Artículo 9 R 4 2006.pdf - SciELO
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INTRODUCCIÓN<br />
La ciudad de Mérida se encuentra en una terraza cortada<br />
por varias fallas menores como El Teleférico, La Parroquia,<br />
Santa Juana, Panamericana, Albarregas y La Hechicera (figura<br />
1). Entre éstas, una de las más importantes es la falla<br />
Revista de la Facultad de Ingeniería de la U.C.V., Vol. 21, N° 4, pp. 95–102, 2006<br />
LA FALLA ALBARREGAS: DETERMINACIÓN DE SU TRAZA<br />
MEDIANTE LA DETECCIÓN DE GAS RADÓN<br />
MARTIN RENGIFO 1 ; REINA ARANGUREN 2 Y JAIME LAFFAILLE 3<br />
1 Laboratorio de Geofísica, Universidad de Los Andes, Mérida, Venezuela. e-mail martinr@ula.ve<br />
2 Fundapris, Mérida, Venezuela. e-mail reinaj@ula.ve<br />
3 Laboratorio de Geofísica, Universidad de Los Andes, Mérida, Venezuela. e-mail jaime@ula.ve<br />
Recibido: marzo de 2006 Recibido en forma final revisado: diciembre de 2006<br />
RESUMEN<br />
Con la finalidad de aportar elementos diferentes a las evidencias geológicas y geomorfológicas que permitan corroborar la<br />
existencia de la falla Albarregas, que corta longitudinalmente la terraza de Mérida, y que corre paralela al cauce del río del<br />
mismo nombre, se realizaron medidas de la concentración de gas radón en algunos sitios cercanos a su traza. La investigación<br />
se justifica por el hecho de que la ciudad ha crecido en torno a la mencionada falla, ocupando el área de afectación en caso<br />
de eventualidad sísmica originada por ella. Las medidas se realizaron con un equipo Pylon AB-5 dotado de celdas Lucas,<br />
con el que se obtuvieron perfiles transversales al rumbo de la falla. Los resultados muestran anomalías bien definidas en la<br />
concentración de gas radón, constituyendo una clara evidencia geoquímica de la existencia de la mencionada falla y<br />
permitiendo definir su traza en gran parte de su extensión. La importancia de estos resultados radica en el hecho de que<br />
aportan información complementaria sobre la existencia de esta falla, cuya traza fue postulada con base en la necesidad de<br />
establecer la existencia del contacto entre dos formaciones y a su control estructural sobre el río Albarregas. De igual forma,<br />
los resultados evidencian la factibilidad de aplicar el método de medición de gas radón en centros poblados, aunque sólo<br />
bajo ciertas condiciones especiales, pero aun así, podría resultar de mucha utilidad en trabajos de microzonificación<br />
sísmica.<br />
Palabras clave: Gas Radón, Fallas activas, Falla Albarregas, Microzonificación, Mérida.<br />
THE ALBARREGAS FAULT: DETERMINATION OF ITS TRACE<br />
THROUGH MONITORING RADON GAS<br />
ABSTRACT<br />
The Albarregas fault is an inferred fault running along the Mérida terrace, following the course of the Albarregas river. The<br />
city of Mérida has grown around this fault, occupying the possible area that may be affected by an earthquake along it.<br />
With the aim of providing new evidence (other than geological or geomorphological) that contribute to demonstrate the<br />
existence of the Albarregas fault, radon soil gas has been monitored near its trace. For sampling, a Pylon AB–5 equipment,<br />
with Lucas cells (scintillation cells) was used; 11 localities were sampled along transverse paths (transects) to the river<br />
course, and anomalous radon high concentrations were obtained indicating the presence of the fault. These results are<br />
important because they provide additional geochemical information on the existence of the Albarregas fault, which was<br />
postulated assuming a structural control over the Albarregas river, and assuming the geological contact of two formations<br />
underneath the terrace. On the other hand, the results also indicate that radon gas monitoring is a suitable method for<br />
determining blind or hidden faults in towns, constituting a useful tool in microzonation works.<br />
Keywords: Radon gas, Active fault, Albarregas fault, Microzonation, Mérida.<br />
Albarregas ya que atraviesa longitudinalmente la ciudad,<br />
con rumbo paralelo al curso del río del cual viene su nombre<br />
y sobre el que ejerce cierto control estructural. Esta estructura<br />
que posiblemente en el subsuelo pone en contacto rocas<br />
de la Formación Palmarito con la Asociación Sierra Nevada,<br />
según Ruiz et al., (1976) es muy activa, pero estos<br />
95
autores no referencian los estudios que así lo demuestren.<br />
Algo similar sucede con Oliveros (1976), quién afirma que<br />
la falla fue interpretada mediante características<br />
geomorfológicas y confirmada por sondeos gravimétricos<br />
y sísmicos. Shagam et al., (1981) la presentan como asumida,<br />
continuándola hacia el noreste con la falla del Mucujún,<br />
la cual pone en contacto a las formaciones Mucujún y San<br />
Javier con una intrusión granítica conocida como<br />
Granodiorita de El Carmen en el sector El Vallecito. Hacia el<br />
suroeste de Mérida, esos mismos autores la unen con otra<br />
falla que corre paralela a la avenida Panamericana, sin embargo,<br />
Ferrer (1995), quien la presenta como inferida en gran<br />
parte de su extensión, en ese mismo sector la ramifica agregando<br />
una traza que atraviesa la población de La Punta.<br />
Laffaille y Ferrer (2002) consideran que esta falla pudo originar<br />
el sismo de 1812 en Mérida y plantean que posiblemente<br />
su actividad haya provocado un gran movimiento de masa<br />
en el sector La Punta.<br />
Desde el punto de vista de la amenaza sísmica la falla<br />
Albarregas tiene relativa importancia, no sólo porque<br />
atraviesa Mérida, sino también por la longitud (25 – 30 km)<br />
que alcanzaría su traza de ser continuación o parte de la falla<br />
de Mucujún como lo presentan Shagam et al., (1981), lo que<br />
supondría un sismo máximo posible de M = 6.5 si se<br />
considera que la ruptura no excede la longitud de la falla<br />
(Wells y Coppersmith, 1994). Sin embargo, se debe apuntar,<br />
96<br />
Figura 1. Mapa geológico de la ciudad de Mérida, modificado de Shagam et al., (1981).<br />
que no hay evidencia instrumental de actividad sísmica de<br />
la mencionada falla. De tal manera, que cualquier<br />
investigación que aporte información respecto de esta falla<br />
y su posible conexión con la falla de Mucujún representaría<br />
una contribución importante al estudio de la amenaza sísmica<br />
de la ciudad. En ese sentido se plantea en este trabajo la<br />
obtención de evidencias, que refuercen lo que hasta ahora<br />
se conoce de la mencionada falla, mediante el análisis de la<br />
concentración de radón en suelo, en varios sitios de la<br />
meseta.<br />
En forma natural existen tres isótopos del gas radón: el radón<br />
( 222 Rn), el torón ( 220 Rn) y el actinón ( 219 Rn), con vida media<br />
de 3,8 días, 51,5 s y 3,92 s, respectivamente. Es un gas inerte<br />
monoatómico, inodoro, incoloro y no tiene sabor. Su<br />
presencia en los suelos está garantizada por la relativa<br />
abundancia de uranio y su progenie en las rocas que<br />
componen la corteza. Sin embargo, su distribución en el<br />
suelo no es uniforme, encontrándose altas concentraciones<br />
en las cercanías de fallas activas, lo cual sugiere que esas<br />
estructuras geológicas representan un camino más expedito<br />
para la salida de los gases desde el subsuelo, lo que se<br />
comprende porque cerca del plano de falla el terreno puede<br />
estar más fracturado.<br />
Desde mediados del siglo XX se ha venido experimentando<br />
con este gas como posible elemento precursor de la actividad
sísmica. Estos trabajos en general vinculan las anomalías<br />
temporales en la concentración de radón (tanto en el suelo<br />
como en aguas) con la sismicidad. Algunos ejemplos son<br />
los estudios realizados en China y reportados por King<br />
(1982), otros, los realizados por ese mismo autor en California<br />
(King, 1980), donde detecta anomalías que coinciden en<br />
espacio y tiempo con sismos locales (M ≥ 4); resultados<br />
similares reportan Singh et al., (1991) en India para eventos<br />
con M ≥ 3,8 con epicentros tan distantes como hasta 400<br />
km; LaBrecque et al., (2001) encontraron, en el oriente<br />
venezolano, que algunas anomalías en la concentración de<br />
radón pueden asociarse con eventos sísmicos con M = 4,4,<br />
pero otras no, lo que hace del radón un precursor no<br />
confiable. Estos trabajos y una larga lista adicional conducen<br />
a Toutain y Baubron (1998) a afirmar que el radón es<br />
probablemente el gas más usado en materia de predicción<br />
sísmica. Una razonable explicación a las anomalías es que<br />
los cambios en la deformación de la corteza asociados a<br />
terremotos pueden causar cambios en la presión de poros,<br />
los cuales a su vez, pueden afectar la interacción fluido –<br />
roca que provoca la migración de los fluidos a la superficie<br />
(King, 1986). En otros términos, las anomalías de gas radón<br />
pueden representar una manifestación del estado de<br />
deformación cortical.<br />
La alta concentración de radón en las inmediaciones de las<br />
fallas activas ha posibilitado el uso de este gas en la<br />
determinación de trazas activas (Bayraktutan et al., 1996;<br />
LaBrecque y Cordovés, 2003). Otras aplicaciones fueron<br />
efectuadas por Urbani et al., ( 1998) en Caracas, y por Rengifo<br />
et al., (2004) en Mérida, incluyendo medidas sobre la falla<br />
de Boconó.<br />
DATOS Y TÉCNICA EXPERIMENTAL<br />
El método empleado se fundamenta en la medición de la<br />
concentración de gas radón ( 222 Rn y 220 Rn) en el suelo, en<br />
puntos definiendo un perfil transversal a la traza de la falla<br />
que se desea detectar; la presencia de un máximo relativo<br />
(anomalía) en la concentración indica el lugar de la traza.<br />
Las muestras de gas se toman a 60 cm de profundidad con la<br />
finalidad de disminuir los posibles efectos sobre la<br />
concentración de gas en el suelo de factores tales como la<br />
precipitación (lluvia) y la humedad, temperatura, presión y<br />
velocidad del viento. En el presente caso se introdujo una<br />
sonda, conformada por un tubo hueco de acero con una<br />
barra (también de acero) en su interior que sirve de guía,<br />
hasta la profundidad señalada. Esta sonda se conectó<br />
mediante mangueras, formando un circuito, a un medidor de<br />
flujo, al sistema de filtro, a una celda Lucas y a una bomba<br />
de succión. Los dos últimos son elementos incorporados a<br />
un equipo Pylon AB-5, que detecta las partículas alfa<br />
contando el centelleo en la celda Lucas. Con este equipo se<br />
programó tanto el tiempo de succión de la bomba para llenar<br />
la celda (un minuto), y los intervalos de conteo (cuatro en<br />
total con un minuto de duración cada uno); así la<br />
concentración viene expresada en cuentas por minuto (cpm).<br />
Desde el momento que comienza a llenarse la celda se<br />
realizan los cuatro conteos, luego para el cálculo del 222 Rn<br />
se emplea la ecuación de Morse (1976; en Pylon Electronic<br />
Development Company 1989), pero con la variante de que<br />
se consideran los minutos del 2 al 4. El radón total se calcula<br />
tomando el promedio de los intervalos 2 al 4. El torón viene<br />
dado por la diferencia entre el radón total y el 222 Rn.<br />
TRABAJOS DE CAMPO<br />
La zona a considerar en este trabajo abarca<br />
aproximadamente 16 km de longitud desde la población de<br />
La Punta, en la terraza de Zumba al suroeste de Mérida,<br />
hasta El Vallecito, sector Las Mercedes, donde se realizaron<br />
varios perfiles, 10 de los cuales, todos aproximadamente<br />
perpendiculares a la dirección de la supuesta falla a<br />
determinar, se señalan en la figura 2 y algunos datos<br />
referentes a los mismos pueden observarse en la tabla 1.<br />
Esta fase de la investigación presentó una serie de<br />
inconvenientes relacionados con la selección de los sitios<br />
donde efectuar las mediciones. Así, por ejemplo, que parte<br />
del cauce del río Albarregas esté controlado estructuralmente<br />
por la traza de la falla, resulta en una desventaja para este<br />
trabajo. Por un lado, los rasgos geomorfológicos que<br />
permitirían identificar y localizar la traza de falla y, en<br />
consecuencia, la dirección y longitud de los perfiles<br />
Figura 2. Vista de la ciudad de Mérida y sus alrededores entre el sector El Vallecito y la terraza de Zumba.<br />
Se indica la posición de los perfiles realizados. Composición de fotos aéreas, fotos 360, 509,132,<br />
misión A-34, año 1952, escala 1: 40000.<br />
97
transversales de medición, resultan borrados o cubiertos<br />
por la acción dinámica de las aguas del mencionado río. Por<br />
otra parte, la presencia constante de agua cerca de la traza<br />
define un nivel de humedad que dificulta la medición. Otro<br />
factor de importancia es el grado de urbanización ya que la<br />
alta densidad de edificaciones y avenidas deja poco espacio<br />
libre donde realizar las mediciones. Además, el valle en<br />
general, es muy estrecho, en algunos sitios la distancia entre<br />
los dos taludes que delimitan el cauce del río no supera los<br />
300 m, y los sectores más amplios han sido ocupados por<br />
barriadas como Pueblo Nuevo y Simón Bolívar. Por estas<br />
razones, en algunos sitios la distancia entre los perfiles es<br />
considerablemente alta, también podrán observar que<br />
solamente uno de los perfiles atraviesa el río Albarregas,<br />
desde un talud al otro. En la zona de El Vallecito las<br />
limitaciones fueron casi exclusivamente por la humedad, ya<br />
que la mayoría de los terrenos han sido convertidos en<br />
potreros donde abundan las quebradas y acequias, además,<br />
en general la zona es húmeda por la elevada precipitación.<br />
RESULTADOS<br />
Los tres perfiles medidos en el extremo suroeste de Mérida<br />
(figura 2) entre la urbanización La Mata (parte baja) y el<br />
ambulatorio de Zumba, se realizaron con la finalidad de<br />
confirmar la existencia de la traza propuesta por Ferrer (1995)<br />
98<br />
Tabla 1. Datos de los perfiles de gas radón tomados en la ciudad de Mérida y El Vallecito.<br />
Nota: El rumbo medio es con referencia al punto cero de cada perfil.<br />
en esa zona, y que confirmaría que la falla Albarregas, o al<br />
menos un ramal de ella, corta la meseta de Zumba. En este<br />
sentido las figuras 3a, 3b y 3c, que representan los perfiles<br />
M2, M4 y M5 de la tabla 1, son concluyentes: presentan un<br />
máximo precisamente en los sitios exactos donde se supone<br />
debe pasar la traza propuesta por ese autor.<br />
En el sector de la avenida Andrés Bello se realizaron dos<br />
perfiles (M29 y M15, tabla 1), cuyos resultados se muestran<br />
en la figuras 4a y 4b. Una de éstos (M29, tabla 1) se hizo a<br />
unos 200 m al este de la casa de la antigua hacienda Las<br />
Tapias, y se trazó en dos partes, una a cada lado del río<br />
Albarregas, desplazadas 200 m entre ellas y dispuestas en<br />
la forma siguiente: M29a entre la margen izquierda del río y<br />
la urbanización Las Tapias; M29b entre la margen derecha y<br />
el hotel Belensate. Los resultados (figura 4a) indican que la<br />
traza de la falla está muy cerca del talud izquierdo del cauce<br />
del río Albarregas, y el máximo relativo correspondiente se<br />
comprobó midiendo 200 m al este de ese perfil, obteniéndose<br />
los mismos valores de concentración de radón. Los<br />
resultados de la otra parte del perfil (M29b) no se muestran<br />
porque los valores no superan suficientemente la media del<br />
gráfico correspondiente a M29a. El perfil M15 (tabla 1) se<br />
realizó en la margen derecha del Albarregas, y según sus<br />
resultados (figura 4b), la traza en este sitio está sobre la<br />
terraza. Es decir, la falla pasa del talud izquierdo al derecho<br />
en este corto tramo (∼ 400 m).<br />
Figura 3. Gráficas de concentración de radón para los perfiles de la zona suroeste:<br />
a) Ambulatorio de Zumba (M2). b) Polideportivo Edo. Lara (M4). c) U. La Mata (M5).
Figura 4. Gráficas de concentración de radón para los perfiles:<br />
a) Avenida Andrés Bello ( M29). b) Subestación eléctrica del Trolebús (M15). c) Hotel Prado Río (M6).<br />
En el extremo noreste de la meseta, detrás del Hotel Prado<br />
Río, se realizó otro perfil (M6, tabla 1) el cual mostró un<br />
máximo en la concentración de radón sugiriendo la presencia<br />
de la falla (figura 4c). Hasta este lugar la unión de todos<br />
los puntos determinados por medio de perfiles, en la terraza<br />
de Mérida, definen claramente la falla Albarregas a lo largo<br />
del río de igual nombre. Para comprobar su prolongación<br />
hacia el noreste se tomaron varios perfiles en la terraza de El<br />
Vallecito, tres de estos (M20, M19 y M11, tabla1), además<br />
de una ensilladura (Alto de El Vallecito), permitieron postu-<br />
lar la continuación de la falla en el sector. Uno de los perfiles<br />
se hizo a la entrada de El Vallecito (figura 5a) y otro cerca de<br />
la capilla de El Carmen (figura 5b). Además, en la ensilladura<br />
mencionada se tomó un perfil (M19) que muestra dos máximos<br />
bien definidos (figura 5c). Resta decir que en esta zona<br />
se realizaron otros perfiles aparte de los mencionados, algunos<br />
de los cuales no dieron resultados por exceso de humedad,<br />
otros fueron exploratorios buscando la traza y también<br />
para determinar la emisión de radón en una zona donde aflora<br />
la Formación Mucujún, tal como se verá más adelante.<br />
Figura 5. Gráficas de concentración de radón para los perfiles efectuados en El Vallecito:<br />
a) Potrero del Sr. Ramírez (M20). b) Capilla El Carmen (M11). c) El Alto (M19). d) El Llano (M23).<br />
99
DISCUSIÓN<br />
La información presentada en la sección anterior evidencia<br />
la existencia de la falla Albarregas en la meseta de Mérida,<br />
sin embargo, es importante destacar algunos aspectos.<br />
Hacia el suroeste, cerca de la confluencia de la quebrada La<br />
Pedregosa con el río Albarregas, Ferrer (1995) bifurca la falla.<br />
Uno de los segmentos, el que atraviesa La Parroquia, fue<br />
corroborado mediante el gas radón, mientras que el otro<br />
ramal, también cartografiado por Shagam et al., (1981) no<br />
fue detectado con esta técnica, a pesar de que se efectuaron<br />
mediciones en la terraza de Zumba con esa intención, y debió<br />
aparecer en el perfil M5 (figura 3c) que también lo cortaba.<br />
Además, aparentemente, este último segmento fue<br />
postulado por esos autores en base a la presencia de un<br />
escarpe en la zona, el cual, según fotointerpretación y<br />
trabajos de campo, los autores del presente trabajo,<br />
consideran que es de origen fluvial.<br />
Más hacia el este los resultados de gas radón coinciden<br />
con la cartografía existente, sin embargo, tal como se<br />
comentó antes, existe un largo trayecto sobre la terraza donde<br />
por las razones expuestas no se pudo monitorear el radón;<br />
igual ocurre entre el perfil del Hotel Prado Río (M6) y el más<br />
próximo a éste en El Vallecito (M20).<br />
100<br />
La continuidad de la falla en la zona de El Vallecito se<br />
estableció con la ayuda de tres perfiles, uno de ellos sobre<br />
una ensilladura. Así, en la figura 5c se observan los valores<br />
de concentración de radón para el perfil M19, tomado en la<br />
ensilladura de El Alto de El Vallecito, donde se aprecian dos<br />
máximos relativos de radón total bien definidos, de 1.650<br />
cpm y 1.200 cpm, respectivamente, separados unos 80 m, y<br />
posiblemente asociados a la traza de falla en cuestión;<br />
después de los 140 m (desde el punto cero del perfil) aparece<br />
una zona con valores de concentración entre 850 y 950 cpm,<br />
posiblemente relacionados con un sistema de estratos, con<br />
buzamiento del orden de 45°, de la Formación Mucujún.<br />
Esta relación se comprobó con otro perfil (M23), que se<br />
realizó en la terraza, con dirección paralela a la anterior, pero<br />
en sentido contrario, es decir, desde el talud del río Mucujún<br />
hacia la colina donde se aprecia el afloramiento. Según la<br />
figura 5d, en la zona plana (terraza) los valores de<br />
concentración no son muy elevados, pero al llegar al sitio<br />
donde afloran los estratos inclinados aumentan<br />
considerablemente, alcanzando un máximo de 1.200 cpm.<br />
Por otra parte, se observa en las gráficas de ambos perfiles<br />
(figuras 5c y 5d) que en la zona donde afloran los<br />
mencionados estratos inclinados, los valores de radón total<br />
se deben a aportes aproximadamente iguales de 220 Rn y<br />
222 Rn; los máximos correspondientes a puntos fuera del<br />
afloramiento y que se han asociado a la falla están<br />
Figura 6. Mapa de los alrededores de Mérida,<br />
mostrando la traza de la Falla Albarregas de acuerdo a los resultados de este trabajo.<br />
Mapa Base: Mapa topográfico, hoja No. 5941, escala 1/100.000, Cartografía Nacional. 1973.
conformados mayoritariamente por 222 Rn. Es importante<br />
señalar, que la traza identificada en El Vallecito, no es<br />
exactamente la llamada falla de Mucujún que pone en<br />
contacto las formaciones Mucujún y San Javier con el<br />
granito conocido como El Carmen, la cual debe estar ubicada<br />
en una cota superior.<br />
En general, podemos decir que la concentración de gas radón<br />
en las inmediaciones de la falla Albarregas es relativamente<br />
alta, si la comparamos con medidas realizadas en otras<br />
localidades de los Andes merideños (Aranguren et al., 1999,<br />
Rengifo et al., 2004 y Rengifo y Aranguren, 2005). En efecto,<br />
de los 10 perfiles mostrados, seis muestran los máximos<br />
relativos con valores altos de concentración de radón total<br />
( 222 Rn + 220 Rn) entre 1.000 y 1.200 cpm, los otros gráficos<br />
mantienen valores máximos entre los 600 y los 800 cpm; en<br />
casi todos los gráficos los máximos relativos de radón total<br />
coinciden con máximos relativos de 222 Rn.<br />
CONCLUSIONES<br />
Desde el punto de vista de los trabajos de microzonificación<br />
sísmica de una ciudad, la aplicación del método de análisis<br />
de la concentración de radón en suelos promete ser de<br />
utilidad, aunque bajo condiciones que varían de acuerdo al<br />
grado de urbanización. En principio aporta una herramienta<br />
relativamente confiable, tal como se mostró en el presente<br />
caso, para localizar fallas que pudieran estar ocultas. Por<br />
otro lado, los resultados obtenidos constituyen una<br />
evidencia adicional, de que efectivamente la ciudad de<br />
Mérida se encuentra cortada longitudinalmente por una falla<br />
activa (figura 6) que se prolonga al noreste más allá de los<br />
límites de la ciudad. Hecho éste que debe tener<br />
consecuencias inmediatas sobre los planes futuros de<br />
desarrollo de la ciudad y que debe ser reflejado en el mapa<br />
de microzonificación bajo consideraciones especiales, ya<br />
que puede ser un indicativo de un mayor potencial sísmico.<br />
AGRADECIMIENTOS<br />
Este trabajo está enmarcado dentro del Proyecto de<br />
Investigación No. 2001002595, financiado por Fonacit, la<br />
Universidad de Los Andes y Fundapris. Los autores<br />
agradecen al Dr. LaBrecque y a la Sección de Física Nuclear<br />
de la Universidad Simón Bolívar el préstamo del equipo<br />
(Proyecto Conicit No. 95000448) utilizado para las mediciones<br />
de gas radón. Asímismo, valoramos en alto grado la<br />
colaboración del personal técnico del Laboratorio de<br />
Geofísica, en especial, la participación activa del Técnico<br />
Marcial Laffaille. Igualmente agradecemos las correcciones<br />
de los árbitros, Drs. J. LaBrecque y F. Urbani quienes<br />
contribuyeron a mejorar notablemente el manuscrito.<br />
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