Boletín de Geología

GEOCHEMISTRY AND GEOCHRONOLOGY OF THE BASIC VOLCANIC AND GABROIC ROCKS IN THE ALTAMIRA REGION, WESTERN CORDILLERA OF COLOMBIA: A RECORD OF OVERIMPOSED CRETACEOUS PLATEAU AND OCEANIC ARC ENVIROMENTS

RESUMEN Modelos paleogeográficos regionales han relacionado las características temporales y composicionales del registro magmático Cretácico de la Cordillera Occidental Colombiana con ambientes contrastantes de plateau y arco oceánico, los cuales harían parte de la placa Caribe que habrían colisionado con la margen continental Suramericana durante el Cretácico Superior-Paleoceno. Nuevos datos geoquímicos y geocronológicos obtenidos en una secuencia de lavas y rocas piroclásticas de composición basáltica, intruidos por cuerpos gabróicos en la región de Altamira sugieren la existencia de un volcanismo con afinidad E-MORB formado en condiciones submarinas a subaéreas. Estas secuencias de rocas pueden ser correlacionadas con unidades de la Cordillera Occidental colombiana, los Andes de Ecuador y la margen caribeña de Suramérica. Estas rocas harían parte de un plateau oceánico formado en el Cretácico Temprano, posiblemente en una latitud más sur que la posición actual y que habría hecho parte de la placa del Caribe. Estas rocas con afinidad de plateau oceánico habrían sido posteriormente intruidas por un magmatismo de composición gabróica con edades de ca. 88 Ma, el cual presenta herencias entre 95 Ma y 114 Ma, que posiblemente reflejen la edad del basamento en el cual se emplazaron. Este magmatismo presenta características afines a un ambiente de arco magmático y podría ser correlacionada composicional y temporalmente con otros cuerpos plutónicos tonaliticos y gabróicos de la Cordillera Occidental colombiana, en el Ecuador y del Caribe los cuales representarían un arco oceánico formado sobre la secuencia de Plateau. Las características temporales y composicionales de estas rocas sugieren que el episodio de formación de la provincia de Plateau expuesta en el occidente colombiano sería más antiguo de lo tradicionalmente considerado y que previo a la colisión con la margen continental un arco oceánico habría sido desarrollado lejos del continente, el cual habría sido activo al menos hasta los 88 Ma.

ABSTRACT Regional paleogeographic models based on limited geochronological and geochemical data from the Western Cordillera of the Colombian Andes have suggest that the exposed Cretaceous magmatic rocks were formed in plateau and intra-oceanic arc environments before their Late Cretaceous-Paleocene accretion to the continental margin. New geochemical and geochronological constraints from volcanic, pyroclastic and intrusive plutonic rocks of the Altamira section in the northern segment of the Western Cordillera record the existence of a former basaltic sequence characterized by an E-MORB signature erupted in a subaqueous to subaerial environment. Such sequence can be correlated to other Early Cretaceous volcanic rocks in the Western Cordillera of Colombia, that together with other exposures in the Ecuadorian Andes and the Caribbean are part of a major oceanic plateau that was formed in the southwestern Pacific region that formed the allochthonous Caribbean plate. This sequence was intruded by gabbroic plutons with a tholeiitic arc affinity signature, that together with other plutons of the Western Cordillera record the formation of an oceanic arc by ca. 88 Ma, as suggested by the new U-Pb LA-ICP-MS zircon ages. Older inherited zircon ages of 95 Ma and 114 Ma found within this gabbroic body correlate with sedimentary and plutonic ages of the host basaltic rocks, confirming the Early Cretaceous timing for the plateau episode. Although more geochronological data is still need from the Western Cordillera, the available temporal and compositional constraints, including the data presented in this contribution, suggest that the timing of the plateau formation episode maybe older than previously suggest, and that an oceanic arc was formed over this plateau before its accretion to the continental margin.

PSEUDOACELERATION ELASTIC RESPONSE SPECTRA FROM SOIL LINEAR EQUIVALENT DYNAMIC ANALISYS IN CHIMBOTE - PERÚ

RESUMEN En la actualidad en el campo de la ingeniería sísmica se han desarrollado diversas técnicas y metodologías, a fin de estimar o predecir la respuesta espectral de aceleraciones 1D del terreno, basadas en la propagación de las ondas de corte por medios rocosos y depósitos de suelos. Razón por la cual, en la presente investigación se plantea como principal objetivo calcular la respuesta espectral de aceleraciones 1D del suelo en superficie en Chimbote y Nuevo Chimbote, zona norte costera en Perú. Para ello, se utilizó como información base los resultados obtenidos previamente, en el estudio de “Zonificación Sísmica” de ambas ciudades. El cálculo de los espectros elásticos de respuesta se realizó a partir del análisis dinámico del tipo lineal equivalente. Fueron seleccionadas 5 series de tiempo correspondientes a eventos sísmicos producidos a nivel mundial y de sismos sintéticos, simulados siguiendo lineamientos de códigos sismorresistentes internacionales. A partir de estos registros y de un modelo viscoelástico del subsuelo, obtenido con las variaciones de las velocidades Vs30 y del espesor de los sedimentos previamente identificados en el mapa de zonificación sísmica, fueron calculados 56 espectros elásticos de aceleración promedio ajustados a cada variación del modelo. Estos 56 espectros fueron a su vez agrupados en rangos de Vs30 y espesor de sedimentos para compararlos con los espectros elásticos de diseño recomendados por la Norma Sismorresistente Peruana E.030 en suelos con características similares. A partir de una evaluación cualitativa, la metodología empleada arrojó resultados coherentes, lográndose recomendar para el área de estudio 4 nuevos espectros elásticos de diseño derivados de los propuestos en la E.030 y en base a los resultados de este estudio.

ABSTRACT Nowadays in the seismic engineering filed several technics and methodologies have been developed with the main goal to estimate or predict the 1D acceleration response spectra of soil, all of them based in the upward propagation of shear waves from the underlying rock formation. For this reason, the principal aim of this research is determine the 1D surface soil response spectral acceleration in Chimbote and Nuevo Chimbote area at the north cost of Perú. For this purpose we use previous results from the “Seismic Zonation” project carried out previously in Chimbote and Nuevo Chimbote. The response spectra computation was performed through a linear equivalent dynamic analysis. For that, were selected 5 ground motion time series from worldwide earthquakes and artificial earthquakes simulated following internationals seismic codes guidelines. From these records, and using variations of Vs30 and sediment thickness from a seismic zoning map, we computed 56 response spectrums for each soil variation. These 56 acceleration response spectra were grouped into Vs30 and thickness ranges and compared with the National Seismic Code criteria and elastic design spectra from international codes for soil in similar conditions. From a qualitative evaluation, the methodology applied shows coherent results; we recommend for the study area 4 new elastic design spectra derived from E.030 recommendations and from the results of this research.

FORECASTING SHALLOW LANDSLIDES USING PRECIPITATION DATA WITH THE HSB MODEL

RESUMEN Se aborda un problema de estabilidad de taludes, mediante la utilización de un modelo basado físicamente con la ecuación diferencial parcial HSB (Hillslope-Storage Boussinesq); utilizada para evaluar deslizamientos superficiales, tomando información de: parámetros geotécnicos, perfil de la ladera y precipitación. Esta ecuación, en este trabajo, se resolvió utilizando métodos de diferencias finitas en el ambiente del lenguaje de python. Se aplicó a una zona teórica y se calculó el factor de seguridad, considerando cinco periodos continuos de precipitación; estos datos fueron tomados de los registros de la estación del EMAS de la ciudad de Manizales. Como resultado se tiene un monitoreo a la estabilidad de la ladera a través del factor de seguridad, influenciado en periodos de 30 minutos, permitiendo realizar un monitoreo de la amenaza de deslizamientos de suelos superficiales por el factor de precipitación.

ABSTRACT The present study addresses a problem of slope stability by using a physically based model with the HillslopeStorage Boussinesq (HSB) partial differential equation. This is used to evaluate shallow landslides, taking information from geotechnical parameters, slope profile, and rainfall. In this work, the equation was solved using finite difference methods in Python, by applying it to a theoretical area and calculating the safety factor. Five continuous periods of rainfall were considered in such equation. This data was taken from the records of the Automatic Weather Station in Manizales, Colombia. As a result, a monitoring of the stability slope through the safety factor was obtained, which was influenced in periods of 30 minutes, allowing a supervision of the surface soils landslide hazard by rainfall factor.

METHODOLOGY TO REDUCE FAULT SHADOW: APPLIED IN A SECTOR OF THE LLANOS BASIN - COLOMBIA

RESUMEN La sombra de falla distorsiona la imagen sísmica del bloque yacente de una falla normal o inversa, lo cual se debe a fuertes cambios de velocidad lateral que desvían la trayectoria de los rayos. En la Cuenca Llanos este efecto crea en las imágenes sísmicas falsas estructuras de anticlinales (“pull-up”) y sinclinales (“push down o sag”). En este artículo se estudian los factores que generan este efecto y su impacto en las imágenes sísmicas mediante el modelado numérico. Se define una metodología para identificar la sombra y los factores que la causan, y crear el modelo apropiado para la migración PSDM. La metodología se probó en sismogramas sintéticos y se aplicó a una línea sísmica de un sector del Departamento de Casanare-Colombia. Como resultado se obtuvo una imagen en profundidad confiable libre de sombra de falla. Aunque la metodología se usó en un sector con falla normal ésta es aplicable a zonas con fallas inversas.

ABSTRACT The shadow fault distorts the image of the hanging block of normal and inverse faults, caused by strong lateral velocity changes that deviates the ray path of waves. In the Llanos basin, this effect creates in the seismic images false structures like anticlines (pull up) and synclines (push down or sag). In this paper, the factors that generate this effect and its impact on the seismic images are studied through numerical modeling. It is defined a methodology to identify the fault shadow and its causing factors, and to create the appropriate model for the pre stack depth migration - PSDM. The methodology was tested with synthetic seismograms and applied to a seismic line recorded in a sector of the Departamento de Casanare-Colombia. As a result, a reliable image in depth free of fault shadow was obtained. Even the methodology was used in a sector with normal fault it is applicable to zones with inverse faults.

PHYSICAL VULNERABILITY OF BUILDING ROOFS OF NORMAL OCCUPANCY USE FACING ASHFALL IN THE GALERAS VOLCANO INFLUENCE ZONE

RESUMEN El enfoque principal de esta investigación es un método para evaluación de la vulnerabilidad física de cubiertas de edificaciones por sobrecarga ante caída de ceniza, por erupciones del volcán Galeras. Para conocer la posible afectación de cubiertas y edificaciones, se establecen relaciones de daño para tipos de cubiertas con base en su tipología, distancias entre apoyos y estado. La evaluación de vulnerabilidad permite estimar el grado de daño probable de la cubierta y edificación. La metodología parte de caracterizar la amenaza para establecer el patrón de intensidad para analizar la resistencia del elemento expuesto, que para ceniza, es la carga transferida por un espesor acumulado sobre la cubierta. Adicionalmente, se realizó un inventario de elementos expuestos, definiendo tipo de cubierta, materiales, configuración geométrica y estado, así como el de la edificación, para luego categorizar en cubiertas tipo, a las cuales se les analiza la resistencia para determinar la máxima solicitación que conduce al fallamiento, evaluando también el impacto sobre toda la edificación. Se estima la probabilidad de daño mediante una función de distribución acumulativa, teniendo en cuenta la varianza de la solicitación límite debido a factores como heterogeneidades de los materiales, dimensiones de elementos, efectos constructivos o distribución de la carga de ceniza de acuerdo a la trayectoria del viento, al estilo de cubierta, así como la humedad presente en la ceniza. La evaluación de vulnerabilidad en la zona de Galeras muestra que aunque las cubiertas livianas y moderadas son más vulnerables a cargas de cenizas, el efecto de afectación global en la edificación es menor, contrario a cubiertas pesadas y losas. Este estudio formula consideraciones en diseño de cubiertas de edificaciones ubicadas en zonas aledañas a volcanes activos, que podrían ser base para la creación de una norma de diseño y construcción para cubiertas resistentes ante sobrecargas de ceniza.

ABSTRACT The main focus of this research is a method for assessing the physical vulnerability of building roofs due to overloading of ashfall by eruptions of Galeras volcano. In order to know the possible affectation of roofs and buildings, damage relationships are established for types of roofs based on their typology, distances between supports and state. The vulnerability assessment allows estimating the likely degree of damage of the roof and building. The methodology starts from characterizing the hazard to establish the intensity pattern to analyze the resistance of the exposed element, which for ash, is the load transferred by a thickness accumulated on the roof. Additionally, an inventory of exposed elements was made, defining type of roofs, materials, geometric configuration and state, as well as of the building, which allow to categorize in roof types. Then the resistance is analyzed in order to determine the maximum stress that leads to failure, evaluating also, the impact on the entire building. The probability of damage is estimated using a cumulative distribution function, taking into account the variance of the boundary stress due to factors such as material heterogeneities, element dimensions, constructive effects or ash load distribution according to the wind path, roof style, as well as the moisture present in the ash. The vulnerability assessment in Galeras zone, shows that although light and moderate roofs are more vulnerable to ash loads, the effect of overall damage to the building is less, as opposed to heavy roofs and slabs. This study formulates considerations in the design of building roofs located in adjacent areas to active volcanoes, which could be the basis for the creation of a standard for design and construction of overload ash-resistant roofs.

DESCRIPTIVE MODELING OF SANTA LUCÍA MINERAL DEPOSIT (Zn-Pb-Ba), PINAR DEL RÍO (CUBA)

RESUMEN La realización del modelo descriptivo para el yacimiento Santa Lucía, ha sido el objetivo primordial de esta investigación. Para ello se contó con los informes de búsqueda y exploración realizados en el área. Se propone un modelo descriptivo, que no es más que una selección de las características geológicas y tecnológicas de un yacimiento que, en calidad de atributos esenciales e invariantes lo distinguen de otro yacimiento, siendo lo fundamental de todo la génesis de su mineralización principal y secundaria, y que pueden ser utilizadas para su estudio, exploración y evaluación. Para la confección del modelo se escogió la Guía de los Perfiles de la Columbia Británica de Canadá. También se estudiaron dos de las características más comunes en este tipo de yacimiento, la zonalidad geoquímica y el patrón de distribución espacial muy relacionadas con su génesis. Podemos concluir que el proceso fue complejo, influenciado por el régimen de azufre y oxígeno y la migración del canal de ascenso de la mineralización, varías zonas de apertura de la cuenca, colocadas paralelamente y cuyos contenidos de azufre pudo variar en el tiempo. De igual forma la zonalidad geoquímica tiene un comportamiento anómalo, observándose una zonación horizontal de Zn-S-Pb-Ba, contraria a la propuesta realizada en investigaciones anteriores, que pudo ser provocado por un proceso complejo, donde influyen tanto la presencia de distintos canales de ascenso de las soluciones mineralizadoras, así como varios ciclos de degeneración de las salmueras, incluso la migración del canal original o eventos tectónicos posteriores. Finalmente llegamos a la conclusión que todos los cuerpos minerales y manifestaciones del distrito metalogénico forman parte del mismo proceso genético formador de menas. Este trabajo ofrece información para la confección del Mapa Metalogénico 1: 250 000 dirigido por el Servicio Geológico de Cuba (IGP).

ABSTRACT The research aims at studying the mineral deposit modeling and specifically, at generating a descriptive model of the Santa Lucia deposit. Previous reports and papers related to the study area were consulted to develop the model. During this research, a descriptive model was developed, which consisted in a selection of the geological and technological characteristics of the deposit, which differentiates it from other deposits types, and that they can be used for their study, exploration and, evaluation. The format of the British Columbia Profiles of Canada was chosen to make the descriptive model. Two typical features of these deposits (geochemical zonation and the spatial distribution pattern), which are related to its formation, were also studied. We can conclude the formation process of Santa Lucía mineral deposit was complex, influenced by the régime of sulfur and oxygen and migration of mineralization feeder channel, vary areas of opening of the basin, placed parallels and contents of sulfur could vary in the time. The geochemistry zonality has an anomalous behavior, being observed a horizontal zonation of Zn-S-Pb-Ba, contrary to proposal of previous researchs, it could be provoked by a complex process where influence the presence of different mineralization feeder channels, as well as several cycles of degeneration of the brines, even the migration of the original feeder channel or tectonic later events. Finally, we reach to the conclusion that all the mineral deposits and targets of the metallogenic district are part of the same ore genetic process. Later tectonic activity, distributed for the area in several nappes with deposits and targets, what was a single mineral deposit. This research offers information to the making of the Metallogenic Map 1: 250 000 conducted by Geological Surveys of Cuba (IGP).