundidad en sentido
Norte-Sur y Oeste-Este.
- La integración de los datos geológico-estructurales a los modelos gravimétricos, permitieron
determinar la disposición en profundidad de los estratos y determinar potencias promedio
para las formaciones sedimentarias. La Formación San Cayetano alcanza espesores
aproximados de 850 m, mientras que la Formación Quillollaco puede llegar a potencias en
torno a los 350 m.
- La geología en la zona de estudio corresponde a: basamento metamórfico correspondiente
a la Unidad Chiguinda, sobre el cual yace la secuencia estratigráfica fina de la Formación
San Cayetano, para terminar con los conglomerados masivos de la Formación Quillollaco.
Esto corresponde a una secuencia estratigráfica típica para cuencas intramontañosas
miocénicas.
- La deformación de las formaciones geológicas se ve plasmada en las estructuras tectónicas
que se presentan en el área de estudio. Los pliegues y fallas inversas de la Formación San
Cayetano muestran una intenso dinamismo tectónico regional post-deposicional que afecto
a la cuenca sedimentaria. Las estructuras en la Formación Quillollaco confirman eventos de
compresión aún más recientes. Las deformaciones muestran un carácter compresivo en los
esfuerzos que controlaron la formación de la cuenca sedimentaria.
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RECOMENDACIONES
- El levantamiento gravimétrico de las estaciones de observación se realizó mediante
medidas relativas en referencia a un punto de gravedad absoluta conocida, base
gravimétrica. Para determinar la gravedad absoluta en este punto, se realizó el amarre a la
Red Gravimétrica Nacional de España. No obstante, el Ecuador cuenta con la Red
Gravimétrica Fundamental, a la cual no se tuvo acceso. Por lo que se recomienda fijar la
estación gravimétrica base, como una base geodésica, para estudios posteriores que
requieran un punto de gravedad absoluta y coordenadas conocidas.
- La corrección topográfica de los valores de gravedad observada necesita de un modelo
digital de terreno en la zona de estudio. Para ello se utilizó el modelo SRTM 3 realizado por
la NASA con una resolución de 90m. Por esto, es necesario la elaboración de modelos
digitales de terreno de mayor resolución para la cuenca de Loja, e incluso para el Ecuador.
Esto contribuirá a estudios gravimétricos que se realicen posteriormente.
- De los resultados obtenidos, se considera la posibilidad de realizar estudios más detallados,
de microgravimetría en el sector donde se presenta el sistema de fallas inversas descritas
como locales a fin de determinar la continuidad de estas estructuras en profundidad.
- Finalmente, se recomienda la aplicación de la metodología de investigación a cuencas
sedimentarias intramontañosas del sur del Ecuador, con la finalidad de establecer
correlaciones tectónicas y geológico-estructurales entre estas cuencas.
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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