Estudio de riesgos por hundimiento en la zona urbana y conurbada de la ciudad de Ameca, Jalisco. Servicio Geológico Mexicano Subdirección de Geología Gerencia de Geología Ambiental junio de 2005 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 Estudio de riesgos por hundimiento en la zona urbana y conurbada de la ciudad de Ameca, Jalisco. CONVENIO DE COLABORACIÓN ENTRE EL MUNICIPIO DE AMECA Y EL SERVICIO GEOLÓGICO MEXICANO 2005 Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 1 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 ÍNDICE I.- Introducción 6 I.1.- Objetivo 6 I.2.- Localización 7 I.3.-Antecedentes 7 I.3.1.- Estudios previos 8 I.3.1.1.- Estudios hidrogeológicos 8 I.3.1.2.- Estudios tectónicos 11 I.3.1.3.- Estudios geológicos 12 I.3.1.4.- Estudios geofísicos 13 I.3.1.5.- Estudios de calidad de agua 16 I.3.1.6.- Estudios de daños 17 II.- Peligros naturales 20 II.1.- Variables de riesgo 20 II.2.- Definición de peligro 20 II.3.- Definición de exposición 21 II.4.- Definición de vulnerabilidad 21 II.5.- Definición de riesgo 21 II.6.- Metodología de trabajo 22 II.6.1.- Trabajo de gabinete 23 II.6.2.- Trabajo de campo 23 III.- Estudio regional 25 IV.- Estudio de detalle 33 IV.1.- Falla El Borracho – Ameca 33 IV.2.- Falla La Blanca 38 IV.3.- Falla La Barranca 39 IV.4.- Zonificación de fallas 41 IV.5.- Fracturas geológicas 43 IV.6.- Estudio de detalle de zanjas en el terreno 46 IV.6.1.- Zanja uno 47 IV.6.2.- Zanja dos 51 IV.6.3.- Zanja tres 53 Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 2 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 IV.7.- Hundimiento del terreno 56 IV.8.- Modelo de regionalización del hundimiento 63 IV.9.- Fallas geológicas en la zona urbana 66 IV.10.- Exposición de peligro por falla geológica 67 IV.11.- Vulnerabilidad física 74 IV.12.- Riesgo geológico 76 V.- Estudio de micro detalle 80 V.1.- Estudio geofísico de resistividad 80 V.2.- Equipo 85 V.3.- Análisis de datos de resistividad 86 V.4.- Análisis de datos de sondeo eléctrico vertical 88 V.4.1.- SEV 1 N-S y 1 E-W 88 V.4.2.- SEV 3 y 4 89 V.4.3.- SEV 5 91 V.4.4.- SEV 6 91 VI.- Conclusiones 93 VII.- Recomendaciones 95 Bibliografía Anexos Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 3 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 Participantes M.C. Carlos F. Yánez Mondragón Ing. Jesús Rosales Gómez Planeación y supervisión Supervisón geológica Geología de detalle M. C. Jesús Uribe Luna Ing. Alfredo Oregel Romero Ing. Suheih Cuevas Salgado Lic. Aura Ramos Lora Supervisión y procesamiento Levantamiento geológico Levantamiento geológico Procesamiento de datos Geología regional Ing. J. Eduardo Cendejas Cruz Ing. Jesús Benítez López Planeación y supervisión Levantamiento geológico Geofísica de micro detalle Ing. Israel Hernández Pérez Ing. Antonio Cano Martín Tec. Adrián Garnica Pérez Planeación y supervisión Jefe de brigada de geofísica Levantamiento geofísico Agradecimientos Geog. Luis Valdivia, profesor - investigador de la Universidad de Guadalajara, Jalisco. Quien amablemente proporcionó datos de daño estructural en casas habitación de la zona urbana de Ameca y datos digitales y bibliográficos. Arq. David Venegas. Director de Desarrollo Urbano. Quien amablemente proporcionó información digital e impresa y el apoyo logístico durante la realización del proyecto. Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 4 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 I.- INTRODUCCIÓN Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 5 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 I.- INTRODUCCIÓN En el año de 2004, el gobierno del municipio de Ameca, solicitó al Consejo de Recursos Minerales, un estudio geológico – geofísico para determinar el origen, las causas y efectos por los hundimientos presente en la ciudad de Ameca, Jalisco. En septiembre del mismo año se elaboró un convenio de colaboración para desarrollar el proyecto en un lapso de seis meses enfocando a tres niveles de información, regional, detalle y micro detalle, para determinar el origen regional y local de los hundimientos y las características de los efectos en la zona urbana. El estudio regional se enfocó a la determinación de los sistemas de fallas y fracturas regionales que afectan al municipio y que se presentan a lo largo del valle, mientras que el estudio de detalle se enfocó a la determinación de las causas y efectos en la zona urbana y suburbana y finalmente el estudio de micro detalle se enfocó al nivel de calle y predio dentro de la zona urbana afectada. Con estos tres niveles de estudio se obtuvo un panorama completo del origen y las causas de los hundimientos en la ciudad de Ameca, que se describen de forma sencilla en este informe, que para su análisis y detalle técnico se puede desplegar y consultar en una base de datos dentro de un sistema de información geográfica. Una de las grandes ventajas de contar con un sistema de información es la rapidez y la facilidad para consultar los diferentes niveles de información, sin limitaciones técnicas para los usuarios, con posibilidades de obtener productos digitales e impresos desde un nivel de predio hasta regional en los alrededores de la zona urbana de Ameca. Esta herramienta facilitará la toma de decisiones en los ordenamientos de uso de suelo actual y futuro, para la planeación del mantenimiento y construcción de obras y servicios, para la propuesta de apoyos del fondo para la prevención de desastres y muchos otros que ayudarán a definir los planes y programas de prevención y mitigación por parte del municipio. I.1.- OBJETIVO Determinar el origen y los efectos por hundimiento y considerar el peligro, la exposición y la vulnerabilidad de la zona urbana de la ciudad de Ameca, Jalisco. Finalmente, emitir las acciones de mitigación y prevención de riesgos por hundimiento. Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 6 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 I.2.- LOCALIZACIÓN La zona de estudio se encuentra dentro del municipio de Ameca, limitado por las coordenadas 20° 37’ 30’’ , 20° 30’ 00’’ de latitud norte y 104° 00’ 00’’, 104° 06’ 30’’ de longitud oeste (Figura 1). Tiene una superficie de 159.4 km2 y comprende el área de la ortofoto digital F13D63f (INEGI, 1996). Figura 1. Localización de la zona de estudio del proyecto de Ameca, en el municipio del mismo nombre, al noroeste del estado de Jalisco. I.3.- ANTECEDENTES Los hundimientos del terreno que se han presentado en la ciudad de Ameca, Jalisco, desde 1982 afectaron numerosas casas, bienes y servicios y se manifiestan en superficie como “escalones” en el pavimento y en las banquetas, fracturas en paredes y pisos y en algunos casos en techos. Los estudios previos realizados por la Universidad de Guadalajara y su campus CU Valles se enfocaron al estudio de grietas en el terreno, los daños en las viviendas y a personas afectadas. En dichos trabajos se consideró que los hundimientos se debían a factores de sobre explotación de agua subterránea; sin embargo también se consideraron factores geológicos como: fracturas y sismicidad. Si bien las condiciones locales no fueron concluyentes se determinó la posición del Valle de Ameca dentro de una depresión tectónica relacionada al movimiento de una porción de la corteza terrestre denominada “Bloque de Jalisco”, dentro de un sistema de fallas normales, desde Chapala hasta Compostela. En cuanto a la sismicidad se han Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 7 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 considerado los eventos ocurridos en 1567 y 1875 para llegar a la conclusión de que la sismicidad de la región ha contribuido en el movimiento de los materiales granulares y porosos y su hundimiento consecuente (Giasa, 2001). I.3.1.- ESTUDIOS PREVIOS Los estudios previos se pueden subdividir en hidrogeológicos, tectónicos, geológicos, geofísicos, de calidad del agua, en orden de importancia y de estos, los relacionados con la extracción de agua subterránea son los más numerosos y significativos por sus detalles técnicos, los cuales han sido considerados como uno de los factores que han contribuido al desarrollo de los hundimientos en la zona urbana de Ameca. De manera general, los estudios que se consultaron están relacionados a los temas de exploración, registros eléctricos, tectónicos, calidad del agua; entre otros, estos se comentan brevemente en las siguientes secciones. I.3.1.1.- ESTUDIOS HIDROGEOLÓGICOS En 1990 se obtuvieron las primeras medidas de aforo de pozos de agua (Alcor, 1990) y la determinación de los niveles estático y dinámico (Servicios, 1990). En 1995 se obtuvo un registro del nivel estático de 50 m del pozo La Reyna el cual tuvo una profundidad de 160 metros (Inplan, 1995), en el que de acuerdo a un video se determinó la presencia de materiales granulares con buenas condiciones para la extracción de agua. Los primero registros eléctricos de otros pozos demostraron la presencia de materiales granulares como gravas y arenas hasta una profundidad de 230 m (Geoex, 1996), con la presencia de materiales arcillosos en un intervalo de 195 a 210 m de profundidad. En 1997 se obtuvieron otras medidas de niveles de agua subterránea (Permex, 1997) como en el pozo de la Unidad Deportiva Municipal (Aquaterra, 1997) donde se midió un nivel estático de 65 m en una perforación total de 250 m de materiales granulares, con muestras de agua limpia. En el año de 2002 se estudió el pozo de la Presidencia Municipal (Alcor, 2002) para determinar la calidad de agua, en el que su nivel estático fue de 10 m y las muestras de agua obtenidas mostraron gran cantidad de agua turbia. En 2003, en el pozo San Juan, se determinó nuevamente la granulometría gruesa y permeable a una profundidad de 186 m (Geoex, 2003) con muestras de agua limpia. Estos estudios confirmaron la presencia de un acuífero libre con las mejores medidas de gasto en la porción norte de la ciudad de Ameca en la cual se encuentran materiales Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 8 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 granulares, porosos y permeables de un antiguo coluvión expuesto en la mayor parte del valle de Ameca. La zona de recarga comprende la porción alta del valle y parte de la sierra del Cerro Grande de Ameca. En ésta última se encuentran rocas ígneas volcánicas e intrusivas muy fracturadas. El coluvión de Ameca se compone de gravas gruesas y finas, arenas y limos dispuestos sub horizontalmente en capas gruesas, sin consolidar, con una alta porosidad primaria y una buena permeabilidad que favorece la acumulación y el flujo de agua subterránea, desde la parte alta de la sierra hasta la parte central del valle. Con base en la información disponible se construyó una base de datos de pozos de agua que contiene, entre otros datos, las medidas de nivel estático y dinámico registrados entre los años 1995 y 1998 (Figura 2). Figura 2.- Base de datos de pozos de agua disponibles entre 1995 y 1998. Con base en los datos disponibles de los años 1995 y 1998 se construyó un modelo de interpolación basado en el modelo matemático “kriging” para configurar la distribución de líneas de igual valor de nivel estático (Figura 3) donde se muestra la mejor distribución y condición hidrológica de nivel estático al norte de la zona urbana, principalmente en la zona del panteón municipal, al norte de la antigua vía de ferrocarril. Este es un modelo de interpolación que proporciona una buena idea de la configuración del acuífero y es útil para soportar el argumento de un acuífero de buenas condiciones de permeabilidad y porosidad en la porción norte de la zona urbana. Si bien no se tiene un registro sistemático del nivel estático y está limitado al periodo 1995 – 1998, las condiciones geohidrológicas se mantienen estables debido a las características de permeabilidad del coluvión de Ameca, ya que se encuentra estable en la actualidad. Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 9 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 Figura 3.- Modelo matemático de nivel estático de agua subterránea de pozos de agua, entre 1995 y 1998. En el mismo sentido se trabajaron los datos de nivel dinámico y se obtuvo una configuración de curvas de igual valor de profundidad (Figura 4) se observa que el nivel dinámico del acuífero explotado tiene valores altos de su nivel en la porción norte de la ciudad, donde se encuentran las mejores condiciones de porosidad y permeabilidad. Nuevamente el modelo de interpolación es útil para demostrar la capacidad del acuífero en el valle de Ameca y las condiciones geohidrológicas son muy buenas aun cuando el acuífero se explota intensamente para proporcionar agua a las actividades agrícolas de la región. Si bien es cierto que el registro de nivel dinámico no es sistemático y está limitado al periodo 1995 – 1998, el modelo es bastante útil para comprender las condiciones del acuífero, la y sus características de permeabilidad y porosidad en la porción norte de la ciudad. Con este modelo también se soporta el argumento de la zona de recarga de la porción norte de la zona urbana, principalmente entre El Portezuelo, Buenos Aires y Ameca. Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 10 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 Figura 4.- Modelo matemático de nivel dinámico de agua subterránea de pozos de agua, entre 1995 y 1998. I.3.1.2.- ESTUDIOS TECTÓNICOS Los trabajos regionales de la geología y la estructura tectónica determinaron que la región de Ameca se encuentra dentro de una fosa tectónica denominada Tepic – Zacoalco (Delgado, 1984) relacionada a fallas de orientación NW-SE (Luhr y Lazar, 1985) que son parte de un bloque tectónico mayor (Nieto, et al., 1985) denominado Bloque Jalisco (Rosas, et al., 1997). En esos trabajos se consideró al valle de Ameca como la parte baja de una semi fosa tectónica limitada al norte por una falla de tipo normal (Falla Ameca – Ahuisculco), de orientación principal noroeste – sureste. Los trabajos de detalle de la carta geológico - minera (Coremi, 2001) dieron nombre a la falla normal La Barranca en el flanco sur del Cerro Grande Ameca y a las fallas La Blanca y El Borracho, en los límites sur y oriente del cerro El Ocotillo. Otros trabajos han definido la posición del valle de Ameca dentro del sector occidental de la Faja Volcánica Transmexicana (Ferrari, 2000) en donde se encuentran rocas volcánicas de composición de andesita y basalto del Mioceno Tardío (10 - 9 ma.), riolita y basalto del Plioceno Temprano (5 - 3 ma.) y andesita y basalto del Plioceno Tardío – Cuaternario (2 Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 11 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 – 0.1 ma) las que se han formado dentro de un ambiente tectónico particularmente del límite septentrional del Bloque de Jalisco. En esta zona del occidente de México (Figura 5), se encuentra una región sismo tectónica activa, entre Amatlán y Ameca, denominada Región de Amatlán de Cañas, con una sismicidad baja registrada entre 1996 y 1998, de 2 a 4 grados Richter y menos de 35 km de profundidad (Rutz y Núñez, 2004). Figura 5.- Estructuras geológicas regionales del occidente de México. Nótese la ubicación de la ciudad de Ameca en el límite norte del borde. La región del valle de Ameca se encuentra dentro de la región “D” de la zonificación sísmica de la República Mexicana (CFE, 1993) que se caracteriza por ser una zona de peligro alto que presenta grandes sismos frecuentes y aceleraciones del terreno superior al 70% del valor de la gravedad. Durante el sismo de enero del 2003, la región de Ameca se encontró en una zona de seis grados de la escala de Mercalli y sufrieron daño 15 viviendas de las cuales, 7 tuvieron daño leve, 7 tuvieron daño parcial y una tuvo daño total (CENAPRED, 2004). I.3.1.3.- ESTUDIOS GEOLÓGICOS Los estudios previos acerca de la estratigrafía y las estructuras de fallas fueron elaboradas por el INEGI el cual representó en un mapa geológico (INEGI, 1993) los tipos de rocas y estructuras geológicas del valle de Ameca. En dicho trabajo se puede Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 12 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 analizar que la ciudad de Ameca se encuentra asentada sobre materiales de tipo aluvial, depositados en antiguos cauces del Río Ameca y la presencia de estructuras geológicas como fallas y fracturas que limitan al valle en su porción norte. El Consejo de Recursos Minerales editó en 2001 (Coremi, 2001) la carta geológico - minera que se enfocó hacia la cartografía de evaluación geológica, minera y geoquímica. En la cartografía geológica se muestra la presencia de materiales sedimentarios como el aluvión que cubre gran parte de la superficie del valle de Ameca limitado al norte por rocas volcánicas de composición basáltica y riolítica; así como rocas ígneas intrusivas y al sur por rocas volcánicas de composición andesítica (Figura 6). Figura 6.- Mapa geológico del valle de Ameca y estructuras geológicas regionales como fallas y fracturas. I.3.1.4.- ESTUDIOS GEOFÍSICOS Los primeros estudios geofísicos realizados en la región de Ameca se basaron su exploración para la localización de agua subterránea, mediante registros eléctricos de pozos que demostraron la presencia de materiales granulares como arenas y gravas hasta una profundidad de 230 m (Geoex, 1996) con la presencia de materiales arcillosos en un intervalo de 195 a 210 m y además se obtuvieron medidas en video grabación de algunos pozos (Borma, S.A., 1995). Otros estudios se enfocaron a las propiedades eléctricas de los materiales granulares del subsuelo (Aquaterra, 1996) con registros Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 13 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 eléctricos de algunos pozos (Hidroconstrucciones, S.A., 1997, 2002, 2003). En 1988 se realizó otro estudio de resistividad aparente de dos sondeos en el pozo La Isla (Eglas, 1988) y se determinó la presencia de materiales granulares hasta 221 m de profundidad. Otros trabajos de detalle de sondeo eléctrico vertical determinaron la presencia de materiales sedimentarios granulares permeables que contienen agua subterránea (Aquaterra, 1996) hasta una profundidad de 250 metros en el valle de Ameca (López, 2004). Así mismo, otros trabajos se realizaron de acuerdo a las propiedades de conductividad de los materiales permitieron conocer con bastante aproximación, la estratigrafía y las condiciones geohidrológicas en el subsuelo. En éste último aspecto se desarrolló otro estudio geofísico de sondeo eléctrico vertical (SEV) en 1996 y con los datos disponibles proporcionados por el municipio se elaboró una base de datos (Figura 7) en donde se tiene la profundidad, el nivel de corte litológico y la resistividad en ohms. Figura x.- Base de datos del sonde eléctrico vertical de 1996. Con base en los registros del sondeo eléctrico vertical se elaboró un mapa de los puntos de sondeos (Figura x); en los cuales, se ha demostrado el espesor de 200 metros de coluvión en el subsuelo de la zona urbana de Ameca y la presencia de rocas volcánicas a más de 200 metros. Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 14 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 Figura 8.- Mapa de puntos de sondeo eléctrico vertical de 1996. Nótese la distribución de cuatro sitios en el norte de la zona urbana de Ameca. Otro tipo de estudio geofísico lo conforma la carta de campo magnético total editada por el Consejo de Recursos Minerales (Coremi, 1995) que muestra la configuración de valores que varían de –100 a 10 nanoteslas, en la zona urbana de Ameca en la que los materiales granulares del valle y valores altos desde 200 y hasta 450 nanoteslas, se presentan en los cerros El Ocotillo y Cerro Grande de Ameca, correspondiendo a rocas ígneas intrusivas de composición granítica y granodiorítica delimitadas por las fallas normales La Barranca, La Blanca y El Borracho (Figura 9). Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 15 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 Figura 9.- Campo magnético total del valle de Ameca en 1995. Nótese los valores altos de nanoteslas en la región noroccidental de la zona urbana de Ameca, relacionados con rocas ígneas intrusivas de composición granítica (Coremi, 1995). I.3.1.5.- ESTUDIOS DE CALIDAD DEL AGUA Los primeros estudios documentados de calidad de agua se enfocaron a la exploración de agua subterránea y el servicio de alcantarillado (Arellano, 1985) así como en estudios de calidad del agua en pozos del agua potable (Alcor, 1990). Los estudios determinaron que los pozos ubicados al sur de la ciudad, denominados por los números 1, 2 y 11, presentaron parámetros fuera de la norma (SAPAJAL, 1995), presentando principalmente material fecal, arsénico, color y olor de agua, por lo que el estudio concluyó no utilizar los pozos para extracción del agua potable y recomendó su cierre definitivo. Con los datos disponibles se construyó una base de datos con información de la calidad del agua registrada, entre 1996 y 1997, entre otros, de sólidos totales y sólidos totales disueltos. Es importante comentar que la temperatura y el pH registrados muestran agua subterránea relacionada la actividad meso termal en el subsuelo de la zona urbana (Figura 10). Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 16 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 Figura 10.- Tabla de datos de calidad de agua subterránea de pozos en la zona urbana de Ameca. Nótese los valores altos de temperatura y Ph para la mayor parte de ellos. Los estudios de monitoreo de calidad de agua muestran que los pozos de la porción norte de la zona urbana de Ameca tienen la mejor calidad y aquellos ubicados al sur presentaron valores de calidad fuera de la norma por lo que fueron cerrados definitivamente. Si bien es cierto que los datos con escasos, son suficientemente válidos para soportar el argumento de que los pozos de agua del norte de la ciudad presentan las mejores condiciones de calidad del acuífero por lo que es importante señalar el cuidado que debe tener la zona de recarga del norte de la ciudad en relación a futuros crecimientos urbanos (Figura 11). Figura 11.- Distribución de pozos con monitores de calidad de agua entre 1996 y 1997. I.3.1.6.- ESTUDIOS DE DAÑOS Debido a los daños que se presentaron en la ciudad de Ameca por el sismo del año de 2002, Protección Civil del Estado de Jalisco y el Centro Nacional de Prevención de Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 17 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 Desastres presentaron un reporte sobre los daños en construcciones y viviendas (Domínguez y Flores, 2003), en el cual se concluyó que la extracción de agua del subsuelo era la causa de los hundimientos diferenciales del suelo de la ciudad. Durante 2004, la Universidad de Guadalajara realizó un censo de 660 casas y propiedades dañadas con un registro de fichas de campo en las cuales, además de la posición geográfica de la propiedad dañada se ubicó el tipo de daño, tanto por sismos ocurridos en el año de 2002 como por fallas geológicas. Estudios más recientes relacionaron los daños de estructuras y hundimientos con fallas y fracturas reactivadas debido a la extracción de agua subterránea (Valdivia, et. al., 2004). Con base en los datos disponibles de la posición de propiedades dañadas se construyó un mapa de puntos que representan el registro en campo de más de 600 propiedades dañadas (Figura 12). Los sitios de daños muestran que las propiedades con daños por temblores se ubican en la porción central de la ciudad y los daños más numerosos se deben a fracturas por la presencia de fallas geológicas. Figura 12.- Censo de propiedades dañas entre 2002 y 2003. Nótese la distribución de sitios en la parte central de la zona urbana. Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 18 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 II.- PELIGROS NATURALES Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 19 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 II.- PELIGROS NATURALES Los peligros que ocurren en la naturaleza se subdividen en dos grandes grupos: peligros geológicos y peligros hidrometeorológicos. Para el proyecto de Ameca, únicamente se han considerado los peligros geológicos de los cuales se ha determinado, con base en los estudios previos, los peligros por fallas y fracturas geológicas, son la causa de los hundimientos y daños que se presentan en Ameca. Una falla geológica se define como una discontinuidad de un cuerpo de roca que ha sido dividido por fuerzas tectónicas en dos o más bloques, los cuales presentan un movimiento relativo entre sí, mientras que una fractura es también una discontinuidad en la roca pero no se presenta movimiento relativo entre bloques (Sedesol y Coremi, 2004). II.1.- VARIABLES DE RIESGO Para determinar el riesgo en el que se encuentra la ciudad de Ameca por efecto de los hundimientos sensiblemente registrados por la población a partir de 1985, se requiere considerar a las variables de peligro, exposición y vulnerabilidad, en acuerdo a los términos y procedimientos que ha utilizado el Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED) y Protección Civil. Solo con estas variables es posible determinar cuantitativa y cualitativamente el riesgo natural presente en el valle y en la ciudad de Ameca. Estas variables se relacionan entre sí de acuerdo a la expresión de riesgo: Riesgo ( R) = Peligro (P) x Exposición (E) x Vulnerabilidad (V) II.2.- DEFINICIÓN DE PELIGRO El peligro (P) se define como la probabilidad de ocurrencia de un evento o fenómeno de cierta intensidad que puede causar daño en un lugar determinado (CENAPRED, 2001). También se define como proceso o fenómeno de carácter natural o antropogénico (tecnológico) que puede originar daños a la población, los bienes, servicios o el medio ambiente natural (Olcina y Ayala, 2002). En la ciudad de Ameca se han identificado tres tipos de peligros naturales que son: • Peligros asociados a fallas geológicas • Peligros relacionados con fracturas geológicas en las rocas y materiales Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 20 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco • 27/06/2005 Peligros relacionados a grietas en el terreno, fracturas en casas – habitación y hundimiento del terreno. El peligro por hundimiento es la probabilidad de movimiento vertical, por acción y efecto de la gravedad, que afecta y desplaza el suelo, el terreno o algún otro elemento de la superficie terrestre. El hundimiento del terreno puede tener su origen por el colapso de cavernas en rocas calcáreas, por lo que se le llama hundimiento cárstico, por compactación de materiales granulares o hundimiento diferencial, por la presencia de fallas geológicas o hundimiento tectónico o por otros factores de actividad humana (Olcina y Ayala, op. cit.) II.3.- DEFINICIÓN DE EXPOSICIÓN. La exposición (E) es la cantidad de vidas humanas, bienes, servicios o medio ambiente expuestos a la acción de un peligro natural o antropogénico (que se encuentran en un lugar que es factible de dañado por un evento. También se define como el conjunto de personas, bienes, servicios o medio ambiente expuestos a la acción de un peligro (Ayala, 2002a). II.4.- DEFINICIÓN DE VULNERABILIDAD. La vulnerabilidad (V) se define como la probabilidad de que un sistema social se vea afectado. También se define como la probabilidad de que lo expuesto para ser dañado por la acción de un peligro con determinada severidad (Ayala, 2002b). El valor de vulnerabilidad es 1 si existe y es cero si no se presenta. II.5.- DEFINICIÓN DE RIESGO El Riesgo (R) se define como la probabilidad de que ocurra un desastre en una zona o sitio determinado por la relación de las variables: peligros, exposición y vulnerabilidad. También se define como probabilidad de pérdida o daño esperado, pérdida que puede medirse en términos de muertos, heridos, dinero o ambiente natural. En la determinación del riesgo se requiere considerar el periodo de retorno ( r ) que es el número de años que han de pasar en promedio para que una determinada severidad sea igualada o excedida. Así mismo, la probabilidad de excedencia es la probabilidad anual de que una determinada peligrosidad sea excedida (Ayala, op cit.) y que se expresa Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 21 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 como el inverso de el periodo de retorno ( 1 / r ). De manera gráfica se representa la relación de las variables de riesgo como la sumatoria del peligro, la exposición y la vulnerabilidad (Figura 13). Figura 13.- Variables de riesgo. Riesgo (R) = peligro (P) x Exposición (E) x Vulnerabilidad (V) II.6.- METODOLOGÍA DE TRABAJO El estudio esta basado en los procedimientos metodológicos de análisis de información, interpretación geológica, verificación de campo, toma de datos geológicos y obtención de datos geofísicos en campo, reinterpretación, definición de temas, resultados, conclusiones elaboración de una base de datos y un informe del proyecto, entre otros. El estudio esta definido en tres niveles: • Regional • Detalle • Micro detalle El estudio regional consistió en el análisis de información de fotografías aéreas, ortofoto digital, imágenes de satélite Landsat y Quick bird, modelo digital de elevación, hipsografía y trabajo de verificación de campo. El estudio de detalle, en el enfoque geológico se elaboró mediante la recopilación de la información existente, su integración y análisis, con verificación de campo, la reinterpretación de datos y la integración de la información en una base de datos. El estudio de micro detalle se Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 22 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 elaboró con el soporte de los estudios regional y de detalle para definir líneas de sección con el registro de resistividad del terreno, la definición de sitios con peligro y puntos de control, la planeación de estudios de sondeo eléctrico vertical, la integración de los datos y la elaboración de una base de datos. Finalmente los resultados de los estudios se integraron en un sistema de información geográfica para el despliegue y la consulta de una forma rápida y sencilla. II.6.1.- TRABAJO DE GABINETE En esta actividad se recopiló la información gráfica, impresa o digital disponible, de los temas de planimetría, altimetría, hidrología, erosión, imágenes de satélite, fotografías aéreas, ortofoto digital, integración de datos y elaboración de los mapas temáticos de los estudios regional, detalle y micro detalle. Además, se elaboraron los programas de verificación de campo, los procesos de datos de campo, su captura en una base de datos y su incorporación dentro de un sistema de información geográfica. El trabajo de estudio regional consistió en cubrir con imágenes de sensores remotos una superficie cercana a 130 km2 para abarcar la zona urbana y conurbada de la ciudad de Ameca, con imágenes digitales de los sensores Landsat y Quick Bird; así como, la ortofoto digital y el modelo digital de elevación. II.6.2.- TRABAJO DE CAMPO El trabajo de campo del estudio regional consistió en adquirir datos del tipo de estructura geológica, datos estructurales como rumbo y echado de planos de falla, rumbo y echado de planos de fracturas y análisis de la frecuencia espacial de las estructuras geológicas por kilómetro cuadrado. El trabajo de detalle consistió en la recopilación de datos relacionados con: puntos de control, datos de tipo de estructura, tipos de roca, abertura, longitud y densidad de fracturas, radios de afectación en zonas de falla y medidas de hundimiento del terreno. El trabajo de micro detalle se basó en la generación de un registro de resistividad en 52 líneas de sección, con más de 5900 sitios de registro mediante el arreglo polo – dipolo, que cubrieron 15.4 km lineales. De éste trabajo, se interpretaron anomalías de resistividad que llevaron a la consideración de un estudio de mayor detalle en 11 líneas de sección con el arreglo dipolo – dipolo. Además se elaboraron seis registros de sondeo eléctrico vertical (SEV) para determinar las características geológicas del subsuelo. Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 23 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 III.- ESTUDIO REGIONAL Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 24 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 III.- ESTUDIO REGIONAL El estudio regional consistió en la interpretación de sensores remotos, como son la imagen del satélite Landsat de 1996, con resolución espacial de 30 metros, en los compuesto de bandas 7, 4, 1 y 1, 2, 3; la imagen de satélite Quick bird de 2004, con resolución espacial de 2 metros; la ortofoto digital de INEGI de 1996 y las fotografías de vuelo bajo de 1998. La primera interpretación de las estructuras geológicas regionales se basó en la perspectiva de la imagen Landsat y el modelo digital de elevación, para determinar el patrón estructural regional. De ésta interpretación, se identificó un sistema principal que consiste de una serie de lineamientos con orientación noroeste – sureste (NW – SE) con ligeras variaciones hacia el oeste, que se presentan en el valle de Ameca y que regionalmente se extienden hasta Amatlán de Cañas (Figura 14). Figura14.- Imagen de satélite Landsat del valle de Ameca. En la imagen de satélite es significativa la posición de la ciudad de Ameca dentro de un valle tectónico, limitado al norte por un bloque levantado, en el Cerro Grande de Ameca y por otro bloque levantado hacia el sur, en San Ignacio. Con base en la respuesta espectral de las rocas y materiales de la superficie terrestre y con los criterios Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 25 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 fotogeológicos de tono y textura es posible identificar de forma analógica ciertos patrones lineales definidos en el relieve terrestre, los cuales se resaltan y son más fáciles de identificar en una vista en perspectiva (Figura 15) obtenida al sobre poner la imagen al modelo digital de elevación. Figura 15.- Imagen de una vista en perspectiva del valle de Ameca. Imagen Landsat sobre puesta al modelo digital de elevación. Para apoyar la interpretación analógica de la imagen se realizó un proceso de ¨ realce de bordes ¨ para determinar la frecuencia espacial de píxeles que tienen una continuidad de respuesta espectral en un patrón preferencial. La imagen obtenida muestra una marcada frecuencia espacial de altos valores espectrales en los cambios de pendiente entre la sierra del Cerro Grande y el Valle de Ameca que delimita y separa las llanuras onduladas de las llanuras planas. En estas zonas el drenaje denso y medianamente profundo desaparece en la planicie del valle de Ameca y es utilizado como un criterio utilizado para la interpretación de estructuras geológicas de fallas de tipo normal; a lo largo del cual el terreno es desplazado en sentido vertical. Por sus características regionales bastante definidas en una dirección preferencial se le denominaron estructuras regionales de primer orden (Figura 16). Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 26 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 Figura 16.- Imagen con proceso de realce de borde. Nótese la definición de lineamientos relacionados a estructuras geológicas. Con éste mismo procedimiento se interpretaron lineamientos de segundo orden con una tendencia de orientación noreste - suroeste (NE–SW) y con una menor frecuencia espacial se presentan lineamientos con orientación casi Norte - Sur (N–S), a los que se denominó de tercer orden (Figura 17). Con el modelo digital de elevación y la carta topográfica se analizaron cambios morfológicos del terreno en la zona de fallas que muestran formas curvas y escalones que sugieren desplazamientos del terreno debido a las estructuras geológicas, principalmente en las cotas topográficas de 1240 y 1260 metros. La hipsografía de veinte metros a partir de la cota 1240 es importante, porque delimita los bloques tectónicos de la zona de estudio y es un criterio utilizado para distinguir las diferentes estructuras. Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 27 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 Figura 17.- Interpretación analógica de las estructuras geológicas. Nótese el sistema de fallas regionales en dirección preferencial o de primer orden noroeste – sureste y en segundo orden las de orientación noreste – suroeste. Con la interpretación analógica y digital se llevó a cabo la verificación de campo y su registro mediante el uso de la impresión de la ortofoto de 1996, los datos adquiridos de rumbo y echado de las estructuras de fallas geológicas; así como, la identificación del tipo de estructura se marcaron y se elaboró una base de datos. Las trabajos previos definieron a las estructuras regionales del valle de Ameca (Coremi, 2001) como estructuras de fallas geológicas de tipo normal. Las fallas identificadas de manera regional son de tipo normal, si bien pueden presentar en uno o varios segmentos, un componente de movimiento lateral. Particularmente en la zona suburbana y urbana de la ciudad, los movimientos relativos entre bloques definen un movimiento normal, donde la parte central del sistema de las fallas es una fosa o depresión tectónica (Figura 18). Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 28 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 Figura 18.- Estructuras geológicas regionales obtenidas mediante la interpretación analógica. Lineamientos sobre puestos a la ortofoto digital. La interpretación de las estructuras regionales fueron sobrepuestas a la imagen de satélite Landsat en compuestos de bandas del espectro visible (1, 2, 3) para resaltar la relación entre las rocas, los materiales y las zonas de falla (Figura 19). Con este nivel de información se ha definido la relación de las estructuras geológicas con la zona urbana, es decir, las estructuras regionales cruzan la zona urbana de Ameca y tienen su continuidad en dirección noroeste – sureste, están relacionadas al sistema de fallas de Amatlán de Cañas y al límite septentrional del “Bloque de Jalisco”. Con esta evidencia como argumento se presenta regionalmente el origen de estructuras geológicas como fallas y fracturas dentro de la zona urbana de Ameca. Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 29 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 Figura 19.- Imagen Landsat en el compuesto 1, 2, 3. Nótese la delimitación de las estructuras de fallas geológicas. Nótese también que en líneas rojas se muestra la zona urbana de Ameca. Finalmente las estructuras regionales se han sobrepuesto a una imagen de alta resolución espacial como es la imagen del sensor Quick Bird que tiene un tamaño de píxel de 2 metros por lo que es posible visualizar las estructuras regionales hasta un nivel de manzana o predio dentro de la zona urbana (Figura 20). Este mapa de estructuras regionales se ha tomado como base para el trabajo geológico y para el trabajo geofísico. De esta manera, la perspectiva regional da pie a los estudios geológicos de detalle y a los estudios geofísicos de micro detalle, descritos en las siguientes secciones (Figura 21). Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 30 Riesgos por hundimiento en la ciudad de Ameca, Jalisco 27/06/2005 Figura 20.- Estructuras regionales sobrepuestas a una imagen quick bird de alta resolución espacial de la zona urbana de Ameca. Figura 21.- Estructuras regionales sobrepuestas a una imagen de ortofoto digital de la zona urbana y conurbada de Ameca Nótese en rojo las estructuras de falla geológicas regionales que se extienden en la zona urbana. Servicio Geológico Mexicano – Municipio de Ameca 31