Boletín de Geología

Relación entre vulcanismo dacítico monogenético y poligenético. Caso de estudio del domo Tapias (<95 ka) y volcán Cerro Machín (<50 ka), Colombia

Jonathan Ortiz — 2023-02-28

El domo Tapias es un edificio volcánico que se localiza ~5 km al SE del volcán poligenético explosivo Cerro Machín, ambos localizados en la Cordillera Central colombiana. La formación de estos volcanes ha sido interpretada a partir del mismo sistema magmático; sin embargo, la relación genética y temporal entre ellos no ha sido definida. En este trabajo, se analiza el domo Tapias a partir de petrografía, química mineral, química de roca total, isótopos, cálculos geotermobarométricos y una datación K/Ar, y posteriormente se explora la relación con el volcán Cerro Machín. Las rocas del domo Tapias son porfiríticas con fenocristales de plagioclasa (An_28-48), anfíbol (tschermakita y magnesiohastingsita), biotita, cuarzo y óxidos de Fe-Ti, embebidos en una masa fundamental vítrea. Petrográficamente, se reconocen dos tipos de anfíbol: el tipo I, con apariencia homogénea, y el tipo II, con bordes diferentes. La composición de Tapias es dacítica (SiO2: 66,59 wt.%) de afinidad calco-alcalina. Los cálculos geotermobarométricos indican que: 1) los anfíboles tipo I cristalizaron a 871-874°C, entre 10,2 y 10,4 km de profundidad, y 2) los núcleos de los anfíboles tipo II cristalizaron a 852-920°C, entre 8,5 y 12,3 km de profundidad, mientras que los bordes, a temperaturas más altas (880-973°C), pero a profundidades similares (9,1-11,8 km). La edad K/Ar indica un emplazamiento no más antiguo que 95 ± 0,05 ka. Al comparar estos resultados con los reportados para el Cerro Machín, se observan unas características minerales y composicionales muy similares. Estos resultados sugieren que ambos volcanes son alimentados por el mismo magma hospedado entre ~9 y ~12 km de profundidad. Asimismo, se propone que el centro de emisión, así como el tiempo entre el emplazamiento de Tapias y el inicio de la actividad del Cerro Machín (~50 ka) son el resultado de deformación cortical relacionada con la interacción entre las fallas Otú-Pericos e Ibagué.

Geometría y dimensiones de estructuras de disyunción columnar en rocas volcánicas de Colombia

Camilo E. Calderón — 2023-02-28

Las estructuras de disyunción columnar en rocas volcánicas corresponden al patrón de diaclasas que resulta de la contracción y deformación de los materiales durante el enfriamiento post emplazamiento. Estas pueden desarrollarse tanto en lavas como en depósitos de corrientes de densidad piroclástica (CDP) soldadas. En este estudio se analizaron visualmente 394 polígonos en 14 afloramientos de rocas volcánicas y depósitos volcaniclásticos soldados con disyunción columnar en Colombia, y computacionalmente, 349 polígonos definidos por procesamiento de imágenes. Estas medidas, junto con las variaciones relativas de tamaños de las columnas, fueron utilizadas para estimar la homogeneidad, el orden y la madurez de los patrones de disyunción. La relación entre tamaños de estrías y longitud de lado de columnas se usó para aproximar el mecanismo de disipación calórica dominante durante el emplazamiento de lavas y CDP. La inspección visual de afloramientos reveló que en lavas domina la geometría hexagonal, mientras que en depósitos de CDP dominan los pentágonos y tetrágonos. El análisis computacional indica que, en general, la disyunción columnar en Colombia tiende a organizarse en geometría hexagonal óptima. Específicamente, el afloramiento denominado Cristales, ubicado en el flanco suroriental del Nevado del Ruiz, en la cordillera Central, presenta el mayor grado de madurez; el Domo Victoria, un volcán monogenético de la cordillera Central, tiene el mayor grado de homogeneidad; y el sitio Los Ataúdes, ubicado en el flanco occidental de la cordillera Occidental, muestra el mayor grado de ordenamiento. Las estrías usualmente están entre 10 y 25% del lado de columnas. Los valores del número de Péclet entre 0,28 y 0,41 indican que en el emplazamiento de las lavas dominó la transferencia de calor conductiva, aunque no se puede descartar la disipación de calor convectiva asistida por diaclasas.

Análisis mineralógicos, petrográficos y geoquímicos confirman el origen hidrotermal de sedimentos metalíferos sobreyaciendo las peridotitas de Cerro Matoso, Colombia

Andrés Castrillón — 2023-02-28

El yacimiento Cerro Matoso, una de las minas de ferroníquel a cielo abierto más grandes del mundo, está formado por una sucesión sedimentaria que reposa sobre un cuerpo ultramáfico adosado al continente, que forma parte del Complejo Ofiolítico del Cauca. El conjunto de rocas fue adosado en el noroeste de Colombia durante el Cretácico, y fue expuesto a procesos de meteorización durante la última orogenia andina. Las muestras de sedimentos fueron recolectadas y estudiadas mediante microscopía petrográfica, SEM, EPMA, ICP-MS, FRX y análisis de isótopos de oxígeno y carbono. Los resultados de los isótopos de oxígeno reflejan temperaturas del agua intersticial que alcanzan los 130°C durante la precipitación mineral, lo que es coherente con fluidos derivados de la serpentinización de las rocas ultramáficas que pueden estar relacionados con actividad hidrotermal en el fondo del mar. Los valores negativos de δ13C (−27,1 a −1‰ V-PDB) en muestras (roca total) de la sucesión sedimentaria, se correlacionan con el rango de δ13C del metano de fluidos modernos derivados de serpentinita. Los datos REE/Fe (relación <0.4) sugieren que los sedimentos denominados lodolitas negras y arcillolitas verdes fosilíferas corresponden a sedimentos metalíferos e hidrotermales respectivamente, formados en la antigua dorsal meso-oceánica del océano Pacífico, muy al oeste de su posición actual. Las anomalías positivas de Eu y negativas de Ce registradas en la sucesión de lodolitas negras se correlacionan con un escenario de plumas hidrotermales.

Análisis mineralógico de un suelo residual de la Dunita de Medellín (Colombia) y su influencia en las propiedades físicas y la resistencia al corte no drenada de suelos no saturados

Victoria Meza-Ochoa — 2023-02-28

Los suelos residuales presentan un comportamiento físico-mecánico que es el reflejo de su proceso de formación. En la presente investigación, un suelo residual derivado de la Dunita de Medellín fue caracterizado mineralógicamente, y se evaluó su influencia en algunas propiedades físicas y en la resistencia al corte no drenada en condición no saturada. Los suelos estudiados se localizan en el sector contiguo a “Canteras de Colombia”, en el municipio de Bello (Antioquia, Colombia), sobre el costado oriental de la autopista Medellín-Bogotá. En la zona de estudio, se seleccionó un talud y se tomaron muestras del suelo a diferentes profundidades (por encima de 1,8 m) dentro del perfil de meteorización. La caracterización mineralógica para determinar las fases minerales presentes en los suelos se hizo utilizando difracción de rayos X (DRX), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y espectroscopía de Mössbauer. Fueron determinadas las propiedades índice del suelo y la resistencia al corte no drenada, esta última mediante los ensayos de resistencia a la compresión no confinada (UCS) y resistencia a la compresión triaxial no consolidada-no drenada (UU). Los suelos residuales derivados de la Dunita de Medellín presentan una composición mineralógica particular, que al parecer tiene un efecto significativo en su comportamiento físico-mecánico. Los suelos más superficiales (0,00 a 0,30 m) se encuentran enriquecidos en óxidos y oxi-hidróxidos de hierro (hematita, magemita y goetita) e hidróxidos de aluminio (gibsita), formando enlaces entre-partículas que producen agregación a los suelos. Estos son de comportamiento laterítico y frágil, y presentan mayor cohesión y mayor resistencia al corte no drenada que los suelos residuales de los horizontes más profundos (0,30 m a 1,80 m), que a su vez presentan menor contenido de óxidos y oxi-hidróxidos y mayor contenido de silicatos como clinocloro y tremolita.

Caracterización hidrogeoquímica de las aguas subterráneas en la ciudad de Minas, departamento de Lavalleja, Uruguay

Laura Camila Ríos-Vásquez — 2023-02-28

La evaluación fisicoquímica del agua extraída de fuentes subterráneas se convierte en una herramienta fundamental para la interpretación de la interacción existente entre agua-roca, teniendo como precedente el conocimiento del carácter geológico del territorio, y confiere una estimación inicial de posibles anomalías composicionales a causa de agentes externos que pueden alterar la calidad del recurso, condición que sugeriría estudios detallados sobre el origen, extensión y grado de afectación de estas fuentes contaminantes. El estudio hidrogeoquímico en la ciudad de Minas, Uruguay, se desarrolla en aras de contribuir al conocimiento hidrogeológico local, así como para definir si las aguas captadas actualmente por los habitantes son químicamente adecuadas para los usos a los que se destinan, tales como consumo humano y riego, o si requieren algún tratamiento de potabilización. La clasificación de aguas demostró que en la zona dominan las facies bicarbonatadas cálcicas y/o magnésicas, con un tiempo de residencia corto en el acuífero. Así mismo, se define que ciertos iones exceden los límites permitidos por la norma de potabilidad uruguaya. De acuerdo con el mapa de vulnerabilidad hidrogeológica de la ciudad de Minas, los pozos muestreados se encuentran principalmente sobre zonas catalogadas con vulnerabilidad alta a muy alta a la contaminación, ya que las características intrínsecas de los acuíferos favorecen la exposición de estos sistemas a escenarios puntuales de contaminación, como el enriquecimiento en nitratos por actividades antrópicas no controladas.

Zonificación del gradiente geotérmico en la cuenca Oriente de Ecuador a partir de temperatura de fondo de pozos

Elena Angulo-Romero — 2023-02-28

La cuenca Oriente (Cretácico-Cenozoico tardío) es una de las más complejas y atractivas cuencas sedimentarias de antepaís de los Andes septentrionales. Está constituida por diversos ciclos tectónicos y sedimentarios, desarrollada sobre un basamento Precámbrico. Con el fin de evaluar el potencial geotérmico teórico y los usos potenciales del calor en la cuenca, datos de temperaturas de fondo de pozos (BHT) de 1683 pozos petroleros profundos, distribuidos en 202 campos individuales, han sido ploteados en un mapa georreferenciado, cubriendo un área de 57.400 km². El tratamiento estadístico de los datos para el cálculo del gradiente geotérmico incluyó correcciones de las BHT, de acuerdo con el método propuesto por Willet y Chapman. A partir de los datos trazados, se hace evidente que a lo largo del Corredor Sacha-Shushufindi, muestra valores bajos de gradiente (7,38 a 26,1ºC/km). Por el contrario, los valores altos de gradiente (26,1 a 69,01ºC/km) están presentes en el Sistema Subandino y en el Sistema Capirón-Tiputini. La distribución de anomalías de temperatura parece estar relacionada con el control estructural NNE-SSO de la cuenca, cuyo patrón de permeabilidad es bien conocido. La extracción de calor para usos comerciales se ve altamente facilitada por la existencia de pozos profundos que penetran en zonas de alto gradiente, lo que ahorra los costos generalmente prohibitivos de la perforación profunda.

Modelo neuronal para estimar valores de permeabilidad a partir de registros de pozo y análisis de núcleos

Silvia Raquel García-Benítez — 2023-02-28

Se presenta un caso de estudio donde se pone a prueba la efectividad de las redes neuronales para determinar la permeabilidad en medios rocosos heterogéneos a partir de propiedades básicas de las rocas. El conjunto de datos usado se conforma de 213 muestras de núcleo de las formaciones Morrow y Viola encontradas en el estado de Kansas, Estados Unidos. Los parámetros caracterizadores de las muestras de núcleos son porosidad (ϕ), saturación de agua y aceite (Sw y So) y densidad de grano (GD), y las variables adicionales de registros de pozo son registro resistivo (ILD), rayos gamma (GR) y neutrón-porosidad (NPHI). Las predicciones neuronales son comparadas con resultados obtenidos por tres modelos semiempíricos (Timur, Coates y Pape) ampliamente usados en la caracterización de yacimientos. Se concluye que la red neuronal provee la mejor predicción por sobre todos los modelos presentados cuantificándose mediante el coeficiente de correlación (R y R²) más alto, muy por encima de aquellos valores obtenidos mediante los métodos convencionales en formaciones con heterogeneidad en rocas y compleja naturaleza diagenética. Aplicando el método de Timur el R resultó de 0,58 y el R² de 0,343, con el modelo de Coates se obtuvo un R de 0,60 y un R² de 0,365; con el modelo de Pape el R fue de 0,60 y el R² fue de 0,372, mientras que con el modelo neuronal se obtuvieron 0,97 y 0,94 para R y R², respectivamente.

Editorial

Luis Carlos Mantilla-Figueroa — 2023-02-28