Escala de trabajo y ámbito de aplicación

Según la ^{Commission on Engineering Geological Maps of the International Association of Engineering Geology (1976)}, la escala de trabajo se determina según el propósito y contenido, que para el caso de esta investigación, cuya finalidad es ponderar las características geológicas según su uniformidad, es recomendable una escala menor a 1:10.000 y mayor a 1:100.000. Téngase en cuenta no descartar escalas mayores a 1:10.000 siempre y cuando el detalle de otras capas de geoinformación a relacionarse sea correspondiente.

La metodología es aplicable y adaptable en cualquier región y/o país; es importante la caracterización del tipo de rocay depósito superficial en las escalas recomendadas. En Ecuador, por ejemplo, se puede aplicar en cualquiera de los terrenos litofisiográficos establecidos por ^{Aspden y Litherland (1992)}, considerando las características propias de cada región, ya que su comportamiento será distinto uno de otro según sea el caso.

Unidad cartografiable

Como unidad básica de análisis, se considera a la unidad litoestratigráfica y los depósitos superficiales; la unidad litoestratigráfica se define a partir de las características litológicas de los cuerpos rocosos tanto para unidades estratificadas como no estratificadas, por lo que su valoración se hará según el tipo de roca. Los depósitos superficiales en cambio se valoran según su genética. La clasificación de tipos de depósito superficial se detalla en apartados siguientes.

La Figura 2 contiene la clasificación de unidades cartografiables según su litotipo; se toma como referencia los Estándares de Nomenclatura Estratigráfica, Simbolización y Abreviaturas para la Cartografía Geológica (^{IIGE, 2019}).

Figura 2 Clasificación de unidades cartografiables. 

Uso de matrices doble entrada

Las matrices doble entrada son muy útiles para toda clase de información que posea dos variables fijas; permiten comparar los resultados de la unión de los valores que estas puedan tener (^{CISE, 2019}). Según ^{Carmona-Sánchez (2018)}, la extensión de la matriz dependerá de la cantidad de datos; para este caso, se asignaron valores del 1 al 5, y se organizaron en dos ejes: uno vertical y otro horizontal, combinando en diferentes matrices los componentes e índices que conforman el FG. En la Figura 3 se puede observar el flujograma para obtener el FG, y en la Figura 4, un caso demostrativo de los pasos a seguir en cada matriz.

Figura 3 Flujograma para determinar el FG. 

Figura 4 Caso demostrativo de matrices doble entrada. 

Resistencia del tipo litológico

Tipo de roca (TR): la clasificación litológica es fundamental, ya que aporta información mineralógica, textura y de fábrica, que define el comportamiento geomecánico de las rocas; según ^{González de Vallejo et al. (2002a)}, estas características condicionan las propiedades físicas y resistentes de las rocas, que, aunque son fundamentales para su clasificación, no aportan información cuantitativa, por lo que su valoración se hace con base en las clases de resistencia de la roca propuesta por ^{Hoek y Brown (1997)}. En las Tablas 1 y 2 se pueden observar tanto las clases de resistencia de la roca como la ponderación propuesta, respectivamente.

Tipo de depósito superficial (TDS): las características geotécnicas de los depósitos superficiales dependerán de su morfometría, transporte, ambiente de formación y más, que permita asumir su disposición y algunas de sus propiedades físicas; es necesario clasificar el tipo de depósito según su genética. Para este caso se han simplificado y adaptado los criterios de ^{McMillan et al., (1999)} y el Servicio Geológico Colombiano (^{SGC, 2013}).

Con los criterios antes citados, en la Figura 5 se disgrega a mayor detalle el tipo de depósito superficial asociándolo a su geoforma, lo que permite estimar su genética y textura.

Figura 5 Clasificación del TDS según genética y geoforma asociada. 

Consecuentemente, en la Tabla 3 se puede observar la ponderación que se atribuye según los criterios indicados en la Figura 5.

Tipo de fábrica y textura (FT)

Fábrica/textura del tipo de roca (FTR): el término fábrica, según ^{Strahler (1992)}, hace referencia a la disposición espacial y geométrica de los componentes que constituyen la roca; por otro lado, ^{Pettijohn et al. (1973)} definen como fábrica al arreglo espacial de los elementos que conforman a una roca tanto a nivel macroscópico como microscópico; estas propiedades físicas, según ^{González de Vallejo et al. (2002a)}, influyen en el comportamiento geomecánico del material rocoso, puesto que controlan sus características resistentes y deformacionales, que resultan de la génesis, procesos geológicos y tectónicos.

En las Tablas 4 y 5 se presenta la clasificación y ponderación de las rocas según la fábrica y/o textura (editado a partir de ^{INGEOMINAS, 2004}).

Textura del tipo de depósito superficial (TTDS): La textura de los depósitos superficiales permite inferir en procesos deposicionales el origen de los granos y/o clastos mediante la descripción de su forma, tamaño y disposición; ^{González de Vallejo et al. (2002b)}, en cambio, los clasifican en función de sus relaciones geológico-geotécnicas y su genética, asocian mayor resistencia a texturas de matriz clasto soportada como depósitos aluviales subactuales consolidados o semiconsolidados; menor resistencia se asocia con una matriz soportada como depósitos coluviales poco o nada consolidados.

El esquema de la Figura 6 estima la resistencia de los TDS a través del tipo de textura en función de la relación del tamaño, redondez y gradación del grano vs el grado de consolidación, es decir, a mayor gradación, redondez y tamaño del grano, mejor disposición y homogeneidad del TDS, por lo que aumenta su consolidación y resistencia.

Por ejemplo, una textura clasto soportada presenta mejor distribución de esfuerzos efectivos a través de sus clastos, disipando de mejor manera la presión de poros; al contrario, una textura con matriz de finos tendrá una disipación de presión de poros lenta, generando mayor empuje activo o reactivo tanto en la cara de un talud como en cimentaciones superficiales. Así, texturas porosas indican mayor alterabilidad, baja densidad y resistencia al corte. La clasificación de tamaño y redondez del grano son las de ^{Wentworth (1922)} y ^{Powers (1953)}.

En las Tablas 6 y 7 se presenta la clasificación y ponderación de las texturas de los TDS.

Figura 6 Resistencia de los TDS según tamaño, matriz, redondez, gradación y consolidación. 

Grado de fracturación (GF)

El GF analiza la influencia de la actividad cortical en los materiales rocosos superficiales, asumiendo que, a mayor cantidad de estructuras geológicas, mayor fracturación; en este sentido, ^{Trejos et al. (2012)} cuantifican la tasa de desplazamiento de fallas geológicas y la relacionan con el grado de fracturación. Para el caso de Ecuador, no es posible implementarlo, pues las tasas de desplazamiento de algunas fallas importantes son las propuestas por ^{Eguez et al. (2003)} a 1:1'250.000, escala demasiado pequeña para las recomendadas.

Por otro lado, es deseable incluir un análisis de actividad sismotectónica que permita entender de mejor manera el GF, con la salvedad de que estos análisis por su naturaleza suelen representarse en escalas pequeñas, y combinarlas con escalas grandes (1:10.000, 25.000...) puede diluir el detalle de información, por lo que es fundamental un análisis de sismotectónica a similares escalas.

En consecuencia, el GF se limita a la utilización de la herramienta Line Density (^{ESRI, s.f.}) expresando la densidad lineal en m/km²; el radio será igual a la media de la distancia entre lineaciones; el tamaño de celda se define según ^{Tobler (1987)}, y se clasifica en cinco clases por el método Natural Breaks (Tabla 8). En la Figura 7 se muestran casos demostrativos.

Grado de meteorización (GM)

La meteorización, según ^{Reiche (1945)}, es la alteración de la roca en su origen natural en o cerca de la superficie por procesos físicos, químicos y biológicos que son modificados por el viento, el agua y el clima; estos procesos pueden parecer tan lentos y sutiles que es fácil subestimar su importancia (^{Tarbuck y Lutgengs, 2005}), y juegan un papel muy importante en las propiedades físicas y mecánicas de los materiales rocosos (^{González de Vallejo et al., 2002a}).

En cambio, ^{Peltier (1950)} sostiene que los factores influyentes en la meteorización química y física de las rocas están condicionados por la temperatura y precipitación, argumentan que, a mayor temperatura y precipitación, mayor meteorización química, y, al contrario, mayor meteorización física, para lo cual definió el diagrama de regiones morfogenéticas (ver Figura 8).

Figura 7 Grado de fracturación GF de fallas geológicas digitalizadas en A. Hoja geológica Jijón-Caamaño escala 1:50.000 ^{IIGE (2014)} y en B. Hoja geológica Maldonado escala 1:100.000 ^{IIGE (2018)}  

Figura 8 Diagrama de meteorización según temperatura y precipitación (^{Peltier, 1950}). Nótese la zona gris, aquellas regiones con valores de precipitación y temperatura muy altos, se consideran en una zona de fuerte meteorización química. 

En ese sentido, para estimar el GM se combina la temperatura media (°C) y la precipitación anual (mm); se utilizarán las escalas indicadas en apartados anteriores, por ejemplo, para análisis a escalas pequeñas se tienen las variables climáticas de la WorldClim, resolución espacial de 1 km (^{Fick y Hijmans, 2017}); para escalas mayores, en Ecuador se dispone de las zonas de temperatura media y zonas de precipitación anual escala 1:25.000 (^{IEE, 2013a}, ^2013b).

Cabe aclarar que el diagrama de Peltier permite estimar el grado de meteorización de los materiales rocosos, sin embargo, este no representa con exactitud condiciones de meteorización distintas de microclimas diferentes de los actuales o de la información disponible al momento del análisis; se deben tomar en cuenta aquellas condiciones especiales y relacionarlas con capas de geoinformación semejantes en detalle y escala. En la Tabla 9 se puede observar la propuesta de ponderación para el GM.