DEDICATORIA
A Amaia...
AGRADECIMIENTOS
A nuestras familias.
A la ilustre Universidad Central
de Venezuela, Facultad de Ingeniería y a la Escuela de Geología, Minas y
Geofísica.
A Cementos Caribe C.A. por su apoyo tecnológico y económico.
A nuestros Tutores: Omar Rojas, Ricardo Alezones y Mario
Perales.
A los profesores: Carlo Di Giorio, Franco Urbani y Paúl
Romero.
A María Auxiliadora y Eunice por su ayuda en los tramites y
papeleo.
A Luis José Coronel y personal de la Hacienda El Cedro.
Alberto Pacheco, Alonso, Ángela, Blas, Carlos Arraéz,
Ernesto, Gilberto, Herbert Fucknier, Luisito, Negro Primero, Señor Flores,
María Alejandra y Toña.
A Metallica por haber venido.
A Eduardo y demás trabajadores del
Bar Restaurant El Moderno.
A nuestros amigos y compañeros por
su apoyo durante nuestra carrera y vida.
RESUMEN
El
objetivo principal de este trabajo es hacer un estudio geológico y de
factibilidad de materiales a ser usados como agregados gruesos para concreto, localizada
en la “Hacienda El Cedro”, Bejuma, Distrito Montalbán, Estado Carabobo, con la
finalidad de estimar reservas disponibles a ser explotadas por la empresa
Cementos Caribe C.A. en los próximos años.
Para
llevar a cabo los objetivos planteados se realizaron tres etapas: la primera
denominada Precampo, la cual incluye todo lo referente a la recopilación
bibliográfica, fotointerpretaciones y reconocimiento de las vías de acceso
principales; la segunda denominada Campo, que incluye todas las
actividades realizadas en campo como la ubicación de afloramientos, toma y
ubicación de muestras y ubicación espacial de los distintos cuerpos de rocas
aflorantes; y la última etapa denominada como Laboratorio, que incluye
la elaboración e interpretación de los datos obtenidos en los ensayos de
martillo de geólogo, martillo Schmidt, carga puntual, desgaste los Ángeles,
análisis químico, difracción de RX y petrografía, además de incluir la
elaboración de mapas y cortes geológicos, mapa de calidad de roca, mapa de yacimientos
y secciones para cálculo de volumen.
En la zona de trabajo se
definieron las siguientes unidades litológicas, las cuales son mencionadas a
continuación de acuerdo a el área que ocupan:
- Unidad de esquistos calcítico
cuarzo micáceos (UECQM). (17,5 Km2)
- Unidad de esquistos cuarzo
micáceos (UEQM). (4,7 Km2)
- Unidad de Coluvión (UC). (1,5 Km2)
- Unidad de mármol (UM). (1,3 Km2)
Las unidades de esquistos y
mármol (UECQM, UEQM y UM), se estima que alcanzaron la facies de los esquistos
verdes, zona de la clorita, con un protolito sedimentario y correlacionables
con la Formación Aroa. La Unidad de Coluvión (UC), es la litología más reciente
de la zona, se encuentra en contacto discordante sobre las unidades mencionadas
anteriormente y está constituida principalmente por fragmentos de roca y cuarzo
tamaño grava.
El área de estudio presenta dos sistemas de fallas, uno con orientación N40ºE a N25ºW que
desplaza a un segundo sistema con orientación N80ºW a E-W; pliegues cerrados
con ejes axiales orientados S34ºW11º y en menor proporción pliegues muy
cerrados, con eje axial orientado N18ºW44º, definiéndose por lo menos dos
periodos de plegamiento f1 y f2. La foliación es la textura predominante,
resaltando en las unidades de esquistos calcítico cuarzo micáceos (UECQM) y
esquistos cuarzo micáceos (UEQM) y orientada preferencialmente N65ºE 45ºN y
N20ºW 20ºS.
Basado en los resultados de los análisis químicos y
geomecánicos, la Unidad de mármol (UM) resulta ser la roca de mejor calidad
para ser usada como agregados gruesos para concreto, por lo tanto se propone
como zona de explotación el área ubicada entre las coordenadas UTM 1.118.100 -
1.119.000 Norte y 572.000 - 573.000 Este, en la cual se han establecido dos
yacimientos.
Las reservas estimadas por el método
de secciones verticales para los yacimientos 1 y 2 pertenecientes a la Unidad
de mármol son de 13.978.266 m3,
para la cual se propone la explotación del área a cielo abierto, ya que las
reservas estimadas fueron calculadas basándose en los datos geológicos de
superficie y topográficos, usando como base la menor elevación (680 m s.n.m.).
ÍNDICE GENERAL
|
|
|
|
2-. CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS
|
|
|
|
3-.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS Y METODOLOGÍA |
|
3.2.1 Martillo Schmidt |
|
3.2.2
Martillo de Geólogo |
|
3.2.3 Carga Puntual |
|
3.2.4 Desgaste Los Ángeles |
|
3.4 Espectrometría de Fluorescencia
(análisis químicos) |
|
|
4-.
GEOLOGÍA REGIONAL
|
|
4.2.1 Complejo de la Costa |
|
4.2.2 Grupo Caracas |
|
4.2.3
Formación Aroa |
|
|
5-.
GEOLOGÍA LOCAL
|
|
5.1.1 Foliación |
|
5.1.2 Plegamientos |
|
5.1.3 Fallas |
|
5.1.4 Diaclasas |
|
5.1.5 Vetas |
|
5.1.6
Boudinage |
|
|
|
5.2.1 Aspectos Generales |
|
5.2.2.1 Ubicación y Extensión |
|
5.2.2.2 Contactos |
|
5.2.2.3 Características de Campo |
|
5.2.2.4 Composición
Mineralógica. |
|
5.2.2.5 Descripción
Mineralógica Detallada |
|
5.2.3.1 Ubicación y Extensión |
|
5.2.3.2 Contactos |
|
5.2.3.3 Características de
Campo |
|
5.2.3.4 Composición
Mineralógica |
|
5.2.3.5 Descripción Mineralógica
Detallada |
|
5.2.4.1 Ubicación y Extensión |
|
5.2.4.2 Contactos |
|
5.2.4.3 Características de
Campo |
|
5.2.4.4 Composición
Mineralógica |
|
5.2.4.5 Descripción
Mineralógica Detallada |
|
5.2.5.1 Descripción |
|
5.2.6 Correlación con Unidades Formales |
|
|
6-. ESTADO
FÍSICO DE LA ROCA
|
|
6.3 Unidad de Mármol (UM) |
|
|
7-.
METAMORFISMO
|
|
7.1
Texturas Metamórficas y su Relación con las Fases de Deformación |
|
|
8-.
RESISTENCIA MECÁNICA DE LAS ROCAS
|
|
|
9-.
ANÁLISIS QUÍMICOS
|
|
|
10-.
ESTIMACIÓN DE RESERVAS
|
|
|
11-.
ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES
|
|
|
|
|
13-.
BIBLIOGRAFÍA
14-. ANEXOS |
1-. INTRODUCCIÓN
1.1.- Objetivo:
El presente trabajo
tiene la finalidad de caracterizar geológicamente, determinar la factibilidad y
estimar reservas de los materiales a ser usados como agregados gruesos para
concreto ubicados en la “Hacienda El Cedro”, disponibles a ser explotados por
la Empresa Cementos Caribe en los próximos años.
Con este proyecto se pretende
además cumplir con el último requisito académico del pensum de estudio del
Departamento. de Geología, Escuela de Geología, Minas y Geofísica, Facultad de
Ingeniería de la Universidad Central de Venezuela, para optar al título de
Ingeniero Geólogo.
1.2-. Ubicación y Extensión del Área
de Estudio:
El área de trabajo se
encuentra ubicada en el Estado Carabobo (Ver
mapa de ubicación relativa), Distrito Montalbán. "Hacienda El
Cedro", la cual se encuentra al sur de la población de Montalbán y de la
carretera Panamericana, a 12 Km. al Suroeste de Bejuma. La extensión de la zona
de trabajo es de 25 Km2,
entre las coordenadas U.T.M: (Ver mapa
de límite de zona).
Lindero Norte: 1.112.000 Norte.
Lindero Sur: 1.116.000 Norte.
Lindero Este: 576.000 Este.
Lindero Oeste: 569.000 Este.
1.3-. Vías de Acceso:
La vía de acceso
principal de la zona de estudio es la Carretera Panamericana, la cual une las
localidades de Valencia, Capital del estado Carabobo, con las poblaciones de
Bejuma, Miranda y Montalbán, en sentido hacia la Ciudad de Barquisimeto.
Bejuma se encuentra a una
distancia de 36 Km. de Valencia, 41 Km. de Nirgua y 8 Km. de Montalbán. De manera general las vías de acceso a la
zona son carreteras pavimentadas y de dos canales, con buen mantenimiento y a
una distancia corta de la capital del estado, donde se enlaza con la Autopista
Regional del Centro.
La hacienda El Cedro, se
encuentra ubicada al sur de la población de Montalbán y de la carretera
Panamericana, a 12 Km al Suroeste de Bejuma. Unida a través de una vialidad no
pavimentada de 7 Km. de longitud y de un solo canal amplio.
1.4-. Trabajo de Campo y
Laboratorio:
Para la elaboración del
siguiente trabajo, fue necesario cumplir con diferentes etapas, denominándolas
según su orden como: Precampo, Campo y Laboratorio, (Ver esquema de metodología de trabajo).
En la etapa de “Precampo” se realizó la revisión
bibliográfica con la finalidad de obtener conocimientos previos sobre la
geología de la zona de estudio, así como conocer de igual manera los procesos
tectónicos que afectan la zona. Por otra parte, se elaboro la interpretación de
las fotografías aéreas, en el cual se pudo establecer, cuales eran las
estructuras geológicas que serían encontradas en campo, topografía, drenaje,
así como las vías de acceso para poder llegar con mayor facilidad a los
afloramientos. De esta forma se procedió a trasladar todos los datos obtenidos
a partir de las fotografías aéreas a los mapas.
La etapa de “Campo” se inició elaborando un
reconocimiento geográfico del área de
estudio, estableciendo así la logística de trabajo (campamento, vías de acceso,
ubicación de los distintos afloramientos en quebrada, cortes de carreteras y
laderas),.Posteriormente se iniciaron dos jornadas de campo, la primera entre
el 17-04-99 y 24-04-99, la segunda entre 15-05-99 y 22-05-99, donde se realizó el levantamiento geológico
que incluyó descripción, toma de muestras, ubicación geográfica y espacial de
los distintos cuerpos de roca que afloran.
La
etapa de “Laboratorio” cubre
lo referente a los siguientes análisis y ensayos:
- Petrografía
- Análisis
Químicos por fluorescencia de rayos X
- Difracción
de rayos X
- Ensayos
Geomecánicos
§
Carga
Puntual
§
Desgaste
Los Ángeles (durabilidad)
§
Martillo
Schmidt (dureza)
Además de la elaboración de mapas
geológicos estructurales, calidad de roca, factibilidad, cortes geológicos y
cálculos de reservas estimados.
1.5-. Trabajos Previos:
§
Agueverre y Zuloaga (1937) establecen las primeras nomenclaturas
estratigráficas y definiciones sobre la geología estructural de las rocas
aflorantes en las cercanías a Caracas.
§
Menéndez (1966) reconoce 4 fajas tectónicas en la parte central de
las montañas occidentales del Caribe en Venezuela. Estas fajas contienen rocas
metasedimentarias de bajo grado, de edad Jurásico del Grupo Caracas.
§
Bellizia y Rodríguez (1968) realizan estudios regionales de la geología de
los estados Yaracuy, parte de Falcón, Carabobo y Cojedes, describiendo unidades
metamórficas nuevas (Formaciones Nirgua y Aroa), y las correlacionan con
unidades correspondientes al Grupo Caracas.
§
Morgan (1969) realiza estudios en el área de Valencia, estado
Carabobo aportando valiosos detalles sobre la geología estructural de la
Cordillera de la Costa en esta región, estableciendo dos sistemas de fallas,
uno con rumbo E-W y otro con rumbo N20ºW.
§
González (1972) realiza estudios geológicos en la zona de Valencia,
extendiendo la Formación Nirgua hasta la zona de Puerto Cabello.
§
Blanco (1980) trabaja en el extremo occidental de la cordillera de
la costa y define unidades litológicas informales, donde las describe
detalladamente.
§
Navarro (1988) redefine un conjunto de rocas metamórficas como Fase
Nirgua, formando parte de la unidad litodémica denominada Complejo de la Costa.
§
Rodriguez (1992) establece la importancia económica de yacimientos de
minerales no metálicos, como lo son las
calizas metamórficas del estado Carabobo.
2-. CARACTERISTICAS
FISIOGRÁFICAS
2.1-. Fisiografía y Relieve:
El área de trabajo se encuentra
ubicada en la “Hacienda El Cedro”, entre las coordenadas Norte 10º 6’ 32” – 10º
8’ 37” y Oeste 68º 19’ 10” – 68º 21’ 42” a 12 Km. al Suroeste de Bejuma,
Municipio Bejuma, Distrito Montalbán, Estado Carabobo. Hoja 6546-III-NO
(Cartografía Nacional). Dentro del valle alto del Río Cojedes en la provincia
fisiográfica de la Cordillera de la Costa, subprovincia Cordillera de la Costa
Central, correspondiente a un rectángulo irregular de 25.600 km2, constituye un sistema orográfico complejo de
rumbo Este-Oeste. Básicamente la topografía se puede dividir en dos unidades,
basadas en fotointerpretación: misión 0302136 y números de tomas 062-061-060.
Unidad de Filas: ocupa un 85 % de la
superficie de la zona de estudio, constituída por un conjunto de montañas
alineadas con direcciones N10E al este y oeste del área de estudio, S80E al
norte y sur del área de estudio formando una especie de “círculo” delineado por
la línea de cresta de las filas. Las montañas presentan alturas entre los 800 y
1.000 m s.n.m, con topes redondeados y laderas de ángulos suaves a abruptos fuertemente marcadas por la acción de
los drenajes secundarios. Perpendicular a las filas y paralelos a los drenajes
secundarios se distinguen diversos estribos cuyas terminaciones son suaves
contra la unidad de valle. En la zona central se distinguen un grupo de colinas
no alineadas, de forma circular con topes redondeados y laderas suaves.
Unidad de Valle: ocupa un 15 % de la
superficie de la zona, constituída por un valle intramontano ubicado en la
parte central de la unidad de fila, con
elevación sobre el nivel del mar de 700 m. El valle es amplio con un área
aproximada de 2 km2, el cual ha sido aprovechado para el cultivo de
la hacienda. Hacia el sureste se aprecia un valle encajado y estrecho, orientado en forma similar a las
filas Este y Oeste (N10E), este valle
culmina en el cauce del río Bejuma.
2.2-. Drenaje:
El drenaje principal de
la zona de estudio lo constituye el río Bejuma de régimen permanente, ubicado
en el límite sureste de la misma, con una dirección N50ºE. Su canal es rectilíneo,
amplio y vierte sus aguas hacia el sur. Los drenajes secundarios tienen su
origen en las cabeceras, activos durante casi todo el año, encajados y con un
patrón dendrítico, estos confluyen en los valles para verter sus aguas hacia el
sureste, para descargarlas en el río Bejuma. Los diversos drenajes secundarios
y su constante aporte han permitido el desarrollo de un dique artificial
ubicado en la zona central de la
Hacienda El Cedro.
2.3.- Acuíferos
Subterráneos:
Según Gavotti (1973), el rendimiento en
general del área Bejuma-Montalbán es de 10 a 30 Lts/seg, con PH básico (<
7), alcalinidad entre 36 y 280 ppm, conductividad específica buena,
concentración de minerales: Sílice 12-60 ppm, Sodio 54 ppm, Potasio 0,5-2 ppm,
Hierro < 0,2 ppm, Manganeso 0,1 ppm, Sulfatos 250 ppm, Nitrato 45 ppm,
Cloruro 350 ppm, Fluoruro 1,3 ppm. Por su contenido químico las aguas son aptas
para uso doméstico, irrigación e industrial.
2.4-. Clima:
En las montañas de Nirgua,
donde se hallan localidades tales como Montalbán, Miranda, Bejuma y Chirgua,
las laderas interiores de suave pendiente y valles amplios, reciben la
influencia de los vientos llaneros en forma de masas ascendentes en relación
con las que descienden de las altas filas situadas al Norte de dichos valles. (Vila. 1966).
El clima es tropical con
lluvia en la posición alta del sol. Las precipitaciones son por temporadas, la
precipitación media es de 1208 mm, y la temperatura media es de 24 a 25º C,
estando controlada por la relativa altura de la zona, de aproximadamente 700 m
s n m.
2.5-. Vegetación:
En la zona norte la
vegetación es escasa, mientras que hacia el sur es abundante, típica de clima
tropical lluvioso y desarrollada en los bordes de quebradas y ríos. Presencia
de árboles de gran tamaño en las zonas más húmedas y arbustos diversos en las
zonas más secas. La zona es característica
de amplios cultivos tanto en los valles como en algunas laderas. Según Rodriguez (1992), la zona presenta una
cobertura vegetal rica en género agabáceas, las cuales normalmente crecen sobre
suelos anómalos, ricos en carbonato de calcio (Figura 4).
Figura 4. Fotografía
de planta del género agabácea, especie típica de suelos o rocas con un contenido
anómalo en porcentaje de carbonato de calcio.
3-. FUNDAMENTOS TEORICOS Y METODOLOGÍA
3.1-. Estado Físico de la Roca:
Salcedo (1970) indica que una roca con
grado avanzado de meteorización que presente restos de su textura original y
que, debido a su consistencia, pueda ser desintegrada por medios mecánicos
suaves, se puede llegar a clasificar como suelo o roca, entonces el termino más
apropiado sería “roca meteorizada blanda (RMb)” aunque se suponga que pueda
comportarse mecánicamente como suelo. Para ello, se debe buscar el término y la
nomenclatura que refleje las características de la roca tanto del grado de
meteorización, consistencia y fracturamiento (Tabla 1).
Flores (1969) establece la nomenclatura y el
orden para la descripción del estado físico de la roca en campo:
§
La
primera letra, es decir, R, se
refiere siempre a la roca.
§
La
segunda letra, indica el grado de meteorización y la escala en orden de menor a
mayor.
§
La
tercera letra indica la consistencia y la escala varía de Dura (d) a
Blanda (b).
§
La
cuarta letra indica el grado de fractura, y la escala va desde roca Sana (s)
a Fracturada (f).
3.1.1-. Según el estado de meteorización:
§
Roca fresca: (RF) roca que conserva sus características originales y no muestra
efectos de meteorización.
§
Roca meteorizada: (RM) roca cuya composición
química, textura, estructura y color han sido levemente alterados y son
próximos a la original.
§
Roca muy meteorizada: (RmM) cuyas propiedades han
sido muy alteradas, el arreglo de los componentes han perdido su rigidez
original, cambios notables en el color y perdida de su consistencia.
§
Roca descompuesta: (RD) roca que sólo conserva
restos de su textura y estructura original.
3.1.2-. Según la consistencia:
§
Roca dura: (Rd) aquella en la cuál es
necesario el uso de explosivos para su remoción. En caso de estar muy
fracturada, se pueden usar medios mecánicos de gran intensidad.
§
Roca blanda: (Rb) aquella roca que se
puede disgregar por medios mecánicos simples.
3.1.3-. Según la frecuencia de diaclasas:
§
Roca sana: (Rs) aquella que no presenta
fracturas o la frecuencia de diaclasas es menor a una diaclasa por m. (<1:1)
§
Roca fracturada: (Rf) donde la frecuencia de diaclasas
varía entre 1 y 15 diaclasas por m. (1-15:1)
§
Roca muy fracturada: (Rmf) la roca presenta una
frecuencia mayor a 15 diaclasas por m. (>15:1)
TABLA 1
Características de las Rocas y su
Nomenclatura. Salcedo 1970.
ROCA
|
METEORIZACIÓN
|
DUREZA
|
FRACTURA
(Frecuencia)
|
|
(R) |
Fresca
(F) |
Dura (d) |
Sana
(s)<1 |
|
|
Meteorizada
(M) |
+ |
|
|
|
Muy meteorizada (mM) |
|
Fracturada (f) 1-15 |
|
|
Descompuesta
(D) |
- |
|
|
|
Suelo residual (SR) |
Blanda (b) |
Muy fracturada (mf)>15 |
3.2-. Ensayos Mecánicos de las
Rocas:
En este punto se
trataran los diferentes ensayos efectuados en laboratorio para determinar las
propiedades mecánicas de las rocas.
Para obtener dichas propiedades hay que acudir a una muestra de tamaño
suficiente para que incluya a un gran número de partículas constituyentes, pero
suficientemente pequeño para excluir las discontinuidades estructurales mayores,
de forma que las propiedades de la muestra sean homogéneas.
3.2.1-.
Dureza de las Rocas: ( Martillo de Schmidt)
El martillo de Schmidt
consiste en un dispositivo que registra el rebote de un cilindro metálico que,
impulsado por un muelle, choca con la superficie de la roca. El martillo L
permite medir valores de la resistencia a compresión simple de la roca,
comprendidos entre 20 MN/m2 y 300 MN/m2. Barton y Choubey proponen la siguiente
fórmula para calcular la resistencia a compresión simple de la roca (Figura 5)
partiendo del índice de rebote:
Log (Gc
) = 0,00088*G*.R + 1,01, donde:
Gc : resistencia a
compresión simple de la capa superficial de la roca (MN/m2)
G: densidad de la roca seca (KN/m3)
R: índice de rebote
Figura 5. Gráfico de Correlación para el Martillo de Schmidt Tipo L.
Relación entre el rebote y la
resistencia a la compresión, tomado y modificado de Brown. (1981).
Para
la utilización de esta fórmula, el martillo debe colocarse verticalmente hacia
abajo sobre una superficie horizontal, es decir, en la condición de
rebotemínimo. En caso de no estar colocado en la forma anteriormente descrita
se debe corregir para reducir el rebote (r) del martillo Schmidt ( Tabla 2).
TABLA 2
Corrección
del rebote (R) del martillo Schmidt.
|
REBOTE |
HACIA ABAJO |
HACIA ARRIBA |
HORIZONTAL |
REBOTE |
HACIA ABAJO |
|
R |
A = -90º |
A = -45º |
A = + 90º |
A = + 45º |
A = 0º |
|
10 |
0 |
-0,8 |
----------- |
---------- |
-3,2 |
|
20 |
0 |
-0,9 |
-8,8 |
-6,9 |
-3,4 |
|
30 |
0 |
-0,8 |
-7,8 |
-6,2 |
-3,1 |
|
40 |
0 |
-0,7 |
-6,6 |
-5,3 |
-2,7 |
|
50 |
0 |
-0,6 |
-5,3 |
-4,3 |
-2,2 |
|
60 |
0 |
-0,4 |
-4,0 |
-3,3 |
-1,7 |
Los números de rebote en
práctica van de 10 a 60. El número más bajo se aplica a las rocas más débiles
(sc < 20 MPa), mientras que el más alto se aplica a las rocas muy
duras (sc > 150 MPa). Las rocas muy débiles no se pueden ensayar
con el martillo L.
Para una resistencia de
la roca determinada, el número de rebotes es mínimo cuando el martillo se usa
verticalmente hacia abajo (rebote contra la gravedad) y máximo cuando se coloca verticalmente hacia arriba. Miller (1965) plantea que el movimiento
del bloque cuando es golpeado puede ser una de las causas que expliquen los
rebotes muy bajos obtenidos en un determinado conjunto de resultados y que
raras veces se obtienen lecturas altas.
3.2.2-. Dureza de las Rocas: ( Martillo de geólogo)
Miller (1965) presenta una
clasificación de la dureza de las rocas en seis grupos según su comportamiento
frente al martillo de geólogo (Tabla 3).
TABLA 3
Dureza de
las Rocas Frente al Martillo de Geólogo.
GRADO
|
DESCRIPCION
|
IDENTIFICACION DE
CAMPO
|
Valor aproximado de la resistencia a la compresión simple MPa |
|
R1 |
Roca muy débil |
Deleznable bajo golpes fuertes con la parte
puntiaguda del martillo geológico; puede desconcharse con una navaja. |
1,0-5,0 |
|
R2 |
Roca débil |
Se desconcha con dificultad con
una navaja; se pueden hacer marcas poco profundas golpeando fuertemente la roca
con la punta del martillo. |
5,0-25 |
|
R3 |
Roca media |
No se raya con una navaja; las
muestras se pueden romper con un golpe firme con el martillo. |
25-50 |
|
R4 |
Roca dura |
Se necesita más de un golpe con el
martillo geológico para romper la muestra. |
50-100 |
|
R5 |
Roca muy dura |
Se necesitan muchos golpes con el
martillo geológico para romper la muestra. |
100-250 |
|
R6 |
Roca extremadamente dura |
Sólo se pueden romper esquirlas de
la muestra con el martillo geológico. |
>250 |
3.2.3-.
Ensayo de Carga Puntual:
Consiste en determinar
el índice de resistencia en muestras de roca de geometría irregular o cilíndrica
( sin preparaciones especiales), las cuales son sometidas a carga entre dos
piezas cónicas de punta redondeada. El ensayo mide el Índice de resistencia a
carga puntual, Is (50) y el Índice de Anisotropía Ia (50).
3.2.3.1-. Normas del
Ensayo:
§
El
sistema de aplicación de carga debe poseer puntas cónicas, alineadas en un
rango de + 0,2 mm, ángulo de truncamiento igual a 60º ,de 5 mm de radio y construidas con acero o
tungsteno.
§
Las
muestras pueden poseer formas irregulares donde las dimensiones deben cumplir
que la longitud sea mayor a 0.5 veces el diámetro y la altura (D), estar
comprendida entre 0.3W y W, donde W es el ancho del bloque. (Figura 6)
§
Se
ubica la muestra y se aumenta la presión hasta que hagan contacto las puntas
con la muestra, y con el indicador en cero .
§
Se
deben determinar la distancia (D+ 2%) y el ancho (W+5%)
perpendicular a la dirección de carga en milímetros.
§
Se
aplica la carga en forma progresiva hasta que falle la muestra ( 10-60 seg.) y
se debe registrar la carga (P) en KN.
§
En
caso de que la muestra se fracture parcialmente (esquirlas) se debe rechazar el
proceso.(Figura 7).
§
A las
muestra que presenten planos de debilidad (estratificación, foliación, etc.) se
debe aplicar el ensayo paralelo y perpendicular a los mismos.
Figura 6. Requerimientos geométricos para el ensayo de carga puntual, para
muestras irregulares. Tomado de De
Marco. 1995
Figura 7. Modelo de Fractura bajo el cual se debe rechazar el ensayo
de carga puntual. Tomado de De Marco. 1995.
El ensayo de carga
puntual puede ser aplicado de las siguientes formas, dependiendo del tipo de
muestra y relación longitud / diámetro:
Ensayo axial: Se realiza en núcleos de roca cuya
relación longitud / diámetro varía entre 0.3 y 1.0.
Ensayo de bloques y muestras irregulares: Se realiza en bloques de roca de 50
+ 35 mm de tamaño y la relación
W/D debe estar entre 0.3 y 1.0. La longitud (L) debe ser por lo menos 0.5 W.
Ensayo diametral: se realiza en núcleos de roca cuya
relación longitud / diámetro sea mayor que 1.0.
3.2.3.2-. Cálculos: (De Marco. 1995) Se debe:
1) calcular el índice de carga
puntual (Si) mediante la expresión:
Is = P / De2 (N/mm2 = MPa)
Donde (De) es el “diámetro del núcleo
equivalente” dado por:
De2 = D2 para el ensayo diametral.
= (4 . A) / p para el ensayo axial, bloque o irregular.
Siendo A = W. D ó área mínima de la
sección transversal del plano de rotura (mm2).
2) Determinar el Índice de carga
puntual corregido ( Is 50) mediante la siguiente expresión:
Is (50) = F. Is
Donde (F) es el factor de corrección
por tamaño obtenido por la expresión:
F = ( De / 50) 0.45 para (De) en mm.
3) Calcular el valor promedio de Is
(50) para cada conjunto de ensayos descartando los dos
valores más altos y los dos más bajos.
4) Determinar el Índice de
Anisotropía (Ia) mediante la siguiente ecuación:
Ia = Is
(50) perpendicular.
Is (50) paralelo.
(Ia) tendrá valores próximos a 1.0
para rocas isotrópicas y valores mayores para las anisotrópicas.
3.2.3.3-. Reporte de resultados:
§
Los
resultados deben ser expresados en tablas, separados por el tipo de ensayo
aplicado.
§
El
reporte de los resultados debe incluir:
a)
Número
de muestra, proveniencia, litología, grado de meteorización, tipo y orientación
de planos de debilidad.
b)
Tipo
de rotura: a) corte oblicuo, b)resquebrajamiento axial, c)exfoliación axial o
combinación de estas. (Figura 8)
c)
Listado
de valores obtenidos para P, D, Is, Is (50), W, De, De2 y F.
d)
Dirección
de la carga : paralela o perpendicular a los planos de anisotropía.
e)
Valores
promedio de Is(50). Para las rocas anisotrópicas indicar los valores por
separado para cada una de las condiciones del ensayo (paralelo o perpendicular)
y su correspondiente índice de Anisotropía (Ia).
f)
Estimar
la resistencia a la compresión uniaxial, con la siguiente relación:
sc = 25 . Is
(50)
g)
Clasificación
de la roca según la resistencia a la compresión simple o uniaxial (Ver Tablas 4
y 5 de clasificación según Franklin
1989 y Deere & Miller 1966)
Figura 8. Modos de falla típicos para ensayos de bloques y muestras
irregulares. Tomado de De Marco
1985
TABLA 4
Clasificación de la Roca a la
Resistencia a la Compresión Simple. Índice de Franklin
(1989).
|
CLASIFICACION DE LA ROCA |
sc
= Kg / cm2 |
|
Extremadamente débil |
< 20 |
|
Muy débil (Roca blanda) |
20 – 60 |
|
Débil |
60 – 200 |
|
Medianamente resistente |
200 – 600 |
|
Muy resistente |
600 – 2000 |
|
Extremadamente resistente |
> 2000 |
TABLA 5
Clasificación
de la resistencia de la roca. (Deere
& Miller, 1966)
|
Clase |
Descripción de la resistencia |
Resistencia a la compresión simple (MPa) |
A
|
Muy alta |
>200 |
|
B |
Alta |
100-200 |
|
C |
Media |
50-100 |
|
D |
Baja |
25-50 |
|
E |
Muy baja |
<25 |
3.2.4-. Desgaste: ( Abrasión o Desgaste Los Ángeles)
3.2.4.1-. En agregados gruesos menores de 38,1 mm ( 1 ½”): (COVENIN 266-77)
Equipo: Máquina de los Ángeles, cedazos, balanza y carga
abrasiva ( esferas de acero de 4,7 cm de diámetro y 390 gr). El número de
esferas varía según la gradación y el peso de la carga.
Material a ensayar: muestra de agregado limpio,
previamente secado en un horno a 105º C hasta un peso aproximadamente constante
(Tabla 6).
TABLA 6
Gradaciones
de muestra de Ensayo.
|
Tamaño del cedazo (aberturas cuadradas) |
Peso de los tamaños indicados (gr) |
||||
|
PASA |
RETENIDO EN |
A |
B |
C |
D |
|
38,1 mm (1 ½”) |
25,4 mm |
1250 + 25 |
|
|
|
|
25,4 mm (1”) |
19,0 mm |
1250 + 25 |
|
|
|
|
19,0 mm ( ¾”) |
12,7 mm |
1250 + 10 |
2500 + 10 |
|
|
|
12,7 mm ( ½”) |
9,51 mm |
1250 + 10 |
2500 + 10 |
|
|
|
9,51 mm (3/8”) |
6,35 mm |
|
|
2500 + 10 |
|
|
6,35 mm ( ¼”) |
4,75 mm |
|
|
2500 + 10 |
5000 + 10 |
|
4,75 mm ( # 4) |
2,38 mm |
|
|
|
5000 + 10 |
|
TOTAL |
5000 + 10 |
5000 + 10 |
5000 + 10 |
5000 +10 |
|
Procedimiento:
§
Se
toma el peso de la muestra antes del ensayo.
§
Se coloca
la muestra en la máquina Los Ángeles y se hace rotar el tambor a una velocidad
de 30 a 33 r.p.m. durante 500 revoluciones ( velocidad constante).
§
Se
descarga la muestra y se hace una separación preliminar en un cedazo mayor a
1,68 mm y la porción más fina en uno menor a 1,68 mm.
§
Se
pesa la porción.
Resultados: La diferencia entre el peso inicial y final de la muestra
de ensayo se expresa como porcentaje del peso original. Este valor se toma como
el porcentaje de desgaste De.
3.2.4.2-. En agregados gruesos mayores a 190 mm ( ¾ “): ( COVENIN 267-78)
Tanto el equipo, el material y el
procedimiento para ejecutar el ensayo son los mismos que los de agregados
gruesos menores que 38,1 mm (1 ½”).
3.3-. Difracción de Rayos X y sus Usos en las Ciencias Geológicas:
Grande (Inédito). En el método de
Debye-Scherrer la muestra de polvo se hace girar sobre su eje para obtener
todas las reflexiones posibles. En el difractómetro la muestra rota lentamente
y en forma plana, mientras que el detector de rayos X gira sobre la muestra
para tomar y registrar las reflexiones producidas (Figura 9).
Figura 9. Esquema de las partes de un difractómetro de rayos X.
(Tomado y modificado de Cullity,
1967)
El registro es digital y su
presentación es por medio monitores de computadoras y puede ser impreso
fácilmente, además cuenta con la ventaja de ser guardado en memorias de discos
blandos, duros (C.D) y en librerías conteniendo miles de patrones de picos de
minerales o sustancias sintéticas, generando una base de datos para realizar
comparaciones digitales con el patrón de una muestra desconocida, permitiendo
la identificación de la misma.
La muestra para el
difractómetro se prepara esparciendo uniformemente el polvo de muestra sobre un
portaobjetos de vidrio y comprimiéndolo suavemente para lograr una superficie
plana. La lámina se fija dentro del instrumento con pinzas y se hace girar
mientras es irradiada por un haz colimado de rayos X monocromáticos. Al mismo
tiempo un detector de rayos X rota alrededor de la muestra para captar los
rayos X producidos por la reflexión dentro de los cristales minerales. Cuando
el goniómetro está en cero, el haz de rayos X es paralelo a la lámina y pasa
directo al detector.
La lámina montada y el detector giran por medio de un motor,
pero con engranajes distintos, de forma
tal que la lámina gire qº, y el detector gire 2qº para poder captar las
reflexiones, de este modo la suma de reflexiones producidas por planos
similares generan un “pico”. A medida que giran tanto la muestra como el
goniómetro, se registran varios picos o familias de planos hkl (Figura 10). A
cada pico corresponde un ángulo 2q el cual permite resolver la ecuación de Bragg para d, conocida la longitud de la onda
Ka de la radiación utilizada.
Figura 10. Ejemplo de un
registro de un difractómetro
donde la posición de los picos corresponden con los arcos o familias de planos
hkl y su intensidad depende de la densidad atómica en esos planos. Tomado de KLEIN y HURLBUT, 1985.
Los espaciamientos dHKL
de los minerales se hallan en catálogos internacionales o tarjetas de
identificación. Las intensidades o alturas de los picos se reportan con
respecto a la altura del pico máximo para cada mineral y dependen de la
densidad atómica de las familias de planos que producen las reflexiones.
3.3.1-. Equipo:
El equipo usado para la difracción
de rayos X consiste en un difractómetro marca Phillips propiedad del
laboratorio de difracción de rayos X de la universidad central de Venezuela,
modelo del goniómetro PW-3020, modelo del generador PW-1130/96, modelo del
detector 1711/90 ,usando filtro de cobre. La corrida es registrada por el
software APD ( automatic powder diffraction) código PW 1877, versión 3.5 B, con
última actualización en Abril de 1992, subprogramas Cal-Dol (para corridas
calcita – dolomita) y DESCO 30 (para roca total).
3.3.2-. Muestras Para Análisis de Roca Total:
En este proceso se siguen los
siguientes pasos:
3.3.2.1-. Disgregación -
pulverización:
§
Disgregación
de la roca con un martillo y cincel sobre una lámina de hierro.
§
A
continuación el pedazo extraído se observaba cuidadosamente para encontrar
aquellas zonas meteorizadas como manchas de óxidos de hierro o costras tales
como sulfatos y cuarzo.
§
Se remueven
las partes manchadas con un cuchillo u hojilla.
§
El
trozo de roca más fresco elegido se lava con agua desmineralizada para la
remoción de partículas.
§
Se
disgrega mediante un proceso de molienda en máquinas trituradoras, obteniendo
un polvo fino.
3.3.2.2-. Montura desorientada:
El polvo
del paso anterior se monta en el portamuestras siguiendo las recomendaciones
hechas por Moore & Reynolds (1989):
§
Se
coloca un vidrio esmerilado a una placa de aluminio especial de difracción por
el lado de incidencia de los rayos x, el vidrio se ajusta con cinta plástica
transparente y se voltea el conjunto vidrio esmerilado - placa (Figura 11A).
§
Se
agrega el polvo fino con una espátula cuidando que esta se mantenga
perpendicular a la superficie del aluminio para lograr la máxima desorientación
(Figura 11A).
§
Se
llena el espacio de la plaquita con el polvo.
Se coloca un vidrio normal
ajustándolo también con cinta plástica transparente teniendo cuidado de no
hacer mucha presión (Figura 11B).
§
Se
voltea el conjunto y se retira el vidrio esmerilado cortando las cintas con una
hojilla (Figura 11C), de esta manera la cara de incidencia de los rayos X queda
desorientada por la superficie esmerilada (Figura 11D).
Figura 11. Método de preparación de montura
del polvo desorientado. Tomado de Moore
& Reynolds (1989)
§
§
3.4-. Espectrometría de
Fluorescencia:
§
Método de análisis
químico capaz de excitar sistemas químicos con radiación electromagnética y
como consecuencia vuelven a emitir radiación de la misma longitud de onda o de
una longitud de onda modificada.
§
La medición de la
intensidad de la fluorescencia permite determinar cuantitativamente vestigios
de muchas especies orgánicas e inorgánicas. Una de las características más
atractivas de la fluorometría es su sensibilidad inherente, en el cual los
limites inferiores con frecuencia presentan errores menores a unas pocas
milésimas o quizás centésimas de una parte por millón.
§
3.4.1-. Medición de la Fluorescencia:
§
Los distintos
componentes de un instrumento para medir la fluorescencia son básicamente:
fuente, monocromador o filtro, célula de la muestra, monocromador o filtro
secundario, detector y amplificador o medidor (Figura 12).
Figura 12. Componentes de un fluorómetro o espectrofluorómetro.
El método consiste en
hacer que la radiación de una fuente apropiada atraviese el monocromador o
filtro que sirve para trasmitir la parte del haz que excitará la fluorescencia,
pero excluye longitudes de onda que son posteriormente producidas por la
muestra irradiada. La muestra emite radiación fluorescente en todas
direcciones, pero se observan las perpendiculares al haz de luz de excitación.
La radiación emitida llega a un detector fotoeléctrico después de atravesar un
segundo filtro que aísla el pico fluorescente. La salida del detector es
amplificada y exhibida en un medidor, un registrador o un osciloscopio.
§
§
§
4-. GEOLOGÍA
REGIONAL
§
§
4.1-. Geología Estructural Regional
§
La Hacienda "El Cedro", Bejuma,
Estado Carabobo, está comprendida en lo que Bell
(1968) y Morgan (1969)
consideran la Faja Tectónica de la Cordillera de la Costa (Figura 13), la cual
es una continuación de la Cadena Litoral o de la Cordillera propiamente dicha.
Estructuralmente forma parte de un gran anticlinorio con un rumbo aproximado
N75ºE, limitada al Norte por la falla de El Caribe y al Sur por la falla de La
Victoria, ambas longitudinales con un rumbo aproximado Este-Oeste. Esta gran
faja montañosa tiene una extensión aproximada de 300 Km de longitud, desde la
depresión de Barquisimeto hasta la de Unare. (Tomado de González,1977).
§
Figura 13. Fajas
tectónicas en la parte central de la Cordillera de la Costa. Tomado y
modificado de Bell (1968).
§
González
(1977) establece que la
falla de La Victoria ubicada al sur es reconocida en la zona de
Valencia-Bejuma, sufriendo esta un desplazamiento hacia el Norte, para luego
seguir con su rumbo predominante Este-Oeste. Evidencia de las mismas son las
depresiones o valles estructurales de Miranda, Bejuma y Nirgua, en estos casos
la falla que originaria las depresiones sería secundaria, posiblemente asociada
a las fallas de La Puerta, Guarico y el sistema de fallas de Paracotos y
Tucutunemo. Fallas menores transversales
desplazan las fallas principales de manera escalonada, (Ver mapa geologíco Hoja D-6, Creole Petroleum
Corporation).
La estructura general de
la Cordillera de la Costa presenta plegamientos uniformes, de pliegues isoclinales con declive generalmente hacia
el Suroeste que repiten la sección, por lo cual los espesores parecen mucho
mayores.
§
El núcleo de este gran
antiforme consiste de gneis graníticos, expuestos aisladamente a lo largo del
rumbo del eje del antiforme. Estos gneis graníticos constituyen la parte más
antigua del Grupo Caracas, e infrayacen rocas de las Formaciones Las Brisas y
Las Mercedes, las cuales han sido deformadas en ambos flancos del pliegue, más
intensamente hacia la parte superior del grupo. Estas secuencias de rocas han
sido metamorfizadas regionalmente a la facies de los esquistos verdes, epidoto
y anfibolita.( González 1977).
§
§
Morgan
(1969) indica que en la región de Valencia, la Cordillera de la Costa es un
gran anticlinorio con rumbo N70ºE a E-W. Reconoce dos sistemas de fallas: uno
longitudinal con rumbo N70ºE a E-W, y otro de fallas transversales, con rumbo
N20ºW y N40ºW.
§
§
Bellizia
y Rodríguez (1976) indican que los valles de Nirgua-Miranda-Bejuma, se
interpretan como una zona de fallas, cuya prolongación hacia el Este sería la
falla de La Victoria, que atraviesa el valle de Valencia. La secuencia
litológica de la Cordillera de la Costa, ha sido establecida considerando que
la foliación regional es esencialmente paralela a la estratificación original. Dengo (1953) apoyando este criterio,
sostiene que la foliación de las rocas metamórficas es esencialmente paralela a
los planos de estratificación.
§
§
Gonzáles
(op. cit.), señala fallas
longitudinales con rumbo aproximado E-W, de las cuales las más importantes son
la falla del Caribe y la de La Victoria, además de fallas transversales
inversas con un rumbo aproximado N40ºW.
§
§
4.2-. GEOLOGÍA REGIONAL
§
Litológicamente el área de
estudio queda enmarcada en su mayoría por rocas pertenecientes al Complejo de
la Costa, el cual está constituido por las Fases Antímano, Tacagua y Nirgua.
También se presentan rocas pertenecientes a la Formación Aroa, las cuales yacen
concordantemente sobre la Fase Nirgua del Complejo de la Costa y son
correlacionables según Bellizia y
Rodríguez (1968) con la Formación Las Mercedes, perteneciente al Grupo
Caracas, estando este grupo constituido en la actualidad por las Formaciones
Las Mercedes, Las Brisas y Chuspita, del cual solo se harán referencia de las
dos primeras. (Ver columna estratigráfica zona
central de la Cordillera de la Costa).
§
4.2.1-. Complejo de la Costa:
§
Fase Antímano: Dengo
(1949) menciona por primera vez la Formación Antímano, designa la localidad
tipo a 0,5 km. al Norte de Antímano, hoja 6847, Cartografía Nacional, Distrito
Federal. Navarro et al (1.988) redefinen esta unidad como
la Fase Antímano, formando parte del Complejo de la Costa.
Esta unidad fue descrita
originalmente por Dengo (op. cit.) y la describe como un mármol
masivo de grano medio, color gris claro, con cristales de pirita, alternando
con esquistos cuarzo-micáceos y asociadas con cuerpos concordantes de rocas anfibólicas,
algunas con estructuras de "boudinage". El mármol esta formado de un
85-95% de calcita, con cantidades menores de cuarzo detrítico, muscovita 2.5% y
pirita 2%. El criterio para cartografiar esta fase es la presencia de la
asociación de rocas anfibólicas con mármoles, notándose que donde afloran los
mármoles masivos y gruesos se nota una topografía abrupta con estructuras
kársticas.
§
Considerando la
foliación como plano de referencia, el espesor aparente de esta unidad es de 40
metros en la localidad tipo, según Dengo
(op. cit.) disminuyendo hacia el Este
y Oeste. Esta formación presenta contactos estructuralmente concordantes con
las formaciones adyacentes, Las Brisas y Las Mercedes. Bellizia y Rodríguez (op.
cit.) González (1972) y Wehrmann
(1972), correlacionan esta unidad con la Fase Nirgua, mientras que Ostos (1987) y Navarro et al (1988), la correlacionan con las Fases Antímano y Tacagua,
por conformar las tres unidades del Complejo de la Costa.
§
Fase Tacagua: Dengo
(1951), designa con este nombre a una secuencia alternante de esquistos
calcáreos grafitosos y esquistos epidóticos, expuestos en el valle de la
Quebrada Tacagua, Distrito Federal. Navarro
(op. cit.), redefinen esta unidad
como Fase Tacagua dentro del Complejo de la Costa, separándola por consiguiente
del Grupo Caracas.
§
En la localidad tipo y
en los afloramientos en la zona costera del litoral, se encuentra una
asociación de esquistos albítico calcítico cuarzo micáceo grafitoso, de color
gris oscuro, intercalados concordantemente con esquistos de color verde claro,
constituido por cuarzo, albita, minerales del grupo del epidoto, así como
clorita y muscovita, también se han descrito que contienen trazas de hematita,
calcita, pirita, anfíbol y granate. Dengo
(op. cit.), menciona un espesor
aparente de 150 a 200 metros en la localidad tipo.
§
Dengo (1951), menciona que la localidad
tipo se encuentra en contacto transicional con la infrayacente Formación Las
Mercedes, mientras que Urbani y Ostos
(1989), indican contactos tectónicos con unidades como el esquisto de San
Julián y augengneis de Peña de Mora, del Complejo El Ávila, y con las fases
Antímano y Nirgua del mismo Complejo de la Costa. En base a los modelos
tectónicos de Taludkar y Loureiro
(1982) y Navarro et al. (1988) y a la
escasa información paleontológica según Urbani
(1989), es probable que esta fase sea Cretácico tardío, pero a falta de más
información preferimos considerarla como Jurásico-Cretácico sin diferenciar.
§
Fase Nirgua: Bellizia y
Rodríguez (1967)
introducen este nombre con una descripción somera para incluir una secuencia de
rocas metamórficas con predominio de rocas anfibólicas de edad Mesozoico en la
parte central a Norte del Estado Yaracuy, incluyéndola en el grupo Los
Cristales. Navarro (et al.) redefinen estas rocas como Fase
Nirgua, formando parte de su unidad litodémica de corrimiento que denominan
como Complejo de la Costa. La localidad tipo fue señalada en el Río Nirgua,
hoja 6446, Cartografía Nacional.
§
Dentro de esta unidad se
incluyen variados tipos litológicos como esquistos cuarzo micáceos, micáceos
grafitosos, mármol masivo, anfibolita eclogítica, anfibolita epidótica y
granatífera, cuarcita, esquistos y gneises cuarzo micáceos feldespáticos. Las
rocas carbonáticas se presentan en forma de lentes o capas bastante continuas.
El mármol masivo y recristalizado es de color gris oscuro con 85% de calcita,
4% de muscovita, 3% de grafito y cantidades menores de clinozoisita, zoisita,
albita, pirita, prehnita, clorita y cuarzo. Algunos pequeños cuerpos de mármol
dolomíticos se presentan asociados a bandas de esquistos cuarzo tremolíticos,
cuarzo muscovíticos, cloríticos, granatíferos y anfibolíticos. No se ha
determinado el espesor ya que esta formación se encuentra muy deformada. Ostos (1990) interpreta un contacto de
falla de corrimiento con el Augengneis de Peña de Mora. Urbani (1989) igualmente interpreta como tectónicos los
contactos con las unidades adyacentes. Esta fase es correlacionada con las
fases Antímano y Tacagua del mismo Complejo de la Costa.
§
González
de Juana et al. (1980) postulan que esta unidad,
al igual que las fases Antímano y Tacagua representa un "melange"
tectónico, idea que es aceptada y ampliada por Ostos (1990), quien sugiere que este "melange" se
formó en un prisma de Acreción.
§
4.2.2-. Grupo Caracas:
Formación Las
Mercedes: esta
formación fue descrita originalmente por Aguerrevere
y Zuloaga (1937), quienes la denominan esquistos de las mercedes,
posteriormente en 1.938 formalizan el nombre de la unidad con el nombre actual.
La localidad tipo se encuentra ubicada en la antigua Hacienda Las Mercedes, al
Este de Caracas.
Aguerrevere
y Zuloaga (op. cit.) la definen como esquistos
parcialmente calcáreos, con zonas grafitosas y localmente zonas micáceas, de un
tinte rosado, gris y blanco cuando frescas, según Wehrmann (1972) y la revisión de González de Juana et al
(1.980) la litología predominante consiste de esquistos cuarzo muscovíticos
calcíticos grafitosos con intercalaciones de mármol grafitoso en forma de
lentes, que cuando alcanza potentes espesores se denomina "La Caliza de
Colorados". Las rocas presenta buena foliación y grano de fino a medio, el
color característico es gris parduzco, y la mineralogía promedio consiste en
40% de cuarzo, 20% de muscovita, calcita 23%, grafito 5% y cantidades menores
de clorita, óxidos de hierro, epidoto y ocasionalmente plagioclasa sódica. El
mármol intercalado con el esquistos se presenta en capas delgadas, son de color
gris azuloso, cuya mineralogía es casi en su totalidad calcita, escasa dolomita
y cantidades accesorias de cuarzo, muscovita, grafito, pirita y óxidos de
hierro.
Wehrmann
(op. cit.) menciona metaconglomerados en su base, esquistos
cloríticos y una sección en el tope de filitas negras poco metamorfizadas, con nódulos
de mármol negro de grano fino. Este mismo autor menciona que la unidad se hace
más cuarzosa y menos calcárea hacia el tope, en su transición hacia la
Formación Chuspita.
La mayoría de los
autores hasta los años 70 han considerado el contacto entre las formaciones Las
Mercedes y Las Brisas, como concordantes y de tipo sedimentario. Mientras que
autores más recientes considera que es de tipo tectónico conservando
paralelismo en la foliación en ambas unidades González
de Juana (op. cit.). En la
zona de la Colonia Tovar, Ostos (1990)
señala que el contacto entre el Augengneis de Peña de Mora y el Gneis de
Colonia Tovar, con la Formación Las Mercedes puede ser interpretado tanto como
una falla normal de bajo ángulo, como un contacto sedimentario original. El
contacto con la Formación Las Brisas lo interpreta como de corrimiento. En el
estado Cojedes el mismo autor, señala que la Peridotita de Tinaquillo está en
contacto con la Formación Las Mercedes a través del corrimiento de Manrique Cantisano (1989) en su estudio de la
zona de Mamera, Distrito Federal, indica que el contacto entre las Formaciones
Las Mercedes y Antímano corresponde a una falla de corrimiento. El contacto con
la Formación Chuspita parece ser transicional, (Seiders, 1965).
Por su similitud óptica,
se la presume equivalente a la Formación Aroa, en el macizo occidental de la
Cordillera de la Costa, y a la Formación Carúpano, en Oriente. Aguerrevere y Zuloaga (1937), la
correlacionan tentativamente con la Formación La Luna y Querecual, inclusive Navarro et al. (1988) afirman que la única diferencia entre las unidades
litoestrátigráficas "Formación Las Mercedes" y "Grupo
Guayuta" lo constituye el metamorfismo, ya que representan facies
semejantes en tiempo y ambiente. También ha sido correlacionada con la Unidad
No-Feldespática del Grupo Juan Griego en la isla de Margarita Vignali (1979). Wehrmann, se pronuncia por una similitud con las Formaciones
La Luna y Querecual.
Formación Las Brisas: La primera referencia a esta unidad
se debe a Aguerrevere y Zuloaga (op. cit.), quienes la denominan
Conglomerado Basal de Las Brisas y agregan una breve descripción. Dengo (1951) amplía la descripción y
propone incluir en la formación, los esquistos comprendidos entre la Caliza de
Zenda y la Caliza de Antímano. También destacados unidades dentro de la
formación: la Caliza de Zenda y el gneis microclínico, sin rango.
La descripción original
de Aguerrevere y Zuloaga (op. cit.) menciona un conglomerado basal
arkósico, con cantos rodados derivados de la roca basal de Sebastopol,
redondeados a subangulares, hasta de 30 cm de diámetro, cantos de cuarzo y
cemento, principalmente silícico. Esta litología dista de ser la principal, ni
mucho menos la única componente de la formación. Dengo (op. cit.) observa
que la mayor parte de la formación, está constituida por esquistos cuarzo
micáceos, en el que se incluye gneis microclínico, esquistos granatíferos,
cuarcitas y calizas. Smith
(1952), divide la formación en dos miembros: miembro inferior, constituido por
gneises y esquistos microclínicos conglomeráticos y miembro superior, formado
casi enteramente por esquistos sericíticos. Este autor opina que los grupos
litológicos de los miembros inferior y superior, se originan de conglomerados y
lutitas respectivamente, y que las calizas son de origen biohermal. Seiders (1965) encuentra en el tope de
la formación, conglomerados gnéisicos y areniscas esquistosas, con cantidad
menor de caliza negra en capas delgadas, y grandes guijarros de granito, y
resalta la ausencia de los esquistos sericíticos de Smith (op. cit.). Morgan (1969), añade anfibolitas
estratificadas concordantes, que interpreta como tobas, sills o flujos
metamorfizados.
Wehrmann
(1972) afirma que la
Formación Las Brisas, está constituida en un 90% de esquistos cuarzo
feldespático moscovíticos; el 10% restante lo constituyen, en orden de
abundancia, esquistos cuarzo feldespáticos, epidóticos o cloríticos, calizas,
cuarcitas y metaconglomerados. Menciona igualmente, mineralizaciones pobres de
cobre en algunas calizas, en forma de sulfuros y sulfatos. Este autor no
menciona el gneis microclínico de Dengo, pero hace referencia a conglomerados y
areniscas intraformacionales, ricas en microclino 15%, sin hacer referencia a
su relación con los gneises del mismo género.
Taludkar
y Loureiro (1982)
analizan exhaustivamente los tipos litológicos, en un área reducida de la
Cordillera de la Costa, sin relacionarla con las formaciones tradicionales,
estableciendo la dificultad e inconveniencia en el uso de unidades litoestratigráficas
en estudios detallados de rocas metamórficas. El grado de metamorfismo es bajo,
aunque existen diferencias entra las opiniones de Dengo (1951), Smith (1952) y Seiders (1965), quienes opinan
que predomina la facies de la anfibolita y el glaucofano, mientras que Wehrmann (op. cit.) le asigna grados más bajos de presión (facies del
esquisto verde).
La Formación Las Brisas
descansa sobre el Complejo Basal de Sebastopol. El contacto, ya sea por la
foliación discordante, sea por el hiatus de tiempo que separa ambas
formaciones, es discordante, según la opinión generalizada, aunque algunos
autores afirman haber observado localmente una aparente concordancia entre una
y otra. La relación con las formaciones suprayacentes Antímano y Las Mercedes,
es generalmente transicional, aunque a veces, el contacto es estructural.
§
4.2.3-. Formación Aroa:
§
El término Formación
Aroa fue introducido por Bellizzia y
Rodríguez (1966) para designar una espesa secuencia de rocas metamórficas.
La formación toma su nombre del Distrito Minero de Aroa situado en la falda
Norte de la serranía del mismo nombre, en el estado Yaracuy.
§
La formación consiste de
una secuencia de esquistos calcáreos grafitosos, filitas grafitosas, esquistos cuarzo
micáceos grafitosos, calizas laminadas, calizas masivas y varios horizontes de
esquistos verdes. Las rocas verdes posiblemente representan rocas máficas
metamorfizadas, especialmente tobas y lavas, según Bellizzia y Rodríguez (1969). Los esquistos calcáreos
grafitosos, micáceos grafitosos y filitas grafitosas, constituyen alrededor del
60% de la unidad y consisten de calcita, grafito, sericita, cuarzo, feldespato,
zoisita, pirita y clorita. Las calizas laminadas generalmente se
interestratifican con los esquistos calcáreos grafitosos. Las calizas masivas
alcanzan hasta 20 metros de espesor, generalmente son grafitosas, piríticas y
lenticulares.
§
Según Bellizzia y Rodríguez (1968), la
Formación Aroa es concordante y transicional sobre la Fase Nirgua y por debajo
de la Formación Mamey, y es correlacionable con la Formación Las Mercedes del
Grupo Caracas. Los espesores de esta unidad son muy difíciles de calcular según
Bellizzia y Rodríguez (op. cit.), ya que esta unidad presenta
un intenso cizallamiento, plegamiento isoclinal y replegamiento; pero estiman
un espesor mínimo de 1200 metros. López
et al (1944), dieron un espesor
estimado de 750 metros. Bellizzia y
Rodríguez (op. cit.), proponen
que la facie metamórfica que afectó a la Formación Aroa es la de esquistos
verdes, subfacies cuarzo albita muscovita clorita, del metamorfismo regional.
§
§
5-. GEOLOGÍA
LOCAL
§
§
Debido a la complejidad
estructural de la zona, el primer capitulo de la geología local corresponde a la
geología estructural local, con la finalidad de dar a conocer las estructuras
presentes y orientaciones espaciales, entendiendo mejor así la extensión y
relaciones entre los distintos tipos de rocas.
§
§
5.1-.
GEOLOGÍA ESTRUCTURAL LOCAL
§
§
Las estructuras presentes en la zona de
trabajo responden a la mecánica de plegamiento y fallamiento, característica
del sistema de la cordillera de la costa, que ha sido afectado por diversos
eventos tectónicos. A continuación se describen las estructuras observadas en campo
(foliación, plegamientos, diaclasas, vetas y boudines) y las interpretadas mediante fotografías aéreas
(fallas).
§
5.1.1-. Foliación:
§
§
La foliación es la estructura más visible
en el área y es generada como consecuencia de una serie de reajustes que sufre
la roca al ser sometida a un esfuerzo, o como consecuencia de la textura
lepidoblástica.
§
En general la zona
presenta dos patrones principales de foliación, uno con rumbo promedio N65ºE de
buzamiento entre 45º y 55º al Norte,
observada en su mayoría en la unidad de esquistos calcítico cuarzo
micáceos y la unidad de mármol (foliación incipiente), ubicada en las áreas
centrales, oeste y sur de la zona de estudio.
§
§
La otra dirección preferencial de
foliación presenta una orientación de N20ºW y buzamiento entre los 20º y 40º
hacia el Sur, esta se presenta principalmente en la unidad de esquistos
calcítico cuarzo micáceos y en la unidad de esquistos cuarzo micáceos, ubicados
al norte y este de la zona de estudio.
§
§
La foliación corresponde a una superficie
tipo S1 definida por Ostos (1981)
y en la zona fue analizada graficando rosetas, polos y concentración de polos.
(Figura 16)
§
Figura 16. Polos, concentración de polos y
diagrama de rumbos para foliación.
§
5.1.2-. Plegamientos:
§
§
En todas la unidades, exceptuando la
coluvión UC, se observaron pliegues pequeños (decenas de cm), especialmente en
la unidad de esquistos cuarzo micáceos (Figura 17), con ángulo interlimbar
promedio de 34º, que de acuerdo a la clasificación de Fleuty (1964), pertenecen al tipo de pliegues cerrados, con
ejes axiales orientados S34ºW11º.
§
Figura 17. Pliegue cerrado en unidad de
esquistos cuarzo micáceos, nótese lentes de grafito plegados (líneas negras).
Ubicado en la estación número 45 (S80W) ( ver mapa geológico anexo).
§
§
La unidad de esquistos calcítico cuarzo
micáceos y la unidad de mármol presentan en menor proporción pliegues con
ángulo interlimbar promedio de 22º (Figura 18), clasificados según Fleuty (1964) como pliegues muy
cerrados, con eje axial orientado N18ºW44º.
§
Figura 18. Pliegue muy cerrado en unidad de
mármol, observado en la estación 90 (ver mapa geológico anexo).
§
Las rocas que afloran en
el área de estudio, al igual que las del resto de la cordillera de la costa han
sido sometidas por lo menos a dos períodos de plegamiento. El primer período
f1, se caracteriza por presentar pliegues isoclinales con clivaje o foliación
paralela a las superficies axiales. El segundo período f2 caracterizado por el
plegamiento de las superficies de foliación (Vignali,
1972).
§
§
El hecho de que los planos de foliación
sean paralelos a los planos axiales de los pliegues, evidencian que la
foliación se generó simultáneamente con el primer período de plegamiento
observado en la zona. Además se encuentra distorsionada por el segundo período
de plegamiento.
§
5.1.3-. Fallas:
§
§
De
acuerdo al análisis a través de fotografías aéreas y las evidencias obtenidas
en campo, se definieron los siguientes patrones de fallamiento (Figura 19):
(ver mapa geológico en anexo)
§
§
Fallas con dirección N80ºW a E-W, pertenecientes al
sistema de falla de La Victoria y Bejuma, este sistema es el predominante y se
distribuye en la zona Norte, central y Sur de área de estudio. Estas fallas son
evidenciadas por cambios bruscos litológicos y
de la orientación de los planos de foliación.
§
Fallas
con dirección promedio N40ºE, perteneciente al sistema de fallas transversales
a la falla de La Victoria, ubicadas en el Río Bejuma y en la parte central y
Norte de la zona de estudio, evidenciadas en campo por los cambios bruscos de
rumbo y buzamiento, los cuales son de N50ºE 45ºN a N20ºW 60ºS, morfológicamente
se evidencia por el entallamiento y alineamiento del Río Bejuma y otros
tributarios. Este sistema de fallas desplaza el sistema mencionado
anteriormente (N80ºW a E-W), siendo su posible movimiento vertical, con una
componente sinestral en menor escala.
§
Fallas
con dirección N20ºW, perteneciente al sistema de fallas transversales a la
Falla de La Victoria, ubicadas en la zona central del área de estudio,
evidenciada por los cambios bruscos de rumbo, buzamiento en la zona central y
fotoalineaciones observadas, donde este sistema desplaza a las fallas con
orientación N80ºW a E-W descritas anteriormente, el movimiento de estas fallas
se interpreta como vertical con una componente menor de movimiento horizontal
con dirección destral. (ver mapa geológico anexo)
Bellizia
y Rodríguez (1969)
reconocen estos sistemas fallas y lo asocian al origen de los valles de Nirgua,
Miranda y Bejuma.
Morgan (1969) también reconoce los dos
sistemas de fallas, uno longitudinal con rumbo entre N70ºE y E-W, y otro
transversal con rumbo N20ºW y N40ºW, estimando un desplazamiento vertical de
más de 1.000 metros.
Figura 19. Roseta de rumbo de fallas en el
área de estudio. Orientación predominante para el primer sistema de fallas
entre E-W y N80ºW. Orientación predominante del segundo sistema de fallas de
N30ºE a N40ºE. Orientación predominante para el tercer sistema N10ºW a N25ºW.
En el campo no fueron observados
indicadores cinemáticos como planos de fallas, estrías o rocas asociadas a
fallas (brechas, milonitas, otros), por lo cual se carece de datos para
establecer el movimiento de los bloques afectados por los sistemas de fallas en
la zona de estudio. Sin embargo los movimientos fueron interpretados por
fotoalineaciones, en los cuales pueden observarse algunos desplazamientos,
tanto de quebradas como de filas. (ver
mapa geológico anexo)
5.1.4-. Diaclasas:
Estas
estructuras se encuentran ampliamente distribuidas en toda la zona, presentan
una orientación predominante entre N60ºE y N75ºE (Figura 20), con buzamientos
generalmente altos desde 60ºN hasta subverticales, paralelas a la foliación en
la zona central del área de estudio. En campo se aprecia otro sistema de
diaclasas con orientación promedio N20ºW con buzamiento promedio de 60ºN,
perpendiculares a la foliación. Las diaclasas suelen ser cerradas pero también
se observan abiertas rellenas con calcita.
La unidad
de esquistos calcítico cuarzo micáceos y unidad de esquistos cuarzo micáceos
presentan sistemas de diaclasas conjugados, uno paralelo a la foliación con
rumbo N50ºE 80ºN con frecuencia de 3:1 y uno perpendicular a la foliación con
orientación N30ºW 60ºN y frecuencia de 2:1.
La unidad
de mármol presenta un sistema de diaclasas orientado N15ºW 50ºN con una
frecuencia de 1:1, abiertas y rellenas con calcita y en menor proporción
cuarzo.
Como se
mencionó anteriormente en la zona se han encontrado dos sistemas de diaclasas,
uno paralelo a la foliación con rumbo N50ºE 80ºN y otro perpendicular a los
planos de foliación con dirección promedio N15ºW 50ºN, ambas superficies son
diacrónicas, siendo la más antigua la paralela a los planos de foliación,
correspondiente al primer evento de deformación.
Las diaclasas perpendiculares a los planos de foliación
corresponden a un segundo evento de deformación, el cual fracturó la zona,
creando planos de diaclasas conjugados, los cuales son bien observados en la
unidad de esquistos calcítico cuarzo micáceos.
Figura 20. Proyección de polos, diagramas de concentración de polos y
rosetas de rumbo de las diaclasas en las unidades de esquistos calcítico cuarzo
micáceos, esquistos cuarzo micáceos y mármol. Orientación predominante entre
N60ºE y N75ºE, con buzamientos generalmente altos desde 60º N hasta
subverticales.
5.1.5-. Vetas:
En la zona de estudio se observaron vetas de calcita
y vetas de cuarzo. Las vetas de calcita son comunes en las unidades de
esquistos calcítico cuarzo micáceos y en la unidad de mármol y se presentan
paralelas a los planos de foliación, con medidas entre 2 y 7 cm de ancho. Las
vetas de cuarzo se presentan en la unidad esquistos cuarzo micáceos y esquistos
calcítico cuarzo micáceos, perpendiculares a la foliación y de 5 a 20 cm de
ancho. (Figura 21).
Las vetas
de calcita por ser paralelas a la foliación son relativamente más antiguas que
las vetas de cuarzo; ya que las primeras
son generadas durante el período de formación de los planos de
foliación, mientras que las vetas de cuarzo fueron generadas durante un segundo
período de deformación.
Figura 21. Veta de cuarzo de 20 cm de ancho
observada en esquistos calcítico cuarzo micáceos. Estación 83. Rumbo de veta:
N45ºW. (S60ºE).
5.1.6-. Boudinage:
En el área de estudio se
encontraron boudines de mármol embebidos en esquistos calcítico cuarzo
micáceos. La formación de estas estructuras obedece a esfuerzos de tensión a
los que fueron sometidos los materiales de diferente competencia.
En
los boudines encontrados en la zona, las rocas competentes están representadas
por los mármoles y las de menor competencia por los esquistos. Bajo esfuerzos
de tensión, los mármoles sufren ruptura, mientras que los esquistos fluyen
hacia el espacio producido por la separación o adelgazamiento de la capa más
competente, (Ramsay 1967).
El
aspecto de los boudines depende principalmente de dos factores:
-
La
diferencia de competencia entre las capas.
-
La
magnitud del esfuerzo principal de tensión.
En la zona se observa que los
boudines presentan capas con competencia moderada, ya que presentan bordes
parcialmente redondeados (Figura 22). Se interpreta que la generación del
Boudinage tuvo lugar en el primer evento tectónico ocurrido en la zona, el
mismo que genero pliegues muy cerrados, esto se evidencia por las relaciones de
concordancia entre los boudines y la foliación regional.
Figura 22. Modelo de Boudinage encontrado en
la zona de estudio, donde la competencia entre capas es moderada. Tomado y
modificado de Ramsay (1967)
5.2-. GEOLOGÍA LOCAL
5.2.1-. Aspectos generales:
La
zona de estudio está constituida en su totalidad por rocas metamórficas. Para
dar a conocer en forma geográfica las características litológicas del área se
han diferenciado y agrupado los tipos de rocas en unidades litológicas
informales, diferenciables entre sí, según sus características mineralógicas y
texturales. Las unidades litológicas obtenidas fueron cuatro, las cuales serán
descritas a continuación, véase mapa geológico anexo.
A.- Unidad de Esquistos
calcítico cuarzo micáceos (UECQM)
B.- Unidad de Esquistos cuarzo
micáceos. (UEQM)
C.- Unidad de Mármol. (UM)
D.- Unidad de Coluvión. (UC)
5.2.2-. Unidad de Esquistos
calcítico cuarzo micáceos: ( UECQM )
5.2.2.1-. Ubicación y extensión:
Esta unidad se encuentra
distribuida a lo largo de toda la zona, y representa un 70 % del área total,
aproximadamente 17,5 Km2. Se expresa topográficamente como una serie
de filas arqueadas con alturas máximas de hasta 1.100 m sobre el nivel del mar
(m s.n.m.) y colinas de menores elevaciones al estar intercalada con capas de
mármol, las filas arqueadas dan forma de herradura y definen el limite de la
zona de trabajo.
5.2.2.2-. Contactos:
Los
contactos de la unidad con los cuerpos de la unidad de esquistos cuarzo
micáceos (UEQM) son interpretados como de falla (Figura 23), los contactos
entre ambas unidades se aprecian en la zona norte y sur este del área de
estudio. En la parte central de la zona se interpretan contactos concordantes
con la unidad de mármol (UM), los cuales se presentan como bandas plegadas que
son cortados por los sistemas de fallas predominantes. (Ver mapa geológico
anexo)
Figura 23. Contacto entre UECQM y UEQM, donde
se muestra la diferencia de relieve.
5.2.2.3-. Características de campo:
La
unidad aflora en laderas de topografía
elevada, en el corte de carretera que permite el acceso a la Hacienda El Cedro
y sectores de quebradas donde el
encajamiento de estas es fuerte.
La roca fresca es de color gris
claro a oscuro que meteorizan a marrón claro con tonalidades ocre y negro
(Figura 24). Es de grano medio a grueso, con tamaño promedio de 0,4 mm, muestra
planos de foliación bien desarrollados.
Las familias de diaclasas son
identificables en el campo presentando rellenos de cuarzo o calcita.
Eventualmente se encuentran intercalados con capas mármol en secuencia
plegadas, conteniendo budines delgados de mármol.
A B
Figura 24.
A) Expresión topográfica de la UECQM. (S70ºW) B) Nótese color de meteorización
negruzco en afloramiento de ladera. (N45ºE)
5.2.2.4-. Composición
Mineralógica:
La mineralogía promedio, mínima y máxima
según análisis petrográfico es la siguiente: calcita: 59,8 % (35-79 %); cuarzo:
15,9 % (5-30 %); muscovita 13,3 % (3-20 %); clorita 2,8 % (0-8 %); plagioclasa
0,1 % (0-1 %); opacos 7,2 % (0-10%). Como minerales accesorios se encuentran:
epidoto, esfena y zoisita (Tabla 8 y Figura 26).
La mineralogía promedio,
mínima y máxima basada en análisis semicuantitativo por difracción de rayos X,
es la siguiente: calcita: 79,5 % (68-88 %); cuarzo: 8,3 % (4-17 %);
filosilicatos: 8,6 % (2-18 %); plagioclasa 2,4 % (1-4 %); pirita 0,2 % (0-2 %);
grafito 0,3 % (0-1 %) (Figura 25). A
continuación se muestra la comparación entre ambos análisis.
Tabla 7
|
Mineral |
Promedio Petrográfico (%) |
Promedio Difracción de rayos X (%) |
Observaciones |
|
Calcita |
59,8 |
79,5 |
Alto porcentaje de calcita, donde
las muestras recolectadas en la parte central presentan la mayor cantidad. |
|
Cuarzo |
15,9 |
8,3 |
Los porcentajes se mantienen
similares en ambos análisis. |
|
Filosilicatos |
Muscovita 13,3 Clorita 2,8 |
8,6 |
|
|
Plagioclasa |
0,1 |
2,4 |
Promedio de % en feldespatos en
difracción es mayor debido a la
muestra CA-BJ-84. |
|
Opacos |
7,2 |
Pirita 0,2 ; Grafito 0,3 |
|
Figura 25. Gráfica de barras: muestra
variación porcentual mineralógica en UECQM bajo difracción de rayos X. Gráfica
circular: muestra promedios mineralógicos de la misma litología bajo
difracción de RX.
Tabla 8
Porcentajes
minerales por petrografía de UECQM
Figura 26. Mineralogía promedio por
petrografía en diagrama visual para UECQM.
5.2.2.5-. Descripción
Mineralógica Detallada:
Calcita: incolora bajo nícoles
paralelos, marrón claro bajo nícoles cruzados, anhedral de hábito irregular, se
presenta como mosaico con cristales alargados y orientados, sus bordes están
medianamente suturados, con un maclado polisintético característico frecuente.
Las inclusiones (textura poiquilítica) más frecuentes son de cuarzo y
muscovita.
Cuarzo: incoloro bajo nícoles
paralelos y cruzados con clara extinción recta, presentándose dispersos
formando lentes con bordes suturados, policristalino, de hábito irregular,
fracturados y orientados según la esquistosidad.
Muscovita: incolora bajo nícoles paralelos con extinción recta, subhedral de
hábito tabular, escasamente orientados. Está asociada con cuarzo, grafito y
clorita.
Plagioclasa: incolora, anhedral con hábito
irregular, dispersa y en escasas proporciones (<1%), donde la composición
fue determinada por DRX, resultando ser albita.
Clorita: muestra pleocroismo que varía de
incoloro a verde pálido, con forma subhedral de hábito fibroso. Presenta una
disposición radial, generalmente asociada con la muscovita y la esfena, en
algunos casos reemplazándola a esta. (Figura 27)
Figura 27. Microfotografía mostrando el
reemplazo de esfena por clorita. Foto A: nícoles paralelos. Foto B:
nícoles cruzados. Muestra CA-BJ-94.
Opacos: Los opacos más comunes son la
pirita, la hematita y el grafito. La pirita se presenta euhedral, la hematita
se encuentra rellenando fracturas. El grafito se encuentra alineado paralelo al
clivaje de la muscovita. (Figura 28)
Figura 28. Microfotografía mostrando la
presencia de grafito entre los planos de clivaje de la muscovita. Foto A:
nícoles paralelos. Foto B: nícoles cruzados. Muestra CA-BJ-41.
Accesorios: los minerales accesorios más
comunes son la zoisita y el epidoto que presenta hábito granudo y relieve alto,
la esfena se presenta alterando a leucoxeno
manteniendo su forma romboédrica
5.2.3-. Unidad de esquistos cuarzo
micáceos: ( UEQM )
5.2.3.1-. Ubicación y extensión:
Esta
unidad se encuentra ubicada principalmente en la parte Norcentral y Sureste de
la zona de estudio, ocupa el 19 % de área total, aproximadamente 4,7 Km2.
Se expresa topográficamente como las zonas más bajas o valles intramontanos.
(Ver mapa geológico anexo).
5.2.3.2-. Contactos:
Los contactos
interpretados de esta unidad con la unidad de mármoles (UM) y con la unidad de
esquistos calcítico cuarzo micáceos (UECQM) son de falla, donde estos son
correspondientes al patrón de fallas predominante en la zona. (Ver mapa
geológico anexo)
5.2.3.3-. Características de campo:
La
unidad aflora en zonas de valles, colinas y en el corte de laderas para la
elaboración del dique.
La roca fresca es de color gris
claro a marrón claro que meteoriza a ocre con tonalidades rojizas típicas de
materiales oxidados, hacia el sur de la zona de estudio la roca suele presentar
tonalidades grises oscuras a negro debido al incremento en los porcentajes de
grafito dentro de la misma (Figura 29). Es de grano fino a medio, con tamaño
promedio de 0,3 mm, mostrando planos de foliación bien desarrollados. Las vetas
de cuarzo fracturadas son comunes llegando a tener medidas de hasta 15 cm de
ancho.
A
B
Foto 29. A) Afloramiento de la
unidad de esquistos cuarzo micáceos. Estación 63. (S80ºW) B) Aumento de tonalidades grises
debido a variación en porcentajes de grafito dentro de la unidad. Estación 50
(E-W).
5.2.3.4-. Composición Mineralógica:
La
mineralogía promedio, máxima y mínima estimada por estudio petrográfico es la
siguiente: cuarzo: 51,2 % (12-70 %); muscovita 35,2 %
(15-45 %); clorita 2,8 % (0-8 %); plagioclasa 0,3 % (0-1 %); opacos 8,5 %
(0-10%). Como minerales accesorios se encuentran: epidoto, esfena y
zoisita.(Tabla 10 y Figura 32)
La
mineralogía promedio, mínima y máxima establecida mediante el análisis por
difracción de rayos X son las siguientes: cuarzo: 68,7 % ( 60-88 %);
filosilicatos 14 % (4-23 %); feldespatos 14 % (7-22 %) y grafito 5,3 % (1-10
%). (Figura 30 y 31). A continuación tabla comparativa entre ambos análisis:
(Tabla 9)
Tabla 9
Tabla comparativa entre ambos análisis.
|
Mineral |
Promedio Petrografía (%) |
Promedio Difracción Rayos X (%) |
Observaciones |
|
Cuarzo |
51,2 |
68,7 |
La muestra CA-BJ-50 presenta hasta
un 80 % en cuarzo lo que incrementa el promedio en DRX. |
|
Filosilicatos |
Muscovita 35,2 Clorita 2,8 |
14 |
Los porcentajes se mantienen
parecidos en ambos análisis. |
|
Plagioclasa |
0,3 |
14 |
La muestra CA-BJ-50 presenta un 22
% de plagioclasa según DRX, lo cual eleva el promedio. |
|
Opacos |
8,5 |
5,3 |
En petrografía se aprecia un alto
porcentaje de pirita. |
Figura 30. Variación porcentual mineralógica en
UEQM bajo difracción de rayos X
Figura 31. La gráfica circular muestra
promedios mineralógicos de UEQM bajo difracción de rayos X.
Tabla 10
Porcentajes minerales por petrografía para UEQM.
Figura 32.
Promedio por petrografía en diagrama visual para UEQM.
5.2.3.5-. Descripción Mineralógica
Detallada:
Cuarzo: incoloro bajo nícoles
paralelos y cruzados con clara extinción recta, policristalino, de hábito
irregular, fracturados y orientados según la esquistosidad. Presenta
inclusiones de muscovita.
(Figura 33)
Figura 33. Microfotografía mostrando
cristales de cuarzo con muscovita, los cuales muestran la orientación
preferencial, definiendo los planos de foliación. Foto A: nícoles
paralelos. Foto B: nícoles cruzados. Muestra CA-BJ-34.
Muscovita:
incolora bajo nícoles paralelos con extinción recta, subhedral de hábito
tabular, orientados según la esquistosidad,
se encuentra generalmente plegada con fracturas en las crestas de los
micropliegues formando clivajes de crenulación por los cuales tienden a generar
una orientación secundaria. Está asociada con cuarzo, grafito y clorita.
(Figura 34)
Figura 34. Microfotografía de cristales de
muscovita con presencia de clivaje de crenulación, también se muestran
cristales de esfena muy alterados. Foto A: nícoles cruzados. Foto B:
nícoles paralelos. Muestra CA-BJ-52.
Plagioclasa: incolora, anhedral con hábito
irregular, dispersa y en escasas proporciones (<1%), la composición fue
determinada por DRX, resultando albita.
Clorita: muestra pleocroismo que varía de
incoloro a marrón claro, con hábito
fibroso. Generalmente se dispone en forma radial y está asociada con la
muscovita.
Opacos: Los opacos más comunes son la
pirita, la hematita y el grafito. La pirita se presenta euhedral con forma
rectangular, generalmente altera a hematita la cuál tiñe algunos cristales de
cuarzo y se encuentra rellenando fracturas. El grafito se encuentra alineado y
plegado paralelo al clivaje de la muscovita, el aumento de grafito hacia la
zona sur de estudio es considerable.
Accesorios: los minerales accesorios más
comunes son zoisita, epidoto y esfena
la cual se presenta un elevado estado de alteración. (Figura 35)
Figura 35. Microfotografía mostrando
muscovita, cuarzo, clorita y esfena, nótese el alto grado de alteración de la
esfena, que algunos casos se encuentra reemplazada por la clorita, al igual que
la muscovita. Foto A: nícoles paralelos. Foto B: nícoles
cruzados. Muestra CA-BJ-16.
5.2.4-. Unidad de mármol: ( UM )
5.2.4.1-. Ubicación y extensión:
La unidad de mármol (UM)
ocupa el 5 % del área de trabajo, aproximadamente 1,3 Km2. Se
encuentra ubicada en la parte central, Sureste y Este de la zona de estudio, se
expresa topográficamente como colinas con alturas máximas de 740 m s.n.m. (Ver
mapa geológico anexo)
5.2.4.2-. Contactos:
Esta unidad presenta contactos
interpretados tanto concordantes como de falla. Los contactos de falla se
presentan en su mayoría con la unidad de esquistos cuarzo micáceos (UEQM), los
cuales se orientan según el mismo
patrón del sistema de fallas predominante. Los contactos concordantes se
presentan con la unidad de esquistos calcítico cuarzo micáceos (UECQM),
apreciándose estos en la zona central del área de estudio. (Ver figura 36)
Figura 36. Contacto entre Unidades, en esta
fotografía aérea se muestra el contacto de UM con las UEQM, UECQM y UC.
5.2.4.3-. Características de campo:
La unidad aflora
homogéneamente como bloques macizos en
laderas, topes de colinas y en sectores de quebradas donde el
encajamiento de estas es fuerte, mostrando generalmente el típico modelado
kárstico.
La roca fresca es de color gris oscuro a azulado que meteoriza a marrón
claro (Figura 37). El tamaño de grano es de medio a grueso, con promedio de 0,6 mm, mostrando cristales de
calcita bien desarrollados. Las familias de diaclasas son identificables en el campo, eventualmente se encuentran
intercalados con capas de esquistos calcítico cuarzo micáceos y presentan vetas
de hasta 5 cm de calcita paralela a los contactos entre mármol y esquistos
calcáreo, vetas de cuarzo de menor proporción son visibles sin una orientación
preferencial.
A
B
Figura 37. A) Expresión topográfica de
colinas en la unidad de Mármoles (W-E). Estación 18. B) Nótese color
fresco gris azulado del mármol. Estación 2.
(N60ºE)
5.2.4.4-. Composición Mineralógica:
Mediante
estudio petrográfico se determinó la mineralogía promedio, máxima y mínima es
la siguiente: calcita: 83,3 % (78-90 %); cuarzo: 8,4
% (5-12 %); muscovita 5,6 % (2-8 %); clorita 0,5 % (0-2 %); opacos 2,2 %
(0-4 %).(Tabla 12 y figura 40)
La
composición mineralógica promedio, mínima y máxima, obtenida mediante estudio
semicuantitativo por difracción de rayos x fue la siguiente: calcita 80,8 %
(73-88 %); cuarzo: 11,2 % (3-16 %); filosilicatos 7,4 % (2-14 %); plagioclasa
0,6 % (0-3 %). (Figura 38 y 39). A continuación tabla comparativa entre
análisis petrográfico y DRX:
Tabla 11
Tabla comparativa entre ambos análisis para la UM.
|
Minerales |
Promedio
Petrografía (%) |
Promedio
Difracción de Rayos X (%) |
Observaciones |
|
Calcita |
83,3 |
80,8 |
Los porcentajes
mineralógicos se mantienen en ambos análisis. |
|
Cuarzo |
8,4 |
11,2 |
|
|
Filosilicatos |
Muscovita 5,6 Clorita 0,5 |
7,4 |
|
|
Plagioclasa |
0 |
0,6 |
En difracción se encontró un porcentaje muy bajo, por
petrografía fue casi ausente. |
|
Opacos |
2,2 |
0 |
|
Figura 38. La gráfica de barras muestra
variación porcentual mineralógica en la unidad de mármol (UM) bajo difracción
de rayos X.
Figura 39. La gráfica circular muestra
promedios mineralógicos de la unidad de mármol (UM) bajo difracción de rayos X.
Tabla 12
Porcentajes minerales por petrografía para la UM
Figura 40. Petrografía promedio por
petrografía en diagrama visual para UM.
5.2.4.5-. Descripción Mineralógica
Detallada:
Calcita: incolora bajo nícoles
paralelos, marrón claro bajo nícoles cruzados, anhedral de hábito irregular,
inequigranular, se presenta como mosaico con cristales alargados sin orientación, sus bordes están medianamente
suturados, con un maclado polisintético característico frecuente. Las inclusiones
(textura poiquiloblástica) más frecuentes son de cuarzo y muscovita. (Figura 41)
Figura 41. Microfotografía de calcita con
maclado polisintético, la cual muestra inclusiones de muscovita y cuarzo. Foto
A: nicoles paralelos. Foto B: nicoles cruzados. Muestra CA-BJ-09.
Cuarzo: incoloro bajo nícoles
paralelos y cruzados con clara extinción recta, presentándose dispersos, de
hábito irregular, fracturados.
Muscovita:
incolora bajo nícoles paralelos con extinción recta, subhedral de hábito
tabular, escasamente orientados. Está asociada con la clorita.
Clorita: muestra pleocroismo que varía de
incoloro a verde pálido, con forma subhedral de hábito fibroso. Presenta una
disposición radial asociada con la
muscovita.
Opacos: Los opacos más comunes son la
pirita y la hematita. La pirita se presenta euhedral, con forma cúbica, la
hematita se encuentra rellenando fracturas.
5.2.5-. Unidad de coluvión: (UC)
5.2.5.1-.
Descripción:
La
unidad de coluvión (UC), aflora en la parte central de la zona de trabajo,
donde se expresa topográficamente como las zonas más bajas o valles
intramóntanos (véase mapa geológico anexo), ocupando el 6 % de la zona de
trabajo y representando un área total de 1,5 Km2, está unidad
presenta una topografía modificada por el hombre para la realización de planos
de siembra.
La unidad de coluvión
está compuesta por suelo arcilloso, el cual se presenta muy oxidado, con
fragmentos de cuarzo y rocas tamaño grava. El contacto de la unidad (UC) con la
unidad de Esquistos cuarzo micáceos (UEQM) es discordante, la unidad (UC)
representa la litología más joven de la zona de estudio.
5.2.6-. Correlación con Unidades Formales:
La correlación de las
unidades definidas en campo será realizada por comparación con las unidades
formales existentes y la ubicación espacial de la zona de estudio. Donde las
unidades litológicas definidas en campo son las siguientes:
§
Unidad
de esquistos calcíticos cuarzo micáceos (UECQM)
§
Unidad
de esquistos cuarzo micáceos (UEQM)
§
Unidad
de Mármol (UM)
§
Unidad
de Coluvión (UC)
La zona de
estudio según el mapa geológico D-6 (Nirgua), Yaracuy, elaborado por la
Dirección de Geología del Ministerio de Energía y Minas, ubica la zona de
trabajo en la Formación Aroa (Mta), de edad precretáceo, donde también se
encuentran adyacentes a el área de trabajo las Formaciones Nirgua (Mtni) y Las
Brisas (Mtb) en contactos de falla.
Bellizia
y Rodríguez (1966)
introducen por primera vez el nombre de Formación Aroa para definir una
asociación de esquistos calcíticos grafitoso, filita grafitosa, esquistos
cuarzo micáceos grafitoso, mármol laminado, mármol masivo y varios horizontes
de esquistos verdes; quienes estiman un espesor de 1200 m, estableciendo que este
es muy difícil de calcular debido al intenso cizallamiento, plegamiento
isoclinal y replegamiento que presenta la unidad, proponiendo además el
protolito de esta unidad como de origen sedimentario.
Según los criterios usados para la
correlación de las unidades litológicas definidas en campo puede establecerse
que estas pertenecen a la Formación Aroa, la cual según Bellizia y Rodríguez (1968) es discordante sobre la Fase
Nirgua del Complejo de la Costa, y se
encuentra por debajo de la Formación Mamey, mencionando la correlación de esta
unidad con la Formación Las Mercedes del Grupo Caracas.
Bellizia y
RODRÍGUEZ (op cit.) no presentan ningún orden estratigráfico entre las rocas
pertenecientes a la Formación Aroa, debido a el alto grado de plegamiento y cizallamiento.
En la zona de estudio tampoco se pudo establecer el orden estratigráfico entre
las Unidades de esquistos calcítico cuarzo micáceos, esquistos cuarzo micáceos
y mármol debido a que los contactos entre ellas son en su mayoría interpretados
como de fallas.
En la única unidad que se pudo
establecer el orden fue en la unidad de Coluvión (UC), la cual es la litología
más reciente, encontrándose en contacto discordante sobre la unidad de
esquistos cuarzo micáceos (UEQM) ( Ver cortes geológico anexos).
6-. ESTADO
FÍSICO DE LA ROCA
En base a el estado de
meteorización, a la consistencia y a el fracturamiento de las rocas observadas
en campo, se estableció el estado físico de estas, siguiendo las nomenclaturas
geotécnicas definidas por Salcedo
(1970). A continuación se describe el estado físico de las rocas pertenecientes
a cada una de las unidades litológicas:
6.1-. Unidad de esquistos calcítico
cuarzo micáceos: (UECQM)
El comportamiento físico
de esta unidad varía desde una roca fresca dura fracturada (RFdf) en la parte
central, sureste y oeste del área de estudio, a una roca meteorizada dura
fracturada (RMdf) en las zonas norte y noreste del área de estudio. El estado
de meteorización de la roca es más intenso en los esquistos calcítico cuarzo micáceos
que no presentan lentes de mármol,
debido a la disminución del porcentaje de la calcita y aumento del porcentaje
de minerales opacos como pirita y hematita.
La calidad de los afloramientos
es buena (Figura 42), con escasa cubierta vegetal, su mejor expresión se
aprecia en la zona central del área de estudio, estaciones 13, 105 y 106 (Ver
mapa geológico anexo).
A
B
Figura 42. A. Afloramiento
de esquistos calcítico cuarzo micáceos (N30E). Estación 13, zona central del
área de estudio. B. Afloramiento de
la misma litología en corte de carretera, estación 94, zona central del área de
estudio (N70E).
6.2-. Unidad de esquistos cuarzo micáceos:
(UEQM)
Esta unidad presenta
afloramientos donde el estado físico se caracteriza por ser el de una roca
meteorizada blanda fracturada (RMbf), apreciándose en los cortes de carretera
(vía de acceso a la hacienda El Cedro) y el los taludes del dique. Los
esquistos cuarzo micáceos se encuentran meteorizados a muy meteorizados (Figura
43), lajas de roca de los afloramientos se desprenden fácilmente con la mano y
con el uso del martillo de geólogo.
A B
Figura 43. A. Afloramiento de esquistos cuarzo micáceos en quebrada estación
57, sur del área de estudio (S60E). B.
Afloramiento en corte del dique, nótese el alto estado de meteorización (N70W).
6.3-. Unidad de Mármol: (UM)
La unidad de mármol se
presenta físicamente en la zona central del área de estudio como roca fresca
dura fracturada (RFdf), los afloramientos son buenos mostrando escasa
meteorización y poca cubierta vegetal, lo que facilita su reconocimiento en el
campo mediante su color gris azulado a gris oscuro característico. Se reconocen
en afloramientos de ladera en colinas de este sector. Estaciones 88,89,100 y
120 (ver mapa geológico anexo).
Hacia la zona sur este del área de estudio, se aprecian afloramientos
de quebradas donde los mármoles presentan el mismo estado físico de la zona
central roca fresca dura fracturada
(RFdf). En este sector los mármoles muestran superficies kársticas y cavidades
entre 1 y 1,5 metros de largo. La cubierta vegetal es mayor a la de la zona
central y generalmente los cuerpos de roca están cubiertos con raíces, musgo y
otros (Figura 44).
A B
Figura 44. A . unidad de mármol en la zona central del área de estudio, nótese
la escasa cubierta vegetal y el afloramiento de bloques de mármol en ladera de
una colina estación 17 (N35E). B. Afloramiento de mármol fresco duro
fracturado en quebrada zona sur este del área de estudio, estación 51 (N10E) (
ver mapa geológico anexo).
7-. METAMORFISMO
7.1-. Texturas metamórficas y su relación con las fases de deformación:
Las rocas
de la zona han sido afectadas por metamorfismo regional, el cual dio origen a
una serie de texturas, de las cuales puede extraerse información sobre por lo
menos la existencia de distintas fases de recristalización de acuerdo al tiempo
de su formación, estas fases serán denominadas:
-
Pre-tectónica.
-
Sin-tectónica.
-
Post-tectónica.
Spry (1969) establece algunos criterios
para reconocer el orden de recristalización en relación con los movimientos de
deformación. A continuación se describen las texturas presentes en las rocas de
la zona, separadas de acuerdo al tiempo de su formación.
7.1.1-. Fase Pre-tectónica:
La fase está constituida
por los minerales formados antes de los movimientos de deformación y mostrarán
los efectos de esfuerzos posteriores (SPRY,
1969). Las texturas encontradas dentro de esta fase son:
7.1.1.1-. Foliación que envuelve
cristales:
Porfidoblástos de
cuarzo, envueltos en la foliación, la cual se abre y está principalmente
constituida por muscovita.
7.1.1.2-. Sombras de presión:
Está representada por
porfidoblástos de cuarzo rodeados por una zona de menor presión, denotada por
la presencia de cuarzos suturados de menor tamaño. (Figura 45)
Figura 45. Microfotografía mostrando
estructura rotacional, con sus respectivas sombras de presión. Foto A, nícoles paralelos. Foto B, nícoles cruzados. Ocular 12.5.
Objetivo 10. Muestra CA-BJ-75.
7.1.2-. Fase
Sin-tectónica:
La
fase está representada por los minerales formados al mismo tiempo que los
movimientos tectónicos que produjeron la esquistosidad.
Sin
embargo la foliación puede tener minerales pre-tectónicos que han sido rotados,
y también minerales post-tectónicos que han ido creciendo a lo largo de la
foliación preexistentes, Spry
(1969).
Figura 46. Microfotografía mostrando la
textura poiquiloblástica, donde los cristales de muscovita y cuarzo se
presentan como inclusiones en calcita. Foto A, nícoles paralelos. Foto B,
nícoles cruzados. Ocular 12.5. Objetivo 4. Muestra CA-BJ-24.
La textura índice de esta fase
de deformación es la esquistosidad. La cual esta determinada por una
orientación preferencial de las micas, grafito y cristales de cuarzo, en bandas
lepidoblásticas, en este caso las micas están constituidas por muscovita y
zoisita en menor proporción. La textura poiquiloblástica está presente (Figura
46) presentando inclusiones de cuarzo y muscovita en los cristales de calcita.
7.1.3-. Fase Post-tectónica:
Esta
fase se caracteriza por los minerales que se formaron posteriormente a los movimientos
de deformación. Las texturas encontradas en la zona son las siguientes.
7.1.3.1-. Textura helicítica:
Porfidoblástos de
clorita con inclusiones orientadas concordantemente con la foliación principal.
Esto indica el desarrollo de la clorita rodeando minerales orientados sin
distorsionarlos.
7.1.3.2-. Agregados pseudomorfos:
Se presentan filosilicatos
(muscovita) reemplazados total o parcialmente por agregados pseudomorfos de
clorita.
7.2-. Grado Metamórfico:
El siguiente capitulo tiene como finalidad
hallar la relación existente entre las condiciones de temperatura y presión que
afectaron las rocas expuestas en el área de estudio durante el último evento
metamórfico, a través de los minerales índices, para así poder establecer las
facies metamórfica.
A continuación se exponen una serie
de criterios utilizados para la interpretación de los procesos metamórficos que
afectaron la región:
§
La
mineralogía de una roca metamórfica depende de dos factores, la composición
original y las condiciones físicas del metamorfismo, siendo estas la
temperatura y presión.
§
Para
la determinación de las facies y zonas, se utilizaron los criterios de Turner (1981).
§
El
grado metamórfico se estimó según los criterios planteados por Winkler (1978) para la temperatura.
§
La
relación de presión y temperatura estimada se basa en los criterios de Miyashiro (1973)
§
Para
obtener las asociaciones mineralógicas del metamorfismo, las rocas fueron
seleccionadas en dos grupos específicos, según la clasificación de Turner (1981), las cuales son las
siguientes:
o
Rocas
pelíticas (volumen
de filosilicatos mayor a 30 %)
o
Rocas
Calcáreas (volumen
de calcita mayor a 25 %)
7.2.1-. Rocas Calcáreas:
Dentro de
esta se incluyen las rocas pertenecientes a la unidad de esquistos calcítico
cuarzo micáceos (UECQM) y la unidad de mármol (UM), debido a su alto porcentaje
de calcita y a su protolito sedimentario. Las asociaciones minerales son las
siguientes:
Esquistos calcítico cuarzo micáceos (UECQM):
calcita + cuarzo + muscovita +
clorita + plagioclasa + epidoto + esfena + zoisita
Mármol (UM):
Calcita + cuarzo + muscovita +
clorita
Estas rocas según sus asociaciones
pertenecen a la facie de los esquistos verdes de acuerdo a Turner (1981), se deduce que estas se
encuentran ubicadas en la zona de la clorita debido a la presencia de esta y la
ausencia de biotita.
7.2.2-. Rocas Pelíticas:
Dentro de
estas se incluyen las rocas pertenecientes a la unidad de esquistos cuarzo
micáceos (UEQM), estas rocas son incluidas por su alto contenido de
filosilicatos y a su protolito sedimentario, cuya asociación mineralógica es la
siguiente:
cuarzo + muscovita + clorita +
grafito + plagioclasa + epidoto + esfena + zoisita
Estas rocas pertenecen a la facie de
los esquistos verdes de acuerdo a Turner
(1981), se deduce que estas se encuentran ubicadas en la zona de la
clorita debido a la presencia de esta y la ausencia de biotita y un origen netamente sedimentario debido a
que poseen más del 30 % en volumen de filosilicatos (Figura 48).
Las tres unidades litológicas
establecidas presentan un metamorfismo
de bajo grado según Winkler
(1978), a una temperatura ubicada entre los 300 y 400 º C, además este autor
establece que la asociación clorita + zoisita / clinozoisita es suficiente
criterio para decidir que estas rocas no se ubican en una zona de muy bajo
grado (Tabla 13).
La presión
estimada se encuentra entre baja a media, debido a las asociaciones
mineralógicas obtenidas, calcita + clorita + epidoto + plagioclasa, de acuerdo
a Miyashiro, 1973 (Figura 47).
TABLA 13
Cuadro de facies metamórficas y sus respectivas asociaciones
mineralógicas.
|
Unidad Litológica |
Tipo de roca |
Asociación Mineralógica |
Facies y Zona TURNER (1981) |
Tipo de Metamorfismo WINKLER (1978) |
Relación P/T MIYASHIRO (1973) |
|
Unidad de Esquistos Calcítico Cuarzo Micáceos (UECQM) |
Calcárea |
Calcita + cuarzo + muscovita +
clorita + plagioclasa + epidoto + esfena + zoisita |
Esquistos Verdes zona de la
clorita |
Bajo grado |
Intermedia |
|
Unidad de Esquistos Cuarzo
Micáceos (UEQM) |
Pelítica |
Cuarzo + muscovita + clorita + plagioclasa + epidoto + esfena + zoisita |
|||
|
Unidad de Mármol (UM) |
Calcárea |
Calcita + cuarzo + muscovita +
clorita |
Figura 47. Esquema de facies y series usado
por Miyashiro (1973), ubicando la
zona en donde se encuentran las Unidades litológicas encontradas en campo
UECQM, UEQM y UM.
Figura 48. Diagrama de facies metamórficas
modificado de Yardley (1989),
mostrando la zona metamórfica según los criterios de Turner (1981)
8-. RESISTENCIA
MECÁNICA DE LAS ROCAS
De Marco (1995), plantea que la
caracterización ingenieríl de una masa rocosa, es un aspecto importante en la
determinación del modelo geomecánico usado como base en la elaboración de
sostenimiento de rocas para excavaciones, taludes, canteras, otros. Para ello
se deben determinar los parámetros de resistencia mecánica de los materiales involucrados,
con el fin de establecer la calidad mecánica de las rocas.
Para las tres unidades litológicas
definidas anteriormente se determinó el tipo de ensayo aplicable a cada tipo de
roca, tomando en cuenta ciertos parámetros:
Unidad de esquistos calcítico cuarzo micáceos (UECQM): la calidad se determinó mediante
el comportamiento de la roca frente al martillo de geólogo (Miller 1965) y ensayo de carga puntual,
debido al escaso grado de meteorización y a su grado de dureza.
Unidad de esquistos cuarzo micáceos (UEQM): la calidad fue determinada
mediante el comportamiento frente al martillo de geólogo y no se aplico carga
puntual debido al alto estado de meteorización de las muestras.
Unidad de Mármol (UM): la calidad fue
determinada frente al comportamiento con el martillo de geólogo y el uso del
martillo Schmidt. No se aplico el ensayo de carga puntual debido a tipo de
fractura de la muestra ante este, ya que al romperse en fragmentos o esquirlas
y no por un plano de debilidad se descartó el ensayo por no cumplir con los
modelos y normativas del mismo.
8.1-. Comportamiento
Frente al Martillo de Geólogo: (Miller
1965)
Este ensayo fue realizado en campo a
todas las muestras recolectadas, estableciendo una clasificación en grado,
dureza y resistencia a la compresión simple, agrupando esta información en las
distintas unidades litológicas definidas anteriormente.
La unidad
de mármol representa el grupo de rocas con la mayor dureza, teniendo que aplicar
mas de un golpe con el martillo de geólogo para romper la muestra. La unidad de
esquistos calcítico cuarzo micáceos esta representada por rocas que
difícilmente se rayan con la navaja y las muestras se pueden romper con un
golpe firme con el martillo.
La unidad
de esquistos cuarzo micáceos, representa el grupo de rocas con la menor dureza,
son deleznables bajo golpes fuertes con la parte puntiaguda del martillo, se
pueden hacer marcas poco profundas y pueden desconcharse con una navaja.
A continuación
se presenta la tabla de resultados para el ensayo de martillo de geólogo.
(Tabla 14)
Tabla 14
Clasificación Según el Ensayo de Martillo de Geólogo
|
Unidad Litológica |
Grado |
Descripción |
Valor aproximado de resistencia a la compresión simple. (Mpa) |
|
Mármol |
R5 |
Roca Muy Dura |
100 - 250 |
|
Esquistos calcítico cuarzo micáceos |
R3 |
Roca Media |
25 - 50 |
|
Esquistos cuarzo micáceos |
R1 a R2 |
Roca de Muy Débil a Débil |
1 – 25 |
8.2-. Ensayo de Carga Puntual:
Este ensayo fue realizado a un
número total de 47 muestras, cuya litología está representada por la unidad de esquistos calcítico cuarzo
micáceos, meteorizados, duros de color gris claro con lentes de mármol color gris
azulado. Aplicándose el ensayo de forma tanto paralela como perpendicular a la
superficie de foliación. Este ensayo se realizó con una prensa hidráulica SBEL,
modelo PLT-10, con capacidad máxima de 5000 Kg. (Figura 49)
Figura 49. Esquema del equipo de carga
puntual, mostrando cada una de sus partes. Propiedad del Laboratorio de
Mecánica de Rocas. Departamento de Minas. UCV.
8.2.1-. Ensayo Aplicado Paralelo a la Superficie de Foliación:
Se
ensayaron en total 22 muestras, las cuales fueron clasificadas según las tablas
de calidad de roca intacta de Franklin
(1989) y Deere & Miller
(1966), debido a que estas clasificaciones son loas más aceptadas hoy en día y
son las que abarcan el más completo rango de rocas en minería e ingeniería
civil. Los rangos de resistencia a la compresión simple aplicado paralelo a la
superficie de foliación son los siguientes:
- Mínimo 71,84 Kg/cm2 = 7,04 MPa
- Promedio 341 Kg/cm2 = 33 MPa
- Máximo 676,79 Kg/cm2 = 66,30 MPa
Los
valores detallados de resistencia a la
compresión simple, aplicado paralelo a la superficie de foliación de las
muestras ensayadas se pueden apreciar en la Figura 50.
Figura 50. Resultados de ensayos de
resistencia a la compresión simple, aplicado paralelo a la foliación, en la
unidad de esquistos calcítico cuarzo micáceos.
A
continuación se presentan los resultados para la clasificación de roca intacta
según Franklin (1989). (Figura
51)
Rocas débiles:
muestras 77, 80, 84 y 85, estas rocas presentan los menores valores para la
resistencia a la compresión simple, desde 71,84 a 199,39 Kg/cm2.
Rocas Medianamente Resistentes: este grupo posee el mayor número de muestras, 59, 66, 69,
72, 73, 74, 78, 79, 81, 82, 86, 88, 94, 99, 104 y 118, el rango de resistencia
a la compresión simple se encuentra entre los valores 245,84 y 543,55 Kg/cm2.
Rocas Muy Resistentes: dentro de este grupo se encuentran las muestras 112 y 113,
con una resistencia a la compresión simple entre 669,79 y 676,92 Kg/cm2.
Figura 51. Porcentajes obtenidos por
clasificación de las rocas según Franklin
(1989), para el ensayo de carga puntual paralelo a la foliación.
Según Deere & Miller (1966), las muestras pueden ser
clasificadas como: (Figura 52)
Muy Baja Resistencia a la Compresión Simple: (Clase E) este grupo se encuentra
constituido por las muestras 66, 77, 80, 84, 85 y 88. Con un rango de
resistencia 7,04 a 24,08 MPa.
Baja Resistencia a la Compresión Simple: (Clase D) las muestras ensayadas
dentro de este grupo representan el mayor número y esta categoría se encuentra
constituida por las siguientes muestras, 59, 69, 72, 73, 74, 78, 79, 81, 82,
86, 94, 99, y 104, con una resistencia entre 26,3 y 44,05 MPa.
Media Resistencia a la Compresión Simple: (Clase C) dentro de está categoría
se encuentran ubicadas las muestras 112, 113 y 118, las cuales presentaron la
máxima resistencia para el ensayo ejecutado de forma paralela a la foliación.
Con una resistencia a la compresión simple entre 53,24 y 66,3 MPa.
Figura 52. Porcentajes obtenidos por la
clasificación de Deere & Miller
(1966), para el ensayo de carga puntual paralelo a la foliación en la unidad de
esquistos calcítico cuarzo micáceos.
8.2.2-. Ensayo Aplicado
Perpendicular a la Superficie de Foliación:
Se
ensayaron en total 25 muestras, las cuales fueron clasificadas según las tablas
de calidad de roca intacta de Franklin
(1989) y Deere & Miller (1966). Los rangos de resistencia a la
compresión simple se encuentran entre los siguientes valores:
- Mínimo 144,39 Kg/cm2 = 14,14
MPa
- Promedio 490 Kg/cm2
= 48 MPa
- Máximo 911,57 Kg/cm2 =
89,28 MPa
Los valores detallados
de resistencia a la compresión simple
perpendicular a la superficie de foliación de las muestras ensayadas se pueden
apreciar en la figura 53.
Figura 53. Resultados de ensayos de
resistencia a la compresión simple, aplicado perpendicular a la foliación, en
la unidad de esquistos calcítico cuarzo micáceos.
Resultados para la clasificación de
roca intacta según Franklin
(1989). (Figura 54)
Figura 54. Porcentajes obtenidos por
clasificación de las rocas según Franklin
(1989), para el ensayo de carga puntual perpendicular a la foliación.
Rocas débiles:
muestras 66 y 79, estas rocas presentan los menores valores para la resistencia
a la compresión simple, desde 144,9 a 190,57 Kg/cm2.
Rocas medianamente Resistentes: este grupo encierra el mayor número de muestras 18, 25, 37,
47, 72, 73, 78, 81, 94 y 104; donde el rango de resistencia a la compresión
simple se encuentra entre los siguientes valores 223,24 y 553,80 Kg/cm2.
Rocas Muy Resistentes: dentro de este
grupo se encuentran las muestras 15, 59, 62, 74, 100, 112, y 118, con una
resistencia a la compresión simple entre 616,47 y 911,57 Kg/cm2.
Según Deere & Miller (1966), las muestras pueden ser
clasificadas como (Figura 55):
Muy Baja Resistencia: (Clase D) este grupo se encuentra constituido por las
muestras 25, 66 y 79, presentando un rango de resistencia entre 21,86 y 18,63
MPa.
Baja Resistencia: (Clase E) las muestras
ensayadas dentro de este grupo representan el mayor número y esta categoría
engloba las siguientes muestras 17, 18, 69, 72, 73, 79, 81, 82, 84, 86, 88 y
104, con un rango de resistencia a la compresión simple de 25,39 y 44,62 MPa.
Media Resistencia: (Clase C) dentro de esta categoría se encuentran ubicadas las muestras
15, 25, 37, 47, 59, 62, 74, 78, 94, 100, 112 y 118, las cuales presentaron la
máxima resistencia para el ensayo ejecutado de forma perpendicular a la
foliación, con un rango entre 51,68 y 89,28 MPa.
Figura 55. Porcentajes obtenidos por la
clasificación de Deere & Miller
(1966), para el ensayo de carga puntual perpendicular
a la foliación, en la unidad de esquistos calcítico cuarzo micáceos.
De
Marco (1995), las rocas foliadas o que presente otra clase de
anisotropía, deben ser ensayadas en las direcciones que presenten la mínima y
máxima resistencia, que generalmente son paralela y perpendicular a los planos
de discontinuidad.
Los mejores resultados
se obtienen en núcleos o fragmentos de rocas cuyos ejes sean perpendiculares a
los planos de discontinuidad, y en todo caso deberán preferirse aquellos en los
cuales el ángulo entre el eje y la normal no exceda de 30º, por lo tanto serán
tomados preferencialmente los resultados de los ensayos perpendiculares a la
foliación.
8.2.3-. Análisis de Resultados de Ensayos de Carga Puntual:
Los
resultados de los ensayos de carga puntual para la unidad de esquistos
calcítico cuarzo micáceos según Franklin
(1989) es la siguiente:
|
Roca Débil |
Roca Medianamente resistente |
Roca Muy resistente |
|
8 % |
60 % |
32 % |
Para la misma unidad la
clasificación de los resultados obtenidos bajo el ensayo de carga puntual,
según Deere & Miller (1966)
es la siguiente:
|
Muy baja resistencia |
Baja resistencia |
Media Resistencia |
|
12 % |
44 % |
44 % |
Para efectos de determinar la
calidad de roca se tomarán los resultados según la clasificación de Franklin (1989), debido a las
siguientes consideraciones:
§
La
tabla de clasificación de Franklin presenta seis categorías para la resistencia
a la compresión simple, dando una mayor gama de calidad de rocas, mientras que Deere & Miller (1966) solo
establece cinco categorías. (Figura 56)
Figura 56. Relación de categorías entre las
clasificaciones de Franklin
(1989) y Deere & Miller
(1966), para resistencia a la compresión
simple. Medidas en mega pascal.
§
La
clasificación de Deere & Miller
presenta contradicción con los resultados obtenidos en el ensayo de dureza de
la roca frente al martillo de geólogo de Miller
(1965), donde los resultados de campo para la unidad de esquistos calcítico cuarzo
micáceos fueron clasificados en su totalidad como de resistencia media a la
compresión simple, mientras que bajo carga puntual, solo el 44 % de las
muestras de esta litología fueron clasificados dentro de este rango.
§
La
clasificación de Franklin es más
reciente (1989), mientras que Deere
& Miller es más antigua (1966).
8.3-. ENSAYO MARTILLO SCHMIDT
El ensayo
de martillo Schmidt fue aplicado a un total de 10 muestras, pertenecientes a la
unidad de mármol. La realización de esta ensayo se llevo a cabo tanto en campo
como en laboratorio para determinar la resistencia a la compresión simple, el
martillo usado para este ensayo es del tipo M, de la casa James Instruments NDT
(Figura 57), por lo tanto es necesario hacer las conversiones de rebotes para
llevarlos a martillo tipo L, en base a los cuales serán clasificadas las rocas
según Franklin (1989).
Figura 57. Modelo de martillo Schmidt, de la
casa James Instruments NDT, tipo M, propiedad del Laboratorio de Mecánica de
Rocas de La Escuela de Geología, Minas y Geofísica. UCV.
8.3.1-. Resultados Obtenidos en Laboratorio:
A
continuación se presentan los rebotes obtenidos para la unidad de mármol en el
ensayo aplicado en el laboratorio para un total de 3 muestras: (Tabla 15)
TABLA 15
Rebotes obtenidos bajo el ensayo de martillo Schmidt en
laboratorio.
La Tabla 16 muestra los rebotes
obtenidos y promedios para cada una de las muestras ensayadas, los cuales se
emplearon para determinar el coeficiente de resistencia a la compresión simple
en Kg / cm2 y MPa.
TABLA 16
Rebotes promedio para martillo tipo M, L y coeficiente de
resistencia (Gc)
Los
resultados de la conversión de rebotes a martillo tipo L es mostrada en la
Tabla 16, donde también se realizan los cálculos de resistencia a la compresión
simple, tanto en Kg / cm2 como en MPa, en base a los cuales serán
clasificadas las rocas según Franklin
(1989).
Los valores alcanzados
para la resistencia a la compresión simple determinada en laboratorio presentan
un rango entre 145,46 y 209,63 Kg / cm2, con los cuales según Franklin (1989) se tienen dos tipos
rocas. (Tabla 17)
TABLA 17
Clasificación según Franklin (1989) para muestras ensayadas
en laboratorio.
MUESTRA
|
CLASIFICACIÓN
|
|
9 |
ROCA DÉBIL
|
|
51 |
|
|
21 |
ROCA MEDIANAMENTE RESISTENTE |
8.3.2-. Resultados Obtenidos en Campo:
En la Tabla
18 se presentan los rebotes obtenidos para la unidad de mármoles en el ensayo
aplicado en el campo para un total de 7 muestras:
TABLA 18
Usando
los valores de los rebotes obtenidos y promedios para cada una de las muestras
ensayadas, los cuales se aprecian en la Tabla 18, se determinó el coeficiente
de resistencia a la compresión simple en Kg / cm2 y MPa. (Tabla 19)
TABLA 19
Rebotes promedio para martillo tipo M, L y coeficiente de
resistencia (Gc)
Los
resultados de la conversión de rebotes a martillo tipo L es mostrada en la
Tabla 19, donde también se muestran los valores de resistencia a la compresión
simple determinados en campo, tanto en Kg / cm2 como en MPa, en base
a los cuales serán clasificadas las rocas según Franklin (1989).
Los valores alcanzados
para la resistencia a la compresión simple tienen un rango entre 418,19 y
780,94 Kg / cm2, con los cuales según Franklin (1989) se tienen dos tipos rocas según su
resistencia a la compresión simple. (Tabla 20)
TABLA 20
Clasificación según Franklin (1989) para muestras ensayadas en
campo.
MUESTRA
|
CLASIFICACIÓN
|
|
122 |
ROCA MEDIANAMENTE RESISTENTE |
|
123 |
|
|
124 |
|
|
125 |
|
|
121 |
ROCA MUY RESISTENTE |
|
126 |
|
|
127 |
A partir de los resultados obtenidos
para el ensayo de martillo Schmidt y la clasificación según franklin (1989) en laboratorio y en
campo, puede observarse que estos difieren, donde la causa principal fue la
mala practica del ensayo en el laboratorio.
Esta error se indujo por la falta de confinamiento de la roca, lo
cual provoca una perdida de energía, resultando y evidenciado por el bajo
número de rebotes obtenidos para rocas evidentemente duras y resistentes al
martillo de geólogo. Debido a la mala practica del ensayo en laboratorio, los
resultados tomados para la clasificación de la roca a la resistencia a la
compresión simple para la unidad de mármol serán los obtenidos en campo, los
cuales son mostrados a continuación en la Figura 58 y 59.
Figura 58. Diagrama de barras mostrando la resistencia
a la compresión simple para la unidad de mármoles.
Figura 59. Porcentajes de muestras
clasificadas según franklin
(1989) y su respectiva nomenclatura.
8.4-. ENSAYO DESGASTE LOS ANGELES
Este ensayo fue realizado
en el Centro de Apoyo Técnico al Cliente (CATAC) perteneciente a la empresa
Cementos Caribe C.A, terminal El Palito, bajo el informe LC-140/99 y aplicado
sobre la muestra CA-BJ-120 cuya litología corresponde a un esquistos calcítico
cuarzo micáceos intercalado con delgadas bandas de mármol.
La realización de este ensayo está
regido por las siguientes normas covenin:
§
Norma
255. Aplicada para la determinación de la máxima granulometría.
§
Norma
263. Aplicada para la determinación de los pesos unitarios sueltos y compactos
en Kg / m3.
§
Norma
266. Aplicada para el calculo del desgaste en porcentaje para agregados gruesos
para concreto.
A continuación se
presentan los resultados obtenidos para el tamizado de la muestra de esquistos
calcáreo cuarzo micáceos intercalado con delgadas bandas de cuarzo. (Tabla 21)
8.4.1-. Granulometría:
TABLA 21
NORMA
COVENIN 255
|
TAMICES |
3 / 4 “ |
1 / 2 “ |
3 / 8 “ |
1 / 4 “ |
Nº 4 |
Nº 8 |
Nº 16 |
Nº 30 |
FONDO |
|
% RETENIDO |
0,4 |
4,7 |
20,6 |
33,3 |
12,2 |
13,4 |
5 |
2,3 |
8,1 |
|
% ACUMULADO |
0,4 |
5,1 |
25,8 |
59,1 |
71,2 |
84,6 |
89,7 |
91,9 |
100 |
|
% PASANTES |
99,6 |
94,9 |
74,2 |
40,9 |
28,8 |
15,4 |
10,3 |
8,1 |
0 |
Los resultados del ensayo granulométrico muestran un
tamaño máximo retenido de 3/4 de
pulgadas, con un porcentaje retenido de 0,4 % y un porcentaje máximo de
retenimiento de 33,3 % para el tamiz de 1/4 de pulgada.
A continuación se
muestra la curva granulométrica mostrando los porcentajes de pasantes para cada
tamiz y las curvas máxima y mínima establecidas por la norma Covenin 255 (Figura 60).
Figura 60. Gráfica mostrando la curva
granulométrica para porcentaje de pasantes por tamiz, con los limites inferior
y superior establecidos por la norma Covenin
255.
8.4.2-. Pesos Unitarios:
El
resultado de los pesos unitarios suelto y compacto son mostrados en la tabla 22
y expresados en Kg / m3.
TABLA 22
NORMA COVENIN 263
|
PESO UNITARIO SUELTO (Kg/m3) |
1.478 |
|
PESO UNITARIO COMPACTO (Kg/m3) |
1.718 |
8.4.3-. Desgaste:
El
desgaste calculado para la muestra CA-BJ-120, de esquistos calcítico cuarzo micáceos
con intercalaciones de mármol, ubicada en la parte central de la zona de
estudio, presenta un valor de 36 %,
el cual se encuentra por debajo del rango máximo establecido para muestras de
agregados gruesos para concreto, establecido en 50 % por la norma covenin 266.
Por
otra parte, el porcentaje de desgaste puede disminuir, ya que la muestra
ensayada presentaba una alta relación de esquistos calcítico cuarzo micáceos /
mármol, donde las micas presentes en la
muestra y el polvo proveniente de la fractura tienden a formar la gran cantidad
de finos presentes en el análisis granulométrico.
9-. ANÁLISIS
QUIMICOS
Las
propiedades químicas de las rocas representan uno de los factores más
importantes en la determinación de calidad para depósitos a ser usados como
agregados para concreto, idealmente el agregado debe ser un cuerpo inerte y no
presentar cambios químicos durante su uso. Sin embargo algunas rocas contienen
minerales indeseables que reaccionan químicamente con el cemento, dos tipos de
reacciones pueden ocurrir. Una álcali-sílice: en la cual el sílice
coloidal y vidrios volcánicos reaccionan con el álcali (Na2O y K2O),
formando un gel de sílice alcalino alrededor del agregado, el cual genera
presiones osmóticas que rompen el concreto debido a su aumento de volumen,
deteriorando la calidad del concreto al disminuir su resistencia; reacción
álcali-carbonato: donde la reacción de la dolomita con el álcalis genera la aparición de microfracturas, las
cuales disminuyen la resistencia el concreto, bajando su calidad.
Los análisis por
fluorescencia de rayos X, fueron realizados en los laboratorios químicos
pertenecientes a la empresa Cementos Caribe C.A, ubicados en la planta de
San Sebastián de los Reyes, Estado Aragua. El análisis químico se utilizó para
determinar el porcentaje de óxidos de sílice (SiO2), aluminio (Al2O3),
hierro (Fe2O3), carbonato (CaO), magnesio (MgO) y (K2O),
aplicado a 12 muestras de las distintas unidades litológicas definidas
anteriormente obteniendo como resultado los siguientes porcentajes: (ver tablas
23, 24 y 25 y figuras 61, 62 y 63)
Tabla 23
Unidad de esquistos calcítico
cuarzo micáceos (UECQM)
|
# Muestra |
CA-BJ-05 |
CA-BJ-18 |
CA-BJ-65 |
CA-BJ-81 |
CA-BJ-117 |
Promedio |
|
P.F |
39,75 |
29,89 |
31,96 |
25,59 |
31,51 |
31,70 |
|
SiO2 |
7,89 |
22,19 |
20,12 |
30,47 |
17,97 |
19,70 |
|
Al2O3 |
1,17 |
7,25 |
5,16 |
8,43 |
7,08 |
5,80 |
|
Fe2O3 |
1,10 |
3,60 |
2,91 |
3,25 |
3,61 |
2,90 |
|
CaO |
49,47 |
34,94 |
37,85 |
29,84 |
37,86 |
38 |
|
MgO |
0,29 |
0,17 |
0,22 |
0,20 |
0,13 |
0.20 |
|
SO3 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
K2O |
0,20 |
1,26 |
1,13 |
1,35 |
1,24 |
1 |
|
Na2O |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Total (%) |
99,87 |
99,21 |
99,35 |
99,13 |
99,40 |
99,40 |
Figura 61. Promedios minerales obtenidos
por análisis químicos para la unidad (UECQM)
Tabla 24
Unidad de esquistos cuarzo micáceos (UEQM)
Muestra
|
P.F |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
SO3 |
K2O |
Na2O |
Total (%) |
CA-BJ-50
|
1,88 |
89,08 |
5,78 |
1,57 |
0,28 |
0,34 |
- |
0,75 |
- |
99.70 |
Figura 62. Promedios minerales obtenidos
por análisis químicos para la unidad (UEQM)
Tabla 25
Unidad de Mármol (UM)
|
# Muestra |
CA-BJ-09 |
CA-BJ-15 |
CA-BJ-51 |
CA-BJ-89 |
CA-BJ-98 |
CA-BJ-99 |
Promedio |
|
P.F |
41,00 |
30,16 |
39,50 |
38,19 |
35,62 |
39,75 |
35,8 |
|
SiO2 |
6,48 |
21,95 |
7,69 |
10,63 |
15,44 |
8,99 |
11,9 |
|
Al2O3 |
0,64 |
6,59 |
0,80 |
1,63 |
3,42 |
1,56 |
2,4 |
|
Fe2O3 |
0,79 |
3,60 |
0,93 |
1,10 |
1,96 |
1,30 |
1,6 |
|
CaO |
50,00 |
36,05 |
49,70 |
47,14 |
41,61 |
47,82 |
47 |
|
MgO |
0,78 |
0,42 |
0,85 |
0,67 |
0,49 |
0,13 |
0,5 |
|
SO3 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
K2O |
0,09 |
1,11 |
0,11 |
0,25 |
0,64 |
0,30 |
0,40 |
|
Na2O |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Total (%) |
99,78 |
99,88 |
99,58 |
99,61 |
99,18 |
99,85 |
99,80 |
Figura 63. Promedios minerales obtenidos
por análisis químicos para la unidad (UM)
Para
la unidad de esquistos cuarzo micáceos se realizo el ensayo de análisis químico
a una sola muestra (CA-BJ-50), la cual presenta un elevado porcentaje en peso
de SiO2 (89,09 %) y Al2O3 (5,78 %), ver tabla
24, por lo cual fue descartada como unidad para uso en agregados gruesos de
concreto.
Los resultados de los
análisis químicos para las Unidades de esquistos calcítico cuarzo micáceos
(UECQM) y la unidad de mármol (UM) muestran altos porcentajes en peso de CaO,
(38 y 47 % respectivamente) y
relativamente bajos porcentaje de SiO2 (19,7 y 11,9 %), Al2O3
(5,8 y 2,4 %), Fe2O3 (2,9 y 1,6 %) y MgO (0,2 y 0,5 %).
Sin embargo la mejor calidad como roca para agregados de concreto basado en los
análisis químicos, la presenta la unidad de mármoles, ya que está posee los
menores valores de porcentaje en peso para elementos indeseables, como el SiO2,
Al2O3 y Fe2O3, los cuales representan
los principales compuestos capaces de reaccionar con un cemento de un álcalis
mayor a 0,6 %. (Tabla 25)
A continuación se nombran los minerales indeseables
encontrados en las Unidades litológicas definidas anteriormente:
Cuarzo: como se menciono anteriormente,
este compuesto es capaz de reaccionar con un álcalis mayor a 0,6 %.
Micas (muscovita): las micas son
indeseables debido a su baja dureza, la cual contrasta con las minerales con
los cuales se encuentra presente; además su estructura laminada genera planos
de foliación, los cuales disminuyen la resistencia de la roca.
Pirita: es un mineral que reacciona muy
fácilmente con el oxigeno y el agua formando hidróxidos de hierro, sulfato
férrico, el cual es muy soluble y ácido sulfúrico, el cual disuelve los
carbonatos generando perdida de resistencia en el concreto y manchado del
concreto.
Hematita: al igual que la pirita este
mineral reacciona muy fácilmente con el agua y el oxigeno, generando hidróxidos
de hierro, los cuales manchan el concreto y generan perdida de resistencia en
el mismo.
10-. ESTIMACIÓN
DE RESERVAS
Una vez definidas las
unidades litológicas en el área de estudio, delimitados los materiales
existentes y conforme a los resultados obtenidos en los ensayos de laboratorio
(petrografía, difracción de rayos X, fluorescencia de rayos X, carga puntual,
desgaste Los Ángeles y martillo Schmidt), se tomaron para la estimación de
reservas solo los materiales que cumplen con la calidad para ser usados como
agregados gruesos en concreto.
En
este sentido, se incluye la unidad de mármol, ubicada en la zona central del
área de estudio (ver mapa de yacimientos anexo). Para los mármoles ubicados en
las zonas suroeste y sureste (Río Bejuma), no se estimaron reservas debido a
las siguientes razones:
§
Las
vías de acceso hacia ambas zonas son dificultosas o casi inaccesibles.
§
La
cubierta vegetal en ambas zonas es muy amplia.
§
La
expresión áreal de estos cuerpos es menor, comparándolos con los cuerpos de la
zona central.
§
La
extensión de los cuerpos de mármoles hacia el sur, esta basada en
interpretaciones por fotografías aéreas y mapas según la similitud de sus
expresiones topográficas.
Para establecer las
reservas estimadas en la zona central del área de estudio, se utilizo el mapa de
base topográfica del sector denominado como “zona de explotación” a escala
1:1.000 (ver mapa de yacimientos anexo), en él se trazaron un total de once (11) perfiles geológicos orientados N45ºW, nombrados
alfabéticamente desde C-C’ hasta M-M’, separados a una distancia de 100 m (ver
secciones C-C’ a M-M’ anexas).
Para fines de cálculo fue necesario
separar el depósito en dos yacimientos, los cuales se presentan paralelos, con
un eje mayor longitudinal (N-N’) orientado N45ºE:
§
Yacimiento
1: ubicado en el sector
oeste, cubre un área aproximada de 107.140,98 m2, corresponde a la
franja de terreno limitada por los perfiles geológicos C-C’ hasta J-J’ y los
limites del yacimiento 1.
§
Yacimiento
2: ubicado en el
sector este, cubre un área aproximada de 182.886,15 m2, corresponde a la franja de terreno limitada
por los perfiles geológicos D-D’ hasta
M-M’ y los limites del
yacimiento 2.
El cálculo de reservas estimadas se realizó
por el método de secciones verticales (López
y Quintana 1992), que consiste en cortes geológicos perpendiculares al
eje longitudinal del yacimiento, mostrando así, una proporción plana del cuerpo
mineralizado. Para ello se construyeron los perfiles geológicos tomando como
límite o datum horizontal la cota de 680 metros, debido a que esta es la menor
cota en la zona donde se ubican los cuerpos de mármoles.
El área de cada sección obtenida fue
calculada por el software Autocad versión R.14 de la compañía Autodesk. El
volumen a evaluar se obtuvo a partir del área promedio entre dos secciones
contiguas, al multiplicar esta área por la distancia que separa a las dos
secciones se obtiene el volumen del material respectivo. Este procedimiento se
visualiza según la siguiente expresión:
V = ( (A1 + A2) / 2 ) * D
Donde: V: Volumen estimado
de las reservas.
A1 y A2: Área de las secciones
contiguas.
D: Distancia entre las secciones
contiguas.
Basándose en este procedimiento se
presentan en las siguientes tablas:
§
Las
áreas por secciones de ambos yacimientos de mármol y esquistos calcítico cuarzo
micáceos (Tabla 26).
§
El
volumen por secciones de cada yacimiento de mármol y volumen por sección de los esquistos calcítico cuarzo micáceos
(Tabla 27).
§
El volumen total estimado de mármol y volumen total estimado
de esquistos calcítico cuarzo micáceos
de la hacienda el cedro (tabla 28).
Tabla 26
Áreas (m2) por secciones para los yacimientos de
mármol y esquistos calcítico cuarzo micáceos.
Tabla 27
Volumen (m3) para los yacimientos 1 y 2 de
la unidad de mármol y volumen de los esquistos calcítico cuarzo micáceos.
Tabla 28
Volumen total estimado (m3) para los mármoles y
esquistos calcítico cuarzo micáceos.
11-. ANÁLISIS
DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES
El trabajo
puede ser dividido en dos secciones: una sección que consta de un levantamiento
geológico detallado y otra que estudia la factibilidad de los cuerpos de rocas
para su posible explotación como agregados gruesos para concreto. En base a lo anterior los análisis también
serán divididos en dos partes principales, las cuales son mencionadas a
continuación:
§
Análisis
de resultados y conclusiones geológicas.
§
Análisis
de factibilidad de materiales.
11.1-. Análisis de Resultados y
Conclusiones Geológicas:
Basado
en las características de campo e interpretación de los resultados de laboratorio, la zona de trabajo ha sido
dividida en cuatro unidades litológicas, mencionadas según el porcentaje areal
que ocupan: (ver mapa geológico anexo)
§
Unidad
de esquistos calcítico cuarzo micáceos (UECQM)
§
Unidad
de esquistos cuarzo micáceos (UEQM)
§
Unidad
de coluvión (UC)
§
Unidad
de mármol (UM)
La composición mineralógica para las
rocas pertenecientes a las Unidades UECQM, UEQM y UM es similar, variando
únicamente el porcentaje entre los minerales. Los minerales encontrados por
petrografía y DRX son los siguientes: calcita, cuarzo, muscovita, zoisita,
epidoto, clorita, pirita, hematita, albita, esfena y grafito.
Basándose en la
composición mineralógica y en los criterios de Turner (1981), se han definido dos protolitos para estas
rocas, uno calcáreo asignado a las unidades de esquistos calcítico cuarzo
micáceos (UECQM) y a la unidad de mármol (UM); y otro pelágico asignado a la
unidad de esquistos cuarzo micáceos (UEQM), ambos dentro de un marco
sedimentario.
La textura predominante
en las rocas encontradas es la foliación; dentro de las texturas más comunes en
las rocas foliadas la textura lepidoblástica es la más común observada, donde la característica más resaltante es la
alineación preferencial de los
filosilicatos. La foliación corresponde a la foliación S1 definida por Ostos (1981), presentándose dos
patrones principales: uno con rumbo promedio N65ºE de buzamiento entre 45º y
55º al Norte, y el otro con una orientación de N20ºW y buzamiento entre los 20º
y 40º hacia el Sur.
Las rocas mencionadas
anteriormente, a excepción de la unidad de coluvión (UC), alcanzaron la facies
metamórfica de esquistos verdes, zona de la clorita (Winkler 1978), con una temperatura entre los 300º y 400º C
y presiones de bajas a intermedias.
Las Unidades litológicas
informales definidas en campo son correlacionables con la Formación Aroa
definida por Bellizia y Rodríguez
en 1966, quienes establecen un espesor de por los menos 1200 m, aclarando que
este es muy difícil de calcular debido al cizallamiento y replegamiento que
presenta esta unidad en el área de estudio.
Las relaciones
estratigráficas entre las Unidades informales definidas no pudieron ser
determinadas debido a que los contactos no fueron observados en campo y en su
mayoría fueron interpretados como de fallas a través de fotoalineaciones y
cambios brusco de rumbos y buzamientos, además del gran cizallamiento y
replegamiento que presentan estas rocas, mencionado por Bellizia y Rodríguez (1966). La unidad de coluvión (UC),
representa la litología más reciente de la zona de trabajo descansando sobre la
unidad de esquistos cuarzo micáceos en contacto discordante (ver cortes
geológicos anexos).
En cuanto a las
estructuras de deformación, el área de estudio presenta dos sistemas de fallas,
el primero con orientación entre N40ºE y N25ºW. El segundo con orientación
N80ºW a E-W, ambos reconocidos por Morgan
(1969), quien estima un desplazamiento vertical de más de 1.000 metros (ver
mapa geológico anexo).
En las Unidades
definidas, exceptuando a la unidad de coluvión (UC), se observaron pliegues
pequeños, clasificados según Fleuty
(1964) como pliegues cerrados en la unidad de esquistos cuarzo micáceos, con
ejes axiales orientados S34ºW11º. La unidad de esquistos calcítico cuarzo
micáceos y la unidad de mármol presentan en menor proporción pliegues muy
cerrados, con eje axial orientado N18ºW44º.
La zona de estudio
presenta dos sistemas de diaclasas, uno paralelo a la foliación con rumbo
N50ºE80ºN y otro perpendicular a los planos de foliación con dirección promedio
N15ºW50ºN, siendo la más antigua la paralela a los planos de foliación,
correspondiente a un primer evento de deformación. Las diaclasas
perpendiculares a los planos de foliación corresponden a un segundo evento de
deformación, el cual fracturó la zona, creando planos de diaclasas conjugados
(ver mapa geológico anexo).
Las vetas de calcita son
comunes en las Unidades de esquistos calcítico cuarzo micáceos y en la unidad
de mármol, y se presentan paralelas a los planos de foliación. Las vetas de
cuarzo se presentan en la unidad esquistos cuarzo micáceos y esquistos
calcítico cuarzo micáceos. Las vetas de calcita,
por ser paralelas a la foliación, son relativamente más antiguas que las vetas
de cuarzo, ya que las primeras son generadas durante el período de formación de
los planos de foliación, mientras que las vetas de cuarzo fueron generadas durante
un segundo período de deformación.
Los boudines de mármol
están embebidos en esquistos calcítico cuarzo micáceos. La formación de estas
estructuras obedece a esfuerzos de tensión a los que fueron sometidos los
materiales de diferente competencia.
De lo expuesto anteriormente se
tiene que las rocas que afloran en el área de estudio, excluyendo a la unidad
de coluvión, fueron sometidas por lo
menos a dos períodos de plegamiento. El primer período f1, se caracteriza por
presentar pliegues isoclinales con clivaje o foliación paralela a las
superficies axiales. El segundo período f2 caracterizado por el plegamiento de
las superficies de foliación, el cual pliega a f1.
11.2-. Análisis de Factibilidad:
El análisis de factibilidad de los cuerpos de roca en
miras de explotación para uso como agregados gruesos para concreto, tendrá como
base los resultados obtenidos en los diferentes ensayos mecánicos y químicos,
además del volumen de material encontrado en la zona de estudio, con el
objetivo de proponer un área especifica para el mejor aprovechamiento de los
recursos. (ver mapa de calidad mecánica)
El
comportamiento de las rocas frente al martillo de geólogo surge como respuesta
de la litología y del grado de meteorización de las mismas, frente a los golpes
suministrados por esta herramienta. A continuación se presentan los resultados
de clasificación de las rocas frente al martillo de geólogo según Miller (1965):
§
Unidad
de mármol, la cual es clasificada como roca muy dura. (R5)
§
Unidad
de esquistos calcítico cuarzo micáceos, clasificada como roca media. (R3)
§
Unidad
de esquistos cuarzo micáceos, clasificada como roca débil a muy débil. (R1-R2)
El ensayo de carga puntual fue aplicado en el laboratorio a
las muestras pertenecientes a la unidad de esquistos calcítico-cuarzo-micáceos
(UECQM), las cuales arrojaron los siguientes resultados:
§
Mínimo 144,39 Kg/cm2 = 14,1 MPa
§
Promedio 490
Kg/cm2 = 48 MPa
§
Máximo 911,57 Kg/cm2 = 89,3 MPa
Con estos resultados la unidad de esquistos calcítico-cuarzo-micáceos
es una roca medianamente resistentes según la clasificación de Franklin (1989).
El ensayo de dureza
martillo Schmidt fue aplicado a la muestras pertenecientes a la unidad de
mármol (UM), ya que estos presentan la mayor dureza. Este ensayo fue aplicado
tanto en campo como en laboratorio, donde los resultados obtenidos en
laboratorio no fueron satisfactorios, ya que presentaban valores muy bajos, por
lo tanto las muestras serán clasificadas en base a los datos recolectados en
campo. Bajo este ensayo la unidad de mármol (UM) fue clasificada según Franklin (1989), como una roca muy
resistente a medianamente resistente, con valores para la resistencia a la
compresión simple entre 418,19 y 780,94 Kg / cm2.
El ensayo de desgaste fue aplicado a una muestra
perteneciente a la unidad de esquistos calcítico-cuarzo-micáceos, la cual
presentaba capas delgadas de mármol en menor proporción; esta muestra dio como
resultado un 36 % de desgaste, el cual se estima debe ser menor para la unidad
de mármol (UM), cuyo valor se encuentra por debajo del exigido por la norma covenin 266, el cual lo establece en 50
% de desgaste para agregados gruesos para concreto.
El peso
unitario compacto tiene un valor de 1718 Kg/m3, el cual esta por
encima de los 1100 Kg/m3 exigidos por la norma covenin 263.
Los resultados de los
análisis químicos en la unidad de mármol (UM) muestran altos porcentajes en
peso de CaO, (47 %) y relativamente
bajos porcentaje de SiO2 (11,9 %), Al2O3 (2,4
%), Fe2O3 (1,6 %) y MgO (0,5 %), resultando ser está la
roca con mejor calidad para ser usada como agregados de concreto; ya que
presenta la menor cantidad de compuestos capaces de reaccionar con un cemento
de un álcalis mayor a 0,6 %.
La unidad de esquistos
cuarzo micáceos (UEQM) por sus propiedades mecánicas y químicas es rechazada
como roca a ser usada como agregados gruesos para concreto, pero sus
características químicas muestran que está puede ser usada como arcillas o
correctivos para la elaboración del cemento, debido a su alto porcentaje de
oxido de sílice y aluminio.
La unidad de mármol basado en el comportamiento bajo
análisis mecánicos y químicos resulta ser una roca excelente para ser usada
como agregado grueso para concreto. En cuanto a las condiciones exigidas por la
norma covenin 277 como el
porcentaje de partículas desmenuzable y material más fino que pasa el tamiz 200
se estima cubrir las expectativas, ya que la roca presenta un alto grado de
cristalinidad y el material fino es polvo proveniente de la fractura, encontrándose
libre de arcilla. Por lo tanto se propone como zona de explotación el área
ubicada entre las coordenadas UTM 1.118.100 - 1.119.000 Norte y 572.000 -
573.000 Este, en la cual se han establecido dos yacimientos con cotas menores
de 680 m s.n.m. (ver mapa de yacimientos anexo)
Yacimiento 1: ubicado en el sector oeste, cubre
un área aproximada de 107.140,98 m2, corresponde a la franja de
terreno limitada por los perfiles geológicos C-C’ hasta J-J’ y los limites del
yacimiento 1, para el cual se calcularon reservas estimadas de mármol de
4.774.654 m3 (ver mapa de yacimientos anexo).
Yacimiento 2: ubicado en el sector este, cubre
un área aproximada de 182.886 m2, corresponde a la franja de terreno
limitada por los perfiles geológicos D-D’ hasta M-M’ y los límites del yacimiento 2, para el cual se estimaron
reservas de mármol de 9.203.612 m3. (ver mapa de yacimientos anexo)
Las reservas estimadas para los
yacimientos 1 y 2 para la unidad de mármol son de 13.978.266 m3, para la cual se propone la explotación
del área a cielo abierto, ya que las reservas estimadas fueron calculadas
basándose en los datos geológicos y topográficos, tomando como dato la menor
elevación (680 m s.n.m.) (ver mapa de yacimientos y cortes anexos).
12-. RECOMENDACIONES
1)
Elaborar
perforaciones verticales y toma de núcleos en la zona constituida por los
yacimientos 1 y 2 ubicados entre las coordenadas UTM 1.118.100 - 1.119.000
Norte y 572.000 - 573.000 Este, con la finalidad de determinar las reservas
probadas de material a ser usado como agregado grueso para concreto, ya que la
rentabilidad de los yacimientos propuestos debe ser determinada por la empresa
Cementos Caribe, C.A.
2)
Estudios
geológicos de las áreas adyacentes a las poblaciones de Bejuma-Montalbán-
Miranda, con la finalidad de establecer las relaciones estratigráficas entre
las Unidades litológicas formales definidas en la zona; debido a que la información geológica del
área es escasa.
3)
Actualización
del material de la biblioteca de la Escuela de Geología, Minas y Geofísica
como: bases topográficas, mapas geológicos, bibliografía en el ámbito minero y
normas (covenin) que regulen el
manejo y calidad de cualquier material relacionado con la minería metálica y no
metálica en Venezuela.
4)
Desarrollo
de proyectos en el área geominera que involucren la participación de los
departamentos de Geología, Minas y Geofísica, generando posibles proyectos de
tesis y enriqueciendo la información geológica-minera del país, reforzando la
especialización del geólogo en el ámbito minero e integrando así las distintas
ramas de las ciencias de la tierra.
5)
No
aplicar el ensayo de martillo Schmidt en estructuras no confinadas
(laboratorio); ya que estas producen resultados erróneos, el ensayo debe ser
aplicado directamente sobre la roca en campo y en rocas confinadas.
13-. BIBLIOGRAFÍA
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Universidad de Carolina
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