La falla albarregas: determinación de su traza mediante la detección de gas radón

MARTIN RENGIFO ¹; REINA ARANGUREN ² Y JAIME LAFFAILLE ³

¹ Laboratorio de Geofísica, Universidad de Los Andes, Mérida, Venezuela. e-mail martinr@ula.ve

² Fundapris, Mérida, Venezuela. e-mail reinaj@ula.ve

³ Laboratorio de Geofísica, Universidad de Los Andes, Mérida, Venezuela. e-mail jaime@ula.ve

RESUMEN

Con la finalidad de aportar elementos diferentes a las evidencias geológicas y geomorfológicas que permitan corroborar la existencia de la falla Albarregas, que corta longitudinalmente la terraza de Mérida, y que corre paralela al cauce del río del mismo nombre, se realizaron medidas de la concentración de gas radón en algunos sitios cercanos a su traza. La investigación se justifica por el hecho de que la ciudad ha crecido en torno a la mencionada falla, ocupando el área de afectación en caso de eventualidad sísmica originada por ella. Las medidas se realizaron con un equipo Pylon AB-5 dotado de celdas Lucas, con el que se obtuvieron perfiles transversales al rumbo de la falla. Los resultados muestran anomalías bien definidas en la concentración de gas radón, constituyendo una clara evidencia geoquímica de la existencia de la mencionada falla y permitiendo definir su traza en gran parte de su extensión. La importancia de estos resultados radica en el hecho de que aportan información complementaria sobre la existencia de esta falla, cuya traza fue postulada con base en la necesidad de establecer la existencia del contacto entre dos formaciones y a su control estructural sobre el río Albarregas. De igual forma, los resultados evidencian la factibilidad de aplicar el método de medición de gas radón en centros poblados, aunque sólo bajo ciertas condiciones especiales, pero aun así, podría resultar de mucha utilidad en trabajos de microzonificación sísmica.

Palabras clave: Gas Radón, Fallas activas, Falla Albarregas, Microzonificación, Mérida.

The albarregas fault: Determination of its trace through monitoring radon gas

ABSTRACT

The Albarregas fault is an inferred fault running along the Mérida terrace, following the course of the Albarregas river. The city of Mérida has grown around this fault, occupying the possible area that may be affected by an earthquake along it. With the aim of providing new evidence (other than geological or geomorphological) that contribute to demonstrate the existence of the Albarregas fault, radon soil gas has been monitored near its trace. For sampling, a Pylon AB–5 equipment, with Lucas cells (scintillation cells) was used; 11 localities were sampled along transverse paths (transects) to the river course, and anomalous radon high concentrations were obtained indicating the presence of the fault. These results are important because they provide additional geochemical information on the existence of the Albarregas fault, which was postulated assuming a structural control over the Albarregas river, and assuming the geological contact of two formations underneath the terrace. On the other hand, the results also indicate that radon gas monitoring is a suitable method for determining blind or hidden faults in towns, constituting a useful tool in microzonation works.

Keywords: Radon gas, Active fault, Albarregas fault, Microzonation, Mérida.

Recibido: marzo de 2006 Revisado: diciembre de 2006

INTRODUCCIÓN

La ciudad de Mérida se encuentra en una terraza cortada por varias fallas menores como El Teleférico, La Parroquia, Santa Juana, Panamericana, Albarregas y La Hechicera (figura 1). Entre éstas, una de las más importantes es la falla Albarregas ya que atraviesa longitudinalmente la ciudad, con rumbo paralelo al curso del río del cual viene su nombre y sobre el que ejerce cierto control estructural. Esta estructura que posiblemente en el subsuelo pone en contacto rocas de la Formación Palmarito con la Asociación Sierra Nevada, según Ruiz et al., (1976) es muy activa, pero estos autores no referencian los estudios que así lo demuestren. Algo similar sucede con Oliveros (1976), quién afirma que la falla fue interpretada mediante características geomorfológicas y confirmada por sondeos gravimétricos y sísmicos. Shagam et al., (1981) la presentan como asumida, continuándola hacia el noreste con la falla del Mucujún, la cual pone en contacto a las formaciones Mucujún y San Javier con una intrusión granítica conocida como Granodiorita de El Carmen en el sector El Vallecito. Hacia el suroeste de Mérida, esos mismos autores la unen con otra falla que corre paralela a la avenida Panamericana, sin embargo, Ferrer (1995), quien la presenta como inferida en gran parte de su extensión, en ese mismo sector la ramifica agregando una traza que atraviesa la población de La Punta. Laffaille y Ferrer (2002) consideran que esta falla pudo originar el sismo de 1812 en Mérida y plantean que posiblemente su actividad haya provocado un gran movimiento de masa en el sector La Punta.

Figura 1. Mapa geológico de la ciudad de Mérida, modificado de Shagam et al., (1981).

Desde el punto de vista de la amenaza sísmica la falla Albarregas tiene relativa importancia, no sólo porque atraviesa Mérida, sino también por la longitud (25 – 30 km) que alcanzaría su traza de ser continuación o parte de la falla de Mucujún como lo presentan Shagam et al., (1981), lo que supondría un sismo máximo posible de M = 6.5 si se considera que la ruptura no excede la longitud de la falla (Wells y Coppersmith, 1994). Sin embargo, se debe apuntar, que no hay evidencia instrumental de actividad sísmica de la mencionada falla. De tal manera, que cualquier investigación que aporte información respecto de esta falla y su posible conexión con la falla de Mucujún representaría una contribución importante al estudio de la amenaza sísmica de la ciudad. En ese sentido se plantea en este trabajo laobtención de evidencias, que refuercen lo que hasta ahora se conoce de la mencionada falla, mediante el análisis de la concentración de radón en suelo, en varios sitios de la meseta.

En forma natural existen tres isótopos del gas radón: el radón (²²²Rn), el torón (²²⁰Rn) y el actinón (²¹⁹Rn), con vida media de 3,8 días, 51,5 s y 3,92 s, respectivamente. Es un gas inerte monoatómico, inodoro, incoloro y no tiene sabor. Su presencia en los suelos está garantizada por la relativa abundancia de uranio y su progenie en las rocas que componen la corteza. Sin embargo, su distribución en el suelo no es uniforme, encontrándose altas concentraciones en las cercanías de fallas activas, lo cual sugiere que esas estructuras geológicas representan un camino más expedito para la salida de los gases desde el subsuelo, lo que se comprende porque cerca del plano de falla el terreno puede estar más fracturado.

Desde mediados del siglo XX se ha venido experimentando con este gas como posible elemento precursor de la actividad sísmica. Estos trabajos en general vinculan las anomalías temporales en la concentración de radón (tanto en el suelo como en aguas) con la sismicidad. Algunos ejemplos son
los estudios realizados en China y reportados por King (1982), otros, los realizados por ese mismo autor en California (King, 1980), donde detecta anomalías que coinciden en espacio y tiempo con sismos locales (M ≥ 4); resultados similares reportan Singh et al., (1991) en India para eventos con M ≥ 3,8 con epicentros tan distantes como hasta 400 km; LaBrecque et al., (2001) encontraron, en el oriente venezolano, que algunas anomalías en la concentración de radón pueden asociarse con eventos sísmicos con M = 4,4, pero otras no, lo que hace del radón un precursor no confiable. Estos trabajos y una larga lista adicional conducen a Toutain y Baubron (1998) a afirmar que el radón es probablemente el gas más usado en materia de predicciónsísmica. Una razonable explicación a las anomalías es que los cambios en la deformación de la corteza asociados a terremotos pueden causar cambios en la presión de poros, los cuales a su vez, pueden afectar la interacción fluido – roca que provoca la migración de los fluidos a la superficie (King, 1986). En otros términos, las anomalías de gas radón pueden representar una manifestación del estado de deformación cortical.

La alta concentración de radón en las inmediaciones de las fallas activas ha posibilitado el uso de este gas en la determinación de trazas activas (Bayraktutan et al., 1996; LaBrecque y Cordovés, 2003). Otras aplicaciones fueron efectuadas por Urbani et al., ( 1998) en Caracas, y por Rengifo
et al., (2004) en Mérida, incluyendo medidas sobre la falla de Boconó.

DATOS Y TÉCNICA EXPERIMENTAL

El método empleado se fundamenta en la medición de la concentración de gas radón (²²²Rn y ²²⁰Rn) en el suelo, en puntos definiendo un perfil transversal a la traza de la falla que se desea detectar; la presencia de un máximo relativo (anomalía) en la concentración indica el lugar de la traza. Las muestras de gas se toman a 60 cm de profundidad con la finalidad de disminuir los posibles efectos sobre la concentración de gas en el suelo de factores tales como la precipitación (lluvia) y la humedad, temperatura, presión y velocidad del viento. En el presente caso se introdujo una sonda, conformada por un tubo hueco de acero con una barra (también de acero) en su interior que sirve de guía, hasta la profundidad señalada. Esta sonda se conectó mediante mangueras, formando un circuito, a un medidor de flujo, al sistema de filtro, a una celda Lucas y a una bomba de succión. Los dos últimos son elementos incorporados a un equipo Pylon AB-5, que detecta las partículas alfa contando el centelleo en la celda Lucas. Con este equipo se programó tanto el tiempo de succión de la bomba para llenar la celda (un minuto), y los intervalos de conteo (cuatro en total con un minuto de duración cada uno); así la concentración viene expresada en cuentas por minuto (cpm). Desde el momento que comienza a llenarse la celda se realizan los cuatro conteos, luego para el cálculo del 222Rn se emplea la ecuación de Morse (1976; en Pylon Electronic Development Company 1989), pero con la variante de que se consideran los minutos del 2 al 4. El radón total se calcula tomando el promedio de los intervalos 2 al 4. El torón viene dado por la diferencia entre el radón total y el ²²²Rn.

TRABAJOS DE CAMPO

La zona a considerar en este trabajo abarca aproximadamente 16 km de longitud desde la población de La Punta, en la terraza de Zumba al suroeste de Mérida, hasta El Vallecito, sector Las Mercedes, donde se realizaron varios perfiles, 10 de los cuales, todos aproximadamente perpendiculares a la dirección de la supuesta falla a determinar, se señalan en la figura 2 y algunos datos referentes a los mismos pueden observarse en la tabla 1.

Figura 2. Vista de la ciudad de Mérida y sus alrededores entre el sector El Vallecito y la terraza de Zumba. Se indica la posición de los perfiles realizados. Composición de fotos aéreas, fotos 360, 509,132, misión A-34, año 1952, escala 1: 40000.

Tabla 1. Datos de los perfiles de gas radón tomados en la ciudad de Mérida y El Vallecito.

Nota: El rumbo medio es con referencia al punto cero de cada perfil.

Esta fase de la investigación presentó una serie de inconvenientes relacionados con la selección de los sitios donde efectuar las mediciones. Así, por ejemplo, que parte del cauce del río Albarregas esté controlado estructuralmente por la traza de la falla, resulta en una desventaja para este
trabajo. Por un lado, los rasgos geomorfológicos que permitirían identificar y localizar la traza de falla y, en consecuencia, la dirección y longitud de los perfiles transversales de medición, resultan borrados o cubiertos por la acción dinámica de las aguas del mencionado río. Por otra parte, la presencia constante de agua cerca de la traza define un nivel de humedad que dificulta la medición. Otro factor de importancia es el grado de urbanización ya que la alta densidad de edificaciones y avenidas deja poco espacio libre donde realizar las mediciones. Además, el valle en general, es muy estrecho, en algunos sitios la distancia entre los dos taludes que delimitan el cauce del río no supera los 300 m, y los sectores más amplios han sido ocupados por barriadas como Pueblo Nuevo y Simón Bolívar. Por estas razones, en algunos sitios la distancia entre los perfiles es considerablemente alta, también podrán observar que solamente uno de los perfiles atraviesa el río Albarregas, desde un talud al otro. En la zona de El Vallecito las limitaciones fueron casi exclusivamente por la humedad, ya que la mayoría de los terrenos han sido convertidos en potreros donde abundan las quebradas y acequias, además, en general la zona es húmeda por la elevada precipitación.

RESULTADOS

Los tres perfiles medidos en el extremo suroeste de Mérida (figura 2) entre la urbanización La Mata (parte baja) y el ambulatorio de Zumba, se realizaron con la finalidad de confirmar la existencia de la traza propuesta por Ferrer (1995) en esa zona, y que confirmaría que la falla Albarregas, o al menos un ramal de ella, corta la meseta de Zumba. En este sentido las figuras 3a, 3b y 3c, que representan los perfiles M2, M4 y M5 de la tabla 1, son concluyentes: presentan un máximo precisamente en los sitios exactos donde se supone debe pasar la traza propuesta por ese autor.

Figura 3. Gráficas de concentración de radón para los perfiles de la zona suroeste: a) Ambulatorio de Zumba (M2). b) Polideportivo Edo. Lara (M4). c) U. La Mata (M5).

En el sector de la avenida Andrés Bello se realizaron dos perfiles (M29 y M15, tabla 1), cuyos resultados se muestran en la figuras 4a y 4b. Una de éstos (M29, tabla 1) se hizo a unos 200 m al este de la casa de la antigua hacienda Las Tapias, y se trazó en dos partes, una a cada lado del río Albarregas, desplazadas 200 m entre ellas y dispuestas en la forma siguiente: M29a entre la margen izquierda del río y la urbanización Las Tapias; M29b entre la margen derecha y el hotel Belensate. Los resultados (figura 4a) indican que la traza de la falla está muy cerca del talud izquierdo del cauce del río Albarregas, y el máximo relativo correspondiente se comprobó midiendo 200 m al este de ese perfil, obteniéndose los mismos valores de concentración de radón. Los resultados de la otra parte del perfil (M29b) no se muestran porque los valores no superan suficientemente la media del gráfico correspondiente a M29a. El perfil M15 (tabla 1) se realizó en la margen derecha del Albarregas, y según sus resultados (figura 4b), la traza en este sitio está sobre la terraza. Es decir, la falla pasa del talud izquierdo al derecho en este corto tramo (∼ 400 m).

Figura 4. Gráficas de concentración de radón para los perfiles: a) Avenida Andrés Bello ( M29). b) Subestación eléctrica del Trolebús (M15). c) Hotel Prado Río (M6).

En el extremo noreste de la meseta, detrás del Hotel Prado Río, se realizó otro perfil (M6, tabla 1) el cual mostró un máximo en la concentración de radón sugiriendo la presencia de la falla (figura 4c). Hasta este lugar la unión de todos los puntos determinados por medio de perfiles, en la terraza de Mérida, definen claramente la falla Albarregas a lo largo del río de igual nombre. Para comprobar su prolongación hacia el noreste se tomaron varios perfiles en la terraza de El Vallecito, tres de estos (M20, M19 y M11, tabla 1), además de una ensilladura (Alto de El Vallecito), permitieron postular la continuación de la falla en el sector. Uno de los perfiles se hizo a la entrada de El Vallecito (figura 5a) y otro cerca de la capilla de El Carmen (figura 5b). Además, en la ensilladura se tomó un perfil (M19) que muestra dos máximos bien definidos (figura 5c). Resta decir que en esta zona se realizaron otros perfiles aparte de los mencionados, algunos de los cuales no dieron resultados por exceso de humedad, otros fueron exploratorios buscando la traza y también para determinar la emisión de radón en una zona donde aflora la Formación Mucujún, tal como se verá más adelante.

Figura 5. Gráficas de concentración de radón para los perfiles efectuados en El Vallecito: a) Potrero del Sr. Ramírez (M20). b) Capilla El Carmen (M11). c) El Alto (M19). d) El Llano (M23).

DISCUSIÓN

La información presentada en la sección anterior evidencia la existencia de la falla Albarregas en la meseta de Mérida, sin embargo, es importante destacar algunos aspectos.

Hacia el suroeste, cerca de la confluencia de la quebrada La Pedregosa con el río Albarregas, Ferrer (1995) bifurca la falla. Uno de los segmentos, el que atraviesa La Parroquia, fue corroborado mediante el gas radón, mientras que el otro ramal, también cartografiado por Shagam et al., (1981) no fue detectado con esta técnica, a pesar de que se efectuaron mediciones en la terraza de Zumba con esa intención, y debió aparecer en el perfil M5 (figura 3c) que también lo cortaba. Además, aparentemente, este último segmento fue postulado por esos autores en base a la presencia de un escarpe en la zona, el cual, según fotointerpretación y trabajos de campo, los autores del presente trabajo, consideran que es de origen fluvial.

Más hacia el este los resultados de gas radón coinciden con la cartografía existente, sin embargo, tal como se comentó antes, existe un largo trayecto sobre la terraza donde por las razones expuestas no se pudo monitorear el radón; igual ocurre entre el perfil del Hotel Prado Río (M6) y el más próximo a éste en El Vallecito (M20).

La continuidad de la falla en la zona de El Vallecito se estableció con la ayuda de tres perfiles, uno de ellos sobre una ensilladura. Así, en la figura 5c se observan los valores de concentración de radón para el perfil M19, tomado en la ensilladura de El Alto de El Vallecito, donde se aprecian dos máximos relativos de radón total bien definidos, de 1.650 cpm y 1.200 cpm, respectivamente, separados unos 80 m, y posiblemente asociados a la traza de falla en cuestión; después de los 140 m (desde el punto cero del perfil) aparece una zona con valores de concentración entre 850 y 950 cpm, posiblemente relacionados con un sistema de estratos, con buzamiento del orden de 45°, de la Formación Mucujún. Esta relación se comprobó con otro perfil (M23), que se realizó en la terraza, con dirección paralela a la anterior, pero en sentido contrario, es decir, desde el talud del río Mucujún hacia la colina donde se aprecia el afloramiento. Según la figura 5d, en la zona plana (terraza) los valores de concentración no son muy elevados, pero al llegar al sitio donde afloran los estratos inclinados aumentan considerablemente, alcanzando un máximo de 1.200 cpm. Por otra parte, se observa en las gráficas de ambos perfiles (figuras 5c y 5d) que en la zona donde afloran los mencionados estratos inclinados, los valores de radón total se deben a aportes aproximadamente iguales de ²²⁰Rn y ²²²Rn; los máximos correspondientes a puntos fuera del afloramiento y que se han asociado a la falla están conformados mayoritariamente por ²²²Rn. Es importante señalar, que la traza identificada en El Vallecito, no es exactamente la llamada falla de Mucujún que pone en contacto las formaciones Mucujún y San Javier con el granito conocido como El Carmen, la cual debe estar ubicada en una cota superior.

En general, podemos decir que la concentración de gas radón en las inmediaciones de la falla Albarregas es relativamente alta, si la comparamos con medidas realizadas en otras localidades de los Andes merideños (Aranguren et al., 1999, Rengifo et al., 2004 y Rengifo y Aranguren, 2005). En efecto, de los 10 perfiles mostrados, seis muestran los máximos relativos con valores altos de concentración de radón total (²²²Rn + ²²⁰Rn) entre 1.000 y 1.200 cpm, los otros gráficos mantienen valores máximos entre los 600 y los 800 cpm; en casi todos los gráficos los máximos relativos de radón total coinciden con máximos relativos de ²²²Rn.

CONCLUSIONES

Desde el punto de vista de los trabajos de microzonificación sísmica de una ciudad, la aplicación del método de análisis de la concentración de radón en suelos promete ser de utilidad, aunque bajo condiciones que varían de acuerdo al grado de urbanización. En principio aporta una herramienta relativamente confiable, tal como se mostró en el presente caso, para localizar fallas que pudieran estar ocultas. Por otro lado, los resultados obtenidos constituyen una evidencia adicional, de que efectivamente la ciudad de Mérida se encuentra cortada longitudinalmente por una falla activa (figura 6) que se prolonga al noreste más allá de los límites de la ciudad. Hecho éste que debe tener consecuencias inmediatas sobre los planes futuros de desarrollo de la ciudad y que debe ser reflejado en el mapa de microzonificación bajo consideraciones especiales, ya que puede ser un indicativo de un mayor potencial sísmico.

Figura 6. Mapa de los alrededores de Mérida, mostrando la traza de la Falla Albarregas de acuerdo a los resultados de este trabajo. Mapa Base: Mapa topográfico, hoja No. 5941, escala 1/100.000, Cartografía Nacional. 1973. 100

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo está enmarcado dentro del Proyecto de Investigación No. 2001002595, financiado por Fonacit, la Universidad de Los Andes y Fundapris. Los autores agradecen al Dr. LaBrecque y a la Sección de Física Nuclear de la Universidad Simón Bolívar el préstamo del equipo (Proyecto Conicit No. 95000448) utilizado para las mediciones de gas radón. Asímismo, valoramos en alto grado la colaboración del personal técnico del Laboratorio de Geofísica, en especial, la participación activa del Técnico Marcial Laffaille. Igualmente agradecemos las correcciones de los árbitros, Drs. J. LaBrecque y F. Urbani quienes contribuyeron a mejorar notablemente el manuscrito.

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