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Revista de la Facultad de Ingeniería Universidad Central de Venezuela
versión impresa ISSN 0798-4065
Rev. Fac. Ing. UCV v.21 n.4 Caracas dic. 2006
El geo-radar como herramienta para la definición de fallas activas: aplicación en el sector central de la falla de Boconó, estado Mérida, Venezuela
FRANCK AUDEMARD 1, *, REINALDO OLLARVES 1, GUSTAVO DÍAZ 1, 2, MICHEL BECHTOLD 1, ALDO CATALDI 3
1 Departamento de Ciencias de la Tierra, Fundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas FUNVISIS, Caracas 1070-A, Venezuela. * faudemard@funvisis.gob.ve
2 Ypergas, Caracas, Venezuela
3 TRX Consulting, Caracas, Venezuela
RESUMEN
Se presentan los resultados del primer ensayo de calibración en la utilización del geo-radar o radar de suelo en el territorio nacional, para la identificación y caracterización preliminar de fallas geológicas activas, aplicado particularmente al sector central de la falla de Boconó (entre las localidades de Apartaderos y Santo Domingo). La metodología empleada consistió primeramente en calibrar la herramienta con la excavación paleosísmica realizada en Morros de Los Hoyos; seguidamente se realizaron diversos perfiles de radar en la localidad de Mesa del Caballo, los cuales permitieron determinar el estilo estructural de esta área y a la vez seleccionar un sitio de excavación paleosísmica; y por último, se adquirieron diversos perfiles en las localidades de Los Frailes y Santo Domingo, con el fin de definir la ubicación de la traza de la falla de Boconó en dichas localidades. En ambientes aluviales periglaciales a interglaciales recientes, la técnica parece revelar con bastante confiabilidad la ubicación de las trazas activas, así como establecer cualitativamente cuales de ellas son las de mayor actividad reciente.
Palabras clave: radar de suelos, GPR, neotectónica, paleosismología, falla de Boconó, Andes de Mérida, Venezuela.
Ground penetrating radar as a tool for the recognition of active faults: application to the central sector of the boconó fault, Mérida state, Venezuela
ABSTRACT
This paper presents the outcomes from a first calibration test on the application of the Ground-Penetrating Radar technique (GPR) for the preliminary identification and characterization of active fault traces done in Venezuela. This test was performed on the central sector of the Boconó fault (between Apartaderos and Santo Domingo). By using an existing paleoseismological trench dug in Morro de Los Hoyos locality, we have calibrated the GPR, in order to correlate and corroborate the geo-radar profiles directly with the subsurface. Later, several profiles acquired at Mesa del Caballo allowed us to make an interpretatio the structural style of the Boconó fault in this area, that in turn helped us to select a paleoseismic trench site. Finally, GPR was very useful in defining the active fault trace at different sites, where morphological expression of the fault is poor, subdued or concealed. In recent periglacial and interglacial alluvial sequences, GPR seems to reliably reveal the location of the active fault traces, as well as giving insights on the relative degree of recent activity.
Keywords: ground-penetrating radar, GPR, neotectonics, paleoseismology, Boconó fault, Mérida Andes, Venezuela.
Recibido: marzo de 2006 Revisado: diciembre de 2006
INTRODUCCIÓN
El Geo-radar o también conocido como radar de penetración de suelos o GPR (Ground Penetrating Radar, por sus siglas en inglés), es un instrumento que se basa en las teorías del electromagnetismo de alta resolución para crear imágenes del subsuelo a poca profundidad. Estas imágenes son generadas a partir de la reflexión en las interfaces de materiales con diferentes propiedades dieléctricas, de un pulso electromagnético de alta frecuencia (Jol y Bristow, 2003). Esta herramienta ha sido mayormente empleada en las siguientes áreas de investigación: Búsqueda de tuberías (por ejemplo: Jol y Smith, 1995); geomorfología ambiental (Jol et al., 2000a y Jol et al., 2002b); arqueología (Jol et al., 2000b; Jol et al., 2002a), entre otros.
A nivel nacional, Ollarves et al., (2004) previamente probaron la aplicabilidad de la técnica del GPR al reconocimiento de deformaciones frágiles en un afloramiento en la cuenca de Barlovento. Para lograr este objetivo, se realizaron tres tendidos de aproximadamente 48 metros de largo cada uno, a diferentes frecuencias, en el tope de un afloramiento con fallas cuaternarias previamente estudiadas por Espínola y Ollarves (2002) y Hernández y Rojas (2002). Entre sus conclusiones se discute la buena resolución obtenida por el geo-radar, y la facilidad y buena precisión en la identificación de las deformaciones en el subsuelo.
En el presente estudio, la utilización del geo-radar ha pretendido corroborar la presencia de la falla de Boconó en el subsuelo, cartografiada inicialmente con base en criterios geomórficos de actividad cuaternaria por vía de interpretación de vistas aéreas, y definir con mejor resolución el ancho de la zona de deformación activa, así como el grado y edad relativa de la actividad de dicha(s) traza(s). Para tal fin, se adquirieron 44 líneas geofísicas con el radar de suelo,de longitudes variables y con antenas de frecuencias distintas (50, 100 y 200 MHz), en diferentes sectores preseleccionados sobre la traza activa de la falla de Boconó entre las localidades de Santo Domingo y Mucubají, enmarcado en los proyectos de investigación Fonacit 2001002492, Fonacit-ECOS Nord PI-2003000090 y Geodinos (Fonacit G-2002000478). Los perfiles adquiridos se distribuyen geográficamente de la siguiente forma: 21 en Mesa del Caballo, 4 en Loma del Caballo, 5 en Morro de Los Hoyos, 6 en Los Frailes y 8 en Santo Domingo (figura 1). Sólo los perfiles más significativos serán discutidos en este trabajo, de los cuales ninguno corresponde a aquellos adquiridos con antena de 200 MHz por ser normalmente de poca penetración en los materiales evaluados y de difícil interpretación.
Figura 1. Ubicación de la zona en estudio. A) Venezuela occidental mostrando la falla de Boconó que atraviesa los Andes venezolanos, y la zona central de la cordillera considerada para el presente estudio (Mapa base tomado de Garrity et al., 2004). B) Imagen en relieve y sombra de la zona central de los Andes, mostrando la ubicación relativa de los poblados de Santo Domingo, Apartaderos y otras localidades. C) Zona de Apartaderos, ilustrando las dos trazas de la falla de Boconó (FB) en esta localidad.
DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN
La investigación realizada se desarrolló en tres etapas: La primera etapa consistió en la calibración de la herramienta GPR con una trinchera paleosísmica excavada en Morro de Los Hoyos por Audemard et al., (1999). Sobre esta excavación se estudiaron en total dos transeptos de radar, sobre los cuales se adquirieron tres perfiles con antenas de 50 MHz y dos perfiles de 100 MHz, cubriendo así cada transepto con al menos un perfil de 50 y de 100 MHz. El objetivo de esta etapa consistió en comparar los perfiles adquiridos directamente con el corte antrópico realizado y estudiado previamente. Esto con el fin de dilucidar las distintas profundidades y la resolución que se podía obtener con las antenas de 50 y 100 MHz en la secuencia de roca (basamento) y sedimentos interglaciales cortados por la falla de Boconó y expuestos en la trinchera.
Posteriormente, durante la segunda etapa se levantaron 12 transeptos con geo-radar en la localidad de Mesa de Caballo, a diferentes frecuencias (50 MHz para todos los transeptos, y 100 MHz en cuatro transeptos), sumando 21 perfiles de radar. De estos, 9 perfiles transversos a 50 MHz se levantaron para realizar una cartografía detallada de la traza activa de la falla de Boconó en esta localidad, así como 2 otros perfiles, con antena de 100 y 200 MHz, para proponer un sitio potencial para realizar una trinchera paleosísmica.
Por último, la tercera etapa del presente estudio abarcó el levantamiento de 12 transeptos de geo-radar en distintas localidades para confirmar la presencia y precisar la ubicación de la falla de Boconó. Estos transeptos fueron distribuidos en las localidades siguientes: Dos secciones fueron levantadas con las antenas de 50 y 100 MHz, en la localidad de Loma del Caballo; dos secciones fueron estudiadas en la localidad de Los Frailes, con adquisición de un perfil de 100 Mhz, uno de 200 Mhz y tres de 50 MHz; y ocho perfiles de radar de suelos a 50 MHz fueron adquiridos en las cercanías del poblado de Santo Domingo. Sólo se presentarán siete de estos perfiles para fines ilustrativos, adquiridos con antena de 50 MHz.
Este estudio (identificación de fallas activas por GPR y su calibración) corresponde a la primera ocasión de este tipo de aplicación en Venezuela.
ZONA DE ESTUDIO
La falla de Boconó se extiende, con orientación NE-SW, desde la depresión del Táchira, hasta el poblado de Morón, con una longitud aproximada de 500 km. Cruza ligeramente oblicua al eje de los Andes Venezolanos, con cinemática transcurrente dextral (Rod, 1956; Stephan, 1982; Giraldo, 1985). En la región de Apartaderos, esta falla presenta dos trazas subparalelas de orientación NE-SW (Soulas, 1985), con solape dextro, lo cual define y genera una cuenca en tracción («pull-apart basin»), denominada Apartaderos, tal como la definieran Audemard et al., (1999) y Audemard (2003b). Las localidades analizadas en el presente estudio están ubicadas básicamente en las trazas limítrofes de la cuenca de Apartaderos, que se ubican en las cuencas altas de los ríos Chama y Santo Domingo, en el estado Mérida (figura 1).
EL MÉTODO DEL RADAR DE SUELOS
La técnica GPR representa un método geofísico similar a la sísmica de reflexión pero se diferencia en que la primera se basa en la reflexión de ondas electromagnéticas. A modo simple, el principio físico del método es el siguiente: En primer lugar se emite un pulso de energía electromagnética de alta frecuencia (entre 10 y 500 MHz), generando un tren de ondas que se propaga en el subsuelo. Debido a cambios en la propiedades eléctricas de las diferentes litologías, en la composición mineralógica, y/o cambios de las características de la interfase entre diferentes litologías, son algunas de estas ondas reflejadas hacia la superficie (Bano et al., 2000; Annan y Davis, 1976; Ulriksen, 1982; Daniels et al., 1988; Davis y Annan, 1989, en Chow et al., 2001; Liu y Li, 2001; Reicherter et al., 2003; Wise et al., 2003). Una vez que son captadas por el receptor en superficie, un monitor refleja la energía recibida en función del tiempo de arribo entre la transmisión del tren de ondas y la recepción de las reflexiones, siendo esto función de la velocidad de propagación y de la profundidad de los reflectores en el subsuelo.
Las imágenes obtenidas mediante GPR consisten de perfiles de distancia horizontal del levantamiento versus doble tiempo de viaje (Two-way traveltime o TWT) en nanosegundos. La velocidad de propagación de ondas electromagnéticas está determinada por las propiedades dieléctricas de los sedimentos (Chow et al., 2001; Reicherter et al., 2003; Wise et al., 2003), y las variaciones o contrastes en la propiedad dieléctrica generan reflexiones asociadas a contactos litológicos en el subsuelo (Davis y Annan, 1989 en Chow et al., 2001). Entre más marcada es la diferencia entre las propiedades dieléctricas en la interfase entre los distintos tipos litológicos, mayor será la magnitud de la señal reflejada. Todos estos efectos permiten inferir la estratigrafía del subsuelo con base en el carácter y geometría de las reflexiones, permitiendo visualizar discontinuidades y anomalías que pueden ser atribuidas a la actividad tectónica de fallas.
En los levantamientos geofísicos con geo-radar o radar de suelo realizados durante este estudio se empleó un equipo no blindado RAMAC/GPR desarrollado por MALÅ GeoSciences, el cual se utilizó con cobertura sencilla (single fold) y con antenas a diversas frecuencias: 50 y 100 MHz, con un espaciamiento fijo entre antenas de 2 m; y 200 MHz, con espaciamiento fijo entre antenas de 1 m.
El procesamiento de los datos adquiridos con el radar se realizó a través del programa «RAMAC Ground Vision», versión 1.3.6, diseñado por MALÅ Geosciences. Consistió en la aplicación de ganancias (automática por ventanas de tiempo y variante en el tiempo), para contrarrestar el efecto de la atenuación de la señal a medida que se propaga en el subsuelo y por la pérdida de conductividad en los sedimentos. También se recurrió a la aplicación de algunos filtros pasa banda (Band Pass) y a la de sustracción de la traza promedio (Subtract Mean Trace), al igual que a la corrección de tiempo 0. Por otra parte, los perfiles adquiridos inicialmente en tiempo (TWT) fueron convertidos a profundidad, asumiendo una velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas homogéneas de 0,1 m/ns para materiales aluviales no consolidados (Jol y Bristow, 2003). Este valor de velocidad, durante este estudio, no fue calculado ni verificado a partir de mediciones directas en campo, con métodos como el CMP.
EVALUACIÓN EN MORRO DE LOS HOYOS
En el año 1997 se realizó un Taller Sur-Americano en Paleosismología (South America Workshop on Paleoseismology, SAWOP), en el cual se estudiaron y discutieron evidencias geomórficas de fallamiento activo en las cercanías del poblado de Apartaderos, con el fin de realizar una cartografía de la Falla de Boconó en esta localidad y estudiar la historia sísmica de la traza norte de la cuenca en tracción de Apartaderos. Los resultados de este taller fueron publicados por Audemard et al., (1999).
Aprovechando la disponibilidad de la trinchera excavada, y aún abierta, en ocasión del SAWOP en la localidad de Morro de los Hoyos (figura 1c), se registraron dos perfiles GPR, con 50 y 100 MHz de frecuencia, a lo largo del tope de la pared sur-occidental de dicha excavación, a una distancia de 1,5 m aproxima-damente. Los otros tres perfiles se adquirieron sobre la traza activa de la falla (uno de 100 MHz, y dos a 50 MHz), para estudiar su continuidad. Las imágenes de las líneas levantadas a lo largo de la excavación se presentan en la figura 2, así como el levantamiento de la pared de la trinchera (figura 2a), para su comparación. La profundidad de penetración de la herramienta, aplicando la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas de 0,1 m/ns para materiales aluviales no consolidados propuesta por Jol y Bristow (2003), fue de unos 20 y 18 m para antenas de 50 y 100 MHz, respectivamente. En ambas líneas adquiridas (Figuras 2b y 2c), aunque más visible y mejor definidas en la imagen adquirida con 100 MHz de frecuencia (Figura 2c), se observan perturbaciones que cruzan todos los reflectores subverticalmente. En el caso de la imagen adquirida con 50 MHz, una zona fuertemente deformada, es bien visible en el lado noroeste del perfil. Por el contrario, en la imagen adquirida con antena de 100 MHz, se definen dos bandas subverticales con perturbaciones. Al compararse con la descripción de la pared de la trinchera realizada por Audemard et al., (1999), se puede establecer que ambas imágenes GPR revelan bastante bien la zona de deformación más nor-occidental descrita dentro de la trinchera de Morro de los Hoyos (figura 2a), la cual corresponde con la zona de deformación de mayor actividad tectónica y sísmica reciente (en el Holoceno), según los resultados arrojados por el estudio paleosísmico ejecutado por Audemard et al., (1999). La segunda zona de deformación dentro de dicha trinchera la más suroriental-, sólo es parcialmente revelada por la imagen adquirida con frecuencia de 100 MHz, aunque de manera más sutil (ver línea no interpretada en figura 2c). Ambas imágenes GPR pareciesen revelar mejor los cambios litológicos muy marcados en la parte más superior de la secuencia aluvial, mas que la extensión en profundidad de las fallas. No obstante, la resolución de la imagen es tan alta que permite reproducir los buzamientos de ambas zonas de falla observadas en la trinchera: altamente vertical al noroeste y buzamiento de unos 60-70º NW para la zona de falla más sur-oriental.
Figura 2. Comparación entre el afloramiento expuesto en la trinchera de Morro de Los Hoyos y los perfiles GPR. a) Trinchera de excavación paleosísmica (Tomado de Audemard et al., 1999); b) y c) líneas GPR adquiridas con las antenas de 50 y 100 MHz respectivamente, y b) y c) líneas GPR interpretadas.
EVALUACIÓN EN MESA DEL CABALLO
La localidad de Mesa del Caballo fue propicia para la adquisición de varios perfiles GPR, ya que la complejidad estructural de la traza superficial de la falla de Boconó era reconocible por evidencias morfológicas, y además el área presentaba fácil acceso. Para la evaluación estructural de esta zona se realizó la interpretación preliminar de nueve perfiles adquiridos con frecuencia de 50 MHz, orientados transversalmente a la traza sur de la falla de Boconó (figuras 1 y 3), cuya ubicación se realizó a partir de evidencias geomórficas de fallamiento activo transcurrente.
Figura 3. Perfiles interpretados de GPR adquiridos a 50 MHz en la localidad de Mesa del Caballo, y la cartografía de las estructuras interpretadas sobre fotografía aérea 004 de la misión 010455 del Instituto Geográfico Venezolano Simón Bolívar.
La profundidad de penetración promedio en este lugar es de unos 12 m, asumida la velocidad de propagación previamente indicada. La buena resolución obtenida en los perfiles permite definir el estilo estructural en esta zona, donde se observa que existen trazas principales representadas por discontinuidades que cortan casi todos los reflectores (figura 3). Estos planos de fallas cortan la secuencia hasta la superficie, lo cual muestra claramente que éstas representan las trazas más activas y recientes de la falla de Boconó en este sector, evidenciando a su vez la actividad holocena de este accidente sismogénico.
De igual forma puede observarse, a partir de la correlación y cartografía de estos planos, que la traza principal es discontinua a nivel superficial, generando varios segmentos de orientación ENE-WSW dispuestos «en échelon», los cuales en su conjunto representan la traza principal de la falla de Boconó en este sector (figura 3). Además se observa una serie de fallas de menor orden «en échelon» y oblicuas a las trazas principales, las cuales podrían interpretarse como fallamiento tipo P asociado a la cizalla principal de la falla de Boconó, o a la terminación de una estructura no identificada. Los segmentos principales dispuestos «en échelon» presentan relevos senestros (figura 3), generando lomos de presión, los cuales son evidenciados claramente en superficie, al igual que por el movimiento inverso aparente apreciable en los perfiles.
A través de la interpretación de las líneas de radar y con apoyo en el estudio de morfotectónica en campo y fotogeológico previo, se determinó que una de estas estructuras (entre los perfiles MC1 y MC2), cumplía con los requerimientos necesarios para realizar un estudio de paleosismología, tales como: a) una traza bien definida y con un estilo estructural sencillo (tal como lo muestran las imágenes de GPR); b) sedimentación continua, estratificada y con presencia de material orgánico; c) baja tasa de erosión; y d) fácil acceso a la zona. Estos criterios son explicados en mayor detalle por Audemard (2003a, 2005). A partir de lo antes expuesto, se decidió realizar una trinchera de exploración paleosísmica para su evaluación (para mayores detalles sobre este estudio, consultar Audemard et al., 2004, 2007).
Sobre el transepto seleccionado para realizar la excavación paleosísmica, se adquirieron otros perfiles a 100 y 200 MHz, para así obtener detalles sobre la estructura bajo estudio. La figura 4 agrupa tanto el levantamiento de la trinchera de Mesa del Caballo (figuras 4a y 4a) como las imágenes GPR adquiridas con las antenas de 50 y 100 MHz a espaciamiento de 2 m (figuras 4b hasta c).
Figura 4. Comparación entre el afloramiento expuesto en la trinchera de Mesa del Caballo y los perfiles GPR. a) Dibujo de la excavación de Mesa del Caballo; a) Excavación resaltando en línea gruesa los planos de falla principales; b) y c) líneas GPR con antenas de 50 y 100 MHz respectivamente; b) y c) líneas interpretadas.
La penetración del GPR en esta localidad si es bien distinta entre el levantamiento efectuado con antenas de 50 MHz y 100 MHz, siendo casi tres veces con antenas de 50 MHz a la de 100 MHz (12 m en un caso y algo más de 4 m en el otro (figura 4)). Por otra parte, la imagen obtenida con las antenas de 50 MHz es mucho más fácil de interpretar (figuras 4 b y b). En ella se puede determinar dos estilos de deformación marcadamente distintos. Hacia la extremidad NNW y la parte central del perfil se puede apreciar una disrupción de los reflectores hasta una profundidad de unos 9 m, sin aparente continuidad en profundidad (figura 4b). Por el contrario, la extremidad SSE del perfil muestra al menos dos planos subverticales bien continuos que cortan todos los reflectores de tope a base (figuras 4b y 4b). Estos planos verticales corresponden de hecho a la ubicación de la traza de la falla de Boconó definida en este sector por intermedio de los criterios geomórficos diagnósticos de fallamiento transcurrente.
Posteriormente, el plano principal con claras evidencias de actividad holocena, y definido en las paredes de la trinchera excavada, correspondió perfectamente con las discontinuidades verticales observadas previamente en las imágenes GPR. Adicionalmente, la verticalidad de los planos sustenta la ocurrencia de movimientos transcurrentes sobre estos accidentes tectónicos activos. Por el contrario, en lo que respecta a la intensa deformación observada hacia el otro extremo (NNW) del perfil (figura 4b), no se tiene confirmación de su existencia por vía geológica, pero varias hipótesis podrían proponerse para explicarla.
Con base en las observaciones realizadas dentro de la trinchera, en donde se reveló igualmente la ocurrencia simultánea de deslizamientos (figuras 4a y 4a) y de licuación de suelos producto de la actividad de esta traza sureste de la falla de Boconó, se sugiere que dicha intensa deformación frágil, por no profundizarse, podría corresponder a deslizamientos co-sísmicos con geometría lístrica, caracterizada por la pérdida de buzamientos de las «fallas» hasta enraizarse en un nivel de despegue, ubicado en este caso próximo a los 9 m de profundidad. Igualmente, podrían ser deslizamientos de pie de ladera, la cual se encuentra a unas pocas decenas de metros más hacia el NNW con respecto a la trinchera. Por último, podrían interpretarse como otros planos de falla de esta traza de la falla de Boconó, cuya profundización no es revelada por la herramienta geofísica empleada, en donde muchos de los planos tendrían menor actividad que los del extremo SSE, a excepción de unos dos o tres planos. Sin embargo, basándonos en las observaciones realizadas en la trinchera estudiada, la primera hipótesis parece tener mayor fundamento
EVALUACIÓN EN LOMA DEL CABALLO
Esta localidad está ubicada hacia el noreste de la anterior y al suroeste del Lago de Mucubají (figuras 1 y 5), donde la traza meridional de la falla de Boconó está puesta en evidencia por una serie de lomos de presión y pequeñas lagunas de falla discontinuas, que evidencian un estilo de deformación muy similar al antes descrito; es decir, conformado por una traza principal segmentada con curvaturas o relevos que localmente generan pequeñas estructuras pull-apart o push-up, según su disposición geométrica, y bajo el cizallamiento dextral con orientación NE-SW generado por la falla de Boconó.
Figuras 5. Ubicación relativa de líneas GPR a 50 MHz adquiridas a través de la falla de Boconó (FB) en la localidad de Loma del Caballo, e interpretación de las mismas.
En la figura 5 se muestran las líneas de radar a 50 MHz adquiridas en esta localidad. Como es de notar en esta imagen, estos perfiles sólo muestran las secuencias más superficales, ya que la profundidad de penetración no superó los 6 m. Muy probablemente, la mesa de agua en este sitio sea más somera en comparación con las otras localidades estudiadas. De hecho, la presencia de las lagunas de falla activas, la alta saturación de agua en los suelos y el hecho de estar muy cercano a un sistema de drenaje, soportan esta aseveración.
No obstante esta limitación, en las imágenes se aprecian algunos planos verticales que cortan la secuencia sedimentaria. El plano principal pareciera estar ubicado en posición axial del lomo de presión. Además, en el perfil CAB1, la geometría de las fallas pareciera corresponder con una estructura en flor positiva, ya que los posibles planos de falla tienden a converger en profundidad. Esta estructuración en el subsuelo concuerda perfectamente con la presencia de un lomo de presión, en asociación a la traza activa, perfilado en esta localidad.
EVALUACIÓN EN LOS FRAILES
En este sector se levantaron dos líneas GPR transversales a un sistema de lomos de presión con la antena de 50 MHz (figuras 1 y 6). Es de notar, tal como muestra la figura 6, que en las líneas de radar obtenidas se observa deformación de los reflectores que representan la secuencia sedimentaria del subsuelo. Esta deformación consiste, por una parte, en planos de fallas que cortan a los reflectores, y por la otra, en basculamiento de la secuencia. En general, los planos de falla tienden a ser verticales, aunque existen algunas discontinuidades que presentan cierta inclinación. Es importante resaltar que esta localidad perfilada presenta desniveles topográficos significativos (hasta de una decena de metros) y ninguna corrección topográfica ha sido aplicada. Por lo tanto, algunos buzamientos, tanto de estructuras como de la secuencia, no son reales.
Figuras 6. Ubicación relativa de líneas GPR a 50 MHz adquiridas a través de la falla de Boconó (FB) en la localidad de Los Frailes, e interpretación de las mismas.
Además, la mayor deformación, y a la vez la más reciente, se observa en la parte media de los perfiles, evidenciada por planos que cortan hasta la superficie.
EVALUACIÓN EN SANTO DOMINGO
La traza activa de la falla de Boconó continúa hacia el noreste desde el sector de Los Frailes-Las Tapias, para atravesar el poblado de Santo Domingo (figuras 1 y 7). A través de fotointerpretación, es posible reconocer la traza activa de la falla, aunque pierde su conspicua expresión morfológica al cruzar la terraza aluvial donde está asentada Santo Domingo, debido en parte a la existencia de distintos niveles de terrazas en la zona, y las modificaciones antrópicas por la intensa actividad agrícola. En consecuencia, se realizaron diversos perfiles GPR para dilucidar la ubicación exacta de la falla en este sector.
Figura 7. Ubicación relativa de líneas GPR a 50 MHz adquiridas a través de la falla de Boconó (FB) en la población de Santo Domingo e interpretación de las mismas.
Se adquirió un total de ocho perfiles de radar con la antena de 50 MHz. Seis de ellos se levantaron en una propiedad privada, y dos al lado de un liceo. Tres de los perfiles adquiridos sobre la propiedad privada (figura 7), alcanzaron una profundidad de penetración de 10 m en promedio. Los demás radargramas alcanzaron una profundidad variable entre 8 y 12 m.
El sector reflejado en las imágenes de geo-radar muestra una zona medianamente deformada, y con incremento de la frecuencia de las fallas hacia el extremo SE del perfil SD1 y hacia el NW en el perfil SD3, la cual coincide con la zona que muestra fallas que cortan hasta el tope las secuencias, y por ende las de mayor actividad en el reciente geológico.
DISCUSIÓN
Tal y como ha sido demostrado en la presente investigación, el geo-radar ha mostrado su potencialidad como herramienta en la identificación de fallas activas y su apoyo en la identificación de sitios de trinchera en Venezuela. A nivel internacional, Cai et al., (1996) analizan las fallas superficiales en San Francisco, EE.UU. En Nueva Zelanda, Gross et al., (2000) describen la aplicación del GPR en paleosismología. Maurya et al., (2005) presentan un ejemplo de uso del GPR en fallas activas en Kachchh, India, entre otros.
La comparación entre los levantamientos de las trincheras de evaluación paleosísmica y las imágenes GPR adquiridas sobre los topes de dichos afloramientos (figuras 2 y 4) evidencia la precisión con la que se puede conocer la estructuración interna del subsuelo al menos en los 2 primeros metros a través del geo-radar, en los materiales periglaciales e interglaciales, durante un periodo climático seco (sin lluvia). Sin embargo, aunque en condiciones algo distintas (materiales más competentes, más viejos, más consolidados e igualmente secos), la comparación realizada por Ollarves et al., (2004) muestra que la resolución de la herramienta se puede considerar muy buena hasta los 12 m de profundidad.
Es importante resaltar que la resolución y profundidad de penetración del geo-radar varían en función del tipo de material, y su contenido de agua. En el caso particular de la zona en estudio, las litologías estudiadas consisten esencialmente de sedimentos periglaciales y eventualmente interglaciales en el sector del alto Chama, conformados por una intercalación de guijones y bloques envueltos en una matriz arenosa con lutitas masivas y a veces laminadas, mientras que para el sector de Santo Domingo, las líneas de geo-radar se adquirieron sobre las terrazas aluviales del río Santo Domingo. Considerando estos tipos litológicos, se asumió una velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas homogénea de 0,1 m/ns, la cual es propuesta por Jol y Bristow (2003) para materiales aluviales no consolidados.
Los datos adquiridos con la técnica del GPR generalmente requieren un mínimo procesamiento para ser interpretados. De hecho, es posible hacer interpretaciones preliminares mientras los datos son adquiridos (Jol y Bristow, 2003). Esto se realizó y verificó directamente en campo, obteniendo resultados muy satisfactorios.
A partir del mallado realizado con líneas GPR en la localidad de Mesa del Caballo, se pudo realizar un refinamiento de la traza activa de la falla de Boconó en este sector, reconfirmando la presencia y el estilo estructural «en échelon» de la falla (figura 3), interpretado a partir del análisis de vistas aéreas. Por otra parte, se reveló un sistema de fallas oblicuas a la principal, que ha sido interpretado como fallamiento tipo P, asociado a la cizalla principal de la falla de Boconó, el cual no había podido ser identificado a partir de su expresión morfológica.
Por otra parte, con base en la geometría y en la terminación de los reflectores analizados en los diferentes radargramas, se puede apreciar un control estructural en la depositación de la secuencia aluvial, observándose la presencia de terminaciones en solapamiento de reflectores correspondientes a depósitos más recientes sobre reflectores asociados a depósitos más antiguos. Este control sobre la sedimentación es análogamente apreciable en superficie, en donde las estructuras que generan lomos de presión (que actúan a su vez como lomos de obturación) represan canales de escorrentía, generando lagunas de fallas con sedimentación continua, siendo un ejemplo de esto el perfil FRA2 en la localidad de Los Frailes (figura 6).
CONCLUSIONES
El uso de la técnica GPR en este estudio, la cual ha sido empleada crecientemente en muchas disciplinas científicas e ingenieriles durante las últimas décadas, ha demostrado ser un gran complemento en los estudios de paleosismología y neotectónica. Los resultados presentados en este trabajo permiten concluir que esta herramienta resulta de buena confiabilidad para el estudio y caracterización estructural de accidentes sismogenéticos con actividad holocena, como en el caso de la falla de Boconó, permitiendo definir el patrón y estilo estructural en el subsuelo de fallas superficiales tanto activas como selladas, siendo de gran utilidad para realizar ensayos de segmentación sismogenética de este accidente tectónico activo y sirviendo a su vez esto, como base para estudios de amenaza sísmica de la región andina.
Debido a que la resolución obtenida en los perfiles disminuye con la saturación de agua en el subsuelo, se recomienda realizar los levantamientos en épocas secas para garantizar un bajo nivel freático.
Por otra parte, se recomienda realizar ensayos con otras frecuencias (25 y 400 MHz), para comparar el nivel de resolución de estas antenas en ambientes aluviales periglaciales a interglaciales recientes en clima tropical, y en otros ambientes sedimentarios modernos. Además, se propone generar perfiles de mayor longitud para disminuir la incertidumbre en la estimación del ancho real de la zona con deformación activa y reciente.
AGRADECIMIENTOS
Queremos agradecer a FUNVISIS por permitir aplicar esta técnica a los estudios paleosísmicos en Venezuela. Este trabajo contó con los fondos del proyecto FONACIT- 2001002492, y representa un aporte para este proyecto, al igual que para los proyectos ECOS-Nord 2003000090 y GEODINOS (FONACIT G-2002000478). Deseamos reconocer el apoyo brindado por las familias Molina de Morro de Los Hoyos y Manfredi de Agropecuaria Briseras CA de Mesa del Caballo, sin cuyas autorizaciones estos estudios no se hubiesen podido realizar. Queremos agradecer la iniciativa de la Agenda Gestión de Riesgos y Manejo de Desastres del FONACIT, y en particular a sus líderes Raúl Estévez y Alejandro Liñayo, por introducir esta temática en las líneas de investigación prioritarias del país. También a TRX Consulting por su apoyo logístico e instrumental. Y muy especialmente a nuestros anfitriones Aramila y Elio, quienes nos atendieron y consintieron en el Hotel Santo Domingo, en conjunto con Ibis, Nereida, Justo, Carlos y Alfredo. Por último, queremos agradecer las sugerencias y observaciones realizadas por los Ings. José Alvarellos de PDVSA-Intevep y Frank Zambrano de TRX Consulting a una versión anterior de esta contribución.
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