Anexo:Municipio Artemisa (Geología y recursos minerales)
Sumario
Formaciones geológicas
Desde el punto de vista litológico las formaciones geológicas que conforman el sustrato rocoso en la mayor parte del territorio, están constituidas por rocas neogénicas de composición carbonatadas, predominando las rocas calizas organógenas masivas, con un carso bien desarrollado (Fm Güines) y margas calcáreas y calizas organógenas por lo general interestratificadas, afectadas por procesos cársicos (Fm Cojimar), calizas arcillosas generalmente masivas ( Fm Jaruco). Dada la composición litológica de esta zona, en ella son relevantes los procesos erosivos, relacionados con el carso. El desarrollo del mismo condiciona a su vez, la presencia de determinados peligros geológicos, entre los cuales se pueden citar la posibilidad de zonas de hundimiento por derrumbe del techo de cavernas, la disminución de las propiedades ingeniero - constructivas de los macizos rocosos, la alta vulnerabilidad de los acuíferos ante la presencia de focos contaminantes y el desarrollo de zonas de inundación por obstrucción de los sumideros naturales por diferentes acciones antrópicas.
En la parte Norte
En la porción Norte del territorio se desarrollan las rocas más antiguas de la región, que incluyen formaciones de edad Jurásico constituidas por rocas de composición carbonatada representadas por calizas densas de estrato fino intercaladas con pizarras calcáreas y lentes finos de pedernal pertenecientes a la formación Artemisa, rocas terrígenas del cretácico constituidas por argilitas, aleurolitas y areniscas de la formación Vía Blanca, rocas carbonatadas compuestas por calizas margosas, micriticas, argilitas y areniscas de la formación Polier, sedimentos terrigenos con intercalciones de rocas sedimentarias pertenecientes a la Formación Buena Vista, rocas paleógenas y mesozoicas, donde predominan las formaciones terrígeno-carbonatada, compuestas por margas, calizas arcillosas y detríticas de las formaciones Guanajay, Jabaco, Universidad, Mariel, estando presente además formaciones terrígenas ( Capdevila). De forma muy localizada en esta zona afloran pequeños cuerpos de rocas intrusivas (lentes tectónicos de ultrabasitas serpentinizadas, cuerpos de gabros, etc) y rocas efusivas (Fms Orozco y Encrucijada). Los procesos geológicos que más afectan a la zona son la meterorización y la erosión, aunque cualquier acción en el medio geológico debe tomar en cuenta la presencia de zonas de fallas y de agrietamiento tectónico. Otro fenómeno importante esta relacionado con la posibilidad de ocurrencia de deslizamientos y derrumbes moderados de las laderas de algunas elevaciones con fuerte pendiente donde se desarrollan rocas de composición terrígenas y carbonatadas terrígenas, en cuya constitución geológica participan rocas arcillosas, aleurolitas areniscas, margas y calizas.
En la parte Sur
Hacia la zona Sur del territorio se encuentran las rocas más jóvenes compuestos por depósitos del Cuaternario, representado por sedimentos Palustres arcillosos plásticos, turbas y sedimentos arcillo arenosos formando una larga franja paralela a la costa. Hacia el extremo Oeste aparecen sedimentos arcillosos (mortmorilloniticos) arenas y gravas, pertenecientes a la Fm Guevara, hacia la porción noroccidental del territorio aparecen rocas pliocenicas compuestas por conglomerados, gravas, arenas, pertenecientes a la Fm Guane. Los procesos geológicos que más afectan a estas litologías están relacionados con los procesos erosivos denudativos. La baja permeabilidad que presentan estas rocas condicionan la posibilidad de inundaciones locales frente a fenómenos meteorológicos extremos.
Recursos minerales
Los yacimientos minerales constituyen otro de los componentes del medio físico geológico, en los cuales las acciones antrópicas durante su exploración y posterior explotación, generan múltiples impacto sobre los componentes de todo el entorno.
Yacimientos de minerales no metálicos
Los yacimientos no metálicos se asocian principalmente a las secuencias de rocas carbonatadas y terrígeno-carbonatadas, que tienen una amplia distribución y aflorabilidad en el territorio, constituyen un recurso importante para su uso como materiales de construcción. De hecho en la actualidad existen en el territorio numerosas canteras algunas de las cuales se mantienen en explotación, habiéndose extraído volúmenes apreciables de rocas arcillosas y margas (mejoramiento) y piedra caliza para diferentes objetos de obras locales y provinciales. La explotación de estos recursos ha provocado un impacto negativo sobre el relieve, no habiéndose adoptado en las canteras abandonadas ninguna medida para mitigar dicho impacto, por lo cual se recomienda que las oquedades existentes se usen para relleno sanitario si cumplen las condiciones geotécnicas y ambientales para el emplazamiento de un depósito de residuos sólidos urbanos y sometido a tratamiento de licencia ambiental y que dichas áreas posteriormente sean debidamente reforestadas.
En las canteras que se explotan en la actualidad se deben adoptar medidas, que prevengan la posibilidad de deslizamientos de rocas en los fuertes taludes que las delimitan y acciones que faciliten el drenaje en las áreas explotadas y la reforestación de las mismas, así como la adopción de otras medidas que se recogen en la ley de minas.
Recursos minerales
| Yacimiento | Materia Prima |
|---|---|
| Kesse l | Arcilla Cerámica |
| San Luis | Arcilla Cerámica |
| Santa Teresa | Comp. Carbonatado |
| Mangas | Comp. Silicatado |
| Pijirigua | Comp. Silicatado |
| Cayajabos | Comp. Silicatado |
| San Roque | Aridos Finos(Arena Artificial) |
| Capellanía | Roca ornamental |
| Majana | Turba |
| Zona San Francisco | Asfaltita |
| Majana | Fangos Medicinales |
Características ingeniero geológicas de las formaciones del área
La caracterización ingeniero-geológica del territorio no se estableció sólo por las litologías que representa a las rocas del macizo, sino por las condiciones que establecen los parámetros físicos y mecánicos de estas rocas dentro del sistema geológico.
En cuanto a los complejos ingeniero-geológicos, su regionalización es un elemento útil para la interpretación de fenómenos físico-geológicos y para la toma de decisiones de Proyectos ingenieros, hidráulicos y viales.
Complejo I (carbonatado)
Las características de las rocas son muy heterogéneas en cuanto a propiedades. En esta zona se distribuyen las rocas calizas del Neógeno con propiedades de resistencia y densidades bajas (Fms Guines , Jaruco, Aretemisa, Polier). Todas estas rocas agrupadas, tienen en común ser carbonatadas con casi nulo material terrígeno. El agrietamiento es intenso por lo que en ocasiones llegan a comportarse como fragmentadas, y en términos de hidrodinámica subterránea es el factor de mayor peso.
Como fenómeno físico-geológico está muy generalizado el carso, llegando a ser un elemento crítico en varias localidades. Es de destacar que este fenómeno se manifiesta tanto superficial como profundo lo cual hace más complejo su descripción.
En caso del carso superficial, se manifiesta principalmente en forma de depresiones o furnias, frecuentemente rellenas de sedimentos de baja densidad. Por otra parte son frecuentes los sumideros, que regulan la infiltración de flujos superficiales, que con la urbanización del territorio, se han cortado u obstruido estas vías, condicionando inundaciones locales a pesar de los sistemas de alcantarillado.
Durante los trabajos de ingeniería para la cimentación de obras civiles, son importantes los trabajos de detección de cavernas por debajo de las bases de cimentaciones, al menos en un tramo no menor de 4.00 m. Esta profundidad es resultante de estudios en casos para este fenómeno, donde se han producido hundimientos por derrumbes de techos de cavernas, ocasionados por encajamiento de bloques.
Para la ubicación de obras hidráulicas, también son áreas muy desfavorables, incluso hacia zonas donde los sedimentos que la cubren alcanzan espesores superiores a los 5.00 m. En este caso es muy común, debido a las irregularidades de la paleosuperficie de estas rocas, encontrar zonas donde prácticamente ellas afloran, llegando a constituir puntos de fugas de aguas.
Por estas características de macroporosidad son macizos muy vulnerables al avance de la contaminación por hidrocarburos y otras sustancias fluidas, llegando a ser excelentes conductores y propagadores de estos a considerable distancia en corto tiempo. Aunque investigaciones especializadas (Molerio 1999, Rocamora 1999) han demostrado que son medios muy abiertos, donde las contaminaciones por gases no progresan, se les debe prestar atención por el efecto de trampa que pueden condicionar al flujo de gases por conductos cársicos, llegando a ser puntos de alta concentración, muy peligrosos.
Complejo carbonatado-terrígeno (II)
La situación en cuanto a la heterogeneidad de las propiedades es similar al caso anterior, considerando que las rocas pueden ser desde calizas arenosas o arcillosas hasta intercalaciones de areniscas y aleurolitas con calizas y margas (Fms Cojimar, Guanajay, Jabaco, Universidad). Aquí las investigaciones deben direccionarse a los problemas de buzamiento, dirección de las capas de rocas y sus propiedades de resistencia, por cuanto se dan los casos más críticos en la ingeniería geotécnica donde las intercalaciones de capas de poco espesor tienen resistencia desde muy altas a muy bajas.
Otro de los fenómenos en estas rocas del complejo II, lo constituye el agrietamiento, el cual muy a menudo responde a capas individuales dentro de las intercalaciones, pero a su vez condiciona el carso y los desprendimientos de bloques en laderas y taludes.
El carso es un fenómeno con ciertas limitaciones en su desarrollo, aunque no se descartan formas profundas considerables.
Como materiales de construcción son muy utilizadas estas rocas, aunque el porcentaje de finos que queda como matriz después de su laboreo en canteras y molinos, muy comúnmente supera el 10% lo cual limita los usos de estos áridos.
Desde el punto de vista a la vulnerabilidad y contaminación, tienen un comportamiento similar al complejo I, donde las diferencias son puntuales en zonas menos permeables. Las localidades más terrígenas son propensas a la retención de gases en los poros de los materiales, lo que permite que estos contaminantes alcancen mayores profundidades que en las rocas más porosas.
Complejo terrígeno (III)
Tiene una distribución amplia hacia la parte noroeste del territorio y están representados por las Fms Capdevila, Buena Vista y Vía Blanca. Estas rocas, por su litología muy variada son difíciles de enmarcar dentro de rangos de propiedades, pero de forma general existe la tendencia a tener valores de resistencia altos, con una cohesión significativa. Asimismo, son materiales impermeables, muy favorables para sobre ellos ubicar embalses de agua, estanques o reservorios.
Las capas más superficiales, comúnmente se consideran sedimentos o capas de meteorización, que llegan a ser menos permeables que sus rocas de origen. Estos sedimentos o capas más superficiales, en ocasiones de acuerdo a su composición granulométrica, llegan a ser fácilmente erosionados por las aguas superficiales, aspecto a tener muy en cuenta en proyectos ingenieros con excavaciones y acumulaciones de material. Esta cuestión debe ser muy observada en el caso de conformación de taludes, incluso de rocas sanas.
Como materiales de construcción tienen un uso limitado, dado por el porcentaje de finos en su composición. Son excelentes materiales para ser compactados y conformar capas impermeabilizantes, cortinas de presas, diques y hasta terraplenes, siempre que se tengan en cuenta las formas de manipulación y extracción de las canteras, pues su estratificación y buzamiento original puede ocasionar heterogeneidad granulométrica en la compactación, lo que constituye un factor importante del fallo estructural de diques y viales construidos de estos materiales.
En los análisis de vulnerabilidad a la contaminación, son muy poco vulnerables aunque tienen tendencia a la retención de gases, por su baja porosidad, hasta profundidades de 2.00-3.00 m. En general se recomienda que en caso de reservorios o lagunas de retención de contaminantes permisibles de depositar o tratar por estas vías, se conforme una capa de impermeabilización de los sedimentos de estos mismos materiales.
Complejo efusivo-sedimentario (IV)
Es de poco desarrollo espacial en el territorio representado por las Fms. Orozco y Encrusijada. Las rocas asociadas a este complejo, por su litología son muy agrietadas lo cual favorece el desarrollo de la meteorización en profundidad, proceso que hace muy inestables a estos macizos en las excavaciones, como taludes. La literatura recomienda pendientes menores de 45º, sin embargo experiencias prácticas recomiendan menores de 30º con investigaciones locales de detalle. , pues las mismas pueden extenderse y establecer vías de fugas de hasta 1 l/seg a otras zonas del macizo más permeables. Estas características también son aplicables a la dispersión de contaminantes fluidos en estos macizos.
En general los problemas de infiltración son tratados con capas de materiales terrígenos compactados, con buenos resultados, pero deben ser estudiados puntualmente.
Complejo intrusivo (V)
Tiene un desarrollo muy limitado en el territorio. Estas rocas están representadas por pequeños cuerpos de ultrabasitas serpentinizadas y gabros, las cuales tienen capas superficiales muy alteradas, producto del intenso agrietamiento que caracteriza a los macizos, dándole a su vez propiedades de alta permeabilidad. Es de destacar que en escasos metros de profundidad, producto de la yacencia de estas rocas, en estado más sano, la permeabilidad es casi nula.
Este comportamiento las recomienda como base de obras hidráulicas, sin embargo se debe de estudiar en detalle en caso de extensas áreas, pues la presencia de grietas abiertas a profundidad puede constituir un factor muy desfavorable, que condiciona fugas. Asimismo, debe ser estudiado el macizo cuando estas obras ejercen presiones hidráulicas considerables, que puedan condicionar fenómenos de sifonamiento.
Como base de cimientos son favorables, siempre que otros factores del intemperismo no actúen directamente, lo que implique un rápido deterioro de las propiedades de resistencia. Es importante que para recomendaciones de cimentación sobre estos macizos se estudien una serie de elementos y factores, muy interrelacionados. Obras ingenieras muy pesadas, pueden cimentarse en las capas más sanas, sin embargo las mismas pueden perder hasta un 20% de sus capacidades de resistencia en períodos cortos de tiempo, lo cual se incrementa si son en los hombros de presas y con pendientes abruptas y bajo la influencia de oscilaciones del NAN del embalse.
Litologías
El territorio presenta una amplia diversidad de litologías agrupadas en 20 formaciones geológicas, que incluyen desde rocas carbonatadas hasta las terrígenas; lo que a su vez establece condiciones ingeniero-geológicas algo complejas.
Características ingeniero geológicas de las formaciones del área
Formación Vía Blanca (V.B., K2 cp-m)
Las rocas de esta formación tienen una distribución muy local en la región, solo aparecen hacia el extremo norte del municipio. Su litología está representada por materiales terrígenos (argilitas, areniscas y aleurolitas), se presenta en intercalaciones con una secuencia flyshoide, las mismas van a estar muy afectadas por el intemperismo y la erosión, fenómenos físico-geológicos que van a condicionar que estén cubiertas por una capa de sedimentos que constituye el resultado de la alteración de las rocas primarias. Las capas de sedimentos van a tener los siguientes parámetros físico-mecánicos:
Grava (G) 1% Peso específico (Gs) 2.69 g/cm2
Arena (A) 20% Humedad natural (W) 20%
Limo (L) 30% Densidad húmeda (Df) 1.78 g/cm3
Arcilla (Ar) 49% Coeficiente de filtración (Kf) 10-4 m/d
Cohesión (C) 0.50 kg/cm2
Angulo de fricción interna () 17o
Hinchamiento libre (h) 3-4%
Es importante considerar que esta estratificación, se debe tener muy en cuenta para la construcción sobre taludes, o en las laderas de excavaciones. En caso de que los estratos buzen hacia el corte, se pueden condicionar la ocurrencia de deslizamientos, con una alta probabilidad. Los espesores promedios están en el orden de 2-3 m y los niveles de las aguas subterráneas están entre 3-4 m.
Para las rocas primarias, es muy difícil llegar a valores promedios si se tiene en cuenta la diversidad de litologías descritas en esta Formación, no obstante, se detallan algunas de estas propiedades como parámetros medios más considerados.
W 16%
Gs 2.67 g/cm3
f 1.80 g/cm3
Kf 10-5 m/d
Resistencia a la compresión axial sec (Rs) 60-80 kg/cm2
Resistencia a la compresión axial saturada (Rsa) 35-40 kg/cm2
Coeficiente de ablandamiento (Kb) 0.52
En estas rocas, preferiblemente los sedimentos de cobertura, son utilizados como materiales de construcción de obras hidrotécnicas, para la base de cimientos, etc.. Con estos fines se recomienda:
Humedad óptima de compactación (Wo) 20-22%
Densidad máxima seca (dm) 1.35 g/cm3
Son materiales con características favorables para la base de cimentación de obras ingenieras, aunque con un mal drenaje pueden causar empantanamiento y un progresivo deterioro de sus propiedades físico-mecánicas.
Formación Capdevila (Cp, P21)
Esta ampliamente distribuida en la porción norte del municipio. Constituida por areniscas, aleurolitas, arcillas, gravelitas, calcarenitas, margas, argilitas, grauvacas y conglomerados, muy bien estratificados Al igual que en la formación Vía Blanca, estas rocas están cubiertas por sedimentos producto de la intemperización de las rocas primarias que alcanzan espesores de hasta 1.00 m, y los cuales tienen los siguientes parámetros físico-mecánicos:
G 1% Gs 2.75 g/cm3 C 0.60 kg/cm2
A 10% W 19% 160
L 30% f 1.88 g/cm3 h 4%
A 59% d 1.57 g/cm3
Kf 10-5 m/d
Por debajo de esta capa de sedimentos, yacen las rocas de la formación descrita con ángulos de yacencia entre 45 y 900. Es de destacar que estas rocas por su variedad litológica son muy difíciles de caracterizar desde el punto de vista geotécnico, sus parámetros promedios oscilan en los siguientes rangos:
Semirocas Rocas
W 18-22% W 10%
f 1.78 g/cm3 f 1.90 g/cm3
d 1.48 g/cm3 d 1.72 g/cm3
e 0.878 Gs 2.70 g/cm3
Gs 2.78 g/cm3 Rs 40 kg/cm2
Rs 16 kg/cm2 Rsat 28 kg/cm2
Rsat 5 kg/cm2 Kb 0.70
Kb 0.31
Las rocas de esta Formación son de baja acuosidad. Es muy común encontrar localmente bolsones o lentes con una acuosidad por encima de la media para estas rocas, producto del agua en fisura que se acumula sobre estratos más arcillosos.
Como materiales de construcción se recomiendan con una Wo de 23% y una dmax de 1.40 g/cm3. Es importante tener en cuenta para su extracción de las zonas de préstamo, utilizar buldozer o equipos de laboreo horizontal para evitar capas más permeables y lograr una mezcla de litologías.
Formación Universidad (Un, P12 )
Estas rocas tienen una acuosidad muy baja, aumentando en zonas de grietas y fracturas. Sus Kf oscilan entre 0.01-0.06 m/d hasta 1 m/d, con una yacencia de las aguas subterráneas entre 8.00 y 10.00 m. Aunque es común asociar las rocas carbonatadas con el carso, en el caso de la Formación Universidad el desarrollo de este fenómeno físico-geológico está limitado por la litología arcillosa de estas rocas; se puede observar algunas solapas y grietas ampliadas por la corrosión de las rocas producto de la acción predominante de las aguas fluviales sobre los flujos subterráneos.
Los parámetros físico-mecánicos que caracterizan a estos macizos son:
Margas Calizas
W 16% W 11%
f 1.87-2.20 g/cm3 f 2.10-2.59 g/cm3
Rs 60-130 kg/cm2 Rs 240-500 kg/cm2
C 0.5-1.5 kg/cm2 C 1.00-2.00 kg/cm2
15-200 20-300
Aunque no se tienen datos de la Rsat de estas rocas, su coeficiente de ablandamiento es relativamente alto.
Por lo general es muy común observar las grietas ampliadas por la corrosión de las rocas, rellenas de arcillas plásticas formando bolsones, que no ofrecen parámetros de resistencia al macizo. Son rocas favorables como base de cimientos y en excavaciones sus taludes pueden alcanzar inclinaciones de hasta 800.
Formación Guanajay (Gn, P3)
De forma general sus parámetros físico-mecánicos responden a las litologías que la representan, descritas como intercalaciones de margas, areniscas, calizas arcillosas y calizas. Es muy importante para la caracterización ingeniero-geológica de esta formación identificar las litologías locales para su descripción geotécnica. Es muy poco probable tener asentamientos diferenciales producto de la heterogeneidad litológica descrita, aunque es un aspecto a considerar en las cimentaciones pesadas.
Son rocas utilizadas como material de canteras para diferentes usos.
Formación Jaruco (Jr, N11 )
Constituida por calizas biodetríticas arcillosas, interestratificadas con margas, subordinadamente se observan calizas arrecifales, calciruditas y calcarenitas.
Sus propiedades mecánicas están en dependencia del grado de carsificación:
W 0.2%
f 2.35 g/cm3
Gs 2.75 g/cm3
Rs 200-300 kg/cm2
Rsat 270-300 kg/cm2
Las partes masivas, donde se alcanzan espesores entre 2.50-3.00 m sin manifestaciones cársicas son excelentes bases de cimientos y pueden alcanzar valores de Rs de hasta 450 kg/cm2. No afloran en el municipio.
Formación Cojímar ( Cj, N 12A )
Está representada por secuencias rítmicas de margas, semiduras, fracturadas y calizas duras, fracturadas, cársicas. Estas secuencias son un patrón muy importante en el desarrollo del carso, con un comportamiento muy particular, donde predominan las facies arcillosas y margosas, este fenómeno es muy local, llegando a ser muy intenso en los estratos de calizas
Las propiedades físico-mecánicas van a depender del comportamiento litológico asociado a la formación descrita, los rangos promedios oscilan entre los siguientes valores:
Margas Calizas
W 3% W 0.9%
f 1.64-2.18 g/cm3 f 1.72-2.29 g/cm3
Gs 2.70-2.75 g/cm3 Gs 2.70 g/cm3
Rs 107-306 kg/cm2 Rs 200-400 kg/cm2
Rsat 57-214 kg/cm2 Rsat 100-300 kg/cm2
C 0.5-1.5 kg-cm2 C 1.5-2.5 kg/cm2
350 150
En estas rocas, el desarrollo del carso, las convierte en una base de cimentación desfavorable, aunque con medidas de mejoramiento se puede lograr óptimos resultados. Por lo general es aceptable que la superficie de apoyo de los cimientos pesados, tenga una capa sin carsificación de 2.00 m como mínimo subyaciéndola, que garantice la estabilidad de la obra. El asentamiento diferencial es muy poco probable pero en cimentaciones puntuales se debe considerar por los fenómenos de estratificación de las diferentes litologías.
Es de destacar que en muchas ocasiones los parámetros físico-mecánicos están dados para la matriz de las rocas y no se tiene en cuenta la influencia negativa que ejerce la presencia de oquedades cársicas, que pueden afectar hasta en un 30% las propiedades de las rocas.
Formación Güines (Gn, N 12 )
De edad Mioceno inferior (parte alta) - Mioceno Superior (parte baja). Se encuentra muy bien representada en todo el territorio del municipio ocupando una franja ancha en toda la porción central y sur del área. Se compone de calizas en general masivas, organógenas, con amplio desarrollo de los procesos cársicos, tanto superficiales como hipogénicos; entre las variedades de las calizas que las componen se encuentran calizas biodetríticas de grano fino a medio, fosilíferas, calizas biohérmicas, calizas dolomíticas, dolomitas, calizas micríticas sacaroidales y lentes ocasionales de margas calcáreas y calcarenitas. Está presente el proceso de dolomitización con carácter secundario. En general ofrecen una apariencia masiva.
Las propiedades geotécnicas son bastantes variables debido al grado de carsificación en las rocas y al índice de alteración que puede causar este fenómeno en los macizos.
W 0.5%
f 1.87-2.66 g/cm3
Porosidad (n) 3-31%
Gs 2.75 g/cm3
Absorción 1.5-2.8 %
Rs 200-500 kg/cm2
Rsat 200-480 kg/cm2
Estas rocas tienen las mismas dificultades que las rocas cársicas de la Formación Cojímar, cuando son utilizadas como base de cimientos. El fenómeno de la carsificación es muy intenso en las rocas de esta formación, por lo que son muy desfavorables como base de obras hidráulicas por sus altos Kf. Es importante destacar que son rocas duras pero al encontrarse muy afectadas por la carsificación, hace que sus propiedades se alteren significativamente.Como materiales de construcción son rocas muy utilizadas, solo que se deben seleccionar zonas donde la carsificación es menos intensa para lograr densidades permisibles en los materiales rocosos.
Ver además
De Artemisa.
Fuentes
- Archivo del CITMA de Artemisa
