Zonificación sísmica de la Cuenca de Loja (E cuador),...
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Zonificación sísmica de la Cuenca de Loja (Ecuador), a partir de datos litológicos y medidas de ruido ambiental. José Arturo Guartán M. Tutor: Manuel Navarro, PhD. Tesis de Máster 2010
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Zonificación sísmica de la Cuenca de Loja(Ecuador), a partir de datos litológicos y
medidas de ruido ambiental.
José Arturo Guartán M.
Tutor: Manuel Navarro, PhD.
Tesis de Máster
2010
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AGRADECIMIENTOS
Este trabajo ha sido dirigido por el Profesor D. MANUEL NAVARRO BERNAL,
miembro del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Almería. Quiero
agradecerle su entrega, amabilidad, orientación y ayuda brindada en la elaboración de
ésta tesis de máster, la cual, sin su valioso conocimiento y acertadas recomendaciones
no habría sido posible culminarla.
A José Miguel Azañon, por haber confiado en las autoridades de la Universidad
Técnica Particular de Loja (UTPL), y llevar con éxito el máster, coordinado
conjuntamente con John Soto L. coordinador del máster en la UTPL.
A nuestros amigos: Jesús Galindo, Francisco Lamas, Clemente Irigaray, Rachid El
Hamdouni, Rafael Jiménez, Mercedes Feriche, Manuel Navarro, José Benavente, José
Rodriguez, Jose Miguel Azañon; por el esfuerzo brindado incondicionalmente, de estar
en nuestro país impartiendo sus conocimientos y aportaciones en beneficio de mejorar
nuestra investigación a nivel de todo el país.
A todas las autoridades de la Universidad Técnica Particular de Loja, por el apoyo
económico y profesional-académico que se ha brindado a mi persona, de esta manera
poder culminar con éxito este máster. A mis compañeros de trabajo, por su apoyo
moral a cada instante de esta nueva etapa de formación profesional.
A toda mi familia, mis padres, mis hermanos. De manera especial para mi querida
esposa Luz María, por su apoyo en cada momento, cerca o lejos de mi trabajo. Este
final de máster, quiero dedicarlo a mis tres grandes regalos, que Dios me ha brindado,
mis adorados hijos: Bryan Arturo, María Fernanda y Steven José.
Y de forma general, a todas aquellas personas que de una forma u otra forma han
colaborado en la culminación de este trabajo.
Este trabajo ha sido financiado por la
Senacyt (Secretaria Nacional de
Ciencia y Tecnología) del Ecuador,
2007, beca otorgada para cursar la
maestría.
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Tabla de contenido
1. INTRODUCCION GENERAL...............................................................................................5
1.1 INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................5
1.2 SISMICIDAD DE LA REGIÓN..........................................................................................6
1.3 OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO ...........................................................8
1.4 ANTECEDENTES...............................................................................................................9
2. DESCRIPCIÓN GEOLÓGICA ...........................................................................................12
2.1 TECTÓNICA.....................................................................................................................12
2.2 LITOLOGÍA......................................................................................................................14
2.3 HIDROLOGÍA ..................................................................................................................18
2.4 GEOTÉCNIA.....................................................................................................................19
2.5 GEOFÍSICA.......................................................................................................................20
3. ANÁLISIS DE RUIDO AMBIENTAL ................................................................................23
3.1 PERÍODO PREDOMINANTE DEL SUELO ...................................................................23
3.2 ESTRUCTURA SUPERFICIAL DEL TERRENO...........................................................29
3.3 ESTRUCTURA Vs30 .........................................................................................................33
4. ZONIFICACIÓN SÍSMICA.................................................................................................35
4.2 COMPARACIÓN ENTRE LAS LITOLOGÍAS Y LAS MEDIDAS DE RUIDOAMBIENTAL..........................................................................................................................35
5. CONCLUSIONES..................................................................................................................41
6. REFERENCIAS.....................................................................................................................43
ANEXO 1 ....................................................................................................................................46
ANEXO 2 ....................................................................................................................................54
ANEXO 3 ....................................................................................................................................57
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Lista de Figuras
Figura 1. Mapa de sismicidad del Ecuador.
Figura 2. Esquema de fallas y geología de la cuenca de Loja.
Figura 3. Secciones estratigráficas de la cuenca de Loja
Figura 4. Mapa Geológico de la cuenca de Loja
Figura 5. Red fluvial del área urbana de Loja
Figura 6. Modelo asumido por Nakamura para interpretar la propagación del ruido ambiental sobre un
semiespacio de espesor Z.
Figura 7. Distribución de muestreo para la toma de datos de H/V y Spac
Figura 8. Equipo utilizado para las medidas de ruido ambiental. (a) Sistema de adquisición; (b) Sensores
de velocidad.
Figura 9. Ejemplo de registro de ruido ambiental en sus componentes horizontales y vertical.
Figura 10. Ejemplos de espectros de Fourier: (a) HV18; (b) HV69; (c) HV45 y (d) HV32.
Figura 11. Ejemplos de razón espectral H/V: (a) HV18; (b) HV69; (c) HV45 y (d) HV32.
Figura 12. Mapa de distribución de períodos predominantes en la ciudad de Loja, obtenidos a partir de
medidas de ruido ambiental.
Figura 13. Medidas de ruido ambiental
Figura 14. Ejemplo de coeficiente de correlación obtenido para un radio de 10m.
Figura 15. Curva de dispersión de las ondas Rayleigh calculada en el centro de la cuenca de Loja.
Curva observada (azul) y curva teórica (rojo)
Figura 16. Modelo de velocidad de cizalla obtenido en la cuenca de Loja.
Figura 17. Perfil geológico A-A’, con sus respectivos periodos
Figura 18. Perfil geológico B-B’, con sus respectivos periodos
Figura 19. Perfil geológico C-C’, con sus respectivos periodos
Figura 20. Perfil geológico D-D’, con sus respectivos periodos
Figura 21. Mapa de zonificación sísmica de la cuenca de Loja (zona urbana)
Lista de Tablas
Tabla 1. Intensidad sísmica ≥ VI en zonas de la provincia de Loja.
Tabla 2. Descripción geofísica de ciertos lugares de Loja.
Tabla 3. Estimación empírica de Vs, en base a N (SPT), de ensayos geotécnicos realizados en Loja.
Tabla 4. Modelo de estructura del suelo en el centro de la cuenca de Loja.
Tabla 5. Relación entre los materiales litológicos y el rango de períodos predominantes del suelo en la
cuenca de Loja (Ecuador)
Tabla 6. Relación entre las formaciones geológicas y los periodos predominantes en la cuenca de
Loja (Ecuador)
Tabla 7. Litología, rangos de valor-N, estimación empírica de Vs, y medidas de periodo predominante
de los H/V registrados en campo.
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1. INTRODUCCION GENERAL
1.1 INTRODUCCIÓN
La evaluación precisa del riesgo sísmico a escala urbana exige la realización de
estudios de detalle en los que se tenga en cuenta por un lado los aspectos sísmicos
(ruptura, propagación, etc.), geológicos (efectos del suelo, considerando los posibles
fenómenos de amplificación asociados a la geología superficial, topografía, etc),
sismológicos (peligros asociados a las sacudidas sísmicas fuertes como son la
licuefacción, los deslizamientos, los asentamientos diferenciales, etc.), ingenieriles
como la vulnerabilidad y comportamiento sísmico de las construcciones y por otro lado,
los relacionados con los aspectos económicos y las víctimas. Con ellos se estiman, bien
el Riesgo Símico, bien los Escenarios de Daños Sísmicos o ambos. Este último tipo de
estudios merecen una atención prioritaria con miras a una gestión y reducción eficaz del
riesgo sísmico en las ciudades.
El estudio del efecto de sitio, debido a las condiciones geológicas del terreno, es
un aspecto importante para la prevención y reducción del riesgo sísmico a escala
urbana. Aunque el efecto de sitio puede ser diferente en cada punto, se dispone de la
capacidad de medir y estimar dicho efecto. Los estudios de microzonificación sísmica
pretenden obtener las frecuencias (períodos) predominantes y las amplificaciones del
movimiento del suelo esperado cuando se produce una sacudida sísmica.
En la actualidad no es posible predecir con precisión espacio-tiempo la
ocurrencia de un terremoto. Sin embargo, si es posible predecir los daños esperados en
un área urbana debido a un terremoto conociendo la respuesta del terreno ante la
sacudida sísmica (peligrosidad sísmica local) y la respuesta dinámica de las estructuras
existentes (vulnerabilidad). La mitigación de los efectos de los terremotos puede
lograrse mediante la aplicación de planes de prevención que incidan sobre distintos
ámbitos de actuación: la planificación territorial (urbanismo), las medidas de
construcción sismo-resistente (edificación) y la preparación de procedimientos de
emergencia (protección civil). Para actuar en cada uno de estos tres ámbitos de manera
adecuada, es preciso tener definido el nivel de peligrosidad sísmica y el nivel de riesgo
de cada zona del área urbana.
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1.2 SISMICIDAD DE LA REGIÓN
La sismicidad que presenta Ecuador (Figura 1), y en general el bloque norandino
de Sudamérica, está relacionada con el proceso de subducción de la placa de Nazca y la
placa Sudamericana, lo que justifica el hecho de que existan eventos interplaca
(cercanos o sobre la zona de subducción). Esta interacción de placas dan las
características fisiográficas de los Andes.
Según el Catálogo Sísmico del Ecuador (Egred, 1999a), en los últimos 80 años
se han registrado terremotos destructores cuyo impacto ha sido notorio, destacándose: el
terremoto de Abril de 1541, cuyo epicentro está localizado aproximadamente en 0.14°S
y 78.27°O, con una magnitud de 7.0 en la escala de Richter; el 16 de agosto de 1868
ocurrió un terremoto de magnitud 7.7 a 0.31°N y 78.18°O; el 23 de junio de 1925 se
registra otro gran terremoto cuya magnitud se estima en 6.8 y una profundidad de 180
km, localizado en 0.0°N y 77°O; el terremoto con magnitud 8.8 ocurrido el 31 de enero
de 1906; también se han registrado eventos importantes que incluyen un terremoto de
magnitud 7.9 el 14 de mayo de 1942 y el 19 de enero de 1958 con magnitud estimada
7.8 y el ocurrido el 5 de marzo de 1987 con magnitud 6.9.
Figura 1. Mapa de sismicidad del Ecuador.
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En la provincia de Loja se han registrado sismos de intensidad VIII (Tabla 1),
además de la incidencia de terremotos con epicentros en el norte del Perú como el de
diciembre de 1970 de intensidad máxima en el país de IX (Instituto Geofísico del
Ecuador)
En base a los datos de sismicidad histórica, sabemos que el terremoto que tuvo
lugar en 1749 destruyó la ciudad de Loja. El terremoto de 1953 con epicentro en el mar
frente al Golfo de Guayaquil y el ocurrido en la costa norte del Perú en 1970, ambos con
intensidad IX (escala MM), produjeron daños importantes en todos los cantones de la
provincia de Loja. A pesar de la alta intensidad sísmica observada, la cifras de fallecidos
no fue significativa, si consideramos la incierta estadística de daños observados, la cual
muestra una cifra registrada que fluctúa entre 30 y 50.
Tabla 1. Intensidad sísmica ≥ VI en zonas de la provincia de Loja.
Cronología de terremotos Cronología de terremotosFecha Localidad Int Fecha Localidad Int
20/01/1749 Loja VIII 04/05/1904 Loja VII
23/02/1913 Gonzanamá VIII 23/02/1913 Loja VI
03/02/1913 San Pedro VIII 14/05/1928 Loja VII
18/07/1928 Loja VI 14/05/1942 Loja VI
29/03/1946 Saraguro VI 12/12/1953 Alamor VIII
12/12/1953 Celica VII 12/12/1953 Gonzanamá VIII
12/12/1953 Lauro Guerrero VII 12/12/1953 Loja VI
12/12/1953 Malacatos VIII 12/12/1953 Purunuma VIII
12/12/1953 Quilanga VII 12/12/1953 San Pablo VIII
12/12/1953 San Pedro de la Bendita VII 12/12/1953 Saraguro VII
12/12/1953 Vicentino VIII 22/03/1956 Cariamanga VI
22/03/1956 Loja VI 10/12/1970 Alamor VIII
10/12/1970 Amaluza VIII 10/12/1970 Bellavista VII
10/12/1970 Cariamanga VIII 10/12/1970 Catacocha VII
10/12/1970 Catamayo (La Toma) VIII 10/12/1970 Celica VIII
10/12/1970 Changaimina VIII 10/12/1970 Chile VIII
10/12/1970 Chuquiribamba VIII 10/12/1970 El Limo VIII
10/12/1970 Gonzanamá VIII 10/12/1970 Guizmaguina VIII
10/12/1970 Lauro Guerrero VIII 10/12/1970 Loja VIII
10/12/1970 Macara VIII 10/12/1970 Malacatos VIII
10/12/1970 Mercadillo VIII 10/12/1970 Paquil VIII
10/12/1970 Posango VIII 10/12/1970 Progreso VIII
10/12/1970 Purunuma VII 10/12/1970 Quilanga VIII
10/12/1970 Sabanilla VIII 10/12/1970 Santa Teresita VIII
10/12/1970 Saraguro VIII 10/12/1970 Sozoranga VIII
10/12/1970 Tacamoros VIII 10/12/1970 Taquil VII
10/12/1970 Vilcabamba VI 10/12/1970 Yangana VIII
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Cronología de terremotos Cronología de terremotosFecha Localidad Int Fecha Localidad Int
10/12/1970 Zapotillo VIII 27/07/1971 Alamor VI
27/07/1971 Cariamanga VI 27/07/1971 Celica VI
27/07/1971 Loja VI 27/07/1971 Macara VI
27/07/1971 Sozoranga VI 12/04/1983 Catamayo VI
12/04/1983 Changaimina VI 12/04/1983 Gonzanamá VI
12/04/1983 Malacatos VI 12/04/1983 Saraguro VI
12/04/1983 Vilcabamba VI 16/11/2007 Catarama VIFuente: Catálogo de Terremotos del Ecuador 1541 – 2008: Intensidades
Escuela Politécnica Nacional del Ecuador – Instituto Geofísico - José Egred A.
1.3 OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO
El crecimiento poblacional y el desarrollo urbano en la ciudad de Loja (Ecuador)
han llevado a la expansión acelerada de la población a zonas expuestas a peligros
naturales de tipo geológico y sísmico. Este fenómeno trae consigo el incremento del
riesgo, particularmente aquéllos inherentes a: deslizamientos, condiciones geológicas-
estructurales y la actividad sísmica. La región de Loja se ve afectada por los efectos de
los fenómenos naturales de tipo geológico, debido a que muy poca información
geológica ha sido tomada en consideración por las instituciones públicas encargadas de
la materialización de programas de planificación territorial y desarrollo urbano. En
particular, la ciudad de Loja situada al sur del Ecuador, con una población de alrededor
de 150.000 habitantes, es geológicamente una cuenca sedimentaria del Mioceno, donde
la parte urbana más importante de la ciudad esta levantada sobre aluviales, lo que
induce un aumento de la peligrosidad sísmica urbana debido a la acción de los efectos
del suelo.
El principal objetivo de esta Tesis de Máster es obtener un mapa de zonificación
sísmica de la cuenca de Loja a partir de datos litológicos y medidas de ruido ambiental,
para lo cual se clasificarán los suelos de acuerdo a la información litológica recogida y
se caracterizará su respuesta sísmica (estructura de velocidad de cizalla y período
predominante) en diferentes emplazamientos mediante el análisis de registros de ruido
ambiental de corto período.
Este proyecto constituye el primer paso para caracterizar el comportamiento
dinámico del suelo en el área urbana de la cuenca de Loja, y los resultados obtenidos
9
serán un aporte muy importante para posteriores investigaciones en la reducción del
riesgo sísmico en la región, ya que permitirán seleccionar los emplazamientos más
seguros para la construcción de las nuevas edificaciones y prevenir desastres con
impacto negativo en el medio ambiente natural y socioeconómico.
Los beneficiarios directos, derivados de los resultados obtenidos, son en primera
instancia la población en general a escala municipal, ya que se podrán implementar
adecuados planes de desarrollo urbano. Otros beneficiarios son los gremios colegiados
como: Colegio de Ingenieros Civiles, de Ingenieros Geólogos, de Arquitectos, Cámara
de la Construcción, etc, al disponer de nueva información para la planificación
territorial y diseños de proyectos. La Universidad, en especial los profesionales en
formación de Geología y Minas, debido a que permitirá realizar una investigación más
detallada con estos resultados preliminares del máster y con ello generar transferencia
del conocimiento en beneficio de la sociedad.
1.4 ANTECEDENTES
Los objetivos planteados en este proyecto son de máxima actualidad y foco de
investigación dentro de la comunidad sismológica e ingenieril internacional. Por citar
algunos ejemplos, las reuniones científicas internacionales sobre Geofísica e Ingeniería
Sísmica celebradas recientemente, abordan en múltiples sesiones trabajos de reducción
y mitigación del riesgo sísmico en entornos urbanos a través de la evaluación de
Escenarios Sísmicos (p.e. 31st General Assembly of the European Seismological
Commission ESC 2008, Hersonissos, Crete, Greece, 7-12 September 2008; 14thWorld
Conference on Earthquake Engineering, October 12-17, 2008, Beijing, China; 9th
Internacional Workshop on Seismic Microzoning and Risk Reduction, February 21-24,
2009, Cuernavaca, Mexico; 9th US Nacional and 10th Canadian Conference on
Earthquake Engineering, July 25-29, 2010, Toronto, Canada).
Diferentes proyectos de investigación nacionales e internacionales (recientes o
en curso), abordan, con diferentes aproximaciones y metodologías, algunos aspectos del
riesgo sísmico. Cabe destacar el proyecto RISSIS: Riesgo sísmico: aspectos
sismológicos y de ingeniería sísmica, el proyecto europeo RISK-UE: An advanced
approach to earthquake risk scenarios with applications to different European towns
10
(http://www.risk-ue.net/), y recientemente el proyecto PREVESIS: Evaluación de
Escenarios Sísmicos y Daños Esperados en áreas urbanas del SE español para su
aplicación en la Gestión de Emergencias y Reducción del Riesgo Sísmico. Además, la
necesidad de recabar datos de riesgo a escala regional para su aplicación a Planes
Territoriales de Emergencia Sísmica ha impulsado una serie de proyectos técnicos
recientes en España como SISMICAT (2003), SISMIMUR (2005) y SISMOSAN
(2006).
El conocimiento de los tipos de litologías que se encuentran conformando la
zona de estudio es el primer paso para evaluar los efectos de sitio e interpretar los
resultados de la determinación de los periodos predominantes de la cuenca de Loja, en
especial del área urbana. Por ello, se propone una división geológica local de los
materiales superficiales según la capacidad de amplificación sísmica, teniendo en cuenta
las características geológicas, los mismos serán correlacionados con los valores que se
obtengan con las medidas de ruido ambiental. Esta metodología ha sido aplicada en la
microzonación sísmica de Almería (Matsuda et al., 1999), Adra (Alcalá-García et al.,
2002), Mula (Alcalá-García et al., 2004) y Lorca (Alcalá-García et al., 2006) a partir de
la naturaleza geológica de los sedimentos, su grado de saturación en agua, la capacidad
de licuefacción y parámetros geotécnicos y geofísicos.
La clasificación de los materiales según su respuesta sísmica se realizará
mediante la determinación del modelo de velocidad de las ondas S (Vs) para los 30
primeros metros y la determinación del período predominante del suelo, obtenidos
ambos a partir de medidas de ruido ambiental. Este tipo de medidas han sido probadas
como efectivas en la determinación de estructuras superficiales de cuencas
sedimentarias (García-Jerez et al., 2008, 2009). El método de SPAC (Spatial
Autocorrelation Method) permite el cálculo riguroso de las velocidades de propagación
de las ondas superficiales (Rayleigh y Love) a partir de registros de las componentes
verticales y horizontales de ruido ambiental (Cho, 2004; García-Jerez et al, 2004). La
inversión de las curvas de dispersión de las velocidades de propagación de las ondas
superficiales de corto período permite obtener el modelo de velocidad de cizalla de cada
estructura del terreno a escala regional (p.e. Navarro et al., 1997) y local (p.e. Navarro
et al., 2008, 2009).
Las medidas de ruido ambiental de corto periodo, para caracterizar los efectos de
sitio, han sido aplicadas en una gran variedad de entornos sísmicos (p.e.; Morales et al,
11
1991, 1993; Lermo et al, 1993; Field y Jacob, 1993; Field et al, 1995; Seo, 1994). El
método de la razón espectral H/V del ruido ambiental (Nakamura, 1989) ha sido
ampliamente discutido y probado como un método válido, rápido y efectivo (Konno y
Ohmachi, 1998; Bard, 1999; Enomoto et al., 2002) en la determinación del período
predominante del suelo. Este método ha sido aplicado en diversas ciudades españolas
expuestas a una peligrosidad sísmica moderada (p.e. Vidal et al., 1996 y 1998; Pujades
et al., 2000; Alfaro et al., 2001; Cheddadi, 2001; Navarro et al., 2001, 2006, 2007;
Franklin et al., 2006a) para determinar el período predominante del suelo.
En esta Tesis se han analizado las litologías existentes en la cuenca de Loja. Se
han realizado medidas de ruido ambiental en 72 puntos distribuidos en una malla que
abarca toda el área urbana de la ciudad de Loja, y se ha determinado el período
predominante del suelo en cada punto a partir de la técnica de la razón espectral H/V
propuesta por Nakamura (1989). Para relacionar el incremento de intensidad sísmica y
el factor de amplificación con la dureza del suelo, caracterizada por la velocidad de las
ondas S (p.e. Tiedemann, 1992; Borcherdt, 1994, NCSE-02), se ha determinado la
estructural superficial de los primeros 30 m del terreno en 1 punto del área urbana a
partir de la medida de ruido ambiental aplicando el método SPAC.
12
2. DESCRIPCIÓN GEOLÓGICA
2.1 TECTÓNICA
El desarrollo de las cuencas sedimentarias intramontañosas del Ecuador ha
tenido su efectiva evolución a partir del Oligoceno Superior, donde se produce una
reactivación tectónica que dio origen a varias cuencas, de entre las cuales, la cuenca de
Loja forma parte de las cuencas intramontañosas de la zona Sur del callejón Interandino.
El desarrollo sedimentario de la cuenca de Loja corresponde al levantamiento
relativo de los relieves circundantes con la subsiguiente erosión, debido a la presencia
de grandes fallas limitantes que la definen como una cuenca sobre fallas de rumbo
(movimiento horizontal), siendo la falla oriental de borde la más activa durante la
sedimentación. Estas fallas están ligadas a una tectónica sinsedimentaria afectada por
esfuerzos compresivos, que originan la repetición cíclica de facies y la generación de
diversas estructuras, caracterizando una depositación general de evolución grano estrato
creciente, representada por dos ciclos consecutivos de abertura y cierre de la cuenca.
Este proceso se interpreta dentro de la evolución geodinámica de la cuenca, la cual
responde a la tectónica generada por un régimen continuo de esfuerzos compresivos,
originados como consecuencia del movimiento de las placas oceánicas (Nazca y Cocos),
que chocan en el frente de subducción a lo largo del borde occidental de la placa del
continente sudamericano.
La evolución general de la cuenca tiene su desarrollo a través de una fase inicial
de abertura y sedimentación, seguida de una fase de erosión y la consiguiente fase de
cierre y sedimentación. Este proceso involucra facies de ambientes detríticos, fluviatiles
dístales, de emersión de lago, llanuras de inundación, facies lacustres, fluviatiles
proximales y de conos aluviales.
Considerando la descripción general de las estructuras del modelo tectónico, la
cuenca intramontañosa de Loja se halla limitada por fallas que ponen en contacto los
sedimentos terciarios con las rocas metamórficas de la Unidad Chiguinda (Figura 2).
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Figura 2. Esquema de fallas y geología de la cuenca de Loja(Fuente: Escuela de Geología y Minas, 2005)
La cuenca de Loja presenta en la actualidad una forma asimétrica con
predominio de sedimentos del Mioceno inferior, medio y superior, los cuales forman
una cuña y muestran un onlap geométrico a lo largo del margen oriental de la cuenca.
Las capas de sedimentos situadas en el margen oriental están volcadas o
inclinadas abruptamente respecto al borde Oeste de la falla inversa. Así mismo, la
cuenca está cortada por otra falla de cobijadura dirigida hacia el Oeste, la cual es
paralela a la actual falla inversa de rumbo N-S de la depresión de la cuenca. Esta falla
divide la cuenca en dos subcuencas, en la que los sedimentos del labio hundido rompen
uniformemente hacia el Este, mientras que los sedimentos del labio levantado fueron
fuertemente plegados.
En la parte norte de la cuenca los pliegues tienen una tendencia a ser volcados
con el plano axial rompiendo hacia el Este. Tal relación geométrica muestra que ese
fallamiento y plegamiento ocurrieron al mismo tiempo.
El recubrimiento de granos clásticos de la formación Quillollaco descansa con
una marcada discordancia angular sobre las litologías más antiguas de la cuenca,
mostrando que la formación Quillollaco fue solamente deformada con una rugosa
14
tendencia N-S paralela al eje de la cuenca. La falla inversa a lo largo del margen
oriental causó la superposición de los sedimentos Miocénicos sobre las rocas
metamórficas Mesozoicas. Esta falla de edad Mioceno tardío causa adicionalmente la
disposición abrupta de la apertura de los pliegues de la formación Quillollaco.
El sistema de pliegues se encuentra localizado en la parte oriental, originados
como consecuencia del movimiento inverso de la falla de borde, salvo la interpretación
del eje sinclinal del sector sur-occidental que tiene una orientación aproximada 15ºN -
176ºN, lo que indica esfuerzos de acortamientos sobre la cuenca en direcciones
perpendiculares E-W.
Durante la fase de abertura en el Mioceno medio al tardío, la cuenca se vio
afectada por una de sus principales fallas que recorre el río Zamora, lo que podría haber
determinado la dirección preferencial del transporte del material.
El crecimiento del relleno de la cuenca de Loja en la parte inferior y superior,
durante el Mioceno medio, se da hacia el margen Este y la geometría del onlap a lo
largo del margen occidental, lo que hace pensar en una forma asimétrica en un medio
graben.
La cuenca ha sido controlada por fallas de orientación N-S y E-W, las cuales han
influido en la división de la cuenca en dos márgenes, uno Oriental y otro Occidental,
delimitados por la falla 168ºN en su parte central.
La falla de dirección E-W, debido a un movimiento relativo hacia la izquierda
(sinestral), separa las facies aluviales (depósitos Mio-pliocénicos) en 2 cuerpos situados
tanto al Norte como al Sur de ella, lo que justifica el hundimiento de los terrenos del
sector nororiental, donde la formación San Cayetano subyace respecto a la formación
Quillollaco. En la parte occidental de la cuenca, los depósitos de la formación Belén
están orientados hacia el Norte.
2.2 LITOLOGÍA
Los sedimentos expuestos en la cuenca de Loja fueron descritos primero por
Wolf (1876), quien les dio una edad Terciaria, y nomino a esta deformación como
“movimiento vertical” de los Andes. Durante los estudios regionales del PNUD en
15
(1879) y el Programa de Ayuda Técnico Británico, la cuenca de Loja se estudio con más
detalle. Kennerley (1973) publicó un esquema estratigráfico basado en un trabajo que
realizo Alvarado (1967). Kennerley (1973) usó nomenclatura diferentes para las
unidades estratigráficas de las cuencas de Loja y Malacatos - Vilcabamba. Después, la
nomenclatura de la serie estratigráfica de la cuenca de Loja se aplicó a la cuenca de
Malacatos - Vilcabamba, basado en correlaciones de la intercuenca (Kennerley &
Almeida, 1975b, Bristow & Parodiz, 1982).
La cuenca sedimentaria de Loja se encuentra asentada sobre formaciones de
edades que comprenden desde el Paleozoico hasta inicios del periodo Terciario. Según
información de Hungerbühler Dominik (2002), la cuenca está dividida en dos secciones
estratigráficas, la sección Occidental y la sección Oriental (Figura 3), ambas con
diferentes nombres de formaciones geológicas (Figura 4) que no se pueden
correlacionar en sus partes inferior ni superior a excepción de la formación Quillollaco
que aparece en las dos secciones.
Figura 3. Secciones estratigráficas de la cuenca de Loja
Sección de la cuenca miocénica de Loja
Ostracodos yforaminiferosestuarinos
Edad en Ma, portrazas de fisión
Líneas de correlación
(Paleo-Mesozoic)Metamórfico
36.2+/-6.8Fm. Loma Blanca
Fm. Trigal
11.1+/-1.2Fm. La Banda
Fm. Belén
13.8+/-1.2
2.3+/-0.8
OESTE
400m
Con
tact
o te
ctón
ico
Fm. S
an C
ayet
ano
sedimentos lacustres
volcánicos ácidosa intermediossedimentos deabanico aluvial
ostracodos de aguasclaras
ddddddd
ccccccc
Mb. Arenisca inferiorccccccc
ddddddd
13.8+/-1.2
capas de carbón
Rocas metamórficas
flujos de escombros
diatomitas
calizas
200m
Hungerbuhler, 1997
Mb. Areniscasuperior
Mb. Limolita
ddddddd
Fm. Quillollaco
Fm. Salapa
ESTE
600m
800m
1000m
16
Unidad Chiguinda (PzCh). Corresponde a la Cordillera Real ubicada como
basamento de la cuenca de Loja, formada por cuarcitas, filitas negras, esquistos
grafíticos, pizarras y escasas metagrauvacas. Esta unidad aflora en las carreteras Cuenca
- Limón, Catamayo - Loja - Zamora, Loja - Zumba y Sigsig - Chiguinda. Se desconoce
con precisión su espesor pero se supone que es de algunos kilómetros. Se asume que
deriva de una cuenca intracratónica y se la considera similar a rocas Carboníferas y
Devónicas de la depresión Perú - Bolivia.
Formación Trigal (Mioceno). Está compuesta de arenisca de grano grueso con
láminas finas de conglomerados y capas menores de limonitas. Los conglomerados
están compuestos por pequeños clastos volcánicos (< 1 cm), también presentes
formando capas paralelas estratificadas dentro de las areniscas. Las areniscas muestran
una estratificación horizontal, combinada con planos estratificados cruzados y
conteniendo pequeños fragmentos de madera. Hacia el Este, la formación Trigal está en
contacto concordante con la formación San Cayetano, al Oeste yace en discordancia con
la Unidad Chiguinda y al Sur en contacto fallado sobre los metamórficos.
Formación La Banda (Mioceno medio – tardío). Esta formación está presente al
noroeste de la cuenca, donde forma un intervalo muy persistente. Tiene varios intervalos
de calizas blancas: calizas masivas conteniendo moluscos y ostrácodos; repetición
rítmica de escasas láminas finas de lutitas carbonatadas y calizas; capas de cherts
(sílices) y areniscas amarillas de granulado fino. Esta formación sobreyace a la
formación Trigal, observándose localmente un contacto poco erosivo, y es sobrepuesta
concordantemente por la formación Belén. Una abundante fauna de ostrácodos y varios
foraminíferos están presentes. La fauna indica una depositación marina poco profunda y
en ambiente de estuario.
Formación Belén (Mioceno inferior). Esta formación está caracterizada por
gruesas capas de areniscas marrones de grano fino que contienen lentes de
conglomerados horizontalmente estratificados y depósitos de desfase. Se localiza al
oeste del río Zamora, en la parte nor-occidental de la cuenca. La formación Belén
descansa concordantemente sobre la formación La Banda. El límite es un cambio
gradual desde una caliza predominante a arenisca. El contacto entre las formaciones
Belén y San Cayetano está formado por una falla de cobijadura limitada o bordeada al
oeste. La formación Quillollaco descansa con una discordancia angular sobre la
formación Belén.
17
Figura 4. Mapa Geológico de la cuenca de Loja
Formación San Cayetano (Mioceno medio a tardío). Se localiza al este del río
Zamora, y puede ser dividida en tres miembros con límites transicionales: Miembro
Inferior de Arenisca, compuesto de areniscas de color marrón, algunas pequeñas capas
de conglomerados y lutitas. Los conglomerados contienen exclusivamente clastos
metamórficos redondeados e imbricados, las lutitas contienen gastrópodos y una rica
macroflora. En la parte superior de esta formación se observa que las areniscas
presentan un tamaño de grano fino; Miembro limonitas, el cual abarca lutitas de color
marrón, grises y blancas, abundantes capas de diatomita y algunos piroclásticos
horizontales. Existen también algunas hojas y abundantes gastrópodos impresos entre
superficies estratificadas y esqueletos enteros de peces; Miembro Superior de Arenisca,
dominado por areniscas de color marrón y lutitas.
18
Formación Quillollaco (Mioceno tardío). Aflora en toda la cuenca, excepto en el
borde nor-occidental. Está dominada por conglomerados muy granulados con pocas
intercalaciones de areniscas. El conglomerado está compuesto por clastos metamórficos
redondeados: filitas, cuarcitas, vetas de cuarzo y esquistos hasta 50 cm en diámetro. En
la parte sur de la cuenca la potencia llega a alcanzar un máximo de 600 m, mientras que
en la parte central solo alcanza los 100 m y a lo largo del margen Este de la cuenca el
espesor es de 500 m. Esta formación yace con discordancia angular en la mayor parte de
la cuenca, con las formaciones: Trigal, Belén y San Cayetano.
Formación Salapa (Mioceno). Descansa discordantemente sobre rocas
metamórficas del paleozoico. Esta formación contiene clastos líticos y tobas ricos en
vidrio, los mismos que son transformados a caolinita por fenómenos de meteorización.
Esta formación es la más joven con una edad del Pliocénico.
En el mapa geológico de la cuenca (Figura 4) se encuentran dibujadas líneas
para los perfiles longitudinales y transversales, que serán usadas para la correlación de
los datos litológicos y valores de periodo predominantes obtenidos de los registros de
ruido ambiental.
2.3 HIDROLOGÍA
La cuenca de Loja está situada en la cordillera Oriental de los Andes con
orientación aproximada Norte Sur y presenta cotas que varían desde los 2070 m hasta
los 3370 m sobre el nivel del mar.
La zona de estudio presenta un sistema de drenaje dendrítico (Figura 5) donde la
red fluvial principal la constituyen los ríos Zamora y Malacatos que corren en dirección
Sur – Norte y se unen en el centro de la cuenca para seguir su recorrido con el nombre
de río Zamora. La red fluvial secundaria está constituida por un número apreciable de
quebradas que alimentan a los ríos antes mencionados, provenientes en su mayoría del
sector oriental de la cuenca, siendo las más importantes en relación al caudal aportante:
quebrada Jipíro, quebarada Namanda, quebrada Las Pavas, quebrada Yanacocha,
quebrada El Salado, quebrada Potrerillos, quebarada Minas, entre otras.
19
N
0 500 1000 2000 3000 m
Figura 5. Red fluvial del área urbana de Loja
2.4 GEOTÉCNIA
Los datos geotécnicos (p.e. N-SPT y densidad) suponen una información
importante en los estudios de las propiedades físicas de los suelos. Estos datos se
obtienen de forma directa o indirecta a partir de los resultados de los análisis de
laboratorio y del muestreo en campo, lo que permite una exploración, caracterización y
clasificación de los materiales presentes en los lugares.
En la cuenca de Loja se han realizado diversos estudios geotécnicos (mecánica
de suelos) realizados por A&O consultores asociados Cia. Ltda (2007, 2008),
geológicos (ver anexo 1) y perforaciones para abatimiento de nivel freático (Unidad
Civil Geología y Minas – UTPL, 2004, 2005, 2007). Todos estos estudios nos han
permitido obtener un análisis de los parámetros físicos-geotécnicos en la mayor parte
20
del área urbana de Loja y poder comparar con los valores analizados de los registros de
ruido ambiental.
2.5 GEOFÍSICA
Existen pocos estudios geofísicos realizados en la cuenca de Loja, entre los que
destacamos: Estudio Geológico-geotécnico-geofísico del área UV Televisión, (UTPL,
2003); Investigación Geofísica mediante resistividad eléctrica en la estación
Agroecológica (UTPL, 2005) y Estudio geológico-geotécnico del Túnel Shushuguayo,
(A&O constructores Asociados, 2008) que nos permiten conocer la estructura de los
diferentes materiales litológicos presentes en el subsuelo, en particular la presencia del
basamento y del nivel freático (Tabla 2). La línea sísmica en el sector de El Pedestal
(Túnel Shushuguayco) se realizó sobre rocas duras de tipo conglomerados, y cuyos
resultados pueden observarse en la tabla 2.
Tabla 2. Descripción geofísica de ciertos lugares de Loja.
LOCALIZACIÓNSEV LINEA SÏSMICA
número ohm-m prof descripción número m/s espesor descripción
UV TELEVISION
SEV1 0-1 gravo arenoso1-3 arcilloso limoso3-7 arcillo limoso7-19 conglomerado fino…. conglomerado
SEV2 0-1 areno gravoso1-2.5 areno limoso2.5-5 arcilla5-9 arcillo limoso….. conglomerado
SEV3 0-1 gravoso1-8 grava8-18 areno arcilloso…… areno arcilloso
Tunel Shushuhuayco
SEV1 13 2.5 suelo cobertura LS1 347 8 suelo coberturavegetal, suelo suelto
24 5.4 2193 32 compacto,conglomerados
10 59.4412 …. conglomerado LS2 153 3 a 3.6 suelo removido
1608 37suelo suelto,
intercalaciones arenasy conglomerados
SEV2 79 2.8 suelo compacto46
21
LOCALIZACIÓNSEV LINEA SÏSMICA
número ohm-m prof descripción número m/s espesor descripción75 12.1
UTPL FINCAAGROECOLÓGICA
SEV1 XXX XXX
SEV2 900 0-1.1 suelo residual y capavegetal
400 8.1 conglomerado6000 metamorfico
SEV3 1510 1.1 suelo o capa vegetal250 4.9 conglomerados
5700 Metamórfico
SEV4 850 1.2 suelo residual y capavegetal
140 5.1 conglomerado6000 metamórfico
SEV5 1000 0.9 suelo residual y capavegetal
300 9.9 conglomerado matrízlimo arcillosa
4700 metamórfico
SEV6 2440 1.1 capa vegetal y sueloresidual
350 10.3 conglomerados6000 metamórfico
Los valores de Vs se han calculado empíricamente (Tabla 3) mediante
aproximaciones matemáticas. Imai (1981) relaciona el valor de Vs con el valor-N a
partir del tipo de formación sedimentaria. Vs es igual a 102N0,292 en aluviales arcillosos,
igual a 80.6N0,331 en aluviales arenosos, igual a 114N0,294 en coluviales arcillosos e igual
a 97.2N0,323 en coluviales arenosos. Kokusho (1987) propone una relación más
simplificada, donde Vs es igual a 80N1/3 para materiales arenosos y 100N1/3 para
materiales principalmente arcillosos.
22
Tabla 3. Estimación empírica de Vs, en base a N (SPT), de ensayos geotécnicos realizados en Loja.
Litología
Valor N densidad.g/cm3
Vs (m/s) Vs (m/s)
(SPT)Kokusho
(1987)Imai
(1981)
Arcilla orgánica, arcillas limosas, arcillo arenoso, bajaplasticidad, consistencia floja
3 -- 6 1.68 167 160
Arcilla inorgánica, arena arcillosa, limosa, arenas, gravasarenosas, plasticidad media a baja, consistencia media adura
6 -- 12 1,67 209 195
Arcilla inorgánica, arenosa, areno limosa, baja plasticidad,consistencia media a firme
12 -- 15 1.9 240 219
Gravas arenosas, arcillas, limos arenosos, limos arcillosos,arcillas arenosas, plasticidad media, consistencia media afirme
16 -- 21 1,7 210 210
Gravas arenas pocos finos, limos arenosos, plasticidadmedia a alta, consistencia media a firme
22 -- 25 1,7 227 227
Arcilla, limos, arenosos, baja plasticidad, consistencia duraa firme
26 -- 33 306 272
Gravas pobremente graduadas con arenas limos arcillas,compacidad dura a muy firme
33 -- 40 1,7 261 261
Arena arcillosa, limosa, baja plasticidad, consistencia duraa muy densa,
41 -- 58 368 319
23
3. ANÁLISIS DE RUIDO AMBIENTAL
3.1 PERÍODO PREDOMINANTE DEL SUELO
El ruido ambiental son vibraciones del terreno de pequeña amplitud (del orden
de varios micrometros) producidas por fenómenos naturales (frentes atmosféricos,
reacciones geotérmicas, olas marinas etc) y/o fuentes artificiales (tráfico, maquinaria
pesada, etc..). Las vibraciones que tienen frecuencias f mayores de 1 Hz son
denominadas normalmente ruido ambiental (microtremores) y aquellas con f < 1 Hz
microsismos. El ruido ambiental se usa en ingeniería sísmica debido a la fuerte relación
existente entre las características de éste y el comportamiento dinámico fundamental de
las capas más superficiales del terreno.
La existencia de depósitos de materiales sedimentarios no consolidados en la
superficie de una estructura geológica puede causar un incremento del riesgo sísmico,
debido a la amplificación de la acción sísmica para ciertas bandas de frecuencia,
provocadas por el contraste de velocidad entre los materiales “blandos” y el basamento
rígido. Una situación especialmente peligrosa ocurre cuando los periodos naturales de
los edificios coinciden con estas bandas de amplificación del suelo y se provocan
efectos adicionales de resonancia (ver por ejemplo Navarro et al., 2000, 2008).
Las características del suelo son frecuentemente muy variables incluso dentro de
áreas relativamente pequeñas como una ciudad, por tanto es necesario disponer de
métodos de bajo costo para obtener una caracterización detallada. El uso de registros de
ruido ambiental para obtener una clasificación del suelo corresponde originariamente a
Kanai et al. (1954). Desde esta fecha, son muchos los estudios y aplicaciones en el
campo de la ingeniería sísmica donde se ha utilizado el ruido ambiental como fuente de
excitación: para determinar la estructura del terreno (p.e. Arai y Tokimatsu, 2005;
García-Jerez et al, 2008); analizar el comportamiento dinámico del suelo (p.e. Konno y
Ohmachi, 1998; Enomoto et al, 2002; Navarro et al, 2007); determinación del período
natural y el factor de amortiguamiento de los edificios (p.e. Satake et al, 2003, Oliveira
y Navarro, 2010).
El método de la razón espectral H/V del ruido ambiental fue introducida por
Nogoshi and Igarashi (1971) y Nakamura (1989). La hipótesis fundamental consiste en
suponer que este cociente presenta un máximo absoluto para la frecuencia a la que el
24
suelo ejerce las mayores amplificaciones del movimiento sísmico. Este método ha sido
ampliamente discutido y probado como un método rápido, efectivo y económico
(Konno y Ohmachi, 1998; Bard, 1999; Enomoto et al., 2002) en la determinación del
período predominante del suelo y se basa en la interpretación del ruido ambiental como
ondas Rayleigh que se propagan por una capa situada sobre un semiespacio elástico.
Además, considera que el efecto de amplificación debido a las condiciones de sitio es
debido a la capa sedimentaria situada sobre el basamento rocoso.
El efecto de sitio o lo que es lo mismo de la función de transferencia, SE(ω),
viene dada por la expresión:
)(
)()(
b
S
H
HSE =
(1)
y el efecto de amplitud de la fuente de ruido ambiental A(ω) es:
)(V
)(V=)A(b
s
(2)
donde H(ω) y V(ω) son los espectros de amplitud de Fourier de las componentes
horizontal y vertical del movimiento (Figura 6), y los subíndices s y b corresponden a
los movimientos en la superficie y basamento, respectivamente.
Figura 6. Modelo asumido por Nakamura para interpretar la propagación del ruido ambiental sobre unsemiespacio de espesor Z.
Para compensar el efecto de la fuente, obtenemos una nueva función de sitio
S(ω) definida como:
)(A
)(SE=)S(
(3)
25
Si asumimos que Hb(ω) / Vb(ω) es igual a uno para todas las frecuencias de
interés, la nueva función de sitio viene definida por:
)(V
)(H=)S(s
s
(4)
S(ω) presenta un máximo de amplitud a una frecuencia que está fuertemente
relacionada con la estructura geológica local y está muy cerca de la frecuencia de
resonancia de la onda S. El período correspondiente a dicha frecuencia se denomina
período predominante.
En la práctica, puesto que realizamos medidas en las tres direcciones, tendremos
2 espectros del movimiento horizontal: uno en la dirección N-S (HR(ω)) y otro en la
dirección E-W (HL(ω)). En el caso de que )()( LR HH ≠ , consideraremos que el
espectro de la componente horizontal es la media geométrica de los dos espectros de las
componentes horizontales:
)()()( LRS HHH ∗= (5)
Las medidas de ruido ambiental en la ciudad de Loja se realizaron durante el
mes de agosto de 2009. Se determinó el periodo predominante del suelo en 72 puntos de
la ciudad distribuidos sobre los nodos de una malla regular cubriendo totalmente la
ciudad (Figura 7). La densidad de puntos medidos en la zona centro fue en una
cuadricula de 500mx500m, mientras que en las alejadas del centro urbano la distancia
entre los puntos de medida fue de 1000m.
Se ha utilizado un equipo portátil de registro de vibración ambiental SPC-51,
formado por un sistema de adquisición (Figura 8a), sensores de velocidad VSE-15D con
un rango de frecuencia entre 0.1 y 70Hz y rango dinámico entre 15x10-8 y 0.1m/s
(Figura 8b), conversión analógica digital de 16bit y frecuencia de muestreo variable, el
cual permite realizar registros simultáneos en 6 canales.
El tiempo de grabación para las medidas de H/V fue de 10 minutos con una
frecuencia de muestreo de 100 Hz (Figura 9), evitando en lo posible ruidos transitorios
debidos a fuentes puntuales cercanas como coches o viandantes. El análisis de los
registros se realizó dividiendo estos en un conjunto de ventanas de 20.48 s, con un
solapamiento de 2.56 s, y calculando el espectro de amplitud para cada componente
(Figura 10). El cociente espectral H/V se calcula independientemente en todos los
26
intervalos temporales y se representa en un diagrama dependiente del tiempo. El
registro se inspecciona a continuación y los cocientes H/V se promedian para las zonas
de buena calidad (Figura 11), considerando como componente horizontal la media
geométrica de las componentes NS y EW. La estabilidad del pico fundamental fue
comprobada y el período de máxima amplitud para los puntos en los que ésta se
identifica claramente se ha representado en la Figura 12.
HV69
HV66HV18
HV17 HV65
HV70HV1HV16HV20
HV21HV49
HV47
HV2HV15HV19HV71
HV22
HV67HV62HV61HV50
HV23
HV60HV64
HV59
HV52
HV51
HV53 HV58 HV57HV63
HV56HV54
HV48
HV45
HV44
HV46
H43HV4
HV3HV14HV40HV41HV72
HV42
HV28HV31 HV38
HV39 HV13
HV12HV5
HV11HV37
HV36 HV10
HV6
HV32
HV33HV35 HV7
HV8
HV9
HV30
HV29
HV27
HV26 HV25
HV24
HV68
N
0 500 1000 2000 3000 m
HV34
Figura 7. Distribución de muestreo para la toma de datos de H/V y Spac
27
Figura 8. Equipo utilizado para las medidas de ruido ambiental.
(a) Sistema de adquisición; (b) Sensores de velocidad.
Figura 9. Ejemplo de registro de ruido ambiental en sus 3 componentel.
a
b
28
Figura 10. Ejemplos de espectros de Fourier: (a) HV18 (aluvial); (b) HV69 (Formación Belén); (c)
HV45 (Formación Quillollaco) y (d) HV32 (Formación San Cayetano).
Figura 11. Ejemplos de razón espectral H/V: ((a) HV18 (aluvial); (b) HV69 (Formación Belén); (c)
HV45 (Formación Quillollaco) y (d) HV32 (Formación San Cayetano).
29
Figura 12. Mapa de distribución de períodos predominantes en la ciudad de Loja,obtenidos a partir de medidas de ruido ambiental.
3.2 ESTRUCTURA SUPERFICIAL DEL TERRENO
Desde su introducción en los trabajos de Aki (1957), las medidas de ruido
ambiental utilizando arrays de sensores se han popularizado y han demostrado su
N
0
500 1000 2000 3000 m
30
utilidad para la obtención de los parámetros elásticos que caracterizan la estructura
superficial del suelo (García-Jerez et al., 2008, 2010).
La determinación de la estructura superficial del terreno en el centro de la
cuenca de Loja se realizó a partir de medidas de ruido ambiental, usando como equipo
de medidas el descrito en el apartado anterior. Se ha utilizado el método tradicional de
Autocorrelación Espacial (SPAC), el cual supone que el ruido ambiental está generado
por fuentes lejanas, que está compuesto por ondas superficiales y que existe un modo
claramente predominante para cada frecuencia y para cada tipo de onda (Rayleigh y
Love)
El modo más inmediato de sacar provecho a las relaciones desarrolladas por Aki
(1957) consiste en realizar medidas simultáneas de componentes verticales sobre una
circunferencia de radio R así como en una estación central (R=0) y utilizar la propiedad:
))((),0(
),(),( 0
0
0 RkJW
RWR R
=≡ (6)
para calcular la velocidad de fase de las ondas Rayleigh )(/)( RR kc = a partir de
coeficiente de autocorrelación espacial ρ(R,ω).
En este estudio se han utilizado 6 sensores de velocidad VSE-15D de
componente vertical distribuidos 5 simétricamente a lo largo de una circunferencia de
radio R y un sexto sensor situado en el centro. Con el fin de obtener un amplio rango de
períodos en la curva de dispersión de las ondas Rayleigh registradas, se han utilizado
diferentes radios (5, 10 y 20 metros respectivamente). El tiempo de grabación fue de 30
minutos y la señal fue muestreada a 100 muestras por segundo.
Los registros de las seis estaciones han sido tratados utilizando la variante
“tradicional” del método SPAC (Aki, 1957). Todas las señales (Figura 13) han sido
ventaneadas a intervalos de 20 s con un solapamiento del 80% y pasadas al dominio de
la frecuencia mediante la transformada Discreta de Fourier (DFT). Los espectros
complejos son promediados para las estaciones sobre la circunferencia y divididos por
el correspondiente a la estación central. El resultado es el coeficiente de correlación ρ,
(Figura 14) que se relaciona con la velocidad de fase de ondas Rayleigh c(f). La
estabilidad de ρ para las distintas ventanas temporales ha sido comprobada, descartando
aquellas que presenten alteraciones claras, y promediando sobre el resto.
31
Tiempo (s)
Figura 13. Ejemplo de registros de ruido ambiental en la cuenca de Loja.
Figura 14. Ejemplo de coeficiente de correlación obtenido para un radio de 10m.
32
Figura 15. Curva de dispersión de las ondas Rayleigh calculada en el centro de la cuencade Loja. Curva observada (azul) y curva teórica (rojo)
El modelo de velocidad de cizalla se ha determinado a partir de la inversión
estocástica de la curva de dispersión observada, usando como modelo inicial de partida
el construido a partir de la información geotécnica obtenida en el área de estudio. Se ha
utilizado un modelo de 5 capas y se ha invertido tanto la velocidad de fase de las ondas
Rg como el espesor de las capas. El rango de la curva de dispersión (Figura 15) nos ha
permitido obtener un modelo de velocidad de cizalla hasta una profundidad de 44 m
más semiespacio (Figura 16).
Figura 15. Modelo SPAC2
Figura 16. Modelo de velocidad de cizalla obtenido en la cuenca de Loja. La línea amarilla representael modelo inicial de partida. La línea roja es el modelo final. Las líneas azules representan el rango deprofundidad donde el modelo tiene buena resolución.
33
Los resultados muestran que para una profundidad desde 0 a 3.1 m el valor de
Vs es de 193 m/s; de 3.1 a 9.9 m, Vs es 283 m/s; de 9.9 a 19.6 m, Vs es 466 m/s; de
19.6 a 33.3 m, Vs es 534 m/s; de 33.3 a 43.8 m, Vs es 747 m/s, y el semiespacio tiene
un valor Vs mayor que 1000 m/s. La comparación entre la curva de dispersión
observada y la curva de dispersión teórica obtenida a partir del modelo de velocidad
obtenido muestra que el modelo calculado se ajusta a las condiciones reales del suelo
analizado.
3.3 ESTRUCTURA Vs30
El modelo promedio de velocidad de las ondas de cizalla hasta una profundidad
de 30 m (Vs30) ha sido calculado de acuerdo con la expresión:
∑=
= n
i i
iS
v
hV
1
30(7)
donde hi y vi representan el espesor (en metros) y la velocidad de ondas de cizalla (m/s)
de cada capa respectivamente, por encima de los 30 primeros metros de profundidad.
Con los valores obtenidos de la estructura superficial del suelo (Tabla 4) se ha
calculado Vs30, dando un valor de 346.42 m/s, lo que clasifica a la cuenca de Loja en
dicho punto como suelo tipo III según la norma sísmica española (NCSE-2002). Este
resultado está dentro del rango de las velocidad de cizalla obtenido empíricamente en
base al valor-N (SPT) (Tabla 7) y de la misma manera dentro de los parámetros del
periodo predominante del sitio, obtenido mediante la expresión T=(4H/Vs), donde T
representa el período predominante del suelo, H es el espesor del material y Vs la
velocidad de onda S. Para este punto, el valor del período es de 0.25 s con una
amplificación de 3.7 Hz. Hay que tener en cuenta que la relación anterior puede tener a
veces error si no se consideran factores naturales asociados como el grado de saturación
en agua del medio, pero en general suele dar buenos resultados (Towhaka y Roteix,
1988).
34
Tabla 4. Modelo de estructura del suelo en el centro de la cuenca de Loja.
Profundidad (m) Vs (m/s) Vp (m/s) Densidad (g/cm3)
3.10 193 472 1.74
6.8 283 692 1.89
9.7 466 1142 2.03
13.7 534 1308 2.12
10.5 747 1830 2.20
Semi-espacio 1343 2513 2.40
35
4. ZONIFICACIÓN SÍSMICA
Se han realizado 72 medidas de ruido ambiental para obtener los periodos
predominantes del suelo mediante la razón espectral H/V y para determinar la estructura
superficial del suelo en el centro de la cuenca de Loja, a partir del método de
autocorrelación espacial (SPAC), de modo que se cubriera la zona urbana y las
formaciones geológicas presentes en la cuenca. Los resultados obtenidos se presentan en
el anexo 2.
4.1 COMPARACIÓN ENTRE LAS LITOLOGÍAS Y LAS MEDIDAS DE RUIDO
AMBIENTAL
Analizadas las medidas ruido ambiental registradas durante la fase de campo y
comparando con los diferentes tipos de litologías (Anexo 2) se ha determinado los
valores del periodo predominante correspondientes a los diferentes materiales
litológicos (Tabla 5) de la zona urbana de Loja.
Tabla 5. Relación entre los materiales litológicos y el rango de períodos predominantes del suelo en lacuenca de Loja (Ecuador)
Materiales litológicos T (periodos)
Metamórficos, areniscas duras, arcillas duras, conglomeradosde consistencia dura, brechas metamórficas
< 0.1
Conglomerados consistencia media de matriz arcillo arenoso,lutitas
0.1 – 0.2
Suelos areno arcillosos, conglomerados con matriz arenolimosos
0.2 – 0.3
Suelos estratificación variable, arcillas limos areniscas,conglomerados muy suaves, lutitas calcáreas
0.3 – 0.4
Arcillolitas suaves, suelos arcillosos arenosos limosos 0.4 – 0.5
Suelos muy blandos, coluviales, cuaternarios > 0.5
Aluviales (centro de la ciudad 0.35 – 0.6) 0.2 – 0.6
36
Así mismo, se han correlacionado las formaciones geológicas presentes en el
área de estudio con el rango de períodos predominantes asociados a cada formación
(Tabla 6)
Tabla 6. Relación entre las formaciones geológicas y los periodos predominantes en lacuenca de Loja (Ecuador)
Formaciones Geológicas T (periodos)
Aluviales 0.14 – 0.65
Formación Quillollaco 0.05 – 0.7
Formación San Cayetano 0.1 – 0.7
Formación Belén 0.2 – 0.6
Formación La Banda 0.2 – 0.4
Formación Trigal 0.1 – 0.3
Unidad Chiguinda < 0.1, 0.1 – 0.2
La distribución de los periodos predominantes del suelo en la cuenca de Loja
(Figura 12) nos indica que en la parte central de la cuenca predominan los periodos más
altos, comprendidos entre 0.14 y 0.65 s. Esta zona está dentro de las formaciones de
aluviales. Cabe mencionar la variación de rango de periodos en esta zona, que puede ser
debido a la variación de potencia que tiene la parte céntrica de la ciudad debido a la
irregularidad de su topografía y por ser una cuenca intramontañosas debido a la
evolución geodinámica como se menciono en apartados anteriores.
Analizados los valores del N-SPT, como resultado de los informes geotécnicos
efectuados por entidades consultoras de la ciudad de Loja (Anexo 1), los valores Vs
calculados en base a la misma (Tabla 3) y comparando con los periodos predominantes
de los registros de ruido ambiental (Anexo 3), tenemos los siguientes resultados (Tabla
7)
37
Tabla 7. Litología, rangos de valor-N, estimación empírica de Vs, y medidas de periodo
predominante de los H/V registrados en campo.
Litología valor-N 1 Vs 2 H/V 3
SPT m/s T
arcilla arenosa, consistencia dura > 50 > 368 < 0.1
arcilla arenosa, gravas arenosas,pocos clastos, consistencia media
30 -- 50 306 -- 368 0.2 - 0.1
arcillas arenosas, arenisca, limos 10 -- 30 240 -- 306 0.33
limos arcillosos, arcillas gravasarenosas, gravas, conglomerados
9 -- 19 210 -- 240 0.35 - 0.37
suelo arcilloso, blando, limos < 9 167 -- 209 > 0.6
1valores de N, en base a informe geotécnicos de empresas consultoras de Loja
2cálculos en base a valor-N, método de Kokusho (1987)
3Periodo predominantes en base a registro de ruido ambiental, base de esta tesis de máster
Los perfiles que representan la correlación entre la geología del área de estudio,
obtenida en base a las aportaciones de Kennerley (1973), Baldock (1982-1985),
Hungerbuhler (2002) y observaciones in situ realizadas durante la fase de registro de
ruido ambiental, y la distribución de períodos predominantes en la cuenca de Loja
(Figuras 17 a 20) muestran una gran heterogeneidad tanto en la formación como en su
comportamiento dinámico. Los perfiles longitudinales (Figuras 17 y 19) atraviesan la
zona centro de la cuenca, donde predominan los materiales aluviales. Esta zona presenta
los valores más altos del período, alcanzando valores superiores a 0.6 s. La variabilidad
en el rango de períodos en esta zona se interpreta debido a las irregularidades
observadas en la potencia y en la composición de los sedimentos presentes.
Hacia los extremos de la cuenca, es decir al Norte y Sur, los valores de los
periodos decrecen debido a la disminución de la potencia de los aluviales por la cercanía
del contacto con rocas de consistencia más dura (conglomerados de la Quillollaco y
microconglomerados de la San Cayetano).
38
Escala gráficaen m.
Figura 17. Perfil geológico A-A’, con sus respectivos periodos
Corte W - E
0.41
0.25
rio
0.25
queb
rio
0.25
HV 70HV 20HV 71
HV 17 HV 1
HV 47HV 25 0.34
0.66
0.55
0
50
100
150
200
250200 400 600
B B'
Aluviales Conglomerados Arcillas, areniscas, limos, lutitas
Areniscas duras, lutitas menores lutitas calcareas
esquistos, pizarras, brechas
areniscas grano gruso, lodolitas
Escala gráficaen m.
2300
2400
2200
2100
2000
1900
1800
Figura 18. Perfil geológico B-B’, con sus respectivos periodos
39
Figura 19. Perfil geológico C-C’, con sus respectivos periodos
HV45HV46HV4HV14
HV40HV41HV71HV42HV72HV270.27 0.35
0.32 plano0.28
0.330.60.340.570.410.322300
2400
2200
2100
2000
1900
1800
1700
1600
Aluviales Conglomerados Arcillas, areniscas, limos, lutitas
Areniscas duras, lutitas lutitas calcareas
esquistos, pizarras, brechas
areniscas grano gruso, lodolitas
Corte W - ED D'
microconglomerados
0
500
100
200
300
40015001000
Escala gráficaen m.
depositos cuaternarios
HV43
Figura 20. Perfil geológico D-D’, con sus respectivos periodos
Los resultados obtenidos de la clasificación litológica, geotécnica y geofísica
este estudio nos permiten presentar un mapa preliminar de zonificación sísmica de la
ciudad de Loja (Figura 21), donde se muestran 6 tipos de suelo en base a sus periodos
predominantes. Los valores más altos predominan en la formación aluvial, mientras que
40
los valores más bajos (< 0.1 s) están presentes en la unidad Chiguinda, formada por
esquistos, filitas y gneis.
Figura 21. Mapa de zonificación sísmica de la cuenca de Loja (zona urbana)
41
5. CONCLUSIONES
Esta Tesis de Máster ha pretendido aportar nuevos datos geológicos, geotécnicos
y geofísicos para su aprovechamiento civil en la cuenca de Loja (Ecuador). El
conocimiento de la vulnerabilidad sísmica de los materiales geológicos superficiales, al
igual que su localización geográfica, podrá ser de gran ayuda a constructores,
arquitectos y planificadores locales a la hora de evaluar el riesgo consecuente de cada
emplazamiento.
La estructura geológica de la cuenca presenta una gran heterogeneidad debido a
su compleja geodinámica de formación. Se han analizado 7 formaciones geológicas con
litologías muy irregulares, tanto en su composición como en el espesor de los materiales
existentes lo que permite interpretar la variación espacial detectada en los parámetros
geotécnicos y geofísicos calculados.
Los períodos predominantes del suelo, obtenidos a partir de medidas de ruido
ambiental, presentan una distribución muy irregular en el área de estudio, lo que
concuerda con la heterogeneidad de la propia cuenca. No obstante, se observa una
buena correlación entre el rango de períodos predominantes, los valores de N-SPT y las
litologías. Los valores más altos del período se observan predominantemente en la
formación de aluviales, y su heterogeneidad se interpreta por la irregularidad detectada
en la potencia de los sedimentos. Por el contrario, la formación más dura (Formación
Quillollaco) presenta los valores de período más bajos, aunque está formación tiene una
distribución de valores muy irregular, comprendidos entre 0.05 s y 0.7 s. Esta variación
se interpreta por la irregular distribución de la potencia del estrato sedimentario y su
composición litológica, existiendo zonas donde los conglomerados son blandos (parte
sur occidental de la cuenca) hasta conglomerados duros en la parte céntrica de la
cuenca. Hacia los extremos de la cuenca, es decir al Norte y Sur, los valores de los
periodos en los depósitos aluviales van siendo menores debido a la disminución de la
potencia de los mismos y por la cercanía del contacto con rocas de consistencia más
dura (conglomerados de la Quillollaco y micro-conglomerados de la San Cayetano).
La estructura Vs30 del centro de la cuenca de Loja ha sido determinada a partir
de medidas de ruido ambiental. Esta zona, formada por materiales aluviales, presenta
un valor de 346.42 m/s. Este valor está de acuerdo con los resultados obtenidos a partir
42
de la prospección geofísica realizada por otros autores, así como con los valores
obtenidos en base al valor-N (SPT) (Vs: 306 m/s – 368 m/s)
Finalmente, como resultado desde el punto de vista geológico y como un aporte
a la delimitación de los contactos geológicos entre las formaciones que tiene la cuenca
de Loja, se ha propuesto la delimitación entre los aluviales y la formación Quillollaco
en la parte occidental de la ciudad de Loja, en especial la zona suroeste. Esto se ha
realizado en base a los valores de periodo predominantes obtenidos.
43
6. REFERENCIAS
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46
Anexo 1. Descripción de parámetros físico – geotécnicos, de algunas zonas que comprenden la cuenca de Loja.
POZO /calicata SPT
LITOLOGIANivel Cont Límite Indice Angu
UBICACIÓN prof. No.GOLPES SUCS Densidad Freatico Humedad Líquido Plasticidad Fricc Cohesión(m) 15 30 45 N g/cm3 (m) (%) LI (%) (%) & (°) Kg/cm2
Consacola
1 (1.20) suelo orgánico, arcilloso, blando1 ( 1.70) 2 4 6 10 CH arcillas limos poquísimas gravas, consistencia media, plástica X 33.64 79 541 ( 2.30) 2 7 7 14 CH arcillas arenosas pocas gravas, consistencia media 1.9 25.95 65 44
2(0.60) suelo blando2 (1.60) 2 2 2 4 OH arcillas limosas, consistencia media, plásticas 1.75 42.60 88 352 (2.50) 2 4 5 9 CH arcillas limosas, consistencia media 1.67 47.08 102 773(1.00) suelo arcilloso3 (1.60) 2 3 4 7 CH arcillas limosas, consistencia media, plásticas 46.46 93 593 (2.20) CH arcillas limosas, consistencia media 1.75 42.27 87 633 (2.70) 3 5 5 10 CH arcilla limosa, consistencia media 37.22 66 40
Residencia de los Identes
1 ( 1.00) CH arcillas X 27.86 55 321 (2.00) CL arcillas 23.23 41 171 (3.00) CL arcilla arenosa 16.85 36 132 (1.00) CL arcilla arenosa 18.79 38 202 (2.00) CL arcillo areno limos 17.98 39 172 (3.00) CL arcilla arenosa 22.29 36 173 (1.5 -2.0) CH arcillo arenoso gravoso 21.06 51 253 (3.0 -3.35) CL arcillo arenoso 29.15 37 14
Barrio Colinas Lojanas
1 (1.10) CH arcillo arenoso gravoso 4.1 47.40 113 761 (2.50) CH arcillo arenoso gravoso 37.31 82 451 (3.80) OH arcillas limosas, consistencia media, plásticas 35.54 62 212 (1.50) CH arcillo arenoso gravoso 35.54 79 552 (3.80) CH arcillo arenoso gravoso 35.54 74 412 (5.00) CL arcilla arenosa 34.54 47 15
El Sagrario calles Rocafuerte yOlmedo
1(0,25) suelo orgánico1 (1) GW material de relleno 6.14 0 01 (1.35) GM material aluvial, gravas, arenas pocos finos 16.87 35 131 (5.0) GM gravas clastos arenas poco finos 3 29.74 30 12 8 0.341 (5.50) CL arcilla arenosa2 (3.0 -4.0) GW-GM gravas clastos arenas poco finos 4.0 6.72 31 12 -32 0.25
La Argelia
1 (1.20) CL arcilla arenosa plasticidad media 1.65 x 17.12 28 8 16 3.51 (1.80) CH arcillo arenosa alta plasticidad 1339 57 291 (2.80) CH arcillo arenosa alta plasticidad 21.70 51 291 (4.00) CH arcillo arenosa alta plasticidad 22.06 54 282 (1.50) CL arcilla areno arenosa 11.12 39 242 (2.30) CL arcilla areno arenosa 15.69 26 9
Ciudadela San Martín
1 (0.4 -2.0) SC gravas arcillas pocas arenas 1.6 6.57 31 12 6 0.351 (2.5 - 3.0) ML arcilla limosa 19.54 20 51 (3.0 - 3.5) GW gravas arenosas 3.5 6.31 0 01 (3.5 - 4.0) GW gravas arenosas 15.82 0 0
47
POZO /calicata SPT
LITOLOGIANivel Cont Límite Indice Angu
UBICACIÓN prof. No.GOLPES SUCS Densidad Freatico Humedad Líquido Plasticidad Fricc Cohesión(m) 15 30 45 N g/cm3 (m) (%) LI (%) (%) & (°) Kg/cm2
2 (2.00) CL areno limoso 20.79 28 92 (3.0) CL arcillo limoso 25.61 41 222 (4.00) GM gravas limosas 4.1 13.83 20 3
El Valle calles Portoviejo/Manta1 (2.00) GC gravas arenosas 8.00 31 8 21 0.52 (1.75) SC areno arcillosas 14.00 35 113 (2.00) OH arcillas limosas 30.00 59 20
Barrio Cuarto Centenario
1(0.70) suelo arcilloso, relleno1 (2.0) 2 2 3 5 CL arcillo arenoso, consistencia floja 1.6 4 18.92 24 8 14 51 (3.0) 1 2 3 5 CL arcilla poca arenas, consistencia floja 25.20 29 81 (4.0) 5 9 22 23 CL arcilla limosa, consistencia media 23.38 40 161 (4.2) GM - GC grava limosa a gravas arcillosas, consistencia dura 16.13 22 52(1.0) material de relleno2 (2.0) 2 3 3 6 ML limo arenosa, consistencia floja 4.0 20.47 25 22 (3.0) 2 3 3 6 CL arcilla arenosa, consistencia floja 23.38 40 172 (4.0) 7 10 11 18 CL arcilla arenosa, consistencia floja 24.18 40 162 (4.30) GM - GC grava limosa a gravas arcillosas, consistencia dura 16.45 22 5
Urbanización Riveras de Jipiro
34 CL arcillas de baja plasticidad 2.07redondeados de rocas metamórficascomo filita, cuarcitas, esquistos conuna matriz areno arcillosa.
Vía a Zamora ML arcilla baja plasticidad 1.6
Zamora Huayco 56 CL arcilloso 1.56Arenisca de consistencia dura
Predios UTPL 13 OH arcilloso con limosSuelo limo-arcilloso
24 de mayo entre Azuay y miguelRiofrío
1 (1.0) 8 26 31 36 GM gravas limosas, poco arcilla 1,7 2.99 0 01(2.0) 5 14 12 21 GM boleos, gravas limosas, consistencia floja 4.54 0 01(3.0) 3 4 13 16 GM boleos, gravas arenosas, consistencia media 5.54 0 01(4.0) 4 7 9 16 GM boleos, gravas arenosas, consistencia media 5.86 0 02(1.0) 7 7 5 7 GM suelo orgánico, suelo granular 3.802(2.0) 3 9 19 22 GM boleos gravas arenas y pocos finos, consistencia densa 4.952(3.0) 6 10 19 22 GM boleos gravas arenas y pocos finos, consistencia media 4.132(4.0) 10 15 18 23 GM boleos gravas arenas y pocos finos, consistencia media 5.32 18.64 3
Policía Nacional de Loja (callesArgentina y Bolivia)
1(1.0) SC areno arcilloso 3.5 10.99 26 111(2.0) SC areno arcilloso 17.01 22 71(3.0) CL Material arcilloso 17.70 42 301(4.0) CL Arcilla limosa 21.27 37 252(1.0) CL Arcilla limosa, arenas 21.74 46 332(2.0) CL Arcillas limosa, arenas, pocos clastos 17.68 40 262(3.0) CL Arcilla limos 20.84 49 332(4.0) CL Arcilla arenosa 17.01 42 26
La Tebaida (quebrada Viveros) 1(1.50) SC Areno arcillosa 4.5 17.13 29 131(2.0) CL Arcillas limos 23.01 48 34
48
POZO /calicata SPT
LITOLOGIANivel Cont Límite Indice Angu
UBICACIÓN prof. No.GOLPES SUCS Densidad Freatico Humedad Líquido Plasticidad Fricc Cohesión(m) 15 30 45 N g/cm3 (m) (%) LI (%) (%) & (°) Kg/cm2
1(3.0) SC Areno arcillosa 21.08 34 181(4.0) CL Arcillas limos arenas 22.35 49 28
Avenida Universitaria y PasajeRodríguez
1(1.0) SC Arenas arcillosa 1.7 2.0 15.23 30 12 35 oT/m21(2.0) GP Gravas, arenas limos 16.951(3.0) GP Gravas arenas 6.432(1.0) ML Limos arcillas 20.39 26 62(2.0) GP Gravas arenas 6.882(3.0) GP Gravas arenas 8.58
Barrio la Tebaida
1(2.0) ML Limos arcillas 1.7 19.43 20 4 30 1.5Tn/m21(3.0) GM Arenas limosas, gravas 6.45 19 41(4.0) GM Arenas limosas, gravas 10.39 19 41(5.0) GM Arenas limosas, gravas 8.42 20 5
Sector Las Pitas
1(3.30) SC Arenas arcillosas 3.40 10.38 44 201(5.0) GP Gravas, arenas limos 7.782(1.0) CL Arcillas limos arenas 13.24 39 243(2.0) ML Limos arcillas 32.57 38 134(2.20) ML Limos arcillas 19.71 27 64(3.60) ML Limos arcillas 10.754(4.40) GW Gravas 7.785(1.0) SC Arenas arcillosas 14.10 42 236(3.90) GP Gravas arenas 8.05 21 27(1.0) CL Arcillas limos arenas 32.43 47 28
Turunuma
0-1 4 5 6 111-2 8 12 14 26 CL Arcillas limos arenas 18 41 222-3 9 14 16 30 CL Arcillas limos arenas 17 36 180-1 R R R R1-2 R R R R GP Gravas, arenas limos 4 NP NP2-3 R R R R3-4 R R R R GP/GM Gravas arenas limos 4 NP NP
Calles Von Humboldt y AnthonPhilips (La Argelia)
0-1 5 9 8 171-2 4 6 10 16 CL Arcillas limos 9 24 132-3 4 6 8 140-1 7 10 11 21 CL Arcillo limosa 17 46 340-1 6 9 11 201-2 8 11 14 252-3 9 14 24 38 CL Arcillo limos 11 28 15
Calles Lourdes y Sucre
0-1 4 5 15 201-2 15 14 18 32 SP Arenas gravas 10 NP NP2-3 23 42 42 84 Gravas de consistencia dura3-4 R R R R GP Gravas arenas limos, consistencia dura 12 NP NP4-5 R R R R
Complejo Ferial Jipiro 0-1 4 8 13 21 arcilla orgánica baja plasticidad, relleno 28 80 Kpa1-2 6 16 20 36
49
POZO /calicata SPT
LITOLOGIANivel Cont Límite Indice Angu
UBICACIÓN prof. No.GOLPES SUCS Densidad Freatico Humedad Líquido Plasticidad Fricc Cohesión(m) 15 30 45 N g/cm3 (m) (%) LI (%) (%) & (°) Kg/cm2
2-3 10 16 20 45 arcilla inorgánica plasticidad media, consistencia muy firme a dura3-4 16 41 R R ML 15 39 104-5 38 R R R
limo de baja plasticidad, consistencia dura5-6 43 R R R ML 14 34 96-7 45 R R R0-11-2 32 R R R CL arcilla inorgánica baja plasticidad, consistencia dura 2.7 m 10 31 14
2-3 38 R R R SM arena limosa de compacidad relativa densa 24 NP NP
3-4 45 R R R SM/SCarena limo arcillosa compacidad relativa muy densa
22 22 74-5 51 R R R0-11-2 11 22 23 45 limo baja plasticidad, consistencia dura2-3 17 R R R3-4 36 R R R arcilla limosa, consistencia dura4-5 49 R R R0-1 1.50 m
1-2 5 15 27 42 ML limo baja plasticidad, consistencia dura 29 31 7
2-3 14 20 39 59 CL arcilla inorgancia baja plasticidad, consistencia dura 28 37 193-4 18 27 42 69 ML limo baja plasticidad, consistencia dura 26 34 34-5 18 23 41 645-6 12 16 21 37 CH arcilla inorgánica plasticidad media, consistencia dura 32 52 30
Avenida Universitaria y 18 deNoviembre
0-1 3 9 11 20 SMarena limosa, compacidad media densa
28 NP NP1-2 8 13 15 28 22-3 5 6 10 163-4 10 12 14 26 grava pobremente graduada con arena, compacidad media densa4-5 12 13 15 28 GP 20 NP NP
Parroquia Sucre 1(1.0-1.59) CL arcillo arenosos 1.7 0.0 43 23 35 0.1(avenida Manuel Carrión 1(2.0-2.50) SW gravas limosas 14.56 21 2Pinzano) 2(1.0-1.50) SW gravas limosas 0.0 22 2
2(2.0-2.50) SW gravas limosas 0.0 22 2
Urbanización Consejo Provincial OH limosArcilla
Urbanización El Rincón
1 (0.5 - 2.0) CL Arcilla limosa baja plasticidad 1.7 8.38 38 18 40 3.41 (3.00) CL Arcilla limosa baja plasticidad 8.96 35 152 (0.5 - 2.0) CL Arcilla limosa baja plasticidad 8.67 42 19
2 (3.00) CL Arcilla limosa baja plasticidad 9.45 39 192 (4.00) CL Arcilla limosa baja plasticidad 9.45 41 17
Urbanización Atamer SC Areno arcillosa 1.8
Jipiro 1 (1.50) CL Arcilla limosa baja plasticidad 1.83 10.77 28 11 24 4.02 (2.5) CL Arcilla limosa baja plasticidad tn/m2 15.82 32 13 tn/m2
Urbanización Samana SC arena arcillosa 2.02
50
POZO /calicata SPT
LITOLOGIANivel Cont Límite Indice Angu
UBICACIÓN prof. No.GOLPES SUCS Densidad Freatico Humedad Líquido Plasticidad Fricc Cohesión(m) 15 30 45 N g/cm3 (m) (%) LI (%) (%) & (°) Kg/cm2
redondeados de de rocasmetamórficas como filitas,cuarcitas, con una matrizareno arcillosa.
San CayetanoCL arcillas baja plasticidad 1.91
color anaranjada se observa intercala -ciones de arcillas color crema
UTPL - San Cayetano Alto
1(1.0) OL limo arcilloso 1.6 5.0 30.49 43 12 21 5 T/m21(2.0) OL limo arcilloso 24.93 43 121(3.0) OL limo arcilloso 28.94 43 161(4.0) OH arcilla arenoso 23.48 57 191(5.0) ML arcilla arenas y pocos gravas 22.35 39 12(1.0) CH arcilla poco arena 30.86 81 492(2.0) CH arcilla poco arena 26.12 68 462(3.0) CH arcilla arenas pocas gravas 22.08 57 352(4.0) CL arcillas arena 21.18 37 162(5.0) CL arcillas arena y poco gravas 15.88 30 12
Vía a Zamora OH limos alta compresibilidad 2,08
Isaac Ordoñez
1 (1.50) 4 9 12 18 CL limo arcillosa, a los 2 metros arcilla consistencia media 1.7 17.87 37 14 30 0.52 (1.50) 16 19 16 25 SM-SC limos arenosa con gravas, a los 0,70 m arena arcillosa de consistencia firme 1.7 12.33 34 13 28 0.93 (1.50) 3 3 6 9 SM-SC grava arenosa arcilla, 1,5 arena arcillosa muy firme 5.02 24 64 (0.75) 2 5 6 11 ML limo arenoso gravoso 11.79 25 7
LA PAZ
0-1 limo arcilloso con clastos1-1.60 arcilla, meteorizada 1.85 23.420-0.3 limo arcilloso con clastos0.3-0.7 arcilla compacta0-0.3 suelo0.3-0.4 lutita meteorizada0.4-0.9 lutita0-1.4 CL suelo 19.3 37 171.4-2.4 coluvial2.4-3.0 suelo0-1.0 suelo1.0-1.2 lutita0-1.0 CH suelo 29.07 74 431.0-1.5 roca meteorizada1.5-2.0 lutita0-1.3 suelo1.3-1.7 CH microconglomerado 32.73 59 301.7-2.1 lutita meteorizada0-0.8 suelo0.8-2.4 CH lutita 38.16 53 300-1.5 suelo
51
POZO /calicata SPT
LITOLOGIANivel Cont Límite Indice Angu
UBICACIÓN prof. No.GOLPES SUCS Densidad Freatico Humedad Líquido Plasticidad Fricc Cohesión(m) 15 30 45 N g/cm3 (m) (%) LI (%) (%) & (°) Kg/cm2
1.5-1.8 lutita0-1.2 suelo1.2-1.7 lutita0-1.9 suelo 1.6 25.771.9-2.0 lutita0-1.5 suelo: limo arcilloso, con clastos de lutita0-0.4 suelo0.4-1.3 lutita0-0.8 suelo0.8-1.4 lutita0-0.7 suelo0.7-1.1 lutita0-0.8 suelo: limo arcilloso, con clastos de lutita0-1.8 suelo: limo arcilloso, con clastos de lutita0-1.2 suelo1.2-1.4 lutita0-0.6 suelo0.6-1.8 lutita
UV TELEVISION CL conglomerados, arcillas y areniscasGW-GP
Urbanización Rodríguez Witt CL Suelo arcilloso
Barrio Santa Marianita
1 (1.0 -2.0) CL arcillo limoso arenoso 1.8 9.49 24 8 35 182 (1.00) CL arcillo limoso arenoso 15.08 32 10 tn/m22 (2.50) CL arcillo limoso arenoso 12.51 29 113 (1.0 -2.0) CL arcillo limoso arenoso 10.18 26 94 (1.0 -2.0) ML Arcillas plasticidad media, relleno 10.18 26 9
Barrio Las Palmeras 1 (1.00) CL arcillo limoso arenoso 1.6 21.52 42 21 16 0.51 (1.50) CL arcillo limoso arenoso 24.04 41 16
Pradera 1 (1 - 2.5) CL Arcillas limos arenas 28.00 45 181 (3.00) CL Arcillas limos arenas 21.92 33 10
Ciudadelauniversitaria Guillermo FalconiEspinoza
0-1 2 3 5 8 arcilla orgánica plasticidad media1-2 3 4 4 8 arcilla orgánica plasticidad media2-3 4 6 8 14 ML/CL arcilla limo arenosa de baja plasticidad, consistencia firme 13 28 73-4 13 17 34 51 CL limo arenoso de baja plasticidad, consistencia dura 11 26 80-1 2 3 5 8 ML arcilla orgánica plasticidad media, material de relleno 22 27 31-2 3 28 40 68 limo arenoso de baja plasticidad, consistencia media2-3 16 36 33 69 SM areno limosa con gravas, compacidad muy densa 6 NP NP3-4 5 15 32 47 arcilla inorgánica de baja plasticidad, consistencia dura0-1 5 7 3 10 arena con presencia de gravas de diferente tamaño, relleno1-2 2 2 2 4 ML/CL arcilla orgánica de baja plasticidad, consistencia media 18 21 52-3 11 18 13 31 SM arcilla limo arenosa de baja plasticidad, consistencia blanda 8 NP NP3-4 9 14 19 33 arena limosa con gravas, de compacidad densa
52
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LITOLOGIANivel Cont Límite Indice Angu
UBICACIÓN prof. No.GOLPES SUCS Densidad Freatico Humedad Líquido Plasticidad Fricc Cohesión(m) 15 30 45 N g/cm3 (m) (%) LI (%) (%) & (°) Kg/cm2
Ciudadela Sierra NevadaParroquia San Sebastián
0-1 9 4 2 6 arcilla orgánica plasticidad media, consistencia media1-2 5 8 8 16 ML/CL limo arcilloso baja plasticidad, consistencia firme a dura 23 52-3 15 14 17 31 limo arcilloso baja plasticidad, consistencia firme a dura3-4 5 7 8 15 ML limo baja plasticidad, consistencia firme 17 19 34-5 6 6 6 12 limo baja plasticidad, consistencia firme
Túnel Shushuhuayco
0-1.50 SMconglomerado en matriz arena-limo-arcillosa, compacidad muy baja, cantosde hasta 2 cm, sub redondeados
7 23 11.50-4 11 35 52 87 SC 8 43 264-55-7 GC conglomerado en matriz grava arcillosa, baja plasticidad, cantos de hasta 5
cm (esquistos, cuarcitas), subre dondeados9 32 13
7-1414-15 SM
conglomerado en matriz areno limosa, compacidad muy densa, cantos hastade 7 cm (esquistos, cuarcitas) sub redondeados
22 NP NP15-17 SM 23 NP NP17-21 R R R R SW 26 NP NP21-22.50
0-4 11 13 14 27 SC arena arcillosa de compacidad medianamente densa, presencia de cantos <1cm 10 22 11
4-5 10 12 13 25
arcilla inorgánica consolidada, consistencia muy firme a dura5-7 25 39 42 817-9 16 22 30 52 CL 18 40 209-13 CL 2.3 16 46 2613-14.5 CL 10 35 1314.5-16.5 SC conglomerado en matriz arena arcillosa, baja plasticidad 13 25 816.50-18.50 arcilla inorgánica consolidada, plasticidad media18.50-22.50 conglomerados matriz arenosa, cantos 1-4 cm (esquistos, cuarzo, cuarcitas)22.50-24 CL
arcilla inorgánica consolidada, plasticidad media2.3 14 41 23
24-27 CL 2.24 20 32 1227-2 8.5028.50-30 R R R R CH
arcilla inorgánica consolidada consistencia dura, alta plasticidad, cantoshasta 5 cm (cuarcita cuarzo)
2.11 21 56 3430-33 CH 17 54 4133-34 CH 2.26 19 59 390-1 60 R R R conglomerados matriz grava areno arcillosa, compacidad muy densa, baja
plasticidad, presenta finos lentes de limos, cantos 1-7 cm (esquistos,cuarcitas, cuarzo)
1-5 GC 13 28 95-1212-14 CH arcilla consolidada, alta plasticidad, presenta finas capas de limos 2.24 13 52 3514-16 SC conglomerados en matriz areno arcillosa, plasticidad media, cantos 1-4 cm
(esquistos, cuarcita, cuarzo)10 34 20
16-18 CH 15 58 3318-19 R R R R CL arcilla consolidada, consistencia dura, plasticidad media, presenta finas
capas de areniscas9 38 33
19-20 2.220-22 GM conglomerado en matriz limosa, plasticidad media-alta, cantos 3-10 cm 19 49 1922-2626-27.50 CH
arcilla consolidada, plasticidad entre media y alta, consistencia dura2.25 16 58 31
27.5-32 CL 28 49 2632-35 CH 2.22 23 72 29
53
POZO /calicata SPT
LITOLOGIANivel Cont Límite Indice Angu
UBICACIÓN prof. No.GOLPES SUCS Densidad Freatico Humedad Líquido Plasticidad Fricc Cohesión(m) 15 30 45 N g/cm3 (m) (%) LI (%) (%) & (°) Kg/cm2
35-38 CL 10 36 2638-42.50 CL 2.22 10 39 2842.50-44 25 R R R0-2 3 3 6 9 arcilla orgánica consistencia media a dura, plasticidad media, presencia finos
lentes de limos2-3 8 12 19 313-5 R R R R ML limo arenoso consistencia dura, baja plasticidad 15 31 75-9.50 GP conglomerado en matriz grava arenosa, cantos 1-5 cm 4 NP NP9.5-1414-15.5 ML limo arenoso consolidado, baja plasticidad, con finos lentes de areniscas 20 48 1915.5-17 2.517-20 CL arcilla arenosa, plasticidad media 16 38 1920-2121-23 R R R R GC conglomerado en matriz areno arcillosa, compacidad muy densa, baja
plasticidad, cantos 4-5 cm7 29 12
23-2828-30 CL arcilla orgánica consolidada, plasticidad media 2.27 17 38 1530-34 conglomerado en matriz arcillosa, plasticidad media, cantos 2-5 cm cuarcitas34-36 CH arcilla orgánica consolidada, alta plasticidad 2.16 16 51 3736-39 SC conglomerado en matriz areno arcillosa, plasticidad media, cantos 4-6 cm
cuarzo y cuarcitas13 40 19
39-4242-44 SC arena arcillosa muy compacta, plasticidad media 2.23 12 31 17
44-47 GM conglomerado matriz grava limosa, baja plasticidad, cantos 2-8 cm esquistosy cuarcitas 9 42 12
47-49 CL arcilla inorgánica consolidada, baja plasticidad 2.26 13 34 1549-51 GM conglomerado en matriz limosa baja plasticidad, cantos 2-5 cm cuarzo
cuarcita esquistos6 31 7
51-56
0-3 4 7 10 17 GC conglomerado en matriz arcillosa, consistencia blanda, plasticidad media,cantos 0.1-2 cm cuarcitas, cuarzo esquistos 16 38 19
3-5 30 49 R R SC arena arcillosa compacidad muy densa, plasticidad media, presencia clastos1-3 cm 12 48 28
5-8 GP
conglomerado en matriz arenosa baja plasticidad, clastos 1-8 cm cuarcitasesquistos cuarzo
8m 12 22 68-9.50 GP 13 NP NP9.50-14 GP 14 NP NP14-18.50 GP 19 NP NP18.50-20
54
Anexo 2. Comparación de las formaciones litológicas y periodos predominantes
N.REGISTRO FORMACIÓN GEOLÓGICA LITOLOGÍA SUPERFICIAL
H/VT A
HV-1 Aluvial gravas arenas limos 0.25 4.4HV-2 Aluvial aluvial areniscas limos 0.27 2.9
HV-3 Aluvial a 1m aluvial limos arcillas flojos , 4m aluvial areniscas limosmedia duros 1.3 13
HV-4 Aluvial gravas, arenas 0.27 4.3HV-5 Quillollaco gravas arcillas limos 0.14 6.5HV-6 Aluvial limite San Cayetano areno limosas arcillosas 0.27 3.2HV-7 San Cayetano arcillas arenosas 0.23 4.7HV-8 San Cayetano hasta los 4m arcillas arenosas pocos clastos 0.12 3.5HV-9 San Cayetano suelos arcillosos 0.3 5.3
HV-10 Quillollaco conglomerados areniscas limos 0.28 2.8
HV-11 Quillollaco 1.5m areno arcillosas, 2m arcillas limosas, 3m areno arcillosas,4m…. arcillas gravosas 0.23 3.2
HV-12 Quillollaco 2m limo arenosos, gravas arenosas 0.4 3
HV-13 Quillollaco 1m relleno, 2m limo arenosas, 4m arcillas limosas, … gravasarcillosas limosas duras 0.45 4.6
HV-14 Quillollaco 1m relleno, 2m limo arenosas, 4m arcillas limosas, … gravasarcillosas limosas duras 0.28 4.5
HV-15 Aluvial gravas, arenas limos 0.25 6
HV-16 Quillollaco 1m areno arcillosas, 2m gravas arenosas, 5m…. aluvial limosarenas consistencia media 0.16 4.4
HV-17 Aluvial gravas arenas 0.66 3.3HV-18 Aluvial aluviales 0.45 6HV-19 Quillollaco conglomerado matriz grava arcillosa 0.2 3.5HV-20 Quillollaco conglomerado matriz grava arenosa 0.25 3.4HV-21 Quillollaco conglomerado matriz grava arcillosa 0.14 4HV-22 Belén areniscas arcillosas 0.32 3.5
55
N.REGISTRO FORMACIÓN GEOLÓGICA LITOLOGÍA SUPERFICIAL
H/VT A
HV-23 Belén suelos arcillosos arenosos 0.33 3.3HV-24 La Banda capas de lutitas, arcillolitas, cherts 0.3 5HV-25 Belén suelos arcillosos lutitas 0.25 3HV-26 La Banda suelos arcillosos, lutitas calcáreas 0.4 2.5HV-27 Belén arcillolitas, limos arenosos 0.32 2.6HV-28 Belén suelos arcillosos, mas profundo areniscas duras planoHV-29 Chiguinda suelos arcillosos meteorización de los gneis esquistos 0.35 3.3HV-30 Quillollaco suelos arcillosos, contacto de tres formaciones 0.4 0.2HV-31 Quillollaco areniscas limosas, con microconglomerados 0.45 3.5HV-32 Quillollaco arcillas limosas, a los 4 metros arcillas gravosas 0.28 7.5HV-33 Quillollaco suelos conglomerados con areniscas 0.2 3.7HV-34 Quillollaco suelos arcillosos, limos areniscas poco gravas 0.7 6HV-35 Quillollaco areno arcillosas, limos gravas hasta los 4 metros 0.7 3HV-36 Quillollaco suelos arenosos con conglomerados 0.18 2.4HV-37 Quillollaco suelos arcillosos arenosos 0.46 4.3HV-38 Quillollaco areno arcillosas y arcillo arenosas 0.27 3HV-39 Quillollaco 1m arcillas suaves, 2m arcillas arenosas, 3m…. arcillas limosas 0.2 3.5
HV-40 Quillollaco 1m suelo arcilloso, 1.5m arcillo arenoso, 2.5m……arenisca limosasarcillas 0.33 3.3
HV-41 Cuaternario suelos arcillosos, coluviales 0.6 4.5HV-42 Belén, limite suelos arcillosos, areniscas limosas 0.57 4HV-43 Aluvial ? arcillosas gravosas arenosas, limos 0.35 3.3HV-44 Quillollaco gravas, matriz limosa, consistencia dura 0.05HV-45 Quillollaco limite San Cayetano arcillas arenosas de consistencia dura planoHV-46 San Cayetano arcillo arenosas limosas 0.32 3.3HV-47 San Cayetano arcillas limosas consistencia mediamente dura 0.41 3.2HV-48 San Cayetano suelos arcillosos 0.2 4HV-49 San Cayetano brecha metamórfica, contacto con lutitas planoHV-50 Belén suelos arcillosos, arenosos, cerca falla geológica 0.3 3HV-51 Trigal areniscas limosas, contacto con el metamórfico 0.22 2.6HV-52 Trigal suelos removidos, areniscas gruesas 0.26 2.2
56
N.REGISTRO FORMACIÓN GEOLÓGICA LITOLOGÍA SUPERFICIAL
H/VT A
HV-53 Chiguinda metamórficos 0.14 4.6HV-54 San Cayetano suelos arcillosos, coluviales metamórficos 1.5 5.9HV-55 Aluvial aluviales, arenosas, cerca el metamórfico 0.18 3.8HV-56 Aluvial depósitos aluviales, sedimentos arcillosos arenosos 0.46 2.6HV-57 Aluvial aluviales, arcillosos 0.25 4HV-58 Trigal areniscas duras con coluvios 0.08 2.51HV-59 Trigal suelos con areniscas duras, arcillas planoHV-60 Belén suelos arcillosos, limos 0.31 3.4HV-61 Belén suelo arcilloso blando, arcillas limosas de consistencia media 0.6 5.5HV-62 San Cayetano Superior areno arcillosas, conglomerados 0.33 3.5HV-63 San Cayetano arcillosos, limos 0.35 2.8HV-64 Aluvial depósitos aluviales, sedimentos arcillosos arenosos 0.3 3.8HV-65 San Cayetano limos arcillosas gravas, conglomerados 0.37 3.1HV-66 Contacto Quillollaco-San Cayetano arcillas limosas con arenas y gravas a los 2 metros 0.22 2.5HV-67 Aluvial-San Cayetano 1-5m arcillas arenosas, 3m….. areno arcillosas compactas 0.2-0.3 2.5HV-68 San Cayetano lutitas 0.1 3.5HV-69 Belén lutitas calcáreas, suelos arcillosos 0.59 2.9HV-70 Aluvial Depósitos aluviales 0.55 4.6HV-71 Coluviales areniscas, arcillas, coluvios metamórficos…. 0.34 4.2HV-72 Belén areniscas, arcillas, 0.41 4.2
57
Anexo 3. Correlación de los puntos de ruido ambiental en base a: litológica, valor-N (SPT), periodo predominante.
N. registro,ruido
ambiental
FORMACION -GEOLOGICA LITOLOGIA SUPERFICIAL
valor-N (SPT) valor-N(SPT) H/V Densidad nivel
freaticoensayo 1* ensayo 2* ensayo 3* ensayo 4* promedio T A gr/cm3 M
HV-3 Aluvial 1m aluvial limos arcillas flojos , 4m aluvialareniscas limos media duros
1m(N36),2m(N21),3m(N16),4m(N16)
1.5m(N7),2m(N22),3m(N22),4m(N23)
20.4 1.3 13 4.5
HV-8 San Cayetano hasta los 4m arcillas arenosas pocas clastos1m(N17),2m(N16);3m(N14)
1m(N22),2m(N31),3m(N26)
1m(N20),2m(N25),3m(N38)
23.2 0.12 3.5
HV-16 Quillollaco 1m areno arcillosas, 2m gravas arenosas, 5m….aluvial limos arenas consistencia media
1(20), 2(18),3(16), 4(26),
5(28)21.60 0.16 4.4 1.7 1.6-2
HV-39 Quillollaco 1m arcillas suaves, 2m arcillas arenosas, 3m….arcillas limosas
1m(N10),2m(14),3m(NR)
0.5R 40.5 0.2 3.5
HV-40 Quillollaco 1m suelo arcilloso, 1.5m arcillo arenoso,2.5m……arenisca limosas arcillosas
2m(N5),3m(N5),4m(N23)
2m(N6),3m(N6),4m(N18)
10.5 0.33 3.3 1.6 4
HV-43 Aluvial arcillosas gravosas arenosas, limos
0m(N11),1m(N19),2m(N14),3m(N18),4m(N17)
19.75 0.35 3.3
HV-45 Quillollaco san Cayetano arcillas arenosas de consistencia duras 1m(N56) >50 plano 1.5
HV-61 Belén (0.90) suelo arcilloso blando, luego arcillaslimosas de consistencia media
1.7m(N10),2.3m(N14)
1.6m(N4),2.5m(N9)
1.6m(N7),2.7m(N10) 9 0.6 5.5 1.76
HV-62 San Cayetano Superior areno arcillosas, conglomerados
1m(N11),2m(N26),3m(30),4m(NR)
1m(NR) 29.25 0.33 3.5
HV-65 San Cayetano limos arcillosas gravas, conglomerados 1.65m(N18) 1.5m(N25) 1.5m(N9) 0.75m(N11) 15.75 0.37 3.1 1.65 5
HV-67 Aluvial-San Cayetano 1m-5m arcillas arenosas, 3m….. arenoarcillosas compactas
1m(N21),2m(N36),3m(N45),4m(NR….)
2m(NR……) 2m(N45),3m(NR……)
2m(N42),3m(N59),4m(N69),5m(N64),6m(N37)
46.44 0.2-0.3 2.5 1.5-2.7
* Valores-N(SPT): 1m(N36), a 1 m el valor-N=36
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