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INFORME FINAL Caracterización isotópica del agua de lluvia y subterránea en la meseta tarasca, Mich. Registro SIP: 20071459 Presenta: Dr. Jose Teodoro Silva Garcia RESUMEN El uso de los isótopos ambientales, proporcionó una nueva visión de entendimiento en los procesos hidrogeológicos de la región de la meseta tarasca. Un total de 20 análisis isotópicos fueron realizados a igual numero de muestras de agua de lluvia recolectada en estaciones específica a distintas altitudes (con cotas desde 600 a 2500m) cuyo periodo de captación abarco los mese de Julio-Septiembre del 2007. Con esta herramienta se definieron los procesos de recarga regional (Flujos) específicamente para la región de Tierra Caliente y de Los Reyes, encontrándose la directa relación de zonas de infiltración y áreas preferentes de descarga. Así, Para el caso de la identificación de las zonas potenciales de recarga del área natural protegida Chorros del Varal, la misma se identificó hacia la cota 3200 hacia la sierra. El caso especifico de Tierra Caliente (Valle de Apatzingán) la zona muestreada de agua subterránea o superficial (Parque nacional de Uruapan y Cascada La Tzararacua) su zona de recarga se define hacia el volcán Tancitaro.

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INFORME FINAL Caracterización isotópica del agua de lluvia y subterránea en la meseta tarasca, Mich.

Registro SIP: 20071459

Presenta: Dr. Jose Teodoro Silva Garcia

RESUMEN

El uso de los isótopos ambientales, proporcionó una nueva visión de

entendimiento en los procesos hidrogeológicos de la región de la meseta

tarasca.

Un total de 20 análisis isotópicos fueron realizados a igual numero de muestras

de agua de lluvia recolectada en estaciones específica a distintas altitudes (con

cotas desde 600 a 2500m) cuyo periodo de captación abarco los mese de

Julio-Septiembre del 2007.

Con esta herramienta se definieron los procesos de recarga regional (Flujos)

específicamente para la región de Tierra Caliente y de Los Reyes,

encontrándose la directa relación de zonas de infiltración y áreas preferentes

de descarga.

Así, Para el caso de la identificación de las zonas potenciales de recarga del

área natural protegida Chorros del Varal, la misma se identificó hacia la cota

3200 hacia la sierra.

El caso especifico de Tierra Caliente (Valle de Apatzingán) la zona muestreada

de agua subterránea o superficial (Parque nacional de Uruapan y Cascada La

Tzararacua) su zona de recarga se define hacia el volcán Tancitaro.

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INTRODUCCIÓN. El área de estudio está ubicada en el Centro - Norte del Estado de

Michoacán, localizándose en la porción central del Cinturón Volcánico

Mexicano (CVM), específicamente dentro del denominado campo volcánico

Michoacán - Guanajuato (Hasenaka y Carmichael, 1985).

Esta peculiar provincia geológica ha sido motivo de atención de un gran

número de investigadores debido entre otras cosas a la particular problemática

tectónica que encierra su origen; existen diversas publicaciones con temas

geológicos, geofísicos, vulcanológicos, geoquímicos, geomorfológicos y

tectónicos, es de destacar los realizados por Humboldt (1808), Mooser (1969,

1972), Demant (1975, 1978), Negendank (1985), Verma (1985, 1987), Robin

(1986), Urrutia y Del Castillo (1977), Shurbet y Cebull (1984), Lugo (1985),

Johnson y Harrison (1989), Urrutia y Bohnel (1987), Ferriz y Mahood (1986),

Aguilar y Vargas y Verma (1987), Pal, et. al. (1978), Ramírez (1990), Nixon

(1987), Garduño (1991).

Debido a la asociación directa que existe entre el vulcanismo y la

presencia de recursos naturales susceptibles de explotación, distintas

dependencias de gobierno y privadas han efectuado trabajos de investigación

cuyos objetivos han estado ligados a la búsqueda y aprovechamiento de

recursos geológicos, de vital importancia para el desarrollo del país, como son

la energía geotérmica, minería y agua. Recientemente se han llevado a cabo

algunos trabajos asociados al riesgo geológico, debido principalmente a las

actuales manifestaciones volcánicas que han tenido lugar en sitios como el

volcán de Colima y Popocatepetl cuyas erupciones volcánicas podrían

ocasionar grandes pérdidas en caso de no haber sido estudiados.

En referencia con investigaciones geológicas realizadas específicamente

dentro del Campo Volcánico Michoacán - Guanajuato, en cuya porción

suroeste se ubica la región de la Meseta Tarasca, objeto del presente estudio,

destacan las publicaciones de Hasenaka (1990), Hasenaka y Carmichael

(1985, 1986, 1987), Connor (1987), Williams (1950), Bullard (1947), Pal, et. al.

(1978), Silva - Mora (1987), Band y Hasenaka (1992).

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OBJETIVOS

El presente trabajo tuvo como principal objetivo estudiar la geología de

la región de la Meseta Tarasca para caracterizar cualitativamente aquellos

recursos asociados a la misma como lo es el recurso hídrico en términos

isotópicos.

METAS 1. Caracterización hidrológica regional.

2. Construcción e instalación de muestreadotes de agua de lluvia. Obtención de

muestra.

3. Estudios de laboratorio de caracterización isotópica del agua de lluvia

recolectada.

4. Interpretación de Resultados.

Con lo anterior se pretende generar y ampliar la información ahora

existente en aspectos vulcanológicos, de geología estructural y en materia de

recursos hídricos que existen en esta parte del estado de Michoacán.

Este trabajo se ha dividido en tres partes principales que son:

• Ubicación y caracterización geográfica de la zona.

• Marco geológico y tectónico en el cual está situada la Meseta Tarasca

(análisis morfométricos, estructurales, vulcanológicos) y

• Caracterización isotópica del agua de lluvia. Zonas de Recarga

METODOLOGIA

En este trabajo se emplearon técnicas de percepción remota, con el

objeto de tener una mayor visión y detalle sobre la geología presente en el área

de estudio; fueron utilizadas fotografías aéreas pancromáticas escala 1:50,000

e imágenes de satélite escala 1:250,000 en blanco y negro, tomadas por el

satélite Landsat (1973) para ubicar los rasgos geológico - estructurales

mayores.

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En lo concerniente al análisis del relieve se aplicaron algunos métodos

morfométricos mencionados por Lugo (1987), la determinación de la

orientación preferencial que manifiestan los principales rasgos estructurales

definidos como lineamientos así como alineamiento de volcanes se basó en el

método de roseta, el cual refleja en una gráfica la cantidad de grietas para una

determinada orientación.

La comprobación y verificación en campo de la información

geológica obtenida se desarrolló en gran parte de la región de estudio, lo que

permitió contar con un conocimiento más preciso de la zona.

El análisis químico-isotópico de las muestras de agua de lluvia

recolectada se realizó en el laboratorio de química analítica del Instituto de

Geofísica de la UNAM.

GENERALIDADES FÍSICO - GEOGRÁFICAS

El Cinturón Volcánico Mexicano, provincia geológica donde se localiza la

región de la Meseta Tarasca, ha sido definida como una estructura de 20 a 150

Km de ancho y aproximadamente 1000 Km de longitud, con una orientación

preferencial Este - Oeste, está situado entre los paralelos 19º y 21º de latitud

Norte y se extiende desde Veracruz en las costas del Golfo de México hasta

cerca de Puerto Vallarta en las costas del Oceáno Pacífico (Mooser, 1969,

1972; Demant y Robin, 1975).

El denominado Campo Volcánico Michoacán - Guanajuato ubicado en la

porción central del CVM, cubre aproximadamente 40,000 Km² de superficie,

donde coexisten alrededor de 1,040 volcanes los cuales en su mayoría son

conos de lava y cineríticos, aunque también se tienen otras numerosas formas

volcánicas como maars, domos de lava, volcanes en escudo y estratovolcanes

(Hasenaka y Carmichael, 1985).

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Es precisamente en la porción suroeste del campo volcánico antes

mencionado en donde se localiza nuestra zona de estudio

La delimitación natural de la Meseta Tarasca es el Valle de Zamora y la

Cañada de los Once Pueblos al Norte; el Valle de Los Reyes al Oeste; el Valle

de Pátzcuaro - Cointzio al Sur y Oriente y el Parteaguas Tingambato -

Tacámbaro al Sur.

El área de estudio incluye en su totalidad los municipios de Charapan,

Cherán, Nahuatzén y Paracho y parte de los de Chilchota, Erongarícuaro, Los

Reyes, Nuevo San Juan Parangaricutiro, Peribán, Tancítaro, Tangancícuaro,

Tingambato, Uruapan, Zacapu y Ziracuaretiro.

En términos generales la región de estudio cuenta con buenas

vías de comunicación terrestre, se destacan principalmente las carreteras

federales No. 37 y 14 en sus tramos Uruapan - Carapan y Uruapan -

Tingambato respectivamente; así como la carretera estatal que comunica a las

poblaciones de Los Reyes - Peribán - Angahuan - Paracho - Cherán -

Nahuatzen y el tramo Corupo - Charapan - San Felipe de los Herreros.

Por otra parte existen un sinnúmero de caminos de terracería

transitables todo el año, que entroncan con las principales vías de

comunicación arriba mencionadas y que comunican a poblados y rancherías

dispersas. En relación con servicios públicos dentro de la zona de estudio se

cuenta con energía eléctrica, agua, telefonía rural y en educación hasta nivel

bachillerato.

POBLACION Y ECONOMIA Con base en el Censo General de Población y Vivienda (INEGI, 2005) la

región de la Meseta Tarasca cuenta con un total de 107,651 habitantes (95 %

de esta población es indígena, purépecha), que representan el 3.03% de la

población total del estado. La densidad de población promedio equivale a 53.82

habitantes por kilómetro cuadrado, que es inferior al promedio estatal (60.31

hab/Km²) pero superior al promedio nacional (41.49 hab/Km²).

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Según la misma fuente, en el área de estudio se localizan un total de 54

localidades pertenecientes a 11 distintos municipios, las de mayor importancia

son las poblaciones de Paracho de Verduzco (14,322), Cherán (11,846),

Nahuatzen (7,025), Charapan (3,536) y Tingambato (3,413), cuyos habitantes

gozan de prácticamente todos los servicios públicos.

Le siguen en importancia Capacuaro (5,172), Pichataro (3,517), Ahuiran

(2,317), San Lorenzo (2,667), Corupo (2,483), Angahuan (2,995), Cocucho

(2,284), Ocumicho (3,040), Comachuen (3,183), Nurio (2,958) y Tanaco

(2,841); en contraste la mayoría de los demás núcleos de población son

rancherías y comunidades aún con un mayor bajo nivel de desarrollo, debido

entre otras cosas a su aislada situación geográfica.

El sector económico más sobresaliente es el secundario, apoyado en la

existencia de una gran cantidad de talleres familiares dedicados a la fabricación

de diversos artículos en madera (muebles, guitarras, etc) que en algunos casos

reúnen características de exportación.

La importancia económica del sector primario radica en la actividad

frutícola (especificamente en el cultivo del aguacate y otros productos como

durazno y guayaba) y en la explotación de bosques maderables. Por lo que

respecta a la agricultura (de temporal), en general es considerada como de

subsistencia (Nava, 1993). En cuanto a la ganadería, ésta se desarrolla como

una actividad complementaria.

CLIMA Y VEGETACION Con base en la carta de climas “Guadalajara”, escala 1:25,000

editada por INEGI, dentro de la región de la Meseta Tarasca coexisten los tipos

de climas que se describen a continuación, cuya nomenclatura se basa en el

sistema de clasificación de Koppen, modificado por García (1973).

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1. C(w2)(w); templado subhúmedo con lluvias en verano, este tipo de

clima ocupa la mayor parte de la Meseta Tarasca (90%), la

precipitación que llega a presentar es de 1,200 mm y una temperatura

media anual que oscila entre los 17 y 18 grados centígrados.

2. C(m)(w); templado húmedo con abundantes lluvias en verano, se

localiza en las faldas del cerro Tancítaro, representa la transición al

tipo de climas semifríos. Su precipitación anual oscila entre los 1,200 y

los 1,500 mm y su rango de temperatura es de 14 a 18ºC.

3. C(E)(m)(w); semifrío húmedo con abundantes lluvias en verano, se

restringe a las partes altas del cerro Tancítaro (SW del área de

estudio) donde la precipitación anual es superior a 1,500 mm y la

temperatura media anual es de 10 a 12ºC.

4. (A)C(w2)(w), semicálido subhúmedo con lluvias en verano, constituye

una mínima parte del área de estudio (al sur de Tingambato) tiene una

precipitación total anual de 1,200 mm y una temperatura media anual

de 18 a 22ºC.

En relación con la vegetación y según Nava (1993), en la región de la

Meseta Tarasca se reconocen cinco tipos de vegetación que son: Bosque de

Pino, Bosque de Oyamel, Bosque de Pino - Encino, Bosque de Encino y

Matorral Subtropical Caducifolio. Cada uno de los tipos de vegetación ocupa

una parte de los gradientes topográficos, climáticos, geomórficos y de suelos,

presentan además una florística propia. Aproximadamente poco menos de la

mitad del área esta cubierta por vegetación natural, la que esta sujeta a una

fuerte presión debido a la utilización cada vez más frecuente de nuevas tierras

para las actividades agrícolas.

HIDROLOGIA Con base en las cartas hidrológicas de aguas superficiales Colima y

Morelia, escala 1:1,000,000 editadas por INEGI, (1981); la zona de estudio

queda ubicada en un 90% dentro de la Región Hidrológica del Río Balsas y un

10% en la Región Hidrológica del Río Lerma; las respectivas cuencas y

subcuencas comprendidas en el área de trabajo se mencionan a continuación:

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REGION HIDROLOGICA

CUENCA SUBCUENCA

Río Balsas (RH 18) R. Tepalcatepec - Infiernillo (A) R. Cupatitzio (1)

R. La Parota (2)

Paracho - Nahuatzen (3)

R. Tepalcatepec (B)

R. Itzicuaro (4)

Río Lerma (RH 12)

R. Lerma - Chapala (C)

R. Duero (5)

R. Angulo (6)

L.Pátzcuaro-Yuriria -Cuitzeo (D)

L. Pátzcuaro (7)

Por otra parte, en la región de la Meseta Tarasca se destacan como las

corrientes superficiales más importantes que la drenan las de los ríos Nureto,

San Lorenzo, El Pilón, Cupatitzio, Tumbiscatillo, Cupicuaro, El Tiscato, El

Rosario e Itzuhuachacolo; estas son en general de tipo intermitente.

En el presente estudio básicamente fueron identificados dos modelos de

drenaje que son:

− Radial divergente: obviamente el más abundante en la Meseta

Tarasca por ser típico de estructuras cónicas volcánicas, consiste de

cuencas tributarias pequeñas que a partir de un centro o un corto eje

se aleja en forma radial hacia su confluencia en otras corrientes,

ejemplos de este tipo de drenaje lo tenemos en los cerros Santísimo,

Paracho, El Chivo, por mencionar algunos.

− Subparalelo: caracterizado por presentar una corriente principal y

tributarios subparalelos, este tipo de drenaje se manifiesta en sitios

donde existen controles estructurales bien definidos, como se observa

al norte y centro del área de estudio.

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MORFOMETRIA En estudios geomorfológicos los métodos morfométricos son

actualmente muy numerosos, en la mayoría de los casos consisten en obtener

de un mapa topográfico, generalmente de escala grande, una serie de

mediciones sobre determinados elementos del relieve, que al representarlos

cartográficamente el mapa se transforma en morfométrico.

La correcta interpretación de los mapas morfométricos contribuye a

explicar el comportamiento del relieve no solo en su morfología, sino también

en su evolución y dinámica actual lo que es de suma importancia en estudios

de prospección geológica, así como en investigaciones sismotectónicas e

ingenieril - geológicas por mencionar algunas aplicaciones.

Para la región de estudio, se consideró conveniente la aplicación de

cuatro métodos morfométricos (Lugo, 1988) lo que permitió la elaboración de

mapas específicos que contribuyen al conocimiento del relieve de la región,

esto se describe a continuación.

Hipsometria El mapa altimétrico o hipsométrico tiene como principal objetivo expresar

de manera inmediata y clara el relieve en su totalidad, lo que simplifica la

comprensión de un mapa topográfico; la elección de colores a utilizar, una vez

definidos los intervalos entre curvas de nivel no es arbitraria, sino que se apoya

en un sistema que bien aplicado nos da la impresión de observar el mapa en

tercera dimensión.

En nuestro caso fueron definidos los intervalos entre curvas de nivel a

cada 300 metros, donde se pudo destacar con ello hasta 8 distintos niveles

topográficos.

La fisiografía de la Meseta Tarasca se destaca por la presencia de altos

topográficos y llanuras intermontanas, ahí, las cotas altitudinales varían entre

los 1,700 y 3,840 m, con una altitud media de 2,200 m.

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Coincidiendo con lo obtenido por Nava (1993) para esta región de

estudio, el porcentaje de superficie de acuerdo a su rango altimétrico refleja la

predominancia de altitudes entre los 2,100 y 2,400 m, que representan el 41%

del total de la superficie, le sigue el rango de 2,400 - 2,700 m con el 30.15%

(Fig. 8).

Considerando como punto de referencia la población de Paracho

ubicada en la parte central de nuestra área de estudio, tenemos que hacia el

noroeste de dicha ciudad destacan las prominencias de los cerros Marijuata

(3,000 m), Quinquitapu (2,940 m), Cocucho (3,000 m) y La Alberca (2,720 m),

en esta zona también encontramos las llanuras intermontanas de Santa Cruz

Tanaco y Nurio; al suroeste, tenemos los cerros de Angahuan (3,300 m),

Santísimo (3,300 m), Del Horno (2,900 m) y Janamo (3,150 m), las llanuras

más importantes de esta región son las de San Felipe de los Herreros y Zacan;

al noreste, se tiene a los cerros Pacaracua (3,000 m) y Basilio (3,200 m) así

como las llanuras intermontanas de Cherán y Nahuatzén; finalmente en la

porción suroeste de la región, se encuentran como importantes las elevaciones

de los cerros Aguila (3,300 m), San Marcos (3,280 m), Metate (2,900 m), Cain

Juata (3,000 m), La Virgen (3,300 m) y las llanuras intermontanas de Sevina,

San Isidro y Comachuen.

En general estas estribaciones volcánicas se orientan principalmente en

dos direcciones preferenciales, una hacia el noreste - suroeste y la otra hacia el

noroeste - sureste.

Disección horizontal del relieve. También llamado de la disección del relieve en planta, representa en si

la erosión de la superficie terrestre en cuanto a la longitud de talwegs por

kilómetro cuadrado, de acuerdo con el detalle reconocido en la escala de

trabajo (1:50,000).

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Uno de los factores más importantes que intervienen en la densidad de

la disección es el estado de fractura y su importancia radica en el hecho de que

las fracturas constituyen zonas de debilidad las cuales favorecen el

encauzamiento del agua y en consecuencia la disección del relieve.

En general, de manera hipotética se podría decir que los valores de

disección tienden a ser mayores en zonas montañosas con alto grado de

fracturamiento, de la misma manera, las características contrarias a las citadas

favorecerán la obtención de valores más reducidos.

En esencia, la disección horizontal del relieve se determina por la

densidad de la red hidrográfica, o sea, la cantidad de afluentes de agua que

drenan una determinada región. Los indicadores de esta disección pueden ser

introducidos como la relación del largo de los flujos de agua que drenan el

citado sector de la superficie (Σl), contra su área (p), o sea Σl/p.

El procedimiento del trabajo consistió en lo siguiente:

− Se dividió el mapa base topográfico en una red de cuadrados de igual

área, que en nuestro caso fue de p = 25 Km².

− Posteriormente se midió para cada cuadrado el largo sumatorio de los

talwegs de todos los flujos de agua (Σl).

− Se aplica la relación Σl/p para cada cuadrado, el valor obtenido se

colocó al centro del mismo.

− El mapa definitivo se confeccionó con isolíneas de valores de

disección.

En nuestro caso, se obtuvieron rangos de valores de 0.5 a 3.0 Km/Km²;

los valores más altos se obtienen hacia el W-SW de la región donde destacan

los cerros Santísimo, Nurio y Tancítaro, hacia la porción centro - NE

encontramos los cerros Paracho y San Marcos.

Los valores de disección horizontal disminuyen hacia las áreas de menor

pendiente ubicadas principalmente al N-NW y S-SE de la región.

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Una interpretación tectónica de estos mapas muestra una íntima relación

de los sectores de levantamiento con los valores máximos. Los campos de

valores mínimos de indicador de intensidad de disección del relieve coinciden

con los descensos relativos (Guerasimov, 1970).

Disección general del relieve. Con este parámetro se pretende cuantificar el contraste del relieve, o

sea, la disección del mismo tanto de perfil como en planta; esta determinación

consiste en medir la longitud de las curvas de nivel en una área dada (25 Km²

de área para nuestro caso), por lo que la relación será de Km/Km². Para la

región, se midieron exclusivamente curvas maestras con equidistancias de

cada 100 metros.

Los rangos de valores de disección oscilan entre 1.0 y 4.0 Km/Km²,

distinguiéndose como áreas de mayor grado de erosión las ocupadas por los

volcanes siguientes:

Al NE c. Pilón 3.0

c. El Pitorreal 3.0

c. Basilio 3.0

c. La Virgen 2.5

c. El Capen 2.5

c. San Marcos 2.5

Al NW c. Tamapu Juata 2.5

c. Quinguitapu 2.5

c. Patamban 4.0

Al SW c. Tancítaro 4.0

c. Blanco 4.0

c. Tangarico 3.5

c. San Pedro 3.0

Estos centros eruptivos son representativos de las zonas de mayor

altitud en la región de estudio, lo que en teoría las ubica como virtuales áreas

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de recarga de acuíferos, así como zonas en las que los procesos erosivos son

más importantes que los acumulativos.

En relación con las zonas de menor disección cuyo rango oscila entre

1.0 y 2.0 Km/Km² sobresalen las siguientes elevaciones:

Al NE c. El Guaxan 2.0

m. Cheranastico 2.0

c. Tapan 2.0

Al NW c. Mari Juata 2.0

c. Cocucho 2.0

c. Nurio 1.5

c. Jarantzdan 1.5

c. La Alberca 1.5

Al SE c. El Metate 2.0

c. Los Cuates 2.0

c. Copitiro 1.5

c. La Cruz 1.5

c. Eguacuaro 1.5

c. El Horno 1.0

Al SW c. Janamo 2.0

c. Zinzucu 1.5

c. Paricutín 1.5

c. Pario 2.0

En general estos volcanes y sus subproductos se encuentran asociados

con las llanuras intermontanas de la región, aspecto de especial interés ya que

esta relación es un claro indicativo de que los procesos niveladores se

manifiestan con mayor intensidad en esta región.

Así pues, los valores máximos han permitido diferenciar zonas en las

que los procesos erosivos son más significativos que los acumulativos y

vicerversa, lo cual permite ubicar virtuales regiones de recarga de acuíferos.

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Densidad de volcanes.

Al hacer la cuantificación de volcanes se pudieron distinguir 314 formas

volcánicas que incluyen conos cineríticos, domos, volcanes en escudo,

estratovolcanes y maars; con la elaboración del mapa de frecuencia de

volcanes fue posible definir el grado de concentración de estos elementos

volcánicos para una determinada área; el procedimiento utilizado fue el

siguiente:

− En fotografías aéreas 1:50,000 se mapearon los distintos tipos de

volcanes para posteriormente ser ubicados en el plano topográfico

base.

− El mapa base fue dividido en cuadrantes iguales, representando cada

uno de ellos 25 Km² de área, se contó el número de volcanes

contenidos en cada cuadrante y se anotó el valor obtenido en el centro

del mismo.

El mapa de frecuencia de volcanes obtenido, muestra valores de hasta

más de 12 por 25 Km². A partir de esto se establecen convencionalmente cinco

grados de frecuencia de volcanes en unidades por cada 25 Km²: hasta 3, 6, 9,

12 y mayor de 12 (primero a quinto grado respectivamente).

Las zonas de 4 y 5º que representan en su conjunto el 6% de la

superficie total del área de estudio, resultan las de mayor interés, ya que

teóricamente se interpretan como las de mayor actividad volcánica y por

consecuencia pueden manifestar actividad futura con más posibilidad que en

otras.

Así, la región definida como de 5º (mayor de 12 volcanes) se localiza al

suroeste de la Meseta Tarasca, específicamente en donde está presente el

volcán Paricutín nacido en 1943, en las inmediaciones de la población de

Angahuan; la de 4º (10 a 12 volcanes) la encontramos en tres áreas

específicas: al oeste, en Zicuicho y Zacan; al centro, en Pamatacuaro y

Capacuaro y al este, en Comachuen y Tingambato.

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Las zonas de 1 y 2º (0 a 3 y 4 a 7 volcanes, respectivamente) son las

que más predominan en la región, representando en su conjunto el 79% del

área de estudio.

Finalmente la región considerada como de 3º (7 a 9 volcanes) significa el

13% del área motivo de estudio, localizándose principalmente hacia la porción

suroeste de la Meseta Tarasca.

De lo anterior es posible apreciar que en las zonas de alta concentración

de volcanes estos forman relieves montañosos originados por acumulaciones

de lavas y piroclastos y en las zonas de concentraciones media y bajas, los

volcanes y sus productos están asociados con las llanuras intermontanas, esta

relación es indicativa de que los procesos volcánicos se manifiestan con mayor

intensidad que los erosivo acumulativos. Este fenómeno presente en la Meseta

Tarasca es coincidente con lo mencionado por Lugo (1985) en su estudio sobre

las zonas más activas en el CVM.

Densidad de lineamientos. En las fotografías aéreas y en mapas topográficos de escala grande se

distinguen distintos elementos del relieve que se asocian con zonas de

agrietamiento superficial y que denominamos lineamientos. Algunos

investigadores han señalado que la totalidad de estos elementos de forma

lineal del paisaje (megagrietas) reflejan en términos cualitativos y cuantitativos

la red de grietas y fallas de las rocas (Guerasimov, 1970). Esto se explica

porque a la erosión, en primer término, se exponen las zonas debilitadas o

zonas de fallas, de agrietamientos, bandas de milonitización y otras.

La elaboración del mapa de densidad de lineamientos se describe a

continuación:

1. Se inicia con el trabajo de localizar en las correspondientes fotos

aéreas los distintos tipos de lineamientos y posteriormente vaciar

dicha información al plano base topográfico (fueron cuantificados 455

distintos tipos de lineamientos. En la definición de los diferentes

elementos lineales del relieve se tomaron en cuenta algunos

indicadores mencionados por Ramírez (1990); como son:

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− Tramos lineales de cauces de ríos.

− Lineamiento de valles fluviales.

− Límites de forma lineal de distintos tipos de paisajes.

− Cambios de pendientes que originan grandes escalones en el relieve.

− Fuertes cambios de altura de un sector a otro.

2. Una vez obtenido el mapa de lineamientos, se dividió en cuadrantes

iguales de 25 Km² de superficie cada uno, se cuantificaron los

lineamientos contenidos en cada cuadrante y se ubicó el valor

obtenido en el centro del mismo.

3. Al igual que el mapa de densidad de volcanes, convencionalmente se

definieron cinco grados de frecuencia de lineamientos que son del 1 al

5º respectivamente: hasta 4, 8, 12, 16 y mayor de 16.

Las áreas de mayor concentración de lineamientos (> 16) se localizan al

suroeste de la región de estudio, encontrándose las poblaciones de Santa Ana

Zirosto y Zacan. En las regiones determinadas como de cuarto grado (13 a 16)

destacan poblados como Charapan, Tanaco, Nahuatzen, norte de Uruapan y

Tingambato.

La coincidencia en la alta concentración de volcanes y lineamientos

presentes hacia el suroeste del área de estudio, permite ubicar a esta zona

como la más afectada por esfuerzos mayores y en contraparte la porción norte

- noroeste y sureste como la que ha sido menos afectada por esfuerzos

tectónicos, lo cual también coincide con las partes de menor concentración

volcánica.

MARCO GEOLOGICO.

En general, la composición petrográfica de las rocas que constituyen el

Cinturón Volcánico Mexicano (CVM) es muy variable, predominan las de tipo

andesítico con cantidades menores en términos ácidos y básicos, abundantes

productos piroclásticos y algunas manifestaciones locales de vulcanismo

riolítico moderno (La Primavera, Los Azufres) (Ramírez, 1990).

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Aguilar - y - Vargas y Verma (1987) demostró que el magmatismo del

CVM no parece ser el producto de los procesos de subducción entre la placa

Norteamericana y de Cocos, sino que existen otros mecanismos que

contribuyen al volcanismo en esta provincia geológica, principalmente en los

extremos occidental y oriental de la misma en donde se observa que aparte del

vulcanismo de tipo calcialcalino relacionado con los procesos de subducción,

coexiste un magmatismo de tipo alcalino raro en arcos volcánicos de margen

continental y típico de zonas de rompimiento (rifting) continental.

Esta provincia geológica (CVM) cuya edad aceptada por la mayoría de

los autores es Mioceno tardío - Pliocuaternario que se continúa hasta el

Reciente (Negendak, 1985, Nixon, 1982, Verma, 1985a, 1987), se encuentra

delimitada por distintas unidades litológicas que afloran en cuatro grandes

grupos (Venegas, et. al. 1985), de acuerdo con sus distintas edades y tipos:

grupo intrusivo, grupo mesozoico, grupo de la Sierra Madre Occidental y la

última unidad constituida por suelos aluviales y/o residuales.

En la región de estudio, los principales tipos de rocas que fueron

identificadas son las siguientes:

Vulcanismo Andesítico (Igei): Este tipo de rocas están conformando

a los grandes aparatos volcánicos presentes en la Meseta Tarasca,

siendo los más representativos los cerros Tancítaro, Santísimo, San

Marcos, El Chivo y El Metate. Las lavas de estos volcanes son en

general consideradas como andesitas de piroxeno, clasificación

dada a una muestra del cerro Piedra del Horno (volcán Tancítaro) y

cuyos porcentajes por volumen de fenocristales fue el siguiente:

Plagioclasa, 36; Augita, 4; Hiperstena, 6; Augita, 6; Feldespatos

Microliticos, 38; Oxihorblenda, 7; y Cristobalita, 3 (Williams, 1950).

Vulcanismo Basáltico (Igeb): Estas rocas son las más ampliamente

distribuidas en la región de trabajo, estando representadas por la

gran cantidad de conos cineríticos que se tienen en la zona y cuyos

productos volcánicos son principalmente basaltos de olivino y

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piroxeno así como basaltos andesíticos. Localidades típicas de este

tipo de vulcanismo las tenemos, por mencionar algunas, en los

cerros Paracho, Surunduro, Los Hornos, Copitiro, Del Aire, Pario, La

Alberca, Cutzato, Cerro Prieto, Paricutín y Jabalí (Williams, 1950;

Ban, et. al., 1992).

Depósitos de Relleno: Se encuentran constituyendo a las principales

llanuras intermontanas de la zona de estudio, como son las de Santa

Cruz Tanaco, Nurio, San Felipe de los Herreros, Zacan, Cherán,

Nahuatzen, Sevina, San Isidro y Comachuen; estas unidades

litológicas están poco consolidadas y son clasificadas como tobas

volcánicas arcillo - arenosas y conglomerados volcánicos y en menor

proporción depósitos de tipo aluvial constituidos por material de

acarreo cuya granulometría varía de arenas a gravas

subredondeadas.

Como rocas de basamento del vulcanismo presente en la región, se

considera a la Formación Zumpimito de edad eoceno-mioceno (Williams, 1950)

cuya localidad tipo se localiza cerca de la planta hidroeléctrica Zumpimito (al

sur de Uruapan) y está constituida esencialmente por lavas andesíticas (no

aflora dentro de la zona de estudio).

GEOLOGIA ESTRUCTURAL

El Cinturón Volcánico Mexicano de acuerdo con la división estructural

propuesta por Pasquare, et. al., (1987a), se divide en tres sectores, el

occidental activado en el Plioceno presenta un sistema de grabens orientados

en dirección NW-SE; y está asociado a la apertura del Golfo de México; el

sector central representado por un sistema de bloques afallados y basculados

en la dirección NE-SW y ENE-WSW que rodean a una depresión central; y el

sector oriental, caracterizado por un sistema de fallas en dirección N-S

relacionadas con la formación de los grandes estratovolcanes del CVM.

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La zona de estudio que contempla este trabajo se localiza

estructuralmente dentro del sector central, específicamente en lo que el mismo

autor (Pasquare, et. al., 1987a) define como unidad Meseta Tarasca y cuyo

sistema de fallas alimentadoras de la actividad volcánica están orientadas en

dirección WSW-ENE y NW-SE.

La descripción e interpretación realizada por el autor de este trabajo de

la geología estructural presente en el área de estudio se efectúo a través del

análisis de la distribución y orientación de los principales lineamientos definidos

en fotografía aérea, así como de los diversos alineamientos volcánicos

reconocidos. Un total de 455 datos de lineamientos fueron obtenidos y

analizados por el método de roseta, determinándose que el sistema de

fracturamientos más abundante en la región está orientado en dirección N 40-

70 E, el cual se concentra principalmente en la porción centro y suroeste de la

región de estudio; un segundo grupo de lineamientos con orientación

preferencial N 20-50 W se presenta hacia la parte noroeste del área de trabajo.

Con relación al alineamiento de volcanes se pudo identificar un total de

68 de ellos con un promedio de 5 volcanes/alineamiento; a continuación se

mencionan los nombres de volcanes que conforman alineamientos volcánicos

sobresalientes:

1.- Paracho - Simar Juata - Caín Juata - San Marcos;

2.- Angahuan - Janamo - El Horno - Zatzan;

3.- Santa Cruz - Carapan - Cuatzion;

4.- Las Cruces - Chatipiro - La Bandera - Zarapo - Capixo y

5.- Huanillo - Cherán - El Borrego - Turucun - Andujuata - Ziapo.

Del análisis anterior y utilizando también el método de roseta, se

desprende que la dirección preferencial de alineamientos volcánicos en la

región de estudio es N 50-60 E y en segundo término la dirección N 70-80 E

(Fig. 19).

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La dirección de esfuerzos principales que actúan sobre un área

determinada puede ser inferida a partir de datos geológicos. Según Zoback y

Zoback (1980) se pueden emplear dos diferentes tipos de indicadores

geológicos: a) la observación de los componentes de desplazamiento de fallas

y b) alineamiento de estructuras alimentadoras de magma sean estos conos o

diques.

Por las características particulares presentes en la Meseta Tarasca es

especialmente importante el segundo tipo de indicador, el cual permite

determinar la orientación de los esfuerzos principales a partir de la geometría

de los sistemas de fracturas por donde es posible que el magma se emplace en

forma de diques o superficialmente como conos cineríticos alineados.

Nakamura (1977) demostró que un grupo de diques radiales o bien conos

parásitos alineados que representan erupciones de flanco, generalmente

asociados a un volcán poligenético, estan siempre orientados de manera

perpendicular a la compresión horizontal mínima del esfuerzo regional.

En apoyo a las ideas de Nakamura (1977), con respecto a la relación

entre la distribución de volcanes monogenéticos con el régimen de esfuerzo

regional, Bacon (1985) considera que cuando se trata de sistemas magmáticos

pequeños la localización de los volcanes está controlada por la tectónica

regional, mientras que cuando se trata de grandes cámaras poco profundas

(Los Azufres, Amealco), el régimen regional es perturbado por un campo de

esfuerzo local (mencionado por Carrazco - Nuñez, 1989).

Tomando en consideración lo anteriormente mencionado, el

alineamiento de conos volcánicos y la orientación de los sistemas de

fracturamiento presentes en la región objeto de este estudio son evidencias

directas del ambiente regional de esfuerzos que prevalecen en la zona para

tiempos cuaternarios, donde los reservorios magmáticos deben ser

aparentemente de pequeñas dimensiones como lo sugieren Hasenaka y

Carmichael (1985) para el área de Michoacán - Guanajuato.

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La orientación y distribución de las estructuras volcánicas presentes en

la región de la Meseta Tarasca permiten considerar a la misma dentro del

régimen de esfuerzos de tipo extensional, en concordancia con el modelo de

Nakamura (1977).

MARCO TECTONICO Considerado el CVM como parte de la cadena volcánica circum -

pacífica, este se distingue por no ser paralelo a la zona de subducción (en

general todas las demás provincias volcánicas que pertenecen a la cadena

circum - pacífica lo son) sino que forma un ángulo de alrededor de 15º con

respecto a la fosa mesoamericana (Molnar y Sykes, 1969).

A la fecha se han desarrollado un número considerable de modelos

tectónicos para explicar el origen y evolución del CVM, sin que en la actualidad

exista uno que sea aceptado por todos los investigadores.

En general podemos destacar algunas de las siguientes hipótesis:

1. Humbolt (1808) fue el primero en explicar la alineación de los grandes

volcanes con su hipótesis de la existencia de una gran fractura que

disectaba de este a oeste a la República Mexicana a lo largo del

paralelo 19ºN, desde el Golfo de México hasta el Oceáno Pacífico en

donde las manifestaciones volcánicas de las islas Revillagigedo eran

consideradas como producto de esta misma fractura gigante.

2. Menard (1955) apoya lo dicho por Humboldt, al descubrir la gran falla

de transformación de la dorsal del Pacífico oriental y propone que el

vulcanismo del CVM representa la continuación continental de esta

falla.

3. Mooser (1969) propone un mecanismo de calentamiento diferencial de

la corteza para la generación de los magmas debajo de esta

geosutura.

4. Otros trabajos mencionados por Ramírez (1990) que relacionan el

origen del CVM con la subducción de la placa de Cocos por debajo de

la placa Americana son aquellos de Molnar y Sykes (1969), Demant y

Robin (1975), Pichler y Weyl (1976), Thorpe (1977), Pal y Urrutia

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(1977), Demant (1978), Negendak (1982, 1985), Verma (1985, 1987),

Nixon et. al. (1987), Suarez y Singh (1986).

5. Cebull y Shubert (1987), consideran que el vulcanismo del CVM es

independiente de la subducción y proponen la existencia de una placa

incipiente como límite entre la placa Norteamericana y una

desarrollada (posiblemente abortada) microplaca al sur de México.

El CVMG en cuya porción suroeste se ubica la región de la Meseta Tarasca, se

sitúa al este del Lago de Chapala que marca el eje del Rift Chapala.

El campo volcánico Michoacán - Guanajuato que se extiende

aproximadamente 200 Km. N-S y 250 Km. E-W en México central, es una

porción única del CVM, debido a la alta concentración volcánica presente en la

que predominan conos volcánicos pequeños. Este enorme campo se inicia a

los 190 Km. de distancia de la trinchera mesoamericana y se extiende hasta los

casi 450 Km. de distancia de la misma (Hasenaka y Carmichael, 1985).

Según Hasenaka y Carmichael, (1987) la mayor densidad de volcanes

se sitúa aproximadamente a los 250 Km. de la trinchera, coincidiendo con la

ubicación de la Meseta Tarasca ; estos mismos autores señalan que el sistema

de fracturas y alineamientos volcánicos con orientación NE-SW presente en la

parte sur del campo volcánico Michoacán - Guanajuato, es concordante con el

movimiento relativo Cocos - Norteamérica (NE-SW).

ANALISIS ISOTOPICO.

Los cambios de la composición isotópica del agua en el ciclo del agua se

producen principalmente durante el paso del agua hacia la atmósfera. Las

marcas isotópicas específicas que describen estos procesos se registran en los

reservorios terrestres; estas marcas constituyen la base de muchas

aplicaciones isotópicas en los estudios hidrológicos. Una condición previa

necesaria para poder utilizar esta información como herramienta en los

estudios de los sistemas climáticos presentes y pasados es entender con

detalle los complejos y variables procesos que intervienen.

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No obstante, debido a la variabilidad y al cambio constante de la atmósfera, la

base de datos para describir la composición isotópica atmosférica es muy

limitada y se basa principalmente en muestras de precipitación a largo plazo.

Por tanto los conceptos a utilizar se han de apoyar en gran manera en los

modelos físicos de la atmósfera y en el fraccionamiento isotópico previsto, en

relación con los procesos atmosféricos.

Las aplicaciones isotópicas en la hidrología se basan en el concepto general

del “rastreo”, en el que se utilizan isótopos introducidos deliberadamente o

isótopos naturales (ambientales). Los isótopos ambientales (radiactivos o

estables) tienen una clara ventaja respecto de los trazadores inyectados

(artificiales), en el sentido de que facilitan el estudio de diversos procesos

hidrológicos en una escala temporal y espacial mucho más amplia, gracias a su

distribución natural en un sistema hidrológico.

De ahí que las metodologías que utilizan isótopos ambientales desempeñan

una función excepcional en los estudios regionales de los recursos hídricos que

tienen por objeto obtener características integradas temporales y espaciales de

los sistemas de aguas subterráneas. Por lo general, el uso de trazadores

artificiales es eficaz en aplicaciones específicas para emplazamientos y en

aplicaciones locales.

Entre los isótopos ambientales más utilizados figuran los de la molécula de

agua, el hidrógeno (vale decir deuterio y tritio) y el oxígeno (oxígeno 18, así

como carbono 13 y carbono 14) presentes en el agua como elementos de

compuestos disueltos de carbono orgánico e inorgánico. El deuterio, el carbono

13 y el oxígeno 18 son isótopos estables de los respectivos elementos mientras

que el tritio y el carbono 14 son isótopos radiactivos.

Los ámbitos más importantes de las aplicaciones de las aguas subterráneas en

que los isótopos son útiles son, entre otros, los procesos de recarga y descarga

de los acuíferos, la circulación y las interconexiones entre los acuíferos, y las

fuentes, el destino final y el transporte de los contaminantes.

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En particular, en condiciones climáticas áridas y semiáridas las técnicas

isotópicas constituyen prácticamente el único método para determinar y

cuantificar la recarga de aguas subterráneas.

La contaminación por elementos antropógenos de acuíferos poco profundos y

de acuíferos más profundos, como resultado de la explotación excesiva de los

acuíferos poco profundos, es uno de los problemas fundamentales en la

gestión de los recursos hídricos.

Los isótopos ambientales se pueden utilizar para determinar las trayectorias y

pronosticar la distribución espacial y los cambios temporales en los patrones de

contaminación, con vistas a la evaluación de escenarios de migración de la

contaminación y a la planificación de la rehabilitación de los acuíferos.

OBTENCION DE MUESTRA DE LLUVIA Un total de 20 sitios de muestreo fueron ubicados en la región de estudio, que

abarco además, áreas de interés agrícola que delimitan a la meseta como son

el valle de Apatzingán y el valle de Los Reyes.

Los muestreadotes se caracterizaron por mantener condiciones óptimas de

conservación del agua, para ello los garrafones usados se forraron con bajo

alfombra y con papel aluminio para evitar al máximo procesos de evaporación.

El periodo de colocación fue el mes de Julio del 2007 y su recolección se

realizó en el mes de septiembre del mismo año, en todos los casos

completamente llenos (20 lts).

RESULTADOS El análisis químico-isotópico de las muestras de agua de lluvia recolectada se

realizó en el laboratorio de química analítica del Instituto de Geofísica de la

UNAM.

La siguiente tabla muestra los datos obtenidos:

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No.

Muestra

Localidad

Tipo

Altitud

18 O

D

excess

1

Zacan casa de

salud

ELL

2260

-7.28

-45.04

13.2

2

Charapan 10

ELL

2320

-7.35

-45.01

13.79

3

Pamatacuaro

ELL

2440

-7.32

-44.98

13.58

4

Varal grande

ELL

1070

-6.59

-41.4

11.32

5

La Calera

ELL

1240

-6.75

-42.55

11.45

6

Sn. Fco. Periban

ELL

1620

-6.26

-37.33

12.75

7

Cerro Los Palillos

ELL

1400

-8.6

-56.89

11.91

8 Tancitaro ELL 2180

-7.20

-42.08

12.2

9 Santa Catarina ELL 1836

-6.70

-42.02

11.81

10 La Cuchilla ELL 1680

-6.35

-43.90

11.60

11 Uruapan ELL 1621

-6.59

-41.4

11.32

12 Charapendo ELL 1009

-6.70

-42.50

11.41

13

Gabriel Zamora

ELL

675

-6.16

-35.30

11.75

14 San Juan Nuevo ELL 1905

-8.9

-57.89

12.82

15 San Lorenzo ELL 2105

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ELL: Estación de lluvia

DISCUSIÓN Y CONCLUSIÓN Para entender los fenómenos hidrogeológicos, el uso de los isótopos

ambientales, proporcionar nuevas visiones en los procesos hidrogeológicos.

Esto es debido a que ellos integran variabilidades a pequeña escala

(McDonnell y Kendall, 1992; Buttle, 1994).

En el contraste, mediciones puntuales, como piezometrías o composición del

agua, no pueden usarse sin extrapolaciones o consideraciones adicionales. Los

isótopos se pueden usar a la escala de Cuenca (están dentro de todos los

componentes del ciclo hidrológico), en particular el 18O, el Deuterio, y el tritio ya

que son parte integral de la molécula del agua natural que se precipita como

lluvia o nieve (agua meteórica).

Los isótopos ambientales son naturales y también de origen antropogénico

(como el tritio) cuya amplia distribución en la hidrosfera puede ayudar en la

solución de problemas hidrogeoquímicos. Los usos más típicos de los isótopos

ambientales en la hidrología son (Kendall y Caldwell):

-8.74 -62.15 13.77

16 Angahuan ELL 2395

-9.19

-62.31

14.80

17 Tancitaro 2 ELL 2450

-9.25

-65.23

14..87

18 Ocumicho ELL 2100

-8.5

-55.69

12.62

19 Cocucho ELL 2466

-9.23

-63.55

14.87

20 Tangancicuaro ELL 1560

-7.19

-42.43

11.45

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A continuación se mencionan las principales conclusiones obtenidas del

desarrollo del presente estudio:

Geológicas:

La coincidencia en la alta concentración de volcanes (7-12/25 Km²) y

lineamientos estructurales (9-16/25 Km²) hacia el suroeste del área de estudio,

(donde se localizan comunidades como Angahuan y San Lorenzo) permite

considerar a la misma como la zona de mayor debilidad cortical, lo que

teóricamente representaría la región con más alto riesgo geológico.

En general la zona manifiesta bajos valores de disección del relieve, lo

cual es indicativo de la joven edad relativa de las rocas presentes en la Meseta

Tarasca.

La orientación preferencial que observan los distintos lineamientos

estructurales y alineamientos volcánicos reconocidos en la zona de estudio

escencialmente es hacia el noreste, paralela con la dirección del movimiento de

la placa convergente, la cual es posible asociarlo a una ruptura en ésta misma

dirección de dicha placa.

La orientación y distribución de las estructuras volcánicas presentes en

la Meseta Tarasca permiten considerar a la misma dentro del régimen de

esfuerzos de tipo extensional.

Es factible considerar al vulcanismo de la región como producto del

fenómeno tectónico de subducción de la placa de cocos por debajo de la placa

americana, situándose en la Meseta Tarasca aproximadamente a 250 Km de la

trinchera.

Se determinó la presencia de 7 fases eruptivas ocurridas dentro del área

de trabajo, siendo la más antigua la representada por el cerro Tancítaro (0.53

m.a.) y la más reciente la que dió origen al volcán Paricutín en el año de 1947.

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Un total de 314 formas volcánicas fueron identificadas en esta porción

de la Meseta Tarasca, lo que la ubica como una de las áreas de mayor

concentración dentro del cinturón volcánico Michoacán - Guanajuato.

Isotópicas.

Los isótopos ambientales pueden usarse como trazadores de flujos de

agua y de solutos ya que: Las aguas que se recargan en momentos y

situaciones diferentes, o que siguen diferentes líneas de flujo son a menudo

isotópicamente distintas; en otras palabras, tienen las huellas isotópicas

distintas.

Al contrario de la mayoría de los trazadores químicos, los isótopos

ambientales son relativamente conservativos en las reacciones con los

materiales del medio por donde circula el agua. Esto es especialmente cierto

con el oxígeno y los isótopos de hidrógeno en el agua; las aguas meteóricas

retienen sus huellas isotópicas distintivas hasta que se mezclan con aguas de

composiciones diferentes o, en el caso de isótopos de especies disueltas,

cuando hay reacciones con minerales u otros fluidos.

Con esta herramienta se definieron los procesos de recarga regional

(Flujos) específicamente para la región de Tierra Caliente y de Los Reyes,

encontrándose la directa relación de zonas de infiltración y áreas preferentes

de descarga.

Así, Para el caso de la identificación de las zonas potenciales de recarga

del área natural protegida Chorros del Varal, la misma se identificó hacia la

cota 3200 hacia la sierra.

El caso especifico de Tierra Caliente (Valle de Apatzingan) la zona

muestreada de agua subterránea o superficial (Parque nacional de Uruapan y

Cascada La Tzararacua) su zona de recarga se define hacia el volcán

Tancitaro.

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