Boletín de Ciencias de la Tierra

CHARACTERISTICS OF PLUTONISM UPPER MIOCENE IN THE NORTH SEGMENT OF CORDILLERA OCCIDENTAL AND ITS TECTONICS IMPLICATIONS IN THE NORTH-WEST COLOMBIAN GEOLOGICAL MODEL

En el Segmento Norte de La Cordillera Occidental de Colombia, al norte del Cinturón plegado de Itsmina y la Falla del río San Juan que se localiza entre el Cerró Tatamá y los Farallones del Citará, afloran una serie de plutones que intruyen el Complejo Santa Cecilia - La Equis - Batolito de Mandé (Arco de Chocó - Panamá), el Complejo Cañasgordas y los Basaltos de El Botón (Arco de El Botón), cuerpos intrusivos que afloran desde Pueblo Rico (Risaralda) hasta Dabeiba (Antioquia). La composición de los plutones corresponde a la serie gabro-monzodiorita-monzonita-sienita, con facies en algunos cuerpos de la serie cuarzodiorita, cuarzomonzodiorita, y únicamente, la Monzodiorita de Farallones presenta muestras clasificadas como tonalitas y granodioritas. La composición química de los cuerpos intrusivos es similar a la de los Basaltos de El Botón, corresponden a la serie shoshonítica con alto contenido de álcalis (Na2O + K2O > 5 wt%), altas razones K2O/ Na2O (> 0,6 a los 50% wt de SiO2, >1,0 a los 55% wt de SiO2), bajo TiO2 (<1,3 % wt), alto pero variable Al2O3 (14-19 %wt), y solo algunos cuerpos como la Diorita del río San Juan y pequeños cuerpos de gabros emplazados en el Complejo Santa Cecilia - La Equis tiene afinidad con la serie calcoalcalina. El comportamiento de los elementos de las tierras raras y los elementos traza corresponde a rocas generadas en un arco formado por subducción. Las edades Ar-Ar y K-Ar de los plutones, arrojan valores entre 9 y 12 Ma (Tortoniano-Serravalliano), similares a las de los Basaltos de El Botón y la Formación Combia. La formación del Arco Volcánico de El Botón junto con todos los plutones asociados se dio en la margen de los bloques conformados por el Complejo Santa Cecilia - La Equis - Batolito de Mandé y el Complejo Cañasgordas, sugiriendo que el Arco Chocó-Panamá ya se encontraba aglutinado desde el mioceno.

In the north segment of Colombia's Cordillera Occidental, at the north of Itsmina's folded belt and the fault of San Juan's river located between Tatamá Hill and Farallones del Citara, outcrop a group of plutons that intrude Santa Cecilia - La Equis - Batolito de Mandé Complex (Chocó - Panamá arc), Cañasgordas Complex and El Botón's Basalts (El Botón's arc). They are intrusive bodies outcropping from Pueblo Rico (Risaralda) until Dabeiba (Antioquia). Plutons's composition belong to a group of gabro-monzodiorite-monzonite-sienite, with facies in some bodies of the group conformed by cuarzodiorite, cuarzomonzodiorite. In addition, only Farallones's Monzodiorite has signs classified as tonalites and granodiorites The chemical composition of the intrusive bodies is similar to El Botón's Basalts. These belong to the shoshonitic group with a high concentration of alkali rocks (Na2O + K2O > 5 wt%), high proportions K2O/ Na2O (> 0,6 a los 50% wt de SiO2, >1,0 a los 55% wt de SiO2), low TiO2 (<1,3 % wt), high but changeable Al2O3 (14-19 %wt). Only few bodies such as San Juan's river diorite and small bodies of gabbro placed in Santa Cecilia-La Equis Complex have affinity with calco-alkaline's group. Rare earths and its trace elements behavior is due to rocks created by an arc formed by subduction. Plutons's ages Ar-Ar and K-Ar, show values between 9 and 12 million years (Tortonian- Serravallian age). They are similar to El Botón's Basalts and Combia formation. The formation of volcanic arc El Botón and all its associated plutons was originated in the margin of the blocks conformed by Santa Cecilia- La Equis- Batolito de Mandé complex and Cañasgordas Complex; suggesting that the Chocó-Panama Arc was already bonded from the Miocene.

UNSATURATED SOILS, FROM RESEARCH TO THE UNIVERSITY LECTURE

El estudio de la Mecánica de Suelos "Parcialmente Saturados" o suelos "No Saturados", se inició en la década de los 70s, donde se desarrollaron las formulaciones de los conceptos y las teorías fundamentales. Sin embargo, estos conceptos y teorías no han sido implementados en la práctica profesional y no hacen parte de las áreas de formación en los programas de ingeniería civil y afines. En este artículo se presentan los conceptos introductorios a la mecánica de suelos parcialmente saturados, desde el desarrollo de un marco teórico apropiado para el comportamiento del suelo en la condición de "no saturado", que incluye las variables de estado de esfuerzos y la ecuación constitutiva de resistencia al corte, hasta algunos métodos para medición de la succión. La presentación de estos conceptos básicos en el aula universitaria es un aporte importante para lograr su implementación y pasar de la teoría a la práctica.

The study of the "partially saturated" or "unsaturated" soil mechanics, began in the70s, where some of the fundamental concepts and theories were formulated. At the present time, this concepts and theories have not been implemented in practice and much less as part of the training in civil engineering programs and related areas. This article presents the introductory concepts of partially saturated soil mechanics, from the development of an appropriate theoretical framework for the soil behavior in the condition of "unsaturated", including stress state variables and the shear strength equation, and the methods for measurement of soil suction. The presentation of these basic concepts in the university classroom is an important contribution to achieve its implementation and to move from theory to practice.

THE GEOELECTRICAL RELATIONS ON THE GEOTECHNICAL EXPLORATION

La resistividad eléctrica de los geomateriales ha sido utilizada ampliamente en la prospección de aguas subterráneas, y en forma más limitada en la exploración geotécnica. Este trabajo surge como respuesta a la necesidad de avanzar en el conocimiento de la relación entre resistividad eléctrica y características de los geomateriales, de utilidad en la práctica geotécnica. La investigación ha sido concentrada a los suelos derivados de rocas cristalinas del altiplano central de Antioquia - Colombia, a partir de sondeos eléctricos verticales (SEV), ensayos de penetración estándar y ensayos de caracterización en laboratorio. Los resultados de la investigación indican que es posible diferenciar con razonable certeza los geomateriales del subsuelo con base en su resistividad eléctrica, cuando se integra en la interpretación de los sondeos los valores de resistividad con un adecuado conocimiento de la geología local.

The electrical resistivity of geomaterials is has been widely used in groundwater prospection, and in a more limited extent in geotechnical engineering. This work is intended to contribute to the understanding of the relationship between geomaterials resistivity and physical characteristics. The research has been concentrated in, but no limited to, residual soils derived from igneous and metamorphic rocks in the Antioquia Central Highland (Col), using the results of vertical electrical sounding (VES), coupled with standard penetration and laboratory tests. The results of this research indicate that it is possible discriminate the geomaterials in the subsoil based on the geoelectrical resistivity when it is coupled with an appropriated knowledge of local geology.

ANALYSIS AND PROBABILITY OF FAILURE OF TWO TROPICAL SOIL SLOPE OF HIGHWAY MEDELLIN - BOGOTA IN THE STRETCH OF ROAD BETWEEN MARINILLA AND SANTUARIO.

En la práctica de la ingeniería, es común definir la estabilidad de un talud en términos de un Factor de Seguridad (F.S.), obtenido de un análisis matemático determinístico; cuyos modelos, deben tener en cuenta la mayoría de los factores que afectan la estabilidad, como son la geometría del talud, parámetros geológicos, cargas dinámicas por efecto de los sismos, flujos de agua, propiedades de los suelo, etc. Es por esto, que el presente estudio evalúa la estabilidad para diferentes inclinaciones, de dos taludes de suelos de origen tropical, ubicados en el km 41+500 y km 49+200 de la autopista Medellín - Bogotá del tramo de vía entre Marinilla y Santuario, aplicando métodos probabilísticos, que estiman no solo el Factor de seguridad, si no la probabilidad de falla, el índice de confianza y el parámetro del suelo de mayor peso en la estabilidad; con el fin de determinar el talud de corte más seguro en la ejecución de este tramo de vía.

In practice, it is common to define the slope stability in terms of a safety factor (S.F.), obtained from a deterministic mathematical analysis of stability; whose models must take into account the factors that affect the stability such as the geometry of the slope, geological parameters, the effect of dynamic loads of earthquakes, water flows, soil properties, etc. This is why the present study evaluates the stability for different inclinations of two soil slopes of tropical origin, located at km 41 +500 and km 49 +200 of the Medellin - Bogotá highway, between Marinilla and Santuario, by applying probabilistic methods to estimate not only the safety factor, but the probability of failure, the reliability index and the most influential soil parameter on the stability, in order to determine the more safe slope in the execution of this section of the road.

GEOSTATISTICAL STUDY FOR GETTING THE LOCAL GRAVITY, SLOPE AND HYDROLOGIC CALCULATIONS OF THE XALTELULCO, TEPELONCOCONE, TENEPANCO, COLORADA Y QUIMICHULE CANYONS FROM POPOCATÉPETL VOLCANO

El siguiente trabajo presenta un estudio geoestadístico de las principales barrancas del volcán Popocatépetl para obtener la aceleración de la gravedad, la pendiente por distancia-elevación, la altura-gravedad y la fuerza de un líquido. También, se presentan los resultados hipotéticos de un modelo eruptivo para el volcán Popocatépetl.

This article presents a geostatistical study of the main canyons from Popocatepetl volcano for obtaining the gravity acceleration, distance-elevation by slope, height-gravity and the force of a liquid. Also, it shows the hypothetical results of an eruptive model for Popocatepelt volcano.

ATTENUATION EQUATIONS ANALYSIS FOR SEISMIC PROJECT THREATENS THE DEPARTMENT OF ANTIOQUIA

En esta investigación se eligieron las ecuaciones de atenuación de acuerdo a la relación entre la aceleración del terreno y la Magnitud y distancia focal del sitio considerado al epicentro. Bajo estas dos condiciones y partiendo de las expresiones recopiladas por Douglas[1] y Mesa y Toro[2], se clasificaron un total de 18 ecuaciones de atenuación consistentes con la información y características deseadas. Adicionalmente se utilizaron los métodos gráficos, del coeficiente de variación y de la diferencia absoluta para seleccionar la expresión que más se ajustara a las condiciones geológicas de la región en estudio. De las comparaciones realizadas con los métodos anteriores se observa, que los modelos consultados en las referencias, reflejan una baja correlación con los resultados de aceleración obtenidos instrumentalmente a raíz del sismo de Armenia de enero 25 de 1999. Al observar los resultados y las divergencias obtenidas se optó por acudir a un método adicional denominado de comparación instrumental múltiple y observar sus resultados teniendo en cuenta, además del sismo de Armenia[3] (1999), los sismos de Murindó[5] (1992) y Mistrató[4] (1979) con sus respectivas distancias a la ciudad de Medellín. Se opta finalmente por usar la ecuación de Kawashima[1] (1984) para suelo blando, ya que fue la expresión que mejor se ajustó en general a la atenuación sísmica en el departamento de Antioquia.

In this research we chose the attenuation equations based on the relationship between ground acceleration and the magnitude and focal distance of the site considered the epicenter. Under these conditions and based on the expressions and compiled by Douglas[1], Mesa y Toro[2], is classified a total of 18 attenuation equations consistent with the information and characteristics desired. Additionally, graphical methods were used, the coefficient of variation and the absolute difference to select the expression that best fits the geological conditions of the region under study. From comparisons with previous methods shows that the models in the references consulted, reflect a low correlation with the results obtained instrumentally acceleration following the earthquake in Armenia in January 25, 1999. Looking at the results and the differences obtained were chosen to attend an additional method called multi-instrumental comparison and see the results taking into account also the earthquake in Armenia[3] (1999), Murindo quakes (1979) and Mistrato (1992) with their respective distances to the city of Medellin. Finally decide to use the equation of Kawashima[1] (1984) for soft soil, as was the expression that best fits the overall seismic attenuation in the department of Antioquia.

EXTRACTION OF MINERAL RESOURCES IN EASTERN ANTIOQUIA: SUSTAINABILITY AND ENVIRONMENTAL IMPACT

El propósito de este artículo es abordar la extracción de recursos minerales en el Oriente antioqueño, la sostenibilidad y su repercusión en el medio ambiente planteándolo desde la perspectiva económica y ambiental. Durante el proceso de evaluación del desarrollo de las actividades mineras, realizado mediante 49 visitas técnicas a proyectos mineros, fue posible evaluar el desarrollo de la minería y la sostenibilidad de la extracción de los materiales explotados con base en el aprovechamiento y administración de los recursos naturales, medio de progreso y desarrollo para la minería, estimando así, la demanda y la tendencia del consumo de éstos materiales en los municipios del Oriente de Antioquia. Debido a los pocos estudios que evalúan los procesos mineros y la sostenibilidad de extracción minera en esta región, se pretende hacer un análisis que permitirá brindar información acerca de dichos procesos, conocer la condición de explotación de estos materiales y ampliar el conocimiento en cuanto a los conflictos generados por esta actividad y la dinámica general de la extracción y comercialización de ellos.

The purpose of this paper is the extraction of mineral resources in eastern Antioquia, sustainability and its impact on the environment posing it from the environmental and economic perspective. During the evaluation process of development of mining activities, performed by 49 technical visits to mining projects, it was possible to evaluate the development of mining and sustainability of the extraction of materials exploited based on the use and management of natural resources, means of progress and development for mining, and estimating the demand and consumption trends of these materials in the municipalities of Eastern Antioquia. Because the few studies that evaluate the mining process and the sustainability of mining in this region, is intended to allow an analysis that provide information about such processes, know the operating condition of these materials and expand knowledge regarding the conflicts generated by this activity and the general dynamics of the extraction and marketing of them.

PLANNING OF OPEN PIT MINES THROUGH STOCHASTIC OPTIMIZATION

Los procesos de planificación minera en los depósitos a cielo abierto en Colombia, se han realizado utilizando herramientas deterministas, que excluyen la evaluación de riesgos y las incertidumbres del negocio minero y en algunos casos dejan de maximizar los beneficios en términos monetarios. Es necesario desarrollar modelos alternativos de planificación minera que mejoren las condiciones de competitividad y productividad en términos de los siguientes factores: Aumento de la vida de la mina - LOM; Extracción y explotación de recursos de menor calidad; Obtención de mayores beneficios del negocio minero; Disminución del riesgo y la incertidumbre del proceso de planificación minera, entre otros. Dentro de los procesos de planificación minera de los yacimientos minerales a cielo abierto en Colombia no hay evidencia de la utilización de herramientas para la toma de decisiones bajo escenarios de incertidumbre que permiten llevar a cabo estos procesos con técnicas meta heurísticas tales como recocido simulado; algoritmos genéticos; búsqueda tabú; redes neuronales, entre otros. En este trabajo se hace énfasis en los algoritmos genéticos y su aplicación a los procesos de planificación minera para explotaciones a cielo abierto. Se pretende que este trabajo sirva de base para realizar una aproximación al planeamiento minero estocástico, desde los algoritmos genéticos, y que su aplicación se lleva a cabo en las empresas que explotan los recursos minerales en Colombia, con el objetivo de mejorar la cadena productiva del proceso minero.

Mine planning processes in open-pit deposits in Colombia, have been performed using deterministic tools, which excludes the assessment of risks and uncertainties in the mining business and in some cases fail to maximize the benefits in monetary terms. We need to develop alternative models for mine planning to improve the competitiveness and productivity in terms of the following factors: Increased mine of life- LOM; Extraction and exploitation of lower quality resources; Obtaining more benefits from the mining business; Reduced risk and uncertainty in the mine planning process, among others. Within the planning processes of mineral mining in the open pit mine in Colombia there is no evidence of the use of tools for decision making under uncertainty scenarios that allow these processes to perform metaheuristic techniques such as simulated annealing; genetic algorithms; tabu search; neural networks; among others. In this paper we focus on genetic algorithms and its application to mine planning for open pit. This paper is intended to serve as the basis for a stochastic approach to mine planning, from the genetic algorithm and its implementation is carried out in companies that exploit the mineral resources in Colombia, with the aim of improving the production chain mining process.