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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
CIENCIAS DE LA TIERRA
UNIDAD TICOMÁN
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS
RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE ATLIXCO, CHOLULA
Y HUEJOTZIGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
T E S I S C O L E C T I V A
PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
INGENIERO GEOFÍSICO
P R E S E N T A N :
MARÍA NADXELY GUZMÁN ANDREWS
THALÍA ELIZABETH LARA RODRÍGUEZ
ASESOR: DR. ENRIQUE COCONI MORALES
MÉXICO, D.F. 16 DE ENERO DEL 2014
AGRADECIMIENTOS
Gracias a Dios y a la vida, que me han dado tanto, por iluminarme y darme las fuerzas para salir adelante durante todo este tiempo.
Gracias a mis padres, Adela que con mucho amor y paciencia supo siempre escucharme, aconsejarme y guiarme, por ser esa persona a quien puedo hablarle de lo que sea y siempre está para alentarme y ayudarme a crecer, por cuidarme y tenerme paciencia al teléfono; a mi papá, Joel por ser el mejor maestro del mundo, por enseñarme a sentir pasión por mi carrera y aclarar todas mis dudas, ayudarme a estudiar, acompañarme de práctica, y demostrarme la importancia de manejarse con honestidad y responsabilidad. Gracias a ambos por aguantarme tanto tiempo, y también por jalarme las orejas cuando fue necesario, el tamaño de éstas indica que lo hicieron bien.
Gracias a mi hermano Iván, mi mejor amigo, cómplice, confidente, pañuelo de lágrimas, defensor, compañero, etc. que al irse de casa me enseñó a extrañar a alguien a quien amas, que se puede ser totalmente transparente con alguien y que rendirse no es una opción.
Gracias a mi hermanita Kenia, por ser siempre tan cariñosa y dulce, por hablar mucho todo el tiempo, por recordarme la inocencia y curiosidad de las personas.
Gracias a Nadx, por estar ahí siempre… Literal toda la carrera y espero que toda la vida, por cocinarme cosas ricas, llevarme al doctor, jugar conmigo, y sobre todo animarme siempre, lo logramos!!!
Gracias a mis profesores por explicarnos, soportarnos y formar parte de nuestra formación como ingenieros, y a Enrique Coconi, por ser tan buen maestro, y sobre todo tan paciente y amable siempre, hasta cuando nosotras no teníamos buena actitud usted tenía comentarios de aliento y una sonrisa, lo queremos mucho.
Y por último gracias a mis amigos: Eva, Mario, Omar, Jonhy, Yamel, Tania, Iris, Cyntia, Irving, Joyce y Michelle, por acompañarme y hacerme sonreír siempre, los amo mucho.
Con cariño Thaly
Rosa Elia Andrews Cruz:
Me haz enseñado a crecer y a ser lo que soy , te agradezco que seas mi madre y todas las enseñanzas que le has proporcionado a mi vida eres la persona que más amo en este mundo, esta tesis está dedicada a ti.
Jesús C. Guzmán López :
Padre logré concluir mis estudios, y terminar mi tesis, me siento muy contenta de que formes parte de mi vida, gracias por estar presente y por tu apoyo, aunque la distancia nos separa siempre te llevo en mi corazón.
Thalía E. Lara Rodríguez:
Gracias por estar conmigo siempre y no desearía con nadie mas compartir este logro, eres la mejor nunca he dudado de ti ni tu amistad, como te dije este nuestro ultimo reto juntas pero no el fin de una amistad.
Alberto Camposeco Badillo:
Eres y serás siempre parte de mi vida, espero que estés siempre presente conmigo como hasta ahora, en las buenas y en las malas, te agradezco mucho todo lo que has hecho por mi, y parte de este logro también te lo debo a ti, así que lo comparto con mucho amor contigo.
Familia Rojas Andrews:
A ustedes que son mi segunda familia no puedo terminar de agradecer sus consejos, cariño, paciencia y la educación que me han brindado siempre. Gracias por ser parte esencial en mi vida.
Dr. Enrique Coconi Morales
Tantos años juntos y soportándonos, este logro se lo debemos a usted, esperamos que esta amistad dure años.
Pedro T. Malibran Ramirez:
Por recordarme que la gente es como es y lo importante que es seguir adelante.
Maestros y amigos
A ustedes no me queda más que agradecerles por su sabiduría y confianza en mi, por siempre confiar en mi y en mis conocimientos y ser parte de este camino que ahora rinde frutos.
Con amor Nadxely
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
Página II
ÍNDICE
ÍNDICE ........................................................................................................................... II
LISTA DE FIGURAS ...................................................................................................... IV
LISTA DE TABLAS ........................................................................................................ VI
RESUMEN .................................................................................................................... VII
ABSTRACT ................................................................................................................. VIII
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... IX
CAPÍTULO I: GENERALIDADES .................................................................................... 1
1.1. Planteamiento del Problema ................................................................................ 1
1.2. Objetivos .................................................................................................................. 1
1.2.1. Objetivo General: .............................................................................................. 1
1.2.2. Objetivo Particular: ............................................................................................ 1
1.3. Hipótesis .................................................................................................................. 2
1.4. Localización del Área de Estudio ............................................................................. 2
CAPÍTULO II: GEOLOGÍA .............................................................................................. 4
2.1. Antecedentes ........................................................................................................... 4
2.2. Marco Tectónico ...................................................................................................... 5
2.3. Geología Regional ................................................................................................... 8
2.4. Geología Local ......................................................................................................... 9
CAPÍTULO III: BASALTOS ........................................................................................... 11
3.1. Rocas Ígneas ......................................................................................................... 11
3.2. Clasificación de las Rocas Ígneas .......................................................................... 12
3.2.1. Rocas Ígneas Extrusivas ................................................................................. 12
3.2.1.1. Felsita ....................................................................................................... 12
3.2.1.2. Riolita ........................................................................................................ 12
3.2.1.3. Obsidiana .................................................................................................. 13
3.2.1.4. Pumita ...................................................................................................... 14
3.2.1.5. Basalto ...................................................................................................... 14
3.3. Composiciones Ígneas ........................................................................................... 18
3.4. Composiciones Graníticas Frente a Composiciones Basálticas ............................. 19
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
III
CAPÍTULO IV: MÉTODOS RADIACTIVOS USADOS EN LA EXPLORACIÓN GEOFÍSICA
..................................................................................................................................... 20
4.1. Espectrometría de Rayos Gamma ......................................................................... 20
4.1.1. Principios de la Radiactividad .......................................................................... 20
4.1.1.1. Tipos de Radiactividad .............................................................................. 21
4.2. Aparatos ................................................................................................................ 23
4.2.1. Espectrómetro GRM-260 ................................................................................. 23
4.2.1.1. Especificaciones Técnicas del espectrómetro ........................................... 24
4.2.2. Scintilómetro BGS-1S ...................................................................................... 25
4.2.2.1. Especificaciones técnicas del Scintilómetro .............................................. 25
4.3. Minerales radiactivos ............................................................................................. 26
4.3.1. Uranio.............................................................................................................. 27
4.3.2. Potasio ............................................................................................................ 27
4.3.3. Torio ................................................................................................................ 28
4.4. Comportamiento de los minerales radiactivos ........................................................ 28
CAPÍTULO V: METODOLOGÍA DE LA ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS
RADIACTIVOS ............................................................................................................. 32
5.1. Selección del Área de Estudio ............................................................................... 33
5.2. Adquisición de Datos de Campo ............................................................................ 36
5.1.2. Calibración del Equipo Radiactivo ................................................................... 38
5.3. Trabajo de Gabinete .............................................................................................. 39
5.4. Trabajo de Laboratorio ........................................................................................... 39
5.5. Procesamiento de Datos ........................................................................................ 40
CAPÍTULO VI: ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN GEOFÍSICA. ..................................... 43
6.1. Datos de Espectrometría de Rayos Gamma .......................................................... 43
6.1. Análisis de la Gráfica K-Th ..................................................................................... 43
6.2 Interpretación de Gráfica de Ternarios en Basaltos ................................................ 44
6.3. Interpretación de mapas de Potasio (K) ................................................................. 48
6.4 Interpretación de los Mapas de Uranio (U) .............................................................. 50
6.5. Interpretación de los Mapas de Torio (Th).............................................................. 52
6.6. Interpretación de los Mapas de Radiactividad Total ............................................... 54
CONCLUSIONES ......................................................................................................... 56
RECOMENDACIONES ................................................................................................. 56
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................. 57
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
IV
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1. Ubicación de Atlixco, Cholula y Huejotzingo……………………………..2
Figura 2.1. Relación de las placas tectónicas que interactúan en el sureste de
México……………………………………………………………………………………..7
Figura 2.2. Localización de los principales volcanes en México……………………8
Figura 2.3. Ubicación de las unidades de la geología local de Atlixco, Huejotzingo
y Cholula………………………………………………………………………………….10
Figura 3.1. Muestra de mano de una riolita……...……………………..……………13
Figura 3.2. Muestra de mano de una obsidiana……………………………………..13
Figura 3.3. Muestra de mano de una pumita………………………………………...14
Figura 3.4. Muestra de mano de un basalto…………………………………………16
Figura 3.5. Detalle de una colada basáltica de lava………………………………...17
Figura 3.6. Detalle de una colada basáltica de piroclastos………………………...17
Figura 3.7. Mineralogía de las rocas ígneas comunes y de los magmas a partir de
los que se forman………………………….............................................................19
Figura 4.1. Espectrómetro de Rayos Gamma……………………………………….25
Figura 4.2. Scintilómetro BGS-1S……………………………………………………..26
Figura 5.1. Diagrama de metodología para la adquisición, procesamiento e
interpretación de basaltos usando métodos radiactivos…………………………….32
Figura 5.2. Área de estudio (Ampliada de las cartas topográficas de Huejotzingo y
Atlixco)……………………………………………………………………………………34
Figura 5.3. Toma de muestras geológicas y de datos radiactivos del
campo…………………………………………………………………………................37
Figura 5.4. Mapa de estaciones medidas durante la exploración de
campo…………………………………………………………………………………….38
Figura 6.1. Gráfica de K-Th para rocas ígneas………………………………………44
Figura 6.2. Pirámide de Ternarios para Basaltos……………………………………46
Figura 6.3. Ubicación de Muestras de Ternarios para basaltos…………………...47
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ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
V
Figura 6.4. Mapas de Surfer de K en % y cps……………………………...............49
Figura 6.5. Imagen sobrepuesta de K en la zona de estudio……………………...49
Figura 6.6. Mapas de Surfer de U en ppm y cps…………………………...............51
Figura 6.7. Imagen sobrepuesta de U en la zona de estudio……………………...51
Figura 6.8. Mapas de Surfer de Th en ppm y cps…………………………………...53
Figura 6.9. Imagen sobrepuesta de Th en la zona de estudio……………………..53
Figura 6.10. Mapas de Surfer de Radiactividad Total……..………………………..55
Figura 6.11. Imagen sobrepuesta de radiactividad total sobre la zona de
estudio…….………………………………………………………………………….......55
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ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
VI
LISTA DE TABLAS
Tabla 4.1. Tipos de radiactividad y sus características……………………………..21
Tabla 4.2. Especificaciones técnicas del Espectrómetro GRM-260………………24
Tabla 4.3. Especificaciones técnicas del Scintilómetro GRM-1S……...………….25
Tabla 4.4. Comportamiento de minerales radiactivos………………………………29
Tabla 5.1. Cantidades de contenido de radioelementos en las rocas
ígneas…………………………………………………………………………................31
Tabla 6.1. Minerales que contienen Potasio…………………………………………50
Tabla 6.2. Minerales que contienen Uranio…...……………………………………..52
Tabla 6.3. Minerales que contienen Torio ...…………………………………………54
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ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
VII
RESUMEN
Los métodos radiactivos son utilizados en varias áreas de las ciencias,
incluyendo la geología y geofísica. En la geofísica se utilizan en la prospección de
rocas que contienen minerales radiactivos, se miden las cantidades totales de
radiactividad, así como los valores particulares de los radioelementos Torio,
Potasio y Uranio.
En este trabajo se realizó un estudio alrededor de los derrames de basaltos
que se encuentran en la región de Atlixco, Cholula y Huejotzingo, en el estado de
Puebla, con el fin de poder realizar mediciones de radiactividad total y
espectrometría de rayos gamma y adquirir muestras para analizar y correlacionar
los diferentes datos adquiridos en campo.
Durante la etapa de adquisición se programaron y realizaron varias salidas
al campo, durante éstas, se utilizaron los aparatos con los que cuenta la ESIA
Ticomán: Espectrómetro de Rayos Gamma GRM-260 y el Scintilómetro BGS-1s,
esta información se recopiló en una base de datos en Excel acomodados por
fecha y número de estación; posteriormente se les aplicó control de calidad para
su mejor procesamiento, se realizó una gráfica de relaciones entre los
radioelementos K-Th, una gráfica ternaria con los tres radioelementos y mapas de
anomalías radiactivas para poder identificar la litología existente en la región.
Como resultado se logró distinguir más de un tipo de basalto y se pudo
hacer una clasificación de éstos por medio de sus propiedades radiactivas;
también se encontraron rocas ígneas máficas, intermedias y andesitas con bajo
contenido de Potasio.
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ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
VIII
ABSTRACT
Radioactive methods are used in various areas of the sciences, including
geology and geophysics. In geophysics they are used in prospecting of rocks
containing radioactive minerals that measure total amounts of radioactivity as well
as the particular values of the radioactive elements Thorium, Potassium and
Uranium.
In this paper were done a study about basalt spills found in the region of
Atlixco, Cholula and Huejotzingo, in the state of Puebla, in order to make
measurements of total radioactivity and gamma ray spectrometry and obtain
samples to analyze and correlate data obtained in field.
During the stage of acquisition were scheduled and done several field trips,
while these, was used the equipment wich is in the ESIA Ticomán: Gamma Ray
Spectrometer GRM-260 and scintillometer BGS-1s, this information were collected
in a database in Excel organized by date and station number; then were applied
quality control for better data process, a graphic was done with relationships
between the radioelements K-Th, a ternary graphic was done with the three
radioelements and finally radioactive anomaly maps for identify the lithology
existing in the region.
As a result it was possible to distinguish more than one type of basalt and it
was able to classify them by their radioactive properties; also were found mafic
igneous rocks, intermediate and andesites low in Potassium.
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
IX
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo se realizó en la región de Atlixco, Cholula y Huejotzingo,
localizados en el centro-noroeste del estado de Puebla, México.
Entre los trabajos relacionados con los métodos radiactivos se encuentra la
tesis de Hernández Mogollan H. presentada en el 2011, llamada: “Correlación
geológica con espectroscopía de rayos gamma Th, K, U. En la región de Actopan
Hidalgo bloque 7”, donde se realizó un levantamiento radiométrico,
posteriormente se procesaron los datos de espectroscopia de rayos gamma Th,
K, U y finalmente se elaboró una correlación geológica con la interpretación de los
datos obtenidos.
En la región de Puebla, se han realizado estudios en áreas diferentes al
ramo de la exploración geofísica, un ejemplo es la tesis presentada en el año
2001 con el tema “Análisis cuantitativo de formas de onda en el volcán
Popocatépetl” por Cruz Atienza V. que se enfocó en realizar un estudio acerca
varios eventos explosivos del volcán mencionado anteriormente, en el lapso de
1994 al 2001, con información obtenida del Servicio Sismológico Nacional (SSN),
cuyo objetivo fue investigar los principales parámetros físicos que gobiernan la
fuente explosiva del volcán Popocatépetl asumiendo el modelo propuesto por
Canamori y Given (1983).
Otro trabajo relacionado a la zona de estudio es el de Mori Laura, en el
2007 titulado: “Origen del matismo miocénico en el sector central de la FVTM y
sus implicaciones en la evolución del sistema de subducción mexicana” en el que
se llevó a cabo una investigación para encontrar nuevos datos relacionados a
geoquímica que ayudaron a realizar una caracterización del magmatismo
miocénico en el sector mencionado, así como un reconocimiento de componentes
y procesos en las secuencias volcánicas y finalmente se elaboró un modelo
tectónico para interpretación petrogenética.
También existe una tesis de Aparicio Juárez R., presentada en el año 2010
nombrada: “Procesamiento de datos de emisión de dióxido de azufre obtenidos
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X
por espectrometría de absorción óptica diferencial en el volcán Popocatépetl” el
cual consistió en la creación de un programa con la capacidad de procesar un
conjunto de datos para ejecutar instrucciones específicas sobre él con el fin de
obtener gráficas de flujo dióxido de azufre (SO2) que consistían en graficar flujo
contra tiempo.
En ésta región también existen algunas investigaciones en relación con los
métodos radiactivos y magnéticos. En el 2011, Damas López D. realizó un estudio
en la zona de Cholula titulado “Adquisición, procesado e interpretación de datos
espectrométricos (Torio, Potasio y Uranio) en la región de Tecuanipan, Cholula-
Puebla”, con objeto de relacionar las anomalías provocadas por los elementos
radiactivos en suelos de cultivo (maíz, frijol, cebolla, árboles frutales y diferentes
tipos de flores); en el mismo año, García Cruz A. presentó la tesis titulada:
“Interpretación de datos espectrométricos de rayos gamma en la región de
Tecuanipan, Puebla” donde se realizaron 3 perfiles irregulares distribuidas en la
zona y se tomaron datos con el espectrómetro sobre éstas líneas para después
ser procesados y proseguir a la realización de mapas y perfiles de éstas para
finalizar realizando una interpretación con un modelo geológico.
Así mismo, Acevedo Rodríguez C. et al., en el 2012, en el trabajo
“Adquisición, procesamiento e interpretación geológica de datos magnéticos y
radiactivos en la zona de Huejotzingo-Cholula, edo. Puebla”, donde propusieron
un modelo geológico que incluye el basamento y la correlación de las anomalías
radiactivas de los conos volcánicos de la zona; como resultado de este trabajo,
recomiendan realizar un estudio más específico de la zona del derrame basáltico
y de cada uno de los conos y domos. También menciona que los derrames de
basaltos se pueden asociar a más de dos eventos eruptivos; de esta conclusión
se considera necesario realizar nuevos estudios radiactivos en la zona de
basaltos y enriquecer el conocimiento de ésta región con riesgo volcánico.
La anterior recomendación, es considerada para fundamentar este trabajo,
el cual incluye ciertas regiones de los municipios de Atlixco, Cholula y
Huejotzingo, estos municipios están ubicados en las Cartas Topográficas E14-
B52, Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI) escala 1:50 000 y E14-
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XI
B42, INEGI escala 1:50 000 (2007) y la carta geológica-minera de los estados de
Puebla y Tlaxcala con una escala de 1:500 000 del Servicio Geológico Mexicano
(SGM).
Como se menciona en los párrafos anteriores, existen estudios
relacionados a las regiones aledañas al Popocatépetl, sin embargo, ninguno de
éstos está ligado a los derrames basálticos con estudios de radiactividad; es por
eso que este trabajo de investigación representa una clasificación de basaltos de
la zona de Atlixco, Cholula y Huejotzingo. Los métodos que se utilizaron fueron:
radiactividad total y espectrometría de rayos gamma para poder clasificar los
basaltos en función de su contenido de elementos radiactivos (Torio, Potasio y
Uranio).
Este trabajo de tesis comprende 6 capítulos:
En el Capítulo I, se presenta planteamiento del problema, objetivo general y
particular, hipótesis y localización del área de estudio.
Los antecedentes de la zona de estudio así como el marco geológico
regional y local, se presentan en el capítulo II.
El contenido del capítulo III, es una explicación geológica sobre el tipo de
roca ígnea intrusiva, los basaltos, así como sus principales características.
El capítulo IV es una definición y descripción de los métodos radiactivos y
los aparatos empleados durante el estudio de la zona.
Una explicación detallada de la metodología aplicada para la adquisición,
trabajo de gabinete, selección del área de estudio, trabajo de laboratorio y
procesamiento e interpretación de datos radiactivos, se presentan en el capítulo
V.
Los resultados obtenidos así como su análisis e interpretación se localizan
en el capítulo VI.
Para finalizar se presentan las conclusiones y recomendaciones, y por
último la bibliografía.
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1
CAPÍTULO I: GENERALIDADES
1.1. Planteamiento del Problema
El área de estudio, toma su interés al ubicarse geográficamente en las
cercanías de los volcanes Popocatépetl e Iztaccíhuatl; siendo afectada
recientemente por la actividad volcánica del Popocatépetl.
Existen antecedentes de basaltos propiciados por eventos volcánicos del
Popocatépetl, que son en los que se enfoca este estudio.
La problemática planteada es identificar la presencia de diferentes
derrames de basaltos, lo cual dio la pauta y las bases para una clasificación
con mayor precisión.
Para realizar la clasificación de los basaltos, se aplicaron los métodos de
radiactividad total y de espectrometría de rayos gamma, estos métodos se
usaron en función de que los basaltos existentes, tienen una composición
diferente entre ellos y dentro de dicha composición, se tiene la presencia de
elementos como Torio, Uranio y Potasio, los cuales se pueden medir y
analizar con éstos métodos radioactivos.
1.2. Objetivos
1.2.1. Objetivo General:
Encontrar diferencias en los basaltos mediante métodos geofísicos
radiactivos, en la región de Atlixco, Cholula y Huejotzingo en el estado de
Puebla, México; y realizar una clasificación de éstos, mediante mapas de
configuraciones.
1.2.2. Objetivo Particular:
Realizar mediciones de radiactividad (total y de espectrometría de
rayos gamma), del área de estudio.
Adquirir muestras de rocas para su análisis e interpretación.
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
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2
Obtener perfiles para la correlación geológica.
1.3. Hipótesis
¿Es posible distinguir más de un tipo de basalto en la zona de
estudio?
¿Se pueden clasificar los basaltos en base a sus propiedades
radiactivas con los elementos Torio, Uranio y Potasio?
1.4. Localización del Área de Estudio
El área de estudio se ubica geográficamente en el Eje Transversal, se
encuentra entre las coordenadas geográficas 18°57'28.87" y 19° 7'56.22"
Latitud Norte, 98°17'44.49" y 98°33'25.83" Longitud Oeste; como se muestra
en la Figura 1.1.
Figura 1.1. Ubicación de Atlixco, Cholula y Huejotzingo; Puebla (Modificado de Google
Earth).
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La extensión del área de estudio comprende aproximadamente 531.60
, con un recorrido del perfil de alrededor de 30 kilómetros (Km),
correspondiente al sector de las cartas Topográficas publicadas por el INEGI
Atlixco y Huejotzingo, (E-14-B52 escala 1:50 000 y E-14-B42 escala 1:50
000 (2007)).
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CAPÍTULO II: GEOLOGÍA
2.1. Antecedentes
La Faja Volcánica Trans-Mexicana (FVTM) o Eje Neovolcánico es
considerado como un arco magmático continental relacionado con la
subducción de las placas oceánicas de Cocos y Rivera por debajo de la placa
de Norte América a lo largo de la Trinchera Mesoamericana. Ésta cadena
volcánica está conformada por más de 8000 estructuras que incluyen
grandes estratovolcanes, calderas, campos de conos monogenéticos y
algunos cuerpos intrusivos (Gómez-Tuena et al., 2005).
Se ha subdividido la FVTM en tres sectores en función de su geología
y tectónica: Sector Occidental, delimitado entre la Costa del Golfo de
California y la junta triple de los rifts Zacoalco, Chapala y Colima (Allan,
1986); el Sector Central, entre las estructuras anteriores y el sistema de fallas
Taxco. San Miguel de Allende (Alaniz-Álvarez et al., 2002); y Sector Oriental,
ubicado entre las fallas mencionadas y las costas del Golfo de México.
La Sierra Nevada es la cordillera de 70km de longitud que va del
Popocatépetl en el sur, a los lomeríos que descienden del Monte Tláloc al
norte. También es llamada Sierra de Río Frío y está conformada por los
montes el Tláloc (4125 m/nm), el Telapón (4065 m/nm), el Yoloxóchitl (3900
m/nm), los Potreros (3600 m/nm), el Papayo (3640 m/nm), el Tlamacas (3220
m/nm), el Tejolota (3020 m/nm), la Mesa (2800 m/nm), y el Tezoyo (2660
m/nm). El monte Tláloc y el cerro Telapón se formaron hace 5 millones de
años, a finales del Mioceno, terminando su formación a principio del
Pleistoceno hace dos millones de años; todas estas cimas son el producto de
efusiones andesíticas y dacíticas a través de estratovolcanes, que crearon
abanicos volcánicos.
El volcán Popocatépetl, que se localiza a19°01'60" N, 98°37'60" W, es
un estratovolcán Andesítico-Dacítico, tiene una altura de 5 452 msnm, y su
diámetro de cráter es de 900m, con una profundidad de éste de 150m, el
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área del edificio volcánico es de 500 y colinda con los estados de Puebla,
México y Morelos. Es uno de los volcanes más activos en México y uno de
los más peligrosos del planeta. Después de 70 años de inactividad reinició su
actividad el 21 de diciembre de 1994.
En estos últimos 17 años ha tenido etapas efusivas y explosivas
asociadas con el crecimiento y destrucción de domos de lava en el interior del
cráter. Ha presentado en dos ocasiones flujos piroclásticos y lahares, que
llegaron incluso hasta Santiago Xalitzintla, Puebla.
Un análisis de su morfología y evolución geológica muestran que ha
presentado varias etapas de crecimiento, que formaron al menos tres
volcanes previos, los cuales fueron destruidos por erupciones
extraordinariamente grandes: el Volcán Nexpayantla hace >400 000 años, el
Ventorrillo hace 23 000 y el Fraile hace 14 500 años (Robin, 1984; Boudal,
1987).
El cono moderno del Popocatépetl, formado por diversos flujos de lava
intercalados con depósitos piroclásticos andesítico-dacíticos, inició su
construcción hace 23,000 años según Siebe y Macías (2004).
En lo que concierne a estudios desarrollados sobre el Popocatépetl,
muestran que el volcán tiene menos de 730,000 años. El cono original del
edificio es de composición andesítica y dacítica (Robin, 1984).
2.2. Marco Tectónico
Uno de los rasgos característicos de la Geología de México, según
Mooser (1971), es la zona volcánica de la parte Central de México (Figura
2.1), por la orientación con respecto a la fosa de Acapulco, marcada por una
zona de subducción de la Placa de Cocos debajo de la Placa
Norteamericana, comenzando al sur del paralelo de los 19° y termina entre
los 20° y 30° hacia el Norte, asociada con el sistema de fallas Motagua-
Polochic ubicada en Guatemala que constituye el límite entre la Placa
Norteamericana y del Caribe y este sistema sigue hasta la Fosa de Acapulco
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cortando el suroeste del Estado de Chiapas, además marca un límite muy
importante entre dos regiones geológicas distintas; el Macizo Paleozoico de
México y de tipo molasa continental equivalente al grupo Balsas, en
Guatemala, por este hecho a esta zona se le considera como un Sistema
Volcánico Transversal con respecto a la Sierra Madre Oriental y a la Sierra
Madre Occidental que corren en dirección norte-sur siguiendo la
configuración de la República Mexicana (Del Castillo, 1978).
La placa de Cocos puede dar origen a sismos de grado 8.5 escala de
Richter por la Trinchera de Acapulco y debajo de las costas del continente.
Aunque se pueden registrar temblores de 7.8 a profundidades mayores (100
km), donde se aprecia un esfuerzo tensional por el incremento de la
inclinación de la placa; un ejemplo de estos esfuerzos es el eje neovolcánico,
ya que el flujo térmico necesita la presencia de una zona plástica en la
corteza con temperaturas de 300° a 1000°C desde profundidades de unos 10
km que impide la acumulación de esfuerzos sismogenéticos hasta su base a
unos 45 km; sobre la corteza se caracteriza por su rigidez, en donde se
pueden dar paso a fracturamientos, en donde se presentan sismos de 0 a 15
km y con magnitudes máximas de 6.5°-7.0°, lo cual es acorde con los
esfuerzos tectónicos ejercidos en un arco posterior (Mooser, 1958).
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Figura 2.1. Relación de las placas tectónicas que interactúan en el Sureste de México.
Las abreviaciones son: AVTM =Arco Volcánico Transmexicano o Eje Neovolcánico,
CVT=Campo Volcánico de los Tuxtlas, AVCM=Arco Volcánico Centroamericano,
AVC=Arco Volcánico Chiapaneco, TMA=Trinchera Mesoamericana, RT=Ridge de
Tehuantepec. Las líneas azules representan la profundidad del plano de Benioff de
Pardo y Suárez (1995) y Rebollar et al., (1999). Tomada de Acevedo Rodríguez C. et al.
en el 2012 realizaron el trabajo: “Adquisición, procesamiento e interpretación
geológica de datos magnéticos y radiactivos en la zona de Huejotzingo-Cholula, Edo.
Puebla”.
La Placa Norteamericana avanza al suroeste con 2.7 cm/año mientras
que la placa de Cocos se hunde a una velocidad de 5cm/año al noreste,
resultando así la velocidad promedio absoluta de subducción es de 7.7
cm/año, con vector al noreste con dirección ligeramente oblicua a las costas
del Sur de México, produciendo un pequeño esfuerzo oblicuo de cizalla a la
izquierda, éste incrementa considerablemente a partir del Pleistoceno por la
apertura del Rift de Colima que empuja el sur de México al este y a su vez del
extremo noroeste al sureste; la velocidad de entrada crece y aumenta la
capacidad de interacción con la Placa Norteamericana, por lo que el ángulo
de subducción de la Placa de Cocos disminuye (Figura 2.1). Debido a esto, la
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dirección del movimiento de las Placas de Cocos-Norteamericana no es
perpendicular a la trinchera (Urrutia y Del Castillo, 1977), provocando que la
Placa de Cocos forme ángulos diferentes en la entrada.
2.3. Geología Regional
En la FVTM, se localizan la mayor concentración de los volcanes más
grandes del país (Macías, 2005), con una variedad de formas volcánicas
como conos monogenéticos, estratovolcanes con un elevación alrededor de
los 4000m, volcanes en escudo, volcanes compuestos, calderas, lavas
fisurales y domos (Ferrari, 2000) como puede observarse en la Figura 2.2.
Figura 2.2. Localización de los principales volcanes (triángulos negros), éstos se agrupan entre el paralelo 19 y 20° de latitud Norte para formar la
Faja Volcánica Transmexicana (FVTM). Sin embrago existen otras regiones volcánicas aisladas como las islas Revillagigedo, el complejo volcánico de
Tres Vírgenes, el campo volcánico de los Tuxtlas, el arco volcánico Chiapaneco (Gómez Tuena, 2005). Tomada de Acevedo Rodríguez C. et al.
en el 2012.
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2.4. Geología Local
La geología de la región de Atlixco, Cholula y Huejotzingo, Puebla,
comprende la siguiente lista de unidades, que son representadas por la
Figura 2.3 marcadas con colores y letras.
a) Avalanchas de escombros Iztaccíhuatl. Comprende una de las
unidades volcánicas más antiguas, evidencias del depósito se
observan en el fondo de las barrancas al sur del área. Quedan como
evidencias también relictos (remanentes) de montículos de lava, la
avalancha está sepultada por depósitos volcánicos más recientes,
como son los volcanes monogenéticos.
b) Piroclastos Calpan. Aquí hay varios tipos de depósitos:
probablemente son flujos de piroclastos, lahares e intercalaciones de
depósitos de caída. Los depósitos proceden del volcán Iztaccíhuatl
principalmente y yacen a la avalancha de escombros Iztaccíhuatl.
c) Conos y domos monogenéticos. Son diferentes formas volcánicas,
junto con los derrames de lavas y forman parte del relieve endógeno.
d) Flujo de lava Nealtican.Esta es la zona de interés el presente estudio,
consiste en un flujo de lava que forma un cono no mayor a los 30
metros de alto y 100 metros de diámetro que se encuentra reducido
por una pendiente al este del pie de monte del Volcán y al sur de
Santiago Xalitzintla y San Nicolás de los Ranchos. El flujo de lava
varía de 20 a 100metros de esperos y alrededor de 20km de largo;
sobre Calpan intercepta un abanico de depósitos de flujo de lava de
Tres Cruces y más abajo de los lahares de Xalitzintla y Tecuinapan.
e) Depósitos de Lahares. Se distinguen en dos zonas. En Xalitzintla
estos depósitos yacen en el drenaje del valle Espinera, pertenecen a la
ladera este del volcán Popocatépetl y se desarrolla a lo largo del
contacto de litología entre la lava de las Crucesy Calpan. Y el depósito
de Tecuanipan que tiene una serie de pequeñas terrazas y subniveles
a lo largo del Río Nexapa, desde San Nicolás de los Ranchos hasta
Santa Isabel Cholula de 1 a 2 metros de espesor que consiste en un
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depósito de lahar de fragmentos subangulosos a subredondeados de
andesita-dacita y como matriz tiene fragmentos muy pequeños de
pieda pómez. Se considera que es equivalente a la porción superior de
los lahares de Xalitzintla relacionados a un movimiento por la lava de
Nealtican modificando su drenaje.
f) Depósitos piroclásticos del volcán Popocatépetl y aluvión.
Comprenden a los depósitos de caída de pómez de los últimos 5000
años del volcán Popocatépetl. Se pueden reconocer en el área
diferentes horizontes de estos depósitos que cubren toda la zona de
estudio y alternan con suelos y materiales aluviales.
Figura 2.3. Ubicación de las unidades de la geología local de Atlixco, Cholula y
Huejotzingo, mostrando con amarillo las avalanchas de escombros del Iztaccíhuatl,
azul los piroclastos Calpan, naranja los conos y domos monogenéticos, morado los
flujos de lava de Nealtican, rosa los depósitos de Lahares y verde los depósitos
piroclásticos del Popocatépetl(Modificado de Google Earth).
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CAPÍTULO III: BASALTOS
Los basaltos son rocas ígneas generalmente sólidas y es el tipo de
roca más común en la corteza y cubre la mayoría del fondo oceánico. Se
conforma por minerales oscuros que le proporcionan una coloración
generalmente negra o gris. Los basaltos se forman cuando la lava llega a la
superficie de la Tierra proveniente de un volcán y se enfría.
A continuación se presenta una explicación y clasificación de las rocas
ígneas, incluyendo los basaltos que fueron las rocas estudiadas a lo largo de
este proyecto.
3.1. Rocas Ígneas Un 95% del volumen de los 16 km exteriores del globo se encuentran
compuestos de rocas de origen ígneo, formando así la mayor parte de la
corteza terrestre.
Las formaciones de dichas rocas son debido a la solidificación de un
material fundido; cuando un volcán tiene actividad provoca el arrojo de
magma y lleva consigo productos piroclásticos, en el momento que estos
llegan a la corteza, pierden movilidad y dan paso a la formación de las rocas
ígneas de diversas características (Leet Judson, 2000).
Existen dos clasificaciones de las rocas ígneas:
Intrusivas: Son aquellas que se forman en profundidad, debido a que
el magma pierde su movilidad antes de alcanzar la superficie y acaba
cristalizado en profundidad (in= dentro; trudere= empujar). Estas rocas
solo pueden apreciarse cuando están expuestas a la superficie a
través de la eliminación subsecuente de capas terrestres o mediante
movimientos propios de la Tierra.
Extrusivas o Volcánicas: Provienen del griego (ex= fuera; trudere=
empujar), y son las rocas que se forman cuando se solidifica la roca
fundida en la superficie terrestre.
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En la región comprendida en este estudio se pueden apreciar las rocas
extrusivas y fueron parte de interés para este proyecto debido a que los
basaltos se encuentran dentro de esta clasificación; por lo tanto, solo se
realizara énfasis en las rocas extrusivas.
3.2. Clasificación de las Rocas Ígneas
3.2.1. Rocas Ígneas Extrusivas
Como fue antes mencionado, las rocas volcánicas extrusivas, son
aquellas que se forman cuando la lava es solidificada y se aloja en la
superficie de la tierra, las rocas de este tipo más significativas son:
3.2.1.1. Felsita Es una roca de textura muy fina cuyos cristales sólo pueden ser
distinguidos con la ayuda del microscopio. Es sinónimo de afanítico o
microcristalino (Dávila, 2011).
3.2.1.2. Riolita
Es el equivalente extrusivo del granito, la cual está compuesta
esencialmente de silicatos claros, por esto sus colores suelen ser de marrón
claro a rosa o, a veces, un gris muy claro. Tiene textura afanítica (o de granos
muy finos), frecuentemente tiene fragmentos vítreos y huecos que indican
que su enfriamiento fue rápido.
Si esta contiene fenocristales (es decir que contiene cristales mucho
mayores a la materia que le rodea), son comúnmente pequeños y están
compuestos por cuarzo o por feldespato potásico. El depósito de la riolita es
muy poco frecuente y menos voluminoso que otros (Figura 3.1).
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
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Figura 3.1. Muestra de mano de una riolita. (Toma del libro de la Ciencias de la Tierra
Tarbuck, edición 2005, trad. de 8ª ed).
3.2.1.3. Obsidiana
Es una roca vítrea de color oscuro que se origina cuando la lava rica
en Sílice se enfría rápidamente. Son normalmente de color negro o marrón
rojizo con un contenido de Sílice elevado; por lo cual, su composición es
similar o parecida a las rocas ígneas claras. El color oscuro es por la
presencia de iones metálicos (Figura 3.2).
Figura 3.2. Muestra de mano de una Obsidiana (Tomada del libro de Ciencias de la
Tierra Tarbuck, edición 2005, trad. de 8ª ed).
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3.2.1.4. Pumita
Es una roca volcánica, que tiene una textura vítrea. Se caracteriza por
su gran cantidad de acuolas o poros, su densidad es de 0.7 a 1.1 gr/ ,
burdamente conocida como piedra pómez. (Dávila, 2011). Se forma cuando
grandes cantidades de gases escapan a través de la lava para generar una
masa gris y porosa. En algunas rocas de este tipo, se pueden apreciar flujos,
que indican que hubo algún movimiento antes de que se completara la
solidificación (Figura 3.3).
Figura 3.3. Muestra de mano de pumita, una roca vítrea que contiene numerosas
vesículas (Tomada del libro de Ciencias de la Tierra Tarbuck, edición 2005, trad. de 8ª
ed).
3.2.1.5. Basalto
Esta roca es una de las más comunes, es de grano fino y de color verde
oscuro a negro. Su composición principalmente es de piroxeno y plagioclasa
rica en Calcio con cantidades menores de olivino y anfíbol o
ferromagnesianos, feldespatos, plagioclasas.
Se solidifica presentando prismas hexagonales conocido como basalto
columnar. Se tiene la impresión de morfología tipo carst cuando esta se
erosiona.
El basalto vítreo se denomina taquilita; el vidrio basáltico que contiene
fenocristales de olivino y augita Iimburgita, los análisis sugieren que las
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limburgitas son normalmente no saturadas. Son comunes los basaltos
amigdaloides y porfídicos, las amígdalas están frecuentemente rellenas de
zeolitas.
Las toleitas son un importante tipo de basalto, constituidas por una
plagioclasa básica y pigeonita (un piroxeno), con vidrio intersticial o
crecimiento interno de feldespato cuarzo-alcalino.
La absaroquita es un basalto porfídico que contiene una pequeña
cantidad de ortoclasa en la pasta. La augita está constituida por fenocristales
de augita, algunas veces con biotita u hornblenda, dispuestas en una pasta
vítrea, generalmente rica en sodio. La ankaramita es un basalto olivínico rico
en augita.
Con disminución en el contenido de feldespatos, los basaltos se
transforman en tipos ultrabásicos, mientras que con un aumento en el
contenido de sodio de la plagioclasa, andesina u oligoclasa, unido al
desarrollo de la hornblenda, producen andesita. Un aumento en feldespato
alcalino proporciona los traquibasaltos y basaltos alcalinos.
Los basaltos se encuentran generalmente en forma de mantos de lava
que pueden ser extensos, siendo expulsados frecuentemente por fisuras, y
algunas veces por chimeneas de tipo central. En pequeña escala, los diques
y láminas de rocas básicas son a menudo de grano lo suficientemente fino
como para permitir la utilización del término basalto. En regiones donde las
coladas basálticas están desarrolladas, coexisten con pequeñas cantidades
de otros tipos de lavas. Los basaltos son el equivalente volcánico (textura
fina) de los gabros, como rocas plutónicas (textura gruesa) y de las doleritas
de grano medio (hipoabisal).
Los basaltos se caracterizan por el bajo contenido de SiO2 (45.50 %),
siendo los tholeíticos los que tienen la concentración más alta. Son en
general abundantes FeO, MgO y CaO, mientras que Na2O y K2O se
encuentran en pequeña proporción, especialmente en los basaltos olivínicos.
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
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Si es porfídico (es decir con minerales relativamente grandes encajados
en la pasta), comúnmente la roca contiene fenocristales de un tamaño
pequeño de plagioclasa cálcica (una variedad de feldespato compuesta por
Sodio y Calcio) de colores claros. Cuando la roca se ve alterada se da lugar a
la formación de suelos calco-sódicos o magnesianos (Figura 3.4.).
Figura 3.4. Muestra de mano de un basalto (Foto de E. J. Tarbuck.; Tomada del libro de
la Ciencias de la Tierra Tarbuck, edición 2005, trad. de 8ª ed).
Para reconocer una roca volcánica básica (con bajo contenido SiO2)
normalmente se debe observar su coloración, negro o verde oscuro por la
alteración de minerales ferromagnesianos (piroxeno y olivino), también puede
ser color rojizo por la liberación de Óxidos de Hierro. Cuando su textura suele
ser vítrea es porque sólo está compuesta por vidrio volcánico, también puede
ser microcistalina o porfídica.
Los minerales fundamentales en la composición de los basaltos son el
olivino, los piroxenos y la plagioclasa cálcica, aunque también pueden
presentar en menor cantidad magnetita, analcima y anfíbol.
A continuación en las Figuras 3.5 y 3.6 se presentan imágenes obtenidas
en campo durante la realización de este proyecto donde pueden observarse
diferencias entre las características de basaltos.
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Figura 3.5. Detalle de una colada basáltica de lava (Fotografía obtenida en la zona de
estudio).
Figura 3.6. Detalle de una colada basáltica de piroclastos (Fotografía obtenida en la
zona de estudio).
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Las rocas volcánicas básicas son el producto de la erupción de
magmas máficos en superficie. Normalmente las estas rocas volcánicas van
asociadas con un cortejo de rocas del mismo carácter, o en la profundidad
que representan la fuente. Los basaltos son una de las rocas más
abundantes en el planeta y se originan en diversos contextos tectónicos.
Generalmente están asociados a contextos extensivos, tanto en rift oceánico
como continental. También se dan en contextos de subducción, muy
relacionados a arco isla, así como de colisión. La presencia de abundantes
fenocristales de olivino pone de manifiesto el carácter alcalino de esta roca.
Los basaltos no suelen contener importantes cantidades de minerales
metálicos, no obstante están relacionados de manera indirecta con la
generación de yacimientos de sulfuros masivos, entre otros. Este tipo de
rocas han sido utilizadas como revestimiento, ya que son resistentes al
desgaste así como al ataque químico. Otro de sus usos ha sido como
material de construcción y la pavimentación de calles y carreteras.
3.3. Composiciones Ígneas
Las rocas ígneas principalmente se encuentran compuestas por
silicatos. Sin embargo, la composición mineral de una roca ígnea está
determinada por la composición química del magma que le dio origen a su
cristalización. El magma tiene 8 elementos principales: Aluminio (Al), Calcio
(Ca), Sodio (Na), Potasio (K), Magnesio (Mg), Oxigeno (O) y Sílice (Si).
Conforme el magma se enfría y solidifica, los elementos se combinan para
formar 2 grupos importantes de silicatos:
Silicatos oscuros o ferromagnesianos: son minerales en hierro y en
magnesio, o ambos, y comúnmente con bajo contenido en sílice.
Los más comunes de la corteza terrestre son el olivino, piroxeno, el
anfíbol y la bistita.
Silicatos claros: son aquellos que contienen mayores cantidades de
potasio, sodio y calcio que de hierro y magnesio. Como grupo son
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más ricos en sílice. Entre los silicatos claro se cuentan el cuarzo, la
mascocita y feldespatos.
3.4. Composiciones Graníticas Frente a Composiciones Basálticas
A pesar de la variedad composicional, las rocas ígneas pueden
clasificarse, en función de sus proporciones de minerales oscuros y claros.
En la Figura 3.7 se puede apreciar a un extremo las rocas compuestas
fundamentalmente por silicatos de colores oscuros y claros. Los claros son:
cuarzo y feldespatos.
Las rocas que contiene cantidades sustanciales de silicatos oscuros y
plagioclasas rica en calcio, pero no es cuarzo, se dice que tiene una
composición basáltica; las cuales contienen un elevado porcentaje de
minerales ferromagnesianos o también conocidas como máficas, ésta por su
contenido de hierro tienden a ser de colores oscuros y más densas que otras
rocas ígneas.
Figura 3.7. Mineralogía de la rocas ígneas comunes y de los magmas a partir de los
que se forma (Dietrich, Daily y Larsen). Gráfica tomada del libro de la Ciencias de la
Tierra Tarbuck, edición 2005, trad. de 8ª ed.
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
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20
CAPÍTULO IV: MÉTODOS RADIACTIVOS USADOS EN LA
EXPLORACIÓN GEOFÍSICA
En este capítulo se da una explicación sobre los métodos radiactivos e
instrumentos utilizados para medir la radiactividad total y la espectrometría
de rayos gamma durante la adquisición de datos.
4.1. Espectrometría de Rayos Gamma
Las rocas ígneas (intrusivas y extrusivas) y sedimentarias (arcillas)
tienen minerales radiactivos en ellas que pueden medirse y permiten saber
sus propiedades radiactivas y poder clasificar y diferenciar su contenido en
formaciones rocosas.
La espectrometría de rayos gamma es una técnica asociada a la
identificación de fuentes de radiación. La herramienta de rayos gamma mide
la radiactividad natural de las formaciones de las rocas. Los instrumentos
radiométricos usados para la detección de rayos gamma primero detectan la
radiación, posteriormente hacen una amplificación del pulso que pasa por un
convertidor análogo digital y se analizan los espectros y se visualiza en la
ventana del aparato.
La mayor parte de la radiación gamma natural encontrada en la Tierra
es emitida por elementos radiactivos de la serie del Uranio, Torio y Potasio.
4.1.1. Principios de la Radiactividad
En 1896 el científico Henry Becquerel descubrió que ciertas sales de
Uranio emitían radiaciones espontáneas. La radiactividad se define como un
fenómeno físico debido a la emisión espontánea donde los núcleos de
algunos elementos químicos que emiten radiaciones.
Las radiaciones pueden ser emitidas de dos formas:
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
21
Electromagnéticas, las cuales pueden presentarse en forma de
rayos X o rayos gamma.
Corpusculares, que pueden ser mediante núcleos de Helio,
electrones o positrones, protones, entre otras.
Por lo tanto la radiactividad se ve presente debido a un fenómeno que se
presenta en los núcleos de algunos elementos, que se encuentran inestables
y pueden transformarse o decaer en otros elementos más estables.
4.1.1.1. Tipos de Radiactividad
La radiación es cualquier emisión de algo que viaja en línea recta a
partir de cualquier cosa, transportando energía según el Diccionario de la
Real Academia Española (DRAE).Existen varios tipos de radiación, y a
continuación se presenta una tabla (Tabla 4.1) que muestra una relación de
los rayos Alfa, Beta y Gamma.
Nombre Letra Griega Masa(unidad de masa atómica)
Carga
Alfa 4 2+
Beta
1-
Gamma 0 0 Tabla 4.1. Tipos de radiactividad y sus características.
Fuente: Manual de operaciones del espectrómetro geofísico de rayos gamma GRM-
260.
En el centro de los átomos existe un núcleo que contiene protones,
electrones y neutrones en contacto constante entre ellos, en algunas
ocasiones la cantidad es muy elevada y el núcleo se vuelve inestable y busca
estabilizarse expulsando partículas, de este manera se determina la emisión
de las distintas formas de radiación que se explicarán a continuación.
Los rayos alfa (α) son expulsados cuando dos protones y dos
neutrones producen un núcleo resultante quitando dos unidades de carga; se
forman cuando se emiten partículas positivas con núcleos de Helio-4 (2
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
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neutrones y 2 protones con 5MeV) y presentan una ligera desviación cuando
se encuentran en un campo magnético.
Puede definirse la expulsión de partículas beta (β) como la expulsión
de un electrón y un neutrino (partícula sin carga ni masa) produciendo un
núcleo con una unidad más de carga pero conservando la misma cantidad de
masa. Las partículas de radiación β tienen energía típica de 1MeV, son más
ligeras que las partículas Alfa, y por lo tanto más rápidas.
En la radiación gamma los rayos son únicamente fotones emitidos
por los átomos que pasan por alguna desintegración alfa o beta, esto sucede
gracias a que los núcleos no son estables durante este proceso pero llega un
punto donde los átomos se inclinan hacia una configuración más estable. La
expulsión de rayos son radiaciones electromagnéticas invisibles y muy
importantes con frecuencias mayores a las de los rayos X, que se diferencian
por su fuerte penetración en capas absorbentes alrededor de la muestra
radiactiva.
De esta manera, si se tiene, por ejemplo, una muestra macroscópica
de Uranio-238 (92 neutrones y 146 protones) el átomo original puede
desintegrarse dejando una partícula alfa y un átomo de un elemento
diferente, esto sucede cuando el Uranio de 92 protones emite un núcleo de
Helio (2 protones) convirtiéndose en un nuevo elemento con 90 protones:
Torio, elemento inestable, que si se desintegra a 88 protones se convierte en
Radio, que a su vez puede producir Radón.
Como ejemplo de la desintegración beta si se tiene Radio-228 (88
protones y 140 neutrones) y se desintegra un neutrón en un protón con un
antineutrino electrónico (partícula neutra con un spin hacia la derecha,
contrario al neutrino) y un electrón da lugar al Actinio-228 (89 protones y 139
neutrones) que puede volver a desintegrarse en Torio-228 (90 protones y 138
neutrones).En un campo magnético la trayectoria de las partículas alfa se
desvían hacia el polo negativo (por lo que se comprueba que son partículas
positivas), las partículas beta se dirigen hacia el polo positivo (por ser
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
23
negativas) y los rayos gamma no se desvían en absoluto ya que son
eléctricamente neutros.
4.2. Aparatos
En esta parte se hablará de cada uno de los aparatos utilizados
durante la adquisición de datos.
4.2.1. Espectrómetro GRM-260
El aparato que se utilizó para medir espectroscopía de rayos gamma
es el espectrómetro GRM-260 (Figura 4.1), que es con el que cuenta la
escuela, y sirve para medir los espectros de radio-nucleídos naturales y
artificiales. Es el método nuclear más utilizado para control de radiación
ambiental, estudios geológicos de litología y estratigrafía entre otros.
El principio de medición de este aparato se basa en la captura de las
cuentas gamma emitidas en el detector de centelleo. Estos poseen energía
muy característica que se transforma en impulsos eléctricos con alturas que
son proporcionales a su energía.
El instrumento analiza estos pulsos y se clasifican en los canales
individuales del espectro medido. La reactividad de las rocas generalmente
tiene una fuente natural de radiación que es Torio (Th), Potasio (K) y Uranio
(U). El isotopo K emite rayos gamma con una energía de 1.461 MeV, su
determinación es directa y se da en porcentaje de masa. El Uranio se basa
en la detección de radio nucleídos de Bismuto, que pertenece a la serie de
desintegración del U que emite una energía de 1.764 MeV. El contenido de
Torio se da en forma indirecta a partir del radio nucleído Tl que emite una
energía de 2.615 MeV procedente de la serie de desintegración del Th y se
da en eTh ppm.
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
24
4.2.1.1. Especificaciones Técnicas del espectrómetro
A continuación se presenta la Tabla 4.2 con las especificaciones
técnicas del espectrómetro GRM-260.
Detector NaI (Tl) o BGO 2 "x2" con revestimiento geométrico
fotomultiplicador y se coloca en el centro de la
cubierta a 45mm de distancia de la parte frontal.
Resolución de
Energía
mejor que el 8,5% para el NaI (Tl) (a 0.662 MeV)
mejor que el 13,0% de BGO (a 0.662 MeV)
Rango de
Energía
Hasta 3MeV
Fuente de
referencia
Cs137, actividad 10 kBq
Forma de pulso Semi-gaussiano 1µs
Analizador 256 canales de hasta 70,000 pulsos por segundo.
4ROI (región de interés).
K, U y Th en % y ppm
Tasa de medida en nGy/h o eU
Modos de
trabajo
Solo espectro
Medición del perfil
Indicación de tasa de dosis
Unidad de
control
Teclado numérico con pantalla gráfica
Interface PC RS 232C
Fuente de
alimentación
Pilas recargables (tiempo de vida mínima 15 horas)
Dimensiones 270 x 130 x 180 mm (largo, ancho, altura)
Peso 3.1 kg
Condiciones de
Ambiente
-10 a 60 ° C
Resistencia al agua
Accesorios
Estándar
Cargador de batería
Cable de conexión para la PC
Software para el de la PC y transferencia de datos
Manual de Operaciones
Caja de Transporte
Tabla 4.2. Especificaciones Técnicas del Espectrómetro GRM-260. Tomado de la
página 3 del manual de operaciones “Geophysical Gamma-Ray Spectrometer GRM-
260” Versión 2.0 emitido por la compañía GF Instruments.
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25
Figura 4.1. Espectrómetro de Rayos Gamma.
4.2.2. Scintilómetro BGS-1S
El Scintilómetro modelo BGS-1S de la compañía Scintrex (Figura 4.2),
es un instrumento que se encarga de detectar y medir la radiación ionizante.
El aparato contiene un centellador que genera fotones de luz en respuesta a
la radiación incidente, un tubo fotomultiplicador que convierte la luz en una
señal eléctrica, para poder procesar la salida del tubo. El aparato puede
medir tanto la intensidad como la energía de la radiación incidente. La Tabla
4.3 muestra las especificaciones técnicas de este aparato.
4.2.2.1. Especificaciones técnicas del Scintilómetro
Modos de trabajo Medición del perfil
Unidad de control Cambio de escala con perilla y
medidor con aguja
Tipo Contador de centellas
Marca Scintrex
Modelo BGS-1S
Peso 2.3 KG
Tabla 4.3. Especificaciones Técnicas del Scintilómetro BGS-1S.
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26
Figura 4.2. Scintilómetro BGS-1S.
4.3. Minerales radiactivos
La radiactividad natural es una propiedad que poseen los núcleos de
ciertos átomos, que les permiten romperse espontáneamente y desprender
partículas y energía.
Un mineral radiactivo es aquel que contiene Torio o Uranio como
componente principal en cantidades mayores al 0.10%; es decir, son aquellos
que se componen de uno o más elementos radiactivos.
Por su origen pueden clasificarse en:
Primarios: Son todos aquellos formados por precipitación directa de
soluciones de filiación magmática.
Secundarios: Estos resultan de la alteración de los primarios ya sea
por intemperismo o por cualquier proceso (Coppens R., 1969).
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27
4.3.1. Uranio
Es un elemento de los actínidos de la tabla periódica de símbolo U,
número atómico 92 y peso atómico 28. Este elemento es una mezcla de tres
isótopos: U234, U235 y U238; es un metal muy denso, fuertemente
electropositivo y reactivo, dúctil y maleable, no es un buen conductor de
electricidad.
Debido a que el Uranio es un elemento radiactivo sus efectos sobre la
salud pueden dar efectos químicos después de la toma de grandes
cantidades y estos pueden provocar efectos como enfermedades en el
hígado.
Las personas expuestas a los radionucleidos del Uranio que se forman
durante la desintegración radiactiva pueden desarrollar cáncer en unos años.
También pude causar efectos en la reproducción en accidentes de centrales
nucleares.
El Uranio es muy reactivo, debido a ello los compuestos de este se
han formado durante reacciones del Uranio con otros elementos y sustancias
que se disuelven en agua.
Sus concentraciones en los suelos son generalmente muy bajas; estas
concentraciones son normalmente más altas en suelo rico en fosfato.
4.3.2. Potasio
El Potasio es un elemento químico con símbolo K, número atómico 19
y ocupa un lugar intermedio dentro de la familia de los metales alcalinos.
Es un metal radiactivo y blando, es el séptimo más abundante de la
corteza terrestre.
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28
El Potasio puede ser encontrado en vegetales, frutas, patatas, carne,
pan, leche y frutos secos. Es importante para la salud ya que cuando los
riñones no funcionan bien se puede dar acumulación de potasio.
Su presencia es de gran importancia para la salud del suelo, el
crecimiento de las plantas y la nutrición animal.
4.3.3. Torio
El símbolo del Torio es Th, su número atómico es el 90. Es uno de los
elementos de la serie de los actínidos. Es radiactivo y el metal o sus óxidos
se utilizan en algunas lámparas electrónicas, fotoceldas y electrodos
especiales para soldadura.
El Torio puede ser convertido en uranio 233, que es un combustible
atómico. La monacita es un mineral de Torio común y se obtiene
principalmente como una arena que se separa de otras arenas por medios
físicos y mecánicos.
El Torio afecta a la salud cuando hay personas que viven cerca de
vertederos con grandes cantidades de este elemento y las personas que
trabajan en industrias o laboratorios mineros, molineros o del Torio también
pueden experimentar exposiciones que superan la natural.
Respirar el Torio puede desarrollar cáncer de pulmón y páncreas y
también puede cambiar el material genético, enfermedades en el hígado,
puede almacenarse en los huesos y la respiración de grandes cantidades
puede ser letal.
4.4. Comportamiento de los minerales radiactivos
A continuación se muestra una tabla (Tabla 4.4) donde se representan
los elementos radiactivos, los minerales que lo contienen y dónde pueden
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29
encontrarse dichos minerales y posteriormente una explicación breve de
éstos.
Elemento Porción presente en la
corteza terrestre
Minerales que contienen dicho
elemento
Dónde se encuentran dichos minerales
Uranio
0.0003%
(3g por Ton de roca)
Uraninita Pegmatitas, yacimientos hipogenéticos.
Pechblenda Vetas de tipo mesotermal, rocas ígneas y metamórficas.
Davidita Vetas hidrotermales, a mayor temperatura y presión que la
Pechblenda.
Carnotita Polvo formado por partículas amorfas en rocas sedimentarias.
Uranofano Depósitos secundarios de calizas y areniscas.
Torio
0.001%
(10g por Ton de roca)
Orangita Granitos y pegmatitas.
Torianita
Monacita Pegmatitas, granitos gneises en forma de pequeños cubos.
Torita Granitos, gneises y pegmatitas, así como arenas y gravas derivadas de
esas rocas.
Potasio
2.54%
Carnalita Se encuentran en lechos marinos y lagos con grandes depósitos de
ellos Langbeinita
Polihalita
Silvina Tabla 4.4. Comportamiento cualitativo de minerales radiactivos (Elaborada a partir de
www.lenntech.es/periodica/elementos).
Uraninita. Es un óxido de Uranio que se presenta en forma de cristales
cúbicos y octaedrales. Exhibe un color negro, negro verdoso y negro
grisáceo.
Pechblenda. Es una variedad de la Uranita y es el componente
principal de todos los yacimientos importantes y proporciona la mayor
parte del Uranio producido en el mundo.
Davidita. Este mineral es un óxido de Tierras raras, Fierro y Titanio, su
color varía de gris oscuro a negro con lustre vítreo submetálico. Se le
encuentra en masas angulares e irregulares, algunas veces presenta
contornos de cristal.
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
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30
Carnotita. Es un Venadato de Potasio y Uranio, de él se ha obtenido la
mayoría del Uranio en yacimientos secundarios y se encuentra como
polvo formado por partículas amorfas o agregados microcristalinos.
Uranofano. Es un Silicato Hidratado en Uranio y Calcio y presenta
pequeños prismas aciculares formando agregados radiales o más
compactos con estructura fina y fibrosa.
Torianita. Es un Óxido de Torio, con un sistema cúbico tiene un color
gris oscuro a negro, tiene aspecto en cristales del sistema cúbico a
veces deformados.
Monacita. Es un fosfato de tierras raras, principalmente del grupo del
Cerio, que contiene del 1 al 15% de Óxido de Torio, tiene un color
negro a pardo y un lustra submetálico, opaco o grasoso.
Torita. Es un Silicato de Torio que se presenta en pequeños cristales
prismáticos de sección cuadrada y extremos piramidales, semejantes
a los del zircón.
Carnalita. Compuesta por Cloruro doble de Potasio y Magnesio, tiene
cristales con apariencia hexagonal pero ordinariamente se presenta en
masas cristalinas de análogo aspecto al de la halita y silvina es
incolora cuando es pura o diversamente colorada.
Langbeinita. Es un Fosfato de Potasio y Magnesio, raya de color
blanco, brillo vítreo, es opaca y sus colores pueden variar de violeta,
incoloro, gris, verduzco, amarillento.
Polihalita. Del griego polys (muchos) y hals (sal), en alusión a los
muchos cationes que contiene la fórmula. Tiene un brillo vítreo, y sus
colores van de gris, rosa, blanco hasta incoloro.
Silvina. Debe su nombre al médico y físico holandés, Fran, oisSylvius
(1614-1672) tiene un brillo de vítreo a graso, sus colores son blanco,
blanco azulado, blanco parduzco, blanco rojizo, blanco amarillento y
tiene un aspecto granular.
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31
A continuación se presenta la relación cuantitativa de los radioelementos
con las rocas ígneas intrusivas y extrusivas (Tabla 4.5).
Tabla 4.5. Cantidades de contenido de radioelementos en las rocas ígneas
(Dickson & Scott 1997).
Tipo de roca K (%) U (ppm) Th (ppm)
Intrusivas
Granito 2.75-4.26 3.6-4.7 19.0-20.0
Roca granítica (Promedio) 4.11 4.35 15.2
Roca Granítica 2.3-4.0 2.1-7.0 8.3-40
Granito-Biotita 3.4 4 15.0
Gabro 0.46-0.58 0.84-0.90 2.70-2.85
Grano-Diorita 2.0-2.5 2.1/2.6 9.3-11.0
Diorita 1.1-1.8 1.8/2.0 6.0/8.5
Dunita <0.02 <0.01 <0.01
Dunita-Pirocenita 0.15 0.03 0.08
Rocas Gnéisicas 2.4-3.8 2.1-3.6 18.0-55.0
Peridotita 0.2 0.01 0.05
Pegmatita 2.6-5.5 0.3-1.0 0.3-9.6
Aplitas 0.6-4.0 1.0-8.0 3.0-20.0
Granitoides 0.3-4.5 0.4-7.8 2.3-45.0
Cuarzo-Feldespato 1.0-5.0 1.3-2.9 6.0-14.0
Extrusivas
Riolita 2.0-4.2 2.5-5.0 6.0-15.0
Traquita 5.7 2.0-7.0 9.0-25.0
Basalto Alcalino 0.61 0.99 4.6
Basalto de Placa 0.61 0.53 1.96
Volcánica-Félsica 2.0-4.4 1.4-13.0 13.0-28.0
Intermedias 1.8-4.1 0.9-5.6 1.5-15.0
Volcánicas 0.2-0.9 0.3-0.9 0-4.0
Andesitas (Bajo K) 0.7-0.9 1.0-2.5 3.0-8.0
Volcánicas Máficas 0.3-1.3 0.3-1.3 2.0-5.0
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32
CAPÍTULO V: METODOLOGÍA DE LA ADQUISICIÓN Y
PROCESAMIENTO DE DATOS RADIACTIVOS
En este capítulo, se hace una descripción de la metodología utilizada durante
la adquisición en campo, y el procesamiento de los datos radiactivos
adquiridos. La Figura 5.1 muestra un diagrama de flujo que se aplicó a este
trabajo.
Figura 5.1. Diagrama de la metodología para la adquisición, procesado e interpretación
de basaltos usando métodos radiactivos.
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
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33
5.1. Selección del Área de Estudio
Se seleccionó la región de Atlixco, Cholula y Huejotzingo, debido a que
no se han realizado estudios enfocados específicamente en el derrame de
basaltos; otra de las razones fue la recomendación de profundizar en el tema,
de la tesis de Acevedo Rodríguez C. et al., en el 2012, en el trabajo
“Adquisición, procesamiento e interpretación geológica de datos magnéticos y
radiactivos en la zona de Huejotzingo-Cholula, edo. Puebla”; uno más de los
motivos de selección fue la facilidad de llegar a la región antes mencionada,
debido a la corta distancia entre el Distrito Federal y dicha zona.
Para la selección de los mapas se eligió la escala 1: 50 000 por la
buena resolución que presenta; las cartas topográficas que se utilizaron
fueron E14-B52 y E14-B42 (INEGI) de los municipios de Atlixco y Huejotzingo
respectivamente ya que aquí se abarca la región que es analizó como se
muestra en la Figura 5.2.
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
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34
Figura 5.2. Área de estudio (Imagen ampliada de las cartas Topográficas Huejotzingo
(parte superior) y Atlixco (parte inferior), Puebla donde se muestra con rojo la zona
estudiada; escala 1:50 000(INEGI)).
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
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35
También se tomó en cuenta el control de los diversos factores que afectan
o modifican las mediciones en las salidas al campo, como son los que se
enlistan a continuación:
La topografía: fue un factor muy importante, ya que durante las
exploración para la adquisición de datos se intentó acceder a los
afloramientos por donde hubiera senderos, esto se procuró para
facilitar la toma de las mediciones y de muestras de las rocas; cabe
mencionar que el terreno no es homogéneo y algunas veces no se
podía pasar a donde estaba el afloramiento de interés (ya fuera por las
circunstancias del terreno ya que hay una barranca en la zona de
estudio o algunas veces porque era propiedad privada), sin embargo,
en estas ocasiones se tomaron muestras lo más cerca posible del
lugar.
El tiempo: éste tuvo que tomarse en consideración para el beneficio
del proyecto, ya que se comenzaba la práctica de campo temprano por
las mañanas, y se proponía una zona para abarcar ese día y se hacía
un cálculo o estimación del tiempo que tomaría caminar y medir por
dicha zona, para poder terminar la salida poco antes del atardecer,
esto para evitar accidentes por falta de luz solar, provocar alguna
incomodidad con los habitantes y trabajadores que se encontraban
cerca de la región de trabajo. Por otra parte, se realizó un calendario
con la propuesta de las posibles salidas para que los integrantes del
proyecto llegarán a un acuerdo sobre las fechas que serían apartadas
exclusivamente para realizar mediciones.
En el aspecto del clima: se realizaba previamente una consulta de las
condiciones meteorológicas pronosticadas para los días programados
de práctica, tomando las precauciones correspondientes de ir lo
suficientemente bien abrigados, o utilizar impermeables en su
momento.
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
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36
5.2. Adquisición de Datos de Campo
La zona de estudio consiste en un área de 51.60
aproximadamente, se hizo uso de las cartas topográficas, publicadas por el
INEGI, E14-B42 de Huejotzingo y la carta de Atlixco E14-B52, con escala
1:50 000 y se delimitó el área a estudiar, sobre la zona de derrames de
basaltos, en donde se trazó un perfil con 158 estaciones, midiendo en cada
afloramiento. Se utilizaron estas cartas para marcar la zona del recorrido y
realizar las diferentes mediciones.
La adquisición de datos se llevó a cabo en 14 salidas al campo, del 29
de septiembre del 2012 al 18 de marzo del 2013, haciendo una salida anterior
a estas, el 24 de agosto, 7 y 8 de septiembre del 2012 para realizar la
calibración del equipo y verificar su estado.
Para desarrollar la adquisición de datos, el área de estudio se dividió
en bloques para facilitar el trabajo de campo. En cada bloque se realizaron
mediciones, se recogieron muestras de rocas en las estaciones y se tomaron
coordenadas geográficas con el GPS, para ubicar los puntos en el programa
Google Earth, y así, visualizarlos; de esta manera se logró obtener un control
de calidad en los datos con respecto a su ubicación real.
En cada estación se realizaron mediciones de radiactividad total con el
scintilómetro y espectrometría de rayos gamma con el espectrómetro; se
obtuvieron las mediciones de radiactividad total y las cantidades de Torio
(Th), Potasio (K) y Uranio (U), así como la selección de una muestra de cada
una de las estaciones, se tomaron fotos y se ubicaron (Figura 5.3).
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
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37
Figura 5.3. Toma de muestras geológicas y de datos radiactivos del campo (Fotografía
obtenida durante la adquisición).
Durante el trabajo de campo se recolectaron muestras geológicas con
la finalidad de respaldar los datos al momento de la interpretación. Éstas
fueron envueltas en papel periódico para posteriormente ser colocadas en
bolsas, fechándolas y colocando el número de estación.
En la Figura 5.4 se presenta el mapa con todas las estaciones que se
midieron, y el área en la que se trabajó, metiendo las coordenadas UTM en el
programa Google Earth.
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
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38
Figura 5.4. Mapa de las estaciones medidas durante la exploración de campo de la
zona de Huejotzingo, Puebla (Google Earth).
5.1.2. Calibración del Equipo Radiactivo
Esta parte de la metodología es muy importante debido a que es una
manera de programar el instrumento para que pueda percibir cierto rango de
concentraciones de los radioelementos mencionados anteriormente, de esta
manera se brinda una mejor calidad de medición. En el manual de
operaciones del espectrómetro se recomienda que se calibre el aparato
periódicamente, por lo menos 1 vez al año, sin embargo, debido a que el
aparato es utilizado por diferentes profesores en la escuela para diferentes
prácticas con diversos materiales, para este estudio el instrumento se calibró
en cada salida al campo. La calibración debe realizarse con la misma pieza
de la fuente de referencia que se utiliza durante las mediciones.
El espectrómetro trae dentro de su menú la opción para calibrar el
equipo, al encenderlo con el interruptor de la parte trasera, aparecen 4
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
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39
opciones en la pantalla, donde la primera es para medir espectroscopía y la
cuarta es para calibrar el equipo, al presionar el número cuatro en el teclado
del equipo.
5.3. Trabajo de Gabinete
En esta sección del trabajo, se realizó la investigación y búsqueda de
la información teórica para justificar este proyecto. El trabajo de gabinete es
importante porque es la fase donde puede distinguirse:
Recopilación de la información.
Clasificación y organización de los datos.
Análisis de la manera en que se elaborarán las gráficas y se
interpretarán los datos.
Finalmente la redacción del informe que contiene los resultados de la
investigación.
Para que esto fuera posible, durante el proceso de recopilación de la
información teórica se recurrió a varias tesis, tomando en consideración
únicamente los trabajos con una antigüedad máxima de 10 años; así como
también artículos y libros, entre otros, con la característica de que estuvieran
relacionados al tema de radiactividad o a la zona de estudio.
5.4. Trabajo de Laboratorio
El trabajo de laboratorio es, generalmente, una recopilación de datos
primarios, en este caso las muestras tomadas durante la exploración
geofísica, que se analizan en gabinete. Este método sirve para la
comprobación de las hipótesis anteriormente planteadas, y para la posterior
construcción de modelos y perfiles.
En esta parte de la metodología mostrada anteriormente, se realizó un
análisis de muestras de manera cualitativa, debido a que se tenía una
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
40
cantidad mayor a 100 muestras y se encontraban clasificadas por número de
estación y por fecha de la salida a la práctica de campo correspondiente.
En este análisis se observaron las características físicas de las
muestras, ya que en algunos casos, éstas eran muy notorias. A continuación
se mencionan algunas de las características observadas:
Color: Algunas muestras de las rocas resultaban ser más oscuras que
otras, o más rojizas e incluso blancas; esto se debía en algunos casos
a factores externos como el intemperismo, pero también eran una
manera de comprobar físicamente que las muestras eran diferentes
entre sí por su antigüedad, o su ubicación en el mapa; hubo otras que
eran de lugares muy distantes pero eran similares.
Peso: Se encontraron muestras que aproximadamente eran del mismo
tamaño pero tenían diferente peso, ya que algunas eran más porosas
que otras; también había algunas muy frágiles que se rompían
fácilmente.
Tamaño de cristales: Esta característica variaba dependiendo del lugar
de obtención de las muestras, algunos eran más pequeños que otros.
5.5. Procesamiento de Datos
El procesamiento de los datos de radiactividad y espectrometría de
rayos gamma se llevó a cabo de la siguiente manera:
Control de Calidad y vaciado de datos. Desde que se realizó la toma
de datos en campo se hizo una calibración previa del aparato como ya
se explicó, esto con el fin de obtener una información óptima; por otra
parte, durante el procesamiento de datos, en el vaciado de éstos en la
respectiva plantilla de Excel se hizo una revisión para asegurar que los
datos fueran capturados correctamente, siendo organizados por fecha
y por zona para tener una distribución correcta de ellos; sin embargo,
donde no se registró información sobre radiactividad total (nGy/h) de la
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
41
región los datos fueron omitidos para evitar errores en la etapa de
análisis.
Generación de mapas. Para la generación de los mapas se utilizó el
programa Surfer para crear anomalías con los datos radiactivos,
cargando la información desde la base de Excel, de cada uno de los
elementos radiactivos con sus diferentes unidades, se tomaron en
cuenta los valores mínimos y máximos para realizar la escala
respectiva de cada mapa, para no obtener información errónea que
pudiera afectar a los datos reales. Se hicieron en escalas de colores y
grises, y posteriormente se recortaron para poder visualizar
únicamente la zona del derrame. Y finalmente, se superpusieron las
imágenes con los mapas de anomalías sobre su ubicación real en
Google Earth para poder realizar una caracterización de las
propiedades radiactivas.
Relaciones entre radioelementos. Para esta parte se utilizó la gráfica
de Th-K (Dickson y Scott) que es especial para ver el comportamiento
de los elementos Torio y Potasio en las rocas ígneas y sobre ésta se
realizó un vaciado de datos para observar la litología de la zona en
relación a estos elementos.
Gráfica ternaria. Es un sistema que combina las características de un
basalto natural, donde las composiciones se pueden mostrar en un
diagrama de fase de tres componentes representadas por un triángulo
equilátero; en esta gráfica se vaciaron los datos para observar la
relación entre los radioelementos, y para ello se utilizaron las
siguientes fórmulas:
Ecuación 5.1
Ecuación 5.2
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
42
Ecuación 5.3
Ecuación 5.4
Donde:
K= Valor medido de Potasio en %.
U= Valor medido de Uranio en ppm.
Th= Valor medido de Torio en ppm.
Kn= Concentración relativa de Potasio.
Un= Concentración relativa de Uranio.
= Valor calculado de Potasio utilizado en la gráfica ternaria.
= Valor calculado de Uranio utilizado en la gráfica ternaria.
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
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43
CAPÍTULO VI: ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN
GEOFÍSICA.
6.1. Datos de Espectrometría de Rayos Gamma
La radiactividad de los minerales y rocas, es obtenida mediante los
radioisótopos naturales de K, U y Th. El Potasio (K) es muy abundante y su
génesis primaria se da en rocas ígneas y metamórficas. El Uranio y el Torio,
tienen una desintegración lenta y de millones de años.
Dependiendo el contenido de radioisótopos es el tipo de roca que se
obtiene. A continuación se realiza un análisis de las gráficas realizadas para
este proyecto y los datos obtenidos en campo con el espectrómetro de rayos
gamma y el scintilómetro.
6.1. Análisis de la Gráfica K-Th
Esta gráfica (Dickson & Scott 1997) se utilizó para poder ver la litología
del derrame de basaltos, según el contenido de Torio y Potasio que contienen
las muestras obtenidas en campo.
En la Figura 6.1 se puede observar que los datos caen dentro del
rango de las rocas ígneas intermedias a básicas (intrusivas, extrusivas,
andesitas con bajo Potasio y volcánicas), y por lo tanto puede concluirse que
se en esta zona de presenta abundancia de andesitas, además de la
presencia del derrame basáltico.
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
44
Figura 6.1. Gráfica de K-Th para rocas ígneas
6.2 Interpretación de Gráfica de Ternarios en Basaltos
Esta gráfica fue utilizada para determinar la relación entre los elementos
de K, U y Th, utilizando las ecuaciones antes mencionadas en el capítulo V.
En la Figura 6.2 se muestra la gráfica sobre los radiométricos ternarios,
donde se puede apreciar un contenido de potasio de alrededor 50 % con
Torio y escaso contenido de Uranio.
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
45
Se puede observar que existen algunos datos de color amarillo que se
salen de la pirámide, y éstos, después de ser estudiados, se analizó que las
muestras que presentan esta anomalía fue por presencia de materia
orgánica, intemperismo e inclusive algunas de ellas estuvieron en contacto
directo con Carbonatos de Calcio que se encontraba en la zona.
Analizando esta gráfica pueden realizarse tres clasificaciones para el
derrame de basaltos dependiendo de los elementos radiactivos, y
despreciando los puntos amarillos, se tienen los datos con los colores verde y
azul cielo, donde éstas últimas representan a las rocas ígneas que van de
ultrabásicas a básicas, y corroborando con la gráfica de K-Th, se puede
realizar el mismo análisis. Los puntos verdes corresponden a rocas ígneas
intermedias, presentes en la zona.
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.
46
Figura 6.2. Pirámide de Ternarios para Basaltos.
Por lo tanto se puede concluir que si se tienen diferentes tipos de
basaltos sobre el derrame, y se ubican por zonas como puede verse en la
Figura 6.3 que muestra los datos con los respectivos colores de la gráfica de
Ternarios, ubicados en Google Earth.
CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE
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Figura 6.3. Ubicación de muestras de la pirámide de ternarios para basaltos modificada en
Google Earth. La imagen a) representa a las ígneas intermedias, la b) son las ígneas
ultrabásicas a básicas y por último la imagen c) las rocas que sus datos fueron alterados.
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6.3. Interpretación de mapas de Potasio (K)
La mayor parte del Potasio se localiza en la arena y limo, en los suelos se
encuentra en minerales clasificados como feldespatos (ortoclasa y microclino) y
micas (biotita y moscovita).
El mapa generado (Figura 6.4) comprende un rango de 0 a 12%, y 0.04 a
3.3 cps de contenido de Potasio y si se consulta la Tabla 4.5 puede observarse
que el rango de valores de K van de 0 a 5% lo cual coincide con la escala en los
colores azules, así como también puede verse su ubicación real en la Figura 6.5
donde aparecen las anomalías sobre la zona de estudio; puede concluirse que
pertenecen a rocas ígneas intermedias que se pueden asociar a andesitas con
bajo potasio; sin embargo, se encuentra un valor en rojo de 12% de K, y esto
puede justificarse, ya que según la tabla de minerales que contienen Potasio
(Tabla 6.1), se puede asociar a ortoclasa que tiene un rango 11.8-14% (mineral
de clase 9 de Silicatos perteneciente a un feldespato con fórmula química
KAlSi3O8).
Para poder comprobar esto se consideraron datos de la tesis de Acevedo
Rodríguez C. et al., en el 2012, en el trabajo “Adquisición, procesamiento e
interpretación geológica de datos magnéticos y radiactivos en la zona de
Huejotzingo-Cholula, edo. Puebla”, donde también se observa la anomalía en el
derrame basáltico, el cual lo asocian a los depósitos piroclásticos dispersos, los
cuales son de carácter félsicos.
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Figura 6.4. Mapas de Surfer de K en % y cps.
Figura 6.5. Imagen sobrepuesta de K en la zona de estudio (Modificada de Google
Earth).
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Minerales que contienen Potasio
Formula química % K
Feldespatos (K, Na)AlSi3O8;(Nax,Ca1-x)Al2-xSi2+xO8(x=0.1) Álcali-feldespato (K, Na)AlSi3O8 13 Microclina KAlSi3O8 13 Ortoclasa KAlSi3O8 13 Sanidina KAlSi3O8 13 Leucita KAlSi2O6 17 Nefelina (Na, K)AlSiO4 23 Biotita K(Mg, Fe)3ALSi3O10(OH)2 8 Moscovita KAl2AlSi3O10(OH)2 8 Flogopita KMg3AlSi3O10(OH)2 8 Hornblenda (K, Na)0-1(Maca)2(Fe, Mn, Mg, Ti, Al)5(Si,
Al)8O22(OH, F)2 1
Otros Minerales-K Alunita KAl3(SO4)2(OH)6 Glauconita (K, Ca,
Na)<1(Al,Fe3+,Fe2+,Mg)2[(OH)2/Al0.35Si3.65O10]
Silvita KCl Tabla 6.1. Minerales que contienen Potasio (IAEA 2003).
6.4 Interpretación de los Mapas de Uranio (U)
Los mapas que se muestran en la imagen 6.6, comprende un rango de 0 a
30 ppm, y 0.1 a 5.1 cps, y apoyándose de nuevo en la Tabla 4.5, puede verse que
los valores de contenidos de Uranio en las rocas extrusivas van de 0 a 13 ppm,
aproximadamente relacionándolo con los colores azules a verdes, que son los
que predominan donde se encuentran las estaciones, asociándolos a andesitas
de bajo Potasio, a rocas volcánicas intermedias y máficas. En la Tabla 6.2 se
pueden identificar los minerales que contienen Uranio, sin embargo, para explicar
el por qué el salto tan abrupto en la escala hacia los valores altos entre 27 y 30
ppm, donde se puede observar se encuentran alejados de las muestra que se
obtuvieron o de igual forma se puede asociar a la mineralización de uranio,
aunque se debe mencionar que este tiende a migrar con facilidad, y las muestras
fueron afectadas por el intemperismo. En la Figura 6.7 se encuentra una imagen
de las anomalías de Uranio aterrizadas sobre la zona de estudio donde se puede
ver la distribución de los tipos de basaltos alrededor de la zona donde podría
asumirse que los valores altos pertenecen al suelo más nuevo ya que es el más
intemperizado.
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Figura 6.6. Mapas de Surfer de U en ppm y cps.
Figura 6.7. Imagen sobrepuesta de U sobre la zona de estudio (Modificada de
Google Earth).
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Minerales que contienen Uranio Formula química %UO2/ppm U
Uraninita, (Pechblenda) UO2
Betafita (U, Ca)(Nb, Ta, Ti)3O9.nH2O
Utonita ThSiO4 100-20000ppm
Uranosferita (BiO)(UO2)(OH)3
Torita, Uranotorita ThSiO4,(Th, U)SiO4 1-35%
Torianita, Uranotorianita ThO2(Th, U)O2 5%
Rocas de accesorios comunes que forman minerales
Xenotima YPO4 5%
Circón ZrSiO4 5%
Monacita (Th)PO4 100-20000 ppm
Alanita (Ca, Al, Fe, Mg) silicato 10-2000 ppm
Apatito Ca5(PO4)3(F, Cl, OH) 5-200 ppm
Esfena CaTiSiO5 10-500 ppm
Tabla 6.2. Minerales que contienen Uranio (IAEA, 2003).
6.5. Interpretación de los Mapas de Torio (Th)
El mapa generado a continuación (Figura 6.8) tiene un rango de 0 a 17
ppm y 0 a 1.8 cps y representa las cantidades el Torio, donde nuevamente con
ayuda de la Tabla 4.5 se puede definir que abundan las Andesitas con bajo
Potasio, así como las rocas volcánicas intermedias y máficas. En la Figura 6.9 se
encuentra una imagen que enseña las anomalías de Torio sobre la zona de
estudio, según la tabla 6.3 los valores se encuentran dentro del promedio pero
como muestra el mapa hay algunos puntos con valores altos que se pueden
asociar a rocas volcánicas félsicas o traquita.
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Figura 6.8. Mapas de Surfer de Th en ppm y cps.
Figura 6.9. Imagen sobrepuesta de U sobre la zona de estudio (Modificada de
Google Earth).
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Minerales que contienen Torio Formula química %ThO2
Hutonita ThSiO4 80 Torita, Uranotorita ThSiO4,(Th, U)SiO4 50,<50 Quiralita (Th, Ce, Ca)(SiO4PO4) 30 Torianita, Uranotorianita ThO2,(Th, U)O2 80,<80 Minerales de accesorios comunes Monacita (Th)PO4 10 Xenotima YPO4 0.4-1 Circón ZrSiO4 0.01-1 Alanita (Ca, Al, Fe, Mg) silicato 0.1-1 Apatito Ca5(PO4)3(F, Cl, OH) 0.001-0.1 Esfena CaTiSiO5 0.001-0.1 Epidota CaFe3+Al2O.OH(Si2O7)(Si2O4) 0.005-0.05
Tabla 6.3. Minerales que contienen Torio (IAEA, 2003).
6.6. Interpretación de los Mapas de Radiactividad Total
Para finalizar la presentación de los mapas, se muestra por último los
generados de radiactividad total tanto del espectrómetro como del scintilómetro,
Figura 6.10, donde se ven valores con rangos de 1 a 41 nGy/h, 378 a 528 cps y
de 13 a 113 cps respectivamente, y se puede notar que en las estaciones la
mayoría de las concentraciones son de valores bajos, sin embargo en la parte
sureste se ve un aumento del contenido de radioelementos que se pueden
asociar a depósitos piroclásticos del Popocatépetl basándose en la Figura 6.11
que muestra una imagen superpuesta de la radiactividad total en Google Earth.
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Figura 6.10. Mapas de Surfer de Contenido Total en nGy/h y cps.
Figura 6.11. Imagen sobrepuesta de radiactividad total sobre la zona de estudio
(Modificada de Google Earth).
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CONCLUSIONES
Se encontró más de un tipo de basalto en la zona de estudio y se logró
clasificarlos gracias a sus propiedades radiactivas.
Se concluyó que los derrames de basaltos pertenecen a diferentes eventos
volcánicos.
En la región estudiada se encontraron rocas ígneas máficas, intermedias y
andesitas con bajo contenido de Potasio en su mayoría.
Los métodos geofísicos radiactivos permiten identificar diferentes tipos de
litología en función de sus elementos radiactivos.
La generación de mapas de anomalías permitió correlacionar los datos y
distinguir los tipos de litología.
RECOMENDACIONES
Se recomienda realizar estudios de geoquímica y datación radiactiva, para
saber si existen diferentes eventos volcánicos.
Se observaron anomalías de posible interés en los conos del Zapotecas y
Teotón, así que se recomienda realizar un estudio geofísico en dichos conos.
Se recomienda elaborar un análisis de laboratorio elaborando láminas de
las muestras de las zonas que presentaron anomalías para tener una mejor
correlación de los datos.
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