capitulo 3. - geologÍa e hidrogeologÍa 3.1...

ESTUDIO HIDROGEOLOGICO Y MODELO MATEMATICO DEL ACUIFERO DE PENJAMO-ABASOLO, GTO. 1998

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CAPITULO 3.- GEOLOGÍA E HIDROGEOLOGÍA 3.1.- GEOLOGÍA GENERAL La zona estudiada forma parte del eje neovolcánico carecterizado por existir numerosos volcanes. Las sierras se encuentran constituidas por lavas y tobas tanto de composición basáltica y Edad Cuaternaria como riolitas del Terciario. Los valles corresponden a zonas planas donde se presentan acumulaciones de sedimentos lacustres del Terciario y aluviones del Cuaternario. Se encuentran fallas de gran magnitud entre las que destacan aquellas que dan forma a los gravens de Numarán y Penjamo-Abasolo, así como al horst de Tacubaya. Fallas y fracturas de menor magnitud se encuentran afectando a las rocas volcánicas que constituyen a las sierras. 3.2.- FISIOGRAFÍA 3.2.1.- PROVINCIA FISIOGRÁFICA La zona de estudio se encuentra en la parte central-norte de la provincia fiográfica denominada Eje Neovolcánico o Faja Volcánica Transmexicana, la cual se extiende en dirección este-oeste atravesando la República Mexicana. Esta zona, se considera una provincia fisiográfica independiente al resto de la república. El Ing. Manuel Alvarez Jr., denominó a esta provincia como Zonas de Fosas Tectónicas y Vulcanismo Reciente. Menciona que esta caracterizada por predominar en ella derrames basálticos, numerosos volcanes y lagos, cuya morfología, orientación y distribución sugieren la idea de estar situados en fosas tectónicas y de ahí el nombre que le asigna. Rocas como riolitas dacitas, andesitas y traquitas, generalmente cubiertas por basaltos, forman la masa de las montañas; pero los valles que originalmente habían sido cuencas lacustres profundas, han sido rellenadas con materiales fluviales y lacustres derivados de las montañas, así como con enormes masas de cenizas de volcanes más recientes. Entre los lagos formados en fosas tectónicas, dentro de esta provincia fisiográfica el más caraterístico es el de Chapala, cuyas márgenes más extensas son paralelas a la zona principal de fracturas (este-oeste) y en el que se ha acumulado un enorme espesor de basaltos. Los lagos de Atotonilco y de Zayula, posiblemente están relacionados con el de Chapala. Los lagos de Cuitzeo y Yuriria tienen la misma orientación que el de Chapala.


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Asociadas se encuentran fallas que dan origen a horst y gravens con dirección norte-sur que el área se denominaron graven de Numarán, graven de Pénjamo-Abasolo y horst de Tacubaya. Estos presentan continuidad hacia el norte del Estado de Guanajuato y al sur hacia el Estado de Michoacán. Numerosos aparatos volcánicos se encuentran en esta provincia, desde el Iztaccíhuatl que tiene una cresta alargada formada por una sucesión de mantos delgados de lava y brechas que fueron arrojadas por cráteres que actualmente han desaparecido, hasta el volcán Paricutín que después de 9 años de actividad, aproximadamente en el año de 1951, se extinguió. La presencia de numerosos volcanes de gran tamaño constituyen a esta región eminentemente volcánica. Además del Iztaccíhuatl mencionado anteriormente, se encuentra el Popocatépetl, el volcán de Colima, el Pico de Orizaba, el Cofre de Perote y la Malinche, todos ellos alineados este-oeste. Existen también conos volcánicos de menor magnitud y en especial una gran cantidad de pequeños conos cineríticos que forman un paisaje volcánico típico y una de cuyas principales manifestaciones son la Sierra de Pénjamo y El Veinte que limitan el área de trabajo. 3.2.2.- GEOMORFOLOGÍA Las principales unidades geomorfológicas identificadas en el área de trabajo corresponden a: (1) sierras volcánicas, (2) valles, (3) conos volcánicos mayores, (4) conos volcánicos menores, (5) lomeríos y (6) mesetas. Los rasgos geomorfológicos se incluyen dentro del plano geológico 3.1 y se describen a continuación. SIERRAS VOLCANICAS.- Existe 4 prominencias topográficas dentro del área en estudio que corresponden a sierras constituidas por productos volcánicos. La de mayor extensión es la Sierra de Pénjamo, ubicada al norte y noroeste del poblado del mismo nombre. Tiene una extensión de aproximadamente 750 kilómetros cuadrados y se llega a elevar a poco más de 2400 msnm y a 650 metros sobre el valle de Pénjamo. Esta constituido por rocas volcánicas principalmente riolíticas del Terciario, que afloran en la porción sur y oriente de la sierra y que, hacia el norte y poniente, se encuentran cubiertas por derrames lávicos de composición basáltica. Hacia el oriente presenta una topografía abrupta intensamente surcada por arroyos que forman barrancas de pendientes fuertes y que corresponden a los afloramientos de las rocas riolíticas del Terciario. En la parte central-norte y oeste


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predominan las mesetas formadas por corrientes de lava basáltica y que en muchos casos sus bordes están representados por lineamientos que podrían corresponden a fallas o fracturas, la mayor parte de ellos con orientación sensiblemente norte-sur y en menor proporción NE-SW. Hacia la parte sur de la sierra, se encuentra un gran número de conos volcánicos con sus derrames lávicos. Hacia el norte de la sierra la topografía tiende a ser menos abrupta, destacando una zona relativamente plana cubierta por suelos residuales que cubren a basaltos del Cuaternario. Otra sierra volcánica es la que se localiza al oeste y noroeste de la Ciudad de Irapuato y es conocida como Sierra del Veinte. Tiene una extensión de aproximadamente 210 km2 y esta formada por rocas volcánicas de composición basáltica, pertenecientes al Cuaternario. Se eleva a 2300 msnm y a 550 metros sobre Irapuato. El drenaje es radial e incipiente. Al sureste del poblado de Abasolo se encuentra la sierra del mismo nombre, constituida hacia su base y núcleo por rocas terciarias de composición riolítica y cubiertas por productos volcánicos de composición basáltica y edad cuaternaria. Alcanza alturas de entre 2000 y 2200 msnm, y 450 metros sobre el valle de Abasolo. Presenta un drenaje radial e incipiente. En la parte central suroeste de la zona de trabajo se encuentra una sierra denominada Sierra de Tacubaya, la cual está constituida por materiales volcánicos cuaternarios de composición principalmente basáltica. Se presentan elevaciones de hasta 2200 msnm y 450 metros sobre el valle. Su drenaje es incipiente y tiende a ser radial. En la parte sureste de la sierra, se presentan alineamientos noreste-suroeste que corresponden a fallas de tipo normal. VALLES.- Las partes topográficamente planas y bajas de la zona en estudio corresponden a dos valles. El primero que se extiende entre Irapuato, Cuerámaro, Abasolo y Pénjamo y, el segundo, ubicado al suroeste de la zona de trabajo y en el cual se encuentran los poblados de Numarán y La Estrella. El valle que se extiende entre Cuerámaro, Irapuato, Pénjamo y Abasolo, presenta alturas hacia sus extremos de 1750 msnm que descienden suavemente hacia la parte central del


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valle hasta la cota 1690 msnm. El centro del valle es surcado por el Río Turbio que circula en dirección norte-sur hasta desembocar al Río Lerma. En el suroeste de la zona de trabajo se encuentra una porción de valle que corresponde a un graven en el que se han acumulado materiales granulares y que ha sido denominado Graven de Numarán por encontrarse el poblado del mismo nombre. Presente una superficie prácticamente plana y se eleva a poco menos de 1700 msnm. Prácticamente no se encuentran corrientes superficiales, con excepción del Río Lerma que circula cercano al borde occidental, formando una serie de meandros. CONOS VOLCANICOS MAYORES.- Al ser la zona de trabajo eminentemente volcánica, se encuentran varios aparatos de aproximadamente 5 kilómetros de diámetro, constituidos por emisiones volcánicas de composición basáltica y edad cuaternaria. Se denominaron como conos volcánicos mayores y por su tamaño y morfología, bien definida, son un rasgo típico de la zona estudiada. Los conos volcánicos mayores, se encuentran dentro de la unidad geomorfológica descrita anteriormente como sierras volcánicas. En la Sierra del Veinte, ubicada al oeste de Irapuato, destacan tres conos volcánicos mayores. El primero ubicado cerca de la Ciudad de Irapuato y donde se forma un cono volcánico que presenta fallas normales en su flanco noroeste, así como flujos de lava; otro volcán mayor ubicado al noreste del poblado de Chamacua que presenta fallas de tipo normal en su extremo noroeste, las cuales se orientan NE-SW. Presenta una forma cónica bien preservada, donde claramente se distinguen las corrientes de lava. Se eleva a poco más de 2300 msnm y a casi 500 metros sobre el valle de Irapuato. Dentro de la sierra de Abasolo se encuentran dos conos volcánicos mayores. El primero en el extremo oriental de la sierra, el cual presenta una forma cónica bien preservada, un diámetro de 6 kilómetros y drenaje incipiente. Se eleva a poco más de 2000 msnm y a 500 metros sobre el valle de Abasolo. Sobre la misma sierra, al oeste del cono volcánico descrito anteriormente, se encuentra otro cono con características morfológicas diferentes, debido a que corresponde a rocas riolíticas del Terciario. Este último cono riolítico se eleva a hasta 2200 msnm o sea 200


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metros más alto que el cono volcánico de basaltos y a 700 metros sobre el valle de Abasolo. Presenta un sistema de drenaje radial que ha disectado las rocas formando barrancas con acantilados espectaculares. En la parte sur del área de trabajo, dentro de la denominada sierra de Tacubaya, se encuentran dos conos volcánicos mayores que presentan diámetros del orden de 4 kilómetros. El primero se ubica al oeste del poblado de La Ordeña y tiene una forma cónica bien preservada en la que se distinguen la dirección de las corrientes de lava eyectadas por el volcán. Presenta un drenaje radial incipiente. Hacia el sur se encuentra varios conos volcánicos mayores en los que se pueden distinguir tres centros eruptivos principales. Todos ellos se encuentran constituidos por rocas volcánicas por edad Cuaternaria y en esta porción se distinguen los derrames lávicos sobre los flancos de los conos. Son notables las alineaciones en dirección NE-SW que disectán a estos conos. Se elevan hasta 2200 msnm y a 500 metros sobre los valles que los circundan. CONOS VOLCÁNICOS MENORES Principalmente sobre la unidad geomorfológica de sierras volcánicas mayores descritas en los párrafos anteriores, se encuentran un gran número de conos volcánicos menores, con diámetros generalmente de alrededor de un kilómetro. Un mayor número de estos aparatos se localizan en una franja este-oeste que se extiende desde Pénjamo hacia el poniente, donde se identificaron y marcaron más de 30 conos volcánicos menores. En mayor parte de ellos son identificables las corrientes lávicas sobre sus flancos. El drenaje en general es radial incipiente, teniendo como centro a los cráteres de los aparatos volcánicos. Por lo bien conservados que se encuentran se consideran en una etapa de juventud dentro del ciclo geomorfológico. LOMERÍOS Dividiendo las sierras de Pénjamo y Tacubaya que se ubican al norte y sur respectivamente, así como a los valles de Pénjamo y Numarán ubicados al oriente y poniente, se encuentra una zona de 180 km2 en la que afloran lomeríos de pendiente suaves que se han desarrollado sobre sedimentos lacustres de edad Terciaria. Se ubican a aproximadamente 1700 msnm. Su sistema de drenaje de aguas superficiales es incipiente.


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Esta zona forma un puerto topográfico en el que se marca un parteaguas que obliga a los escurrimientos superficiales de la zona de Pénjamo a escurrir hacia el Río Turbio, mientras que los escurrimientos entre la Presa de Palo Alto y Tacubaya, escurren hacia el poniente, en dirección al graven de Numarán. MESETAS Dentro de las sierras volcánicas se encuentran mesetas formadas por lo general a partir del emplazamiento de derrames lávicos. Su superficie es prácticamente plana y sobre sus bordes se encuentran acantilados verticales de entre 10 y 20 metros de altura. Estas estructuras geomorfológicas se encuentran principalmente en una franja orientada este-oeste a la altura de Pénjamo y en dirección al poniente. 3.3.- ESTRATIGRAFÍA Las rocas y materiales de la zona en estudio presentan edades que van del Terciario al Reciente. Han sido descrita informalmente en algunos trabajos y la denominación aquí presentada fue obtenida del estudio realizado por Ariel Construcciones (1991), con modificaciones realizadas por esta Empresa. Los contactos geológicos se basaron en la carta topográfica del INEGI y se incluyen en la figura 3.1. A continuación se describen las unidades de roca, cuya posición estratrigráfica se muestra en la figura 3.2. 3.3.1.- BASAMENTO.- No aflora ni ha sido detectado mediante perforaciones. De acuerdo a la estratigrafía de la región, corresponde al Conlgomerado Rojo de Edad Terciaria y/o a sedimentos de calcareos del Cretácico. 3.3.2.- TERCIARIO VOLCANICO RIOLITICO (Tvr).- Corresponde a una serie de rocas volcánicas estrusivas de composición riolítica que constituyen el núcleo de las principales sierras. Sus mayores afloramientos se encuentran sobre el oriente y sur de la Sierra de Pénjamo. Incluyen riolitas, ignimbritas, tobas y vidrios. Presentan coloraciones variadas, predominando tonalidades marrones y rojizas.


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Localidades representativas visitadas de esta unidad estratigráfica corresponden a los puntos marcados en el plano geológico 3.1, como MA-3, y MA-7. En diversas perforaciones efectuadas se ha detectado a esta unidad riolítica en el subsuelo donde se caracteriza por formar acuíferos de buen rendimiento además de tener la particularidad de contener agua termal, generalmente entre 30 y 40°C. 3.3.3.- TERCIARIO CONTINENTAL (Tc) Corresponde a sedimentos de origen lacustre entre los que se incluyen lutitas, margas, calizas y areniscas calcareas, generalmente de colores blanquesinos. Su estratificación y consolidación es muy variable, encontrándose zonas donde los estratos se encuentran bien definidos y su consistencia es compacta; sin embargo, hacia otras zonas se llegan a encontrar prácticamente delesnables y a perder o dificultar la observación de los estratos. Esta unidad sedimentaria lacustre ha sido estudiada por varios autores. Presenta continuidad hacia gran parte del centro de la República Mexicana. Estratigráficamente se encuentra sobreyaciendo o interdigitada con riolitas del Terciario y cubierta por rocas volcánicas o materiales granulares del Cuaternario. Estudios palinológicos realizados por la exSARH, le asignaron una edad del Terciario inferior y medio. Se visitaron y obtuvieron muestras y descripción de afloramientos típicos de esta unidad correspondientes a los puntos marcados como un MA-13. 3.3.4.- TERCIARIO SUPERIOR CONTINENTAL (Tsc) Corresponde a una serie de materiales granulares que incluyen gravas, arenas y arcillas, y que en parte se encuentran semiconsolidadas formando un conglomerado. Afloramientos de esta unidad se encuentran principalmente en el flanco sur-este de la Sierra de Pénjamo. Se considera a esta unidad más nueva que los sedimentos terciarios descritos en el párrafo anterior (Tc) y más antiguos que los basaltos cuaternarios (Qvb), aunque no existen mediciones de su edad. Se le ha asignado al Terciario Superior. En perforaciones se encuentra interdigitada en su base con basaltos compactos. 3.3.5.- CUATERNARIO VOLCANICO BASALTICO (Qvb)


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Corresponde a materiales del Cuaternario que se encuentran formando aparatos volcánicos, así como en forma de corrientes lávicas. Incluye principalmente a basaltos vesiculares de color negro, en ocasiones vesiculares y fracturados y en otras compactos. Intercalados se encuentran tezontles, tobas y vitrófidos. Constituyen uno de los afloramientos de mayor extensión en la zona de trabajo. Forman casi en su totalidad a la Sierra del Veinte, a la mayor parte de la Sierra de Pénjamo en su extremo noroeste, a la Sierra de Tacubaya y a la mitad oriental de la Sierra de Abasolo. Se visitaron y describieron varios afloramientos, los cuales se marcaron en el plano como MA-4, MA-5, MA-6, MA-2, MA-12, MA-11 y MA-10. 3.4.- GEOLOGIA ESTRUCTURAL Los principales rasgos estructurales de la zona estudiada corresponden a fallas de tipo normal y fracturas. Existen fallas normales de gran magnitud probablemente asociadas con la formación del Eje Neovolcánico. Las principales fallas dan origen a dos graven y un horst. El primero esta representado por el Valle de Numarán, limitado por dos fallas que corren norte sur y que representan un sistema de fracturamiento tanto local como regional. El segundo graven da origen al valle de Pénjamo-Abasolo y esta limitado por dos fallas orientadas NE-SW. Entre los dos gravens descritos, se forma un horst denominado horst de Tacubaya, en el cual afloran rocas sedimentarias lacustres del Terciario. Su topografía y morfología es otro aspecto distinto de esta unidad tectónica. Los principales rasgos estructurales se incluyen en la figura No. 3.1. El denominado graven de Numarán presenta continuidad hacia el Río Turbio al norte de la zona estudiada y hacia el Estado de Michoacán al sur. Morfológicamente la posición de las fallas es clara y fueron también detectadas mediante las secciones realizadas con métodos electromagéticos (ver capítulo 4). Los principales alineamientos fueron marcados en imágenes de satélite. En el poniente de la Sierra de Pénjamo las rocas volcánicas existentes presentan un gran número de fallas de tipo normal, predominando la orientación norte-sur. Se marcaron


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también alineamientos que tienen los dos sistemas identificados, uno NE-SSW y otro E-W. 3.5.- SECCIONES GEOLOGICAS Para ilustrar la geología del subsuelo se trazaron 2 secciones. Una denominada sección A-A’ que se extiende desde Numarán hasta el Valle de Abasolo, con una dirección SW-NE. La traza de la sección se muestra en el plano 3.1. La segunda sección se denominó B-B’ y atraviesa el Valle de Pénjamo-Abasolo de noroeste a sureste. Las secciones se construyeron en base a cortes litológicos, geofísica, así como al conocimiento estructural y estratigrafía. El principal rasgo que destaca son los gravens que afectan a las rocas, la mayor parte en capas horizontales. La sección A-A' se incluye en la figura 3.3. 3.6.- CARACTERISTICAS HIDROGEOLOGICAS DE LAS FORMACIONES Las unidades geológicas se pueden clasificar de acuerdo a su comportamiento para permitir la infiltración, circulación y almacenamiento de aguas subterránea en: rocas permeables y rocas impermeables. En la figura 3.2 se muestra la columna estratigráfica, así como el carácter hidrogeológico de las formaciones. Las rocas y materiales cuaternarios correspondientes a los basaltos y los espesores superficiales de gravas, arenas y arcillas que se encuentran sobre los valles, se clasifican como permeables. Se encuentran en la parte superficial generalmente a no más de 50 metros de profundidad. Mediante cortes litológicos de pozos, se observó que en muchos sitios se encuentran sobreyaciendo a una capa de materiales arcillosos que ocasionan la formación de un nivel de aguas superficiales. Este efecto se comprobó con la profundidad total de muchos pozos, así como en la posición del nivel estático. Debido a lo anterior se diferenció e identificó dentro de esta capa a un horizonte acuífero denominado somero. Entre los materiales de Terciario Superior continental predominan los sedimentos lacustres. Se les detectó en muchos sitios sobreyaciendo a basaltos compactos y/o arcillas que se comportan como impermeables. Estos materiales lacustres presentan


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permeabilidad y constituyen una zona acuífera denominada en el presente trabajo acuífero intermedio. La parte basal del Terciario Superior continental se encuentra constituida por basaltos fracturados y sedimentos lacustres, ambos materiales permeables. Estos, sobreyacen tanto a riolitas como a otros sedimentos lacustres de permeabilidad variable y que en su conjunto constituyen un horizonte acuífero, denominado en el presente trabajo como acuífero profundo. Los 3 horizontes acuíferos mencionados en los párrafos anteriores, correspondientes a acuífero somero, acuífero intermedio y acuífero profundo, presentan niveles piezométricos diferentes que los identifican a cada uno, cuya descripción a detalle se incluye en el capítulo de hidrología subterránea. El acuífero superficial es fácilmente identificable en el Valle de Numarán, donde existe un gran número de pozos de entre 10 y 20 metros de profundidad total con niveles estáticos a entre 4 y 6 metros de profundidad. Se identifica también en las cercanías de las principales corrientes superficiales. El acuífero intermedio fue el principalmente explotado en décadas anteriores (1970-1980) con pozos cuyas profundidades variaban entre 80 y 120 metros. En la década de los 80’s cobro auge la veda que impedía la perforación de nuevos alumbramientos para disminuir el grado de sobreexplotación y evitar el abatimiento de los niveles. Es interesante hacer notar que los reglamentos de la veda permitían nuevas perforaciones siempre y cuando se alcanzaran profundidades totales del orden de 300 metros y se ademara y cementara la porción o mitad superficial del pozo, con el objeto de explotar solo el acuífero profundo, generalmente termal que ya se había detectado y proteger el principal acuífero en explotación, correspondiente al denominado en este trabajo como intermedio. Actualmente la explotación del acuífero intermedio ha ocasionado su abatimiento casi total, lo que ha obligado a la sustitución por pozos más profundos.

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