Boletín de Ciencias de la Tierra

volteoLab: Computer program for the modeling of toppling instability at slopes in road cuts

Resumen El programa computacional para la modelación de la falla por volcamiento en dos dimensiones (2D), llamado volteoLab, permite interpretar el modo de falla tipo volcamiento (toppling en inglés) de un conjunto de bloques de roca en un talud de carretera bajo el análisis de cargas de contacto y fuerzas gravitacionales en un marco de análisis. VolteoLab ha sido realizado a partir del método de equilibrio límite. En este método se plantea el cálculo de fuerzas del peso de cada bloque de estudio y las fuerzas de fricción en la base de los mismos (i.e. las fuerzas de resistencia mecánica al corte y la normal al plano de apoyo de los bloques). Por otra parte, se usa el concepto de coeficiente de transferencia (ψ) que relaciona las componentes de las fuerzas gravitacionales con la posición espacial de cada bloque con relación a un bloque guía de ubicación estratégica (denominado bloque de cresta y con un índice de ubicación en este texto denotada como m) cuyo significado físico divide al talud de análisis en dos zonas: la zona de corte y la zona de corona. Con el coeficiente de transferencia y la ubicación del bloque de cresta es posible identificar las partes vulnerables del talud y en especial es posible tener un valor numérico de otra variable que definirá la estabilidad global del talud, que es una fuerza horizontal en la pata del mismo denominada aquí como fuerza de anclaje (P). Si esta fuerza es negativa, el talud es estable y si.

Abstract The computer program for 2D toppling modeling, named volteoLab, allows interpret the toppling mode of failure of a set of rock-blocks at road slopes; all of these by analyzing under a continuum frame taking into account the contact and gravitational forces of the blocks. The analysis is done with the limit equilibrium method. In this method, the calculation of forces, such as the weight of each rock-block, where the base frictional force is also taken into account. On the other hand, it is used the concept of transfer coefficient (ψ). Under this concept, there is relation of the gravitational force components with the spatial location of each block, those against a strategic reference block called crest block and with a location index of m, where the physical meaning divides the slope of analysis in two zones: Shear and Crown zones. With the transference coefficient and the location of the crown block, it is possible to identify vulnerable parts in the slope, and especially it is possible to have a numeric value of another variable, which will define the global stability of the slope, this that is a horizontal force at the foot of the slope called here nailing force (P). If this force is negative, the slope is stable, and if the force is positive, the slope is unstable.

Influence of mineralization on mechanical properties of the rocks of the Yaraguá mine in Buriticá - Antioquia, Colombia

Resumen Se realizó una caracterización geomecánica de un túnel guía para la explotación de oro en la mina Yaraguá (Continental Gold Limited) en el Municipio de Buriticá (Antioquia). El proceso de caracterización comprendió la clasificación del macizo rocoso mediante los sistemas de clasificación RMR y Q, análisis de secciones delgadas, ensayos de velocidad de ondas P, carga puntual simple y resistencia a compresión uniaxial y triaxial. Las rocas analizadas se clasificaron como basaltos, andesitas, dioritas y brechas, todas con minerales como magnetita, carbonatos y de pirita. En los ensayos de velocidad de ondas, las rocas alcanzaron un 70% de la velocidad teórica, mostrando índices de continuidad que están en el intervalo de fuerte a intermedia. La resistencia a compresión uniaxial en el intervalo de 42 MPa y 134 MPa. El comportamiento de las rocas bajo las cargas en el ensayo de compresión triaxial muestra una tendencia frágil a frágil-dúctil y con una resistencia máxima en el intervalo de 130 MPa a 150 MPa. A partir de todos estos ensayos se determinó que hay dos tipos de fallamiento asociado a la mineralización: ya sea a través de venillas o por zonas de acumulación de sulfuros.

Abstract It was performed a geomechanically characterization of a guiding tunnel for the exploitation of gold in the Yaraguá mine (Continental Gold Limited) in the Municipality of Buriticá (Antioquia). The characterization process included the classification of the rock mass by the RMR and the Q systems, analysis of thin sections, tests such as the P-wave velocity, the point load test and the uniaxial and triaxial compression tests. The analyzed rocks classify as basalts, andesite, diorite and breccia, all with compound-minerals such as magnetite, carbonates and pyrite. In the wave velocity tests, the rocks have reached 70% of theoretical speed, giving continuity indices in the interval of strong to medium. The uniaxial compressive strength is between 42 MPa and 134 MPa. The behavior of the rocks under the loads in the triaxial compression test shows a fragile to fragile-ductile tendency and its peak resistance are in the interval from 130 MPa to 150 MPa. Finally, upon all these tests, one concludes that there are two types of failure associated with mineralization: either through veins or by sulphide accumulation zones.

Review of foraminifera methodologies related to hydrocarbon seeps on the ocean floor: implications for the Colombian Caribbean

Abstract In the last decade, the marine seeps of hydrocarbon-rich fluids, mainly methane, have been studied from the shells of recent calcareous foraminifera and fossils. This group of organisms may be abundant in seepage habitats, and no indicator species have been found on these environments, even though related associations and changes in diversity and isotopic composition have been observed. In this review, we compile and describe the different methodologies of the study of foraminifera in cold filtration systems that have been used in both surface and subsurface sediments. The analysis and discussion of the information allowed us to conclude through the results and the effectiveness of the use of foraminifera as indicators depend not only on the used methodologies, but also on its limitations. In addition, based on the information obtained, a possible methodology for the Colombian Caribbean was proposed, identifying its technological limitations.

Resumen En la última década, las filtraciones marinas de fluidos ricos en hidrocarburos, metano principalmente, han sido estudiadas a partir de las conchas de los foraminíferos calcáreos recientes y de fósiles. Este grupo de organismos puede ser abundante en los hábitats de filtración, aunque no se han encontrado especies indicadoras de estos ambientes, pero si se han observado asociaciones relacionadas y cambios en la diversidad y la composición isotópica. En esta revisión, recopilamos y describimos las diferentes metodologías que se han usado en el estudio de foraminíferos en los sistemas de filtraciones frías, tanto en sedimentos superficiales como subsuperficiales. El análisis y la discusión de la información permitieron concluir a través de los resultados y la eficacia del uso de los foraminíferos como indicadores dependen no sólo de las metodologías usadas sino de las limitaciones en las mismas. Además, con base en la información obtenida, se planteó una posible metodología para el Caribe colombiano, identificando sus limitaciones tecnológicas.

Marine litter in mangroves: composition, magnitude, and impacts

Abstract Mangroves face a constant entry of marine litter that can alter their natural conditions to solid waste dumps, affecting the ecosystem, organisms, and humans. This work provides information on the main marine litter items and how their composition and magnitude can cause potential negative impacts. The research was carried out as follows: 1) a bibliographic review of the subject, 2) a collection of data in the field and 3) an adaptation of methodologies and international guidelines for the collection of marine litter. Analysis of information collected from environmental indices determined that: (a) the state of cleanliness and the likelihood of being affected by items considered hazardous, (b) a hierarchical and principal component grouping through the composition and magnitude of recorded marine litter, and (c) a sectoral analysis between the two environmental indices. Eleven sites of the fifteen studies evaluated, recorded high densities of marine litter with cleanliness rates between dirty and extremely dirty. These sites are mainly made up of plastic items, of which three sites registered a significant number of items considered hazardous. For this reason, a comprehensive, intelligent, and urgent management plan is required to base on strategies to reduce primary sources, through the adoption and improvement of measures such as education, good management practices, and citizen awareness. A greater number of studies is required for a clearer picture of the subject.

Resumen Los manglares se enfrentan a una constante entrada de basura marina que puede llegar a alterar sus condiciones naturales a vertederos de desechos sólidos, llegando a afectar al ecosistema, organismos y al ser humano. Este trabajo aporta información sobre los principales artículos de basura marina y cómo su composición y magnitud pueden ocasionar potenciales impactos negativos. La investigación fue realizada de la siguiente manera: 1) una revisión bibliográfica del tema, 2) una recolección de datos en campo y 3) una adaptación de metodologías y guías internacionales para la recolección de basura marina. El análisis de la información recopilada a partir de índices ambientales determinó lo siguiente: a). el estado de la limpieza y la posibilidad de verse afectados, por artículos considerados peligrosos, b) un agrupamiento jerárquico y de componentes principales a través de la composición y magnitud de la basura marina registrada y c) un análisis sectorial entre los dos índices ambientales. Once sitios, de los quince estudios evaluados, registraron altas densidades de basura marina con índices de limpieza entre sucios a extremadamente sucios. Estos sitios están conformados y agrupados principalmente por artículos de plástico, de los cuales, tres sitios registraron una importante cantidad de artículos considerados peligrosos. Por esta razón, se requiere de un plan de manejo integral, inteligente y urgente basado en estrategias para reducir las fuentes primarias, a través de la adopción y mejoramiento de medidas como la educación, las buenas prácticas de manejo y la concienciación ciudadana. Se requiere un mayor número de estudios para un panorama más claro del tema.

Estimation of pH on total scale in coastal environments for the understanding of the variability of the carbonate system in the context of ocean acidification

Abstract Most of the theoretical and practical development of the ocean acidification (OA) phenomenon involves the open ocean, and not much is known of the significance of variation in pH and carbonate system in coastal environments and the effect, if any, of OA. Traditional potentiometric pH measurements are carried out on the NBS scale (pHNBS), developed for freshwaters, but for OA it is necessary to use the total scale (pHT), which includes the additional ions of seawater. Using a series of in-situ measurements of potential, carried out with a pHNBS electrode in the artificial coastal lagoon La Escollera in Santa Marta (Colombia), a methodology to calculate p H T was tested. For this, the equation was used, which calculates pHT(X) of the sample from the pHT(TRIS) of the TRIS standard solution, the potentials E measured at temperature T, and the constants R and F. ETRIS was determined experimentally for the lagoon temperature range, and the linear regression showed a coefficient of determination (R2) of 0.9977. In a first qualitative analysis, it was verified that pH variations during the day-night cycle are closely associated with those of oxygen, from the production and consumption of CO2 by photosynthesis and respiration. These high-frequency variations are of greater magnitude than those of the open ocean, raising questions about the real effect of OA on coastal ecosystems.

Resumen El desarrollo teórico y práctico del fenómeno de acidificación oceánica (AO) involucra al océano abierto y si lo poco que se sabe del significado de la variación del pH y el sistema de carbonatos en ambientes costeros tiene algún efecto en la AO. Las mediciones potenciométricas tradicionales de pH se hacen en la escala NBS (pHNBS), desarrollada para aguas dulces, pero para la AO es necesario usar la escala total (pHT), que incluye el efecto de los iones hidronio y los complejos formados con el ion sulfato. En la laguna costera artificial La Escollera en Santa Marta (Colombia) se probó una metodología para calcular p H T usando series de mediciones in-situ de potencial (EX) realizadas con un electrodo de pHNBS. Para ello se usó la expresión , la cual calcula el pHT(X) de la muestra a partir del the pHT(TRIS) de la solución estándar TRIS, los potenciales E medidos a la temperatura T, y las constantes R y F. ETRIS se determinó experimentalmente para el rango de temperaturas de la laguna y la regresión lineal presentó un coeficiente de determinación (R2) de 0,9977. En un primer análisis cualitativo se constató que las variaciones de pH durante el ciclo día-noche están estrechamente asociadas con las del oxígeno disuelto, por la producción y consumo de CO2 por fotosíntesis y respiración. Estas variaciones de alta frecuencia son de mayor magnitud que las del océano abierto, generando preguntas sobre el efecto real de la AO en los ecosistemas costeros.

The blue crab in the Colombian Caribbean, a comparative study

Resumen El cangrejo azul de tierra Cardisoma guanhumi es una especie de interés comercial y está siendo sometida a extracción para el consumo humano. Se distribuye en todo el Caribe desde las Antillas hasta la parte sur en Venezuela y Colombia, con registros, también, en Brasil. Los primeros estudios sobre este cangrejo en Colombia datan de los inicios de la década 1970-1980, los cuales se enfocaban en aspectos ecológicos y biológicos. Los estudios poblacionales en el Caribe colombiano empezaron en el 2000 pero son escasos y algunos no están publicados. Para la isla de San Andrés, el Golfo de Urabá y el departamento del Magdalena se han realizado dos estudios. Para los tres sitios, uno se encuentra publicado y el otro no. De los no publicados, dos corresponden a trabajos de grado (Urabá y Magdalena) y el otro a un informe técnico (San Andrés). Para La Guajira, hay un artículo que menciona algunos aspectos sobre las poblaciones de este cangrejo. Para el departamento de Córdoba se tiene registro de dos tesis de grado. Para el departamento del Atlántico hay un informe técnico. Los departamentos Bolívar y Antioquia tienen tres estudios cada uno. La mayoría de estas investigaciones contienen información sobre las tallas y los pesos de los cangrejos, y en algunos también es posible evidenciar información sobre la densidad poblacional a través del conteo de madrigueras. En la isla de San Andrés se han registrado las mayores tallas y pesos en promedio. Las mayores densidades poblacionales promedio se han registrado para Bahía Concha en el departamento del Magdalena y las menores para el departamento de Bolívar en el Corregimiento de La Boquilla.

Abstract The blue land crab Cardisoma guanhumi is a species of commercial interest and is being harvested for human consumption. It is distributed throughout the Caribbean from the Antilles to the southern part in Venezuela and Colombia, with also records in Brazil. The first studies of this crab in Colombia date back to the early 1970s, which focused on biological and ecological aspects. Population studies in the Colombian Caribbean started in 2000, but they are scarce, and some are not published. For San Andrés Island, the Gulf of Urabá, and the Magdalena department, two studies have been done for each one, and for the three studies one is published, and the other is not. Of the unpublished studies, two correspond to graduate studies (Urabá and Magdalena) and one to a technical report (San Andrés). For the Guajira department, there is a published article that mentions some aspects of this crab population. For the department of Atlántico, there is a technical report. Regarding the department of Córdoba, there are two theses. The departments of Bolivar and Antioquia have three studies each. Most of these studies contain information about the sizes and weights of the blue land crab, and some of them also have information on the population density via burrow count. The largest average sizes and weights have been recorded on the island of San Andrés. The highest average population densities have been recorded for Bahía Concha in the department of Magdalena and the lowest for the department of Bolívar in the Corregimiento La Boquilla.