Jose Cruces

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UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR

Coordinacin de Ingeniera Geofsica

Ingeniera Geofsica

MODELADO GRAVIMTRICO 3D DEL BASAMETO DE LA CIUDAD DE CUMA, ESTADO SUCRE, CO FIES DE MICROZOIFICACI SSMICA

Por:

Br. Jos Alejandro Cruces Zabala

Proyecto de Grado

Presentado ante la Ilustre Universidad Simn Bolvar

Como requisito Parcial para optar por el ttulo de

Ingeniero Geofsico

Sartenejas, abril del 2008

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UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR

Coordinacin de Ingeniera Geofsica

Ingeniera Geofsica

MODELADO GRAVIMTRICO 3D DEL BASAMETO DE LA CIUDAD DE CUMA, ESTADO SUCRE, CO FIES DE MICROZOIFICACI SSMICA

Por:

Br. Jos Alejandro Cruces Zabala

Realizado con la asesora de:

Dr. Carlos Izarra

Ing. Jess Alberto Moncada

Proyecto de Grado

Presentado ante la Ilustre Universidad Simn Bolvar

Como requisito Parcial para optar por el ttulo de

Ingeniero Geofsico

Sartenejas, abril del 2008

3

Este trabajo ha sido aprobado en el nombre de la Universidad Simn Bolvar por el

siguiente jurado calificador:

Prof. Michael Schmitz. Presidente

Prof. Carlos Izarra

Ing. Jess Alberto Moncada

iii

RESUME'

MODELADO GRAVIMTRICO 3D DEL BASAMETO DE LA CIUDAD DE CUMA,

ESTADO SUCRE, CO FIES DE MICROZOIFICACI SSMICA

Jos Alejandro Cruces

La ciudad de Cuman se encuentra en una de las zonas con mayor actividad ssmica del

pas, es por esto la necesidad de realizar estudios geofsicos en la misma para delimitar las zonas

de mayor amenaza y con ocurrencia de efectos de sitio.

Uno de los principales factores dentro de los efectos de sitio es el espesor de los

sedimentos, que pueden ser estimados a travs de los contrastes de densidades para lo cual se

realizar un estudio gravimtrico.

Para este estudio gravimtrico se adquirieron un total de 501 estaciones, levantadas en dos

jornadas donde se dispuso de un gravmetro Scintrex CG-3 con precisin de 0,005 mGal y un

GPS diferencial THALES Z-max con precisin centimtrica, con lo que se logro obtener un alto

grado de exactitud en las mediciones de altura, requeridos para la correccin topogrfica.

Los datos en este estudio fueron procesados a partir de dos metodologas distintas, la

primera denominada metodologa clsica se bas en llevar todos los puntos a un mismo nivel de

referencia el cual venia representado por el punto de mayor elevacin levantado; la segunda

conocida como procesamiento por nuevos estndares se basa en utilizar el valor de altura de cada

estacin. Resultando mayores valores de anomala en el procesamiento clsico.

Finalmente se realizaron modelos 3D de los datos de anomala residual, con la finalidad

de extraer de estos los valores del espesor de sedimentos. Los mayores espesores de sedimentos

cuaternarios y terciarios se encuentran localizados en el flanco sur del cerro Caigire, en la actual

desembocadura del rio Manzanares y al sureste de la ciudad cerca de los macizos montaosos,

obteniendo valores mximos de 650, 400 y 350 metros respectivamente. Para los datos

procesados con nuevos estndares, se obtuvieron los mismos resultados en cuanto a la ubicacin

de las cuencas pero con valores de espesor menores con una diferencia de hasta 100 metros.

iv

DEDICATORIA

Este trabajo as como todas las cosas que he logrado hasta ahora y mis xitos en el

futuro estn dedicados a mi familia, quienes siempre me han acompaado y apoyado en

toda campaa que he emprendido, si tuviera que definir el amor en tres palabras estn

serian: pap, mam y hermana. Los amo a los tres.

v

AGRADECIMIE'TOS

En primer lugar a Dios y a mis abuelos (QEPD) que estn all arriba con mi to Joel y el

divino nio Jess hacindome barra para que no me rinda y siga adelante.

A mi pap por darme su amor incondicional y financiar mis estudios (jeje), as como mi

mam quien siempre ha sido mi ms grande apoyo y mi hermana preferida Josil quien ha estado

pendiente de mi toda mi vida y ms an a lo largo de mi carrera y de mi tesis, de nuevo esta va

por ustedes.

No hubiera llegado hasta este punto de mi vida de no ser por todo el apoyo recibido de

tantas familias maravillosas que he conocido y que me han tenido en su seno. Gracias a la

Familia Olbrich, en especial a la seora Elizabeth quien ha sido una madre para m y me ha

sabido regaar cuando deba y apoyar cuando lo necesitaba (de verdad usted ha sido una

bendicin para todos los geofsicos en la carrera); la familia Martin quienes me ayudaron

cuando ms lo necesitaba tenindome entre ustedes como un hijo y un hermano mas de esa casa.

A mis tos Carlos, Trina, Migdalia y a mi primo Carlos, ya que me brindaron un techo en

momentos duros cuando ms me haca falta. A la familia Matos Motelli por soportarnos y ser

personas tan maravillosas. Finalmente en esta parte a la familia Caraballo Zabala (Tos y

primos), en especial a mi Ta Leris por sus cuidados y apoyo, por aceptarme en su hogar y

brindarme ms que una casa un santuario donde pude terminar este importante proyecto en mi

vida. No puedo dejar afuera el apoyo recibido por el resto de mis primos, primas, tos y tas tanto

en Puerto la Cruz como en Caracas que aunque se merecen un espacio cada uno, les doy mis

agradecimientos grupales porque son muchos.

Le doy a su vez las gracias a una persona muy especial quien entro en mi vida sin aviso y

que sin su presencia no sera la persona que soy actualmente, Adriana Moreno me has

convertido en un mejor hombre y me has hecho muy feliz.

Nada de esto hubiera sido posible de no ser por la presencia de quienes son mis

compaeros en armas y hermanos en la vida, David, Christian, Daniel, Gabriel, Edgar, Julin,

Lemmo, Javier, Esteban (Toto), Fernando, Alfredo, Gustavo, Luis (Diaclasa), Willian, cualquiera

que se me olvide en este momento por favor disclpeme. A los amigos y amiga del equipo de

ULTIMATE por dejarme entrenar con ustedes y aprender de este gran deporte, en especial

vi

gracias a Luis Ernesto (Ganya), Elas, Roberto, Ricardo (Soyla) y Vernica. Gracias a un gran

amigo que es Carlos Villavicencio (luci). A Juan Chacn, quien ha sido un gran amigo y un

mejor cuado. A mis grandes amigos en Puerto la Cruz Maurizio, Alejandro y mi primo

Humberto. A mis primos Catheryn y Rafa, que siempre han estado pendientes de cmo va todo.

Gracias a las grandes amigas que he hecho a lo largo de la carrera, Ana Vic. me has

apoyado mucho espero haber sido un amigo para ti de la misma forma que tu lo has sido para m.

Igual para Mara Tuti, eres una gran persona gracias por tu amistad.

As como muchas gracias por su apoyo y amistad a Adriana J., Dignorah, Andrea,

Roberta, Carla y Pilar.

Muchas Gracias a mi tutor Prof. Carlos Izarra, sin su apoyo y su gua este trabajo no se

hubiera completado, estuvo en los momentos indicados y me permiti aprender muchas cosas.

En FUNVISIS he conocido personas maravillosas que me han enseado mucho, de

verdad muchas gracias, en especial a mi tutor industrial Ing. Jess Alberto Moncada, una persona

de la que he aprendido mucho, gracias a Eduin, Fabin, Carlos y Claudia. A los compaeros de la

sala de tesistas, por los buenos momentos compartidos. Al profesor Michael Schmitz, quien me

ayudo mucho y estuvo al pendiente de mi proyecto, y al profesor Franck Audemard, me

ensearon mucho de lo que necesitaba sobre Cuman, y me dieron un buen apoyo. En general, a

todo el personal de la fundacin que son personas fantsticas, con quienes fue un honor para m

trabajar.

Tambin debo agradecer a al personal de Centro Sismolgico de la UDO por su apoyo

cuando estuve all, en especial a Claudio Merchan, el Prof. Avendao, los panas Willian y al

profesor Caraballo. Un agradecimiento muy especial a Romel Contreras por su apoyo.

A todo el personal de limpieza y personal de comedores de la USB, quienes hacen un gran

trabajo y sin este la Simn no sera lo que es.

Finalmente me disculpo si se me olvida alguien pero si continuo agradeciendo, aunque

todos lo merecen y mucho, voy a terminar escribiendo un libro para los agradecimientos y otro

para la tesis.

De verdad un Milln de Gracias a todos por su apoyo, siempre estarn en mis oraciones y en mi memoria.

vii

'DICE GE'ERAL

RESUME' ......................................................................................................................... iii

DEDICATORIA ................................................................................................................ iv

AGRADECIMIE'TOS ..................................................................................................... v

'DICE GE'ERAL ........................................................................................................ vii

'DICE DE FIGURAS ...................................................................................................... x

'DICE DE TABLAS ...................................................................................................... xii

1. I'TRODUCCI' ..................................................................................................... 1

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.................................................................................................. 2 1.2. OBJETIVOS .................................................................................................................................... 2

1.2.1. Objetivo General ..................................................................................................................... 2 1.2.2. Objetivos Especficos ............................................................................................................... 2

1.3. JUSTIFICACIN .............................................................................................................................. 3 1.4. UBICACIN DEL REA DE ESTUDIO ............................................................................................... 4 1.5. TRABAJOS PREVIOS ............................................................................................................................... 5

2. MARCO GEOLGICO .......................................................................................... 10

2.1. TECTNICA ................................................................................................................................. 10 2.2. AMBIENTES SEDIMENTARIOS ...................................................................................................... 12 2.3. GEOLOGA DEL REA DE ESTUDIO .............................................................................................. 14

2.3.1. Formacin Cuman ............................................................................................................... 14 2.3.2. Formacin Caigire .............................................................................................................. 16 2.3.3. Grupo Guayuta (sin diferenciar) ........................................................................................... 19

3. MARCO TERICO ................................................................................................ 24

3.1. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA GRAVIMETRA. .................................................................. 24 3.2. LEY DE GRAVITACIN UNIVERSAL. ............................................................................................ 24 3.3. CORRECCIONES ........................................................................................................................... 26

3.3.1. Variaciones de la gravedad en la superficie terrestre con respecto a la Latitud .................. 27 3.3.2. Variaciones de la gravedad en la superficie terrestre con respecto al Tiempo ..................... 28

3.3.2.1. Deriva instrumental. .........................................................................................................................28 3.3.2.2. Efecto de Mareas. .............................................................................................................................28 3.3.2.3. Efecto Atmosfrico. .........................................................................................................................29

3.3.3. Variaciones de la gravedad en la superficie terrestre con respecto a la Altura .................... 29 3.3.3.1. Correccin de Aire Libre ..................................................................................................................30 3.3.3.2. Correccin de Bouguer. ....................................................................................................................30

3.3.3.2.1. Mtodo de Nettleton para la estimacin de la densidad de Bouguer ........................................31 3.3.3.3. Correccin Topogrfica ....................................................................................................................32

3.4. ANOMALAS GRAVIMTRICAS ..................................................................................................... 32 3.4.1. Anomala de Aire Libre ......................................................................................................... 33 3.4.2. Anomala de Bouguer ............................................................................................................ 33 3.4.3. Separacin Regional-Residual .............................................................................................. 34

viii

3.4.3.1. Anomala Regional ...........................................................................................................................34 3.4.3.2. Anomala Residual ...........................................................................................................................34

3.5. DECONVOLUCIN DE EULER ....................................................................................................... 34 3.6. ANLISIS ESPECTRAL .................................................................................................................. 35 3.7. MODELO GRAVIMTRICO ............................................................................................................ 35 3.8. ANLISIS ESTADSTICO................................................................................................................ 36

3.8.1. Estadstica ............................................................................................................................. 36 3.8.2. Estadstica Descriptiva .......................................................................................................... 36

4. METODOLOGA .................................................................................................... 37

4.1. FUNCIONAMIENTO DEL GRAVMETRO AUTOGRAV SCINTREX CG-3 ........................................ 37 4.2. FUNCIONAMIENTO DEL GPS GNSS DE DOBLE FRECUENCIA Z-MAXTM DE THALES ................... 39

4.2.1. Levantamientos Pos-procesado o Estticos ........................................................................... 40 4.2.2. Levantamientos RTK .............................................................................................................. 41

4.3. METODOLOGA DE LA ADQUISICIN EN CAMPO .......................................................................... 42 4.3.1. Determinacin de punto Base o Bench Mark. ....................................................................... 42 4.3.2. Levantamiento Gravimtrico y Topogrfico. ......................................................................... 44

4.4. METODOLOGA DEL PROCESAMIENTO DE LOS DATOS .................................................................. 46 4.4.1. Programas Utilizados. ........................................................................................................... 46 4.4.2. Procesamiento Inicial de los Datos ....................................................................................... 47

4.4.2.1. Correcciones aplicadas para el procesamiento segn formulas clsicas ...........................................47 4.4.2.1.1. Clculo de gravedad observada ...............................................................................................47 4.4.2.1.2. Clculo de la Gravedad Terica ...............................................................................................48 4.4.2.1.3. Correccin de aire libre............................................................................................................48 4.4.2.1.4. Clculo de la densidad de Bouguer ..........................................................................................48 4.4.2.1.5. Correccin de Bouguer ............................................................................................................50 4.4.2.1.6. Correccin Topogrfica ...........................................................................................................51 4.4.2.1.7. Calculo de la anomala de Bouguer .........................................................................................51

4.4.2.2. Correcciones aplicadas para el procesamiento segn los nuevos estndares para las reducciones gravimtricas 52

4.4.2.2.1. Clculo de Gravedad Terica...................................................................................................52 4.4.2.2.2. Correccin atmosfrica ............................................................................................................53 4.4.2.2.3. Correccin de aire libre............................................................................................................53 4.4.2.2.4. Correccin de Bouguer ............................................................................................................53 4.4.2.2.5. Anomala de Bouguer ..............................................................................................................53

4.4.2.3. Generacin de los mapas de anomala de Bouguer y topogrfico ....................................................54 4.4.3. Procesamiento Avanzado de los datos ................................................................................... 55

4.4.3.1. Anlisis estadstico. ..........................................................................................................................55 4.4.3.2. Separacin regional-residual ............................................................................................................58 4.4.3.3. Bondad de Ajuste .............................................................................................................................58 4.4.3.4. Anlisis Espectral. ............................................................................................................................59 4.4.3.5. Deconvolucin de Euler ...................................................................................................................59

4.4.4. Generacin de modelos 2D y 3D ........................................................................................... 60 4.4.4.1. Generacin de Perfiles 2D ................................................................................................................60 4.4.4.2. Generacin de Modelos 3D ..............................................................................................................62

4.4.4.2.1. Rutinas bsicas de sistema interactivo gravimtrico y magntico (IGMAS) ...........................63 4.4.5. Generacin de mapas de espesores ....................................................................................... 64

5. A'LISIS DE RESULTADOS .............................................................................. 65

5.1. MAPAS TOPOGRFICOS ............................................................................................................... 65 5.2. MAPAS DE ANOMALA DE BOUGUER ........................................................................................... 68

ix

5.3. MAPAS DE ANOMALA DE BOUGUER RESIDUAL ........................................................................... 72 5.4. MAPAS DE ANOMALA DE BOUGUER REGIONALES ....................................................................... 76 5.5. ANLISIS ESPECTRAL .................................................................................................................. 78 5.6. DECONVOLUCIN DE EULER ....................................................................................................... 80 5.7. MODELOS 2D .............................................................................................................................. 81 5.8. MODELOS 3D .............................................................................................................................. 83 5.9. MAPAS DE ESPESORES ................................................................................................................. 89

6. CO'CLUSIO'ES Y RECOME'DACIO'ES ..................................................... 93

7. REFERE'CIAS BIBLIOGRFICAS. .................................................................. 96

8. AP'DICES ............................................................................................................ 99

APNDICE A. CONCEPTOS USADOS EN EL ANLISIS ESTADSTICO DE LOS DATOS. .................................. 99 APNDICE B. EJEMPLO DE ARCHIVOS DE INICIO PARA REALIZAR UN MODELO EN IGMAS. .................. 102

x

'DICE DE FIGURAS

FIGURA 1. 1. UBICACIN GEOGRFICA DEL REA DE ESTUDIO. TOMADOS WWW.WIKIPEDIA.ORG Y GOOGLE EARTH .... 4 FIGURA 1. 2. PERIODOS FUNDAMENTALES (ARRIBA) Y VALORES DE AMPLIFICACIN (ABAJO). TOMADO DE ABEKI ET

AL., 1998 ............................................................................................................................................................... 6 FIGURA 1. 3. MAPA DE PERIODOS FUNDAMENTALES Y MAGNIFICACIONES MEDIDAS, EN LA CIUDAD DE CUMAN.

TOMADO DE BONIVE (2005) ................................................................................................................................. 7 FIGURA 1. 4. VISTA OBLICUA DESDE NOROESTE CON LOS MODELOS DE VELOCIDAD DE LOS PERFILES EN EL NORTE Y

OESTE DEL HOSPITAL. EL CAMBIO DE PROFUNDIDAD EN LAS CAPAS 2 Y 3 DEL PERFIL PODRA ASOCIARSE A LA POSICIN DE LA FALLA DE EL PILAR. TOMADO DE SCHMITZ ET AL. (2006). .......................................................... 9

FIGURA 2. 1 MAPA HIDROLGICO DE CUMAN MOSTRANDO CANALES MIGRADOS DEL RIO MANZANARES Y LAS

TRAZAS DE LA FALLA DE EL PILAR EN ESTA ZONA. (TOMADO DE BELTRN Y RODRGUEZ 1995) ....................... 13 FIGURA 2. 2 COLUMNA ESTRATIGRFICA DEL CUATERNARIO EN VENEZUELA, DESTACANDO LAS FORMACIONES EN LA

CIUDAD DE CUMAN. MODIFICADO DE HTTP://WWW.PDVSA.COM/LEXICO/CUATERNARIO.GIF. ........................... 19 FIGURA 2. 3 COLUMNA ESTRATIGRFICA DE LA CUENCA ORIENTAL DE VENEZUELA, DONDE SE MUESTRA EL GRUPO

GUAYUTA. MODIFICADO DE HTTP://WWW.PDVSA.COM/LEXICO/ORIENTE.HTM. .................................................. 21 FIGURA 2. 4 MAPA GEOLGICO DE LOS CERROS DE CAIGUIRE. TOMADO DE

HTTP://WWW.PDVSA.COM/LEXICO/IMAGE/CAIGUIRE.JPG ..................................................................................... 22

FIGURA 3. 1 EJEMPLO DEL CLCULO DE FORMA GRAFICA DE LA DENSIDAD DE BOUGUER POR EL MTODO DE

NETTLETON. FIGURA SUPERIOR EJE Y ES ANOMALA DE BOUGUER (MGAL), INFERIOR EJE Y ELEVACIN (M). MODIFICADO DE HTTP://PKUKMWEB.UKM.MY/~RAHIM/GRAVITY%20LECTURE(MSC).HTM ............................... 31

FIGURA 4. 1. FUNCIONAMIENTO DEL GRAVMETRO SCINTREX CG-3. .......................................................................... 37 FIGURA 4. 2. GRAVMETRO SCINTREX CG-3, USADO PARA LA ADQUISICIN GRAVIMTRICA. ...................................... 38 FIGURA 4. 3. RBOL DE PROCESOS REALIZABLES A TRAVS DEL PANEL DE CONTROL DEL GPS ZMAX......................... 40 FIGURA 4. 4. GPS DIFERENCIAL ZMAX Y SUS COMPONENTES. ANTENA BASE (IZQUIERDA) CON ANTENA DE RADIO UHF.

GPS MVIL O ROVER (CENTRO). OPERADOR ENLAZABLE VA BLUETOOTH (DERECHA). ...................................... 42 FIGURA 4. 5. UBICACIN GEOGRFICA DE LA BASE O BENCH MARK USADO PARA ESTE ESTUDIO. MODIFICADO DE

GOOGLE EARTH .................................................................................................................................................. 43 FIGURA 4. 6. MAPA DE UBICACIN DE ESTACIONES ADQUIRIDAS EN LA CIUDAD DE CUMAN ...................................... 45 FIGURA 4. 7. EQUIPOS USADOS EN CAMPO DURANTE LA ADQUISICIN DE DATOS. ........................................................ 45 FIGURA 4. 8 PERFIL DE NETTLETON Y TOPOGRAFA DEL MISMO PERFIL. ....................................................................... 49 FIGURA 4. 9 DETERMINACIN DE DENSIDAD DE BOUGUER USANDO LA INTERCEPCIN ENTRE EL COEFICIENTE DE

CORRELACIN Y LA DENSIDAD DE LAS RESPECTIVAS ESTACIONES DEL PERFIL. ................................................... 50 FIGURA 4. 10. HISTOGRAMA DE ANOMALA DE BOUGUER. DATOS PROCESADOS CON MTODOS CLSICOS (ARRIBA),

PROCESADOS A PARTIR DE LOS NUEVOS ESTNDARES (ABAJO) ........................................................................... 56 FIGURA 4. 11. UBICACIN DE PERFILES EN GM-SYS ................................................................................................... 61 FIGURA 5. 1. MAPA TOPOGRFICO DE LA CIUDAD DE CUMAN, REALIZADO CON DATOS DE GPS DIFERENCIAL Y

SATELITALES. ...................................................................................................................................................... 66 FIGURA 5. 2. MAPA TOPOGRFICO DE LA CIUDAD DE CUMAN, REALIZADO CON DATOS DE GPS DIFERENCIAL. ........ 67 FIGURA 5. 3. MAPA DE LA CIUDAD DE CUMAN DONDE SE DESTACAN SUS RASGOS TOPOGRFICOS MS IMPORTANTES.

............................................................................................................................................................................ 68 FIGURA 5. 4. MAPA DE ANOMALA DE BOUGUER DE LA CIUDAD DE CUMAN, PROCESADO CON MTODOS CLSICOS. 70

xi

FIGURA 5. 5. MAPA DE ANOMALA DE BOUGUER DE LA CIUDAD DE CUMAN, PROCESADO CON NUEVOS ESTNDARES. ............................................................................................................................................................................ 71

FIGURA 5. 6. MAPA DE ANOMALA DE BOUGUER RESIDUAL DE LA CIUDAD DE CUMAN, PROCESADO CON MTODOS CLSICOS. ........................................................................................................................................................... 74

FIGURA 5. 7. MAPA DE ANOMALA DE BOUGUER RESIDUAL DE LA CIUDAD DE CUMAN, PROCESADO CON NUEVOS ESTNDARES. ...................................................................................................................................................... 75

FIGURA 5. 8. MAPA DE ANOMALA DE BOUGUER REGIONAL DE LA CIUDAD DE CUMAN, PROCESADO CON MTODOS CLSICOS. ........................................................................................................................................................... 77

FIGURA 5. 9. MAPA DE ANOMALA DE BOUGUER REGIONAL DE LA CIUDAD DE CUMAN, PROCESADO CON NUEVOS ESTNDARES. ...................................................................................................................................................... 78

FIGURA 5. 10. ANLISIS ESPECTRAL DE LOS DATOS PROCESADOS CON MTODOS CLSICOS. SEPARANDO LAS FUENTES SOMERAS DE LAS PROFUNDAS Y EL RUIDO........................................................................................................... 79

FIGURA 5. 11. MAPA DE DECONVOLUCIN DE EULER. NDICE ESTRUCTURAL 0 ........................................................... 81 FIGURA 5. 12. PERFIL 1 REALIZADO CON GM-SYS. LA ELEVACIN DE LA LNEA MEDIA ES EL NIVEL DE REFERENCIA

114,26 METROS. .................................................................................................................................................. 82 FIGURA 5. 13. MAPA DE ANOMALA DE BOUGUER RESIDUAL GENERADO POR IGMAS, CON DATOS PROCESADOS POR

MTODOS CLSICOS, DONDE SE MUESTRAN LOS PERFILES CON LO QUE SE REALIZ EL MODELO. ARRIBA MAPA DE ANOMALA MODELADA, ABAJO MAPA DE ANOMALA CALCULADA. SE RESALTAN LOS PERFILES MOSTRADOS .... 84

FIGURA 5. 14. PERFIL 4 DE MODELO EN IGMAS, PERFIL DE COLOR ROJO EN EL MAPA DE ANOMALAS. ESTE PERFIL COINCIDE CON EL REALIZADO EN GM-SYS......................................................................................................... 85

FIGURA 5. 15. PERFIL 9 DE MODELO EN IGMAS, PERFIL DE COLOR AMARILLO EN EL MAPA DE ANOMALAS. ............... 85 FIGURA 5. 16. MAPA DE ANOMALA DE BOUGUER RESIDUAL GENERADO POR IGMAS, REALIZADO CON DATOS

PROCESADO POR NUEVOS ESTNDARES, DONDE SE MUESTRAN LOS PERFILES CON LO QUE SE REALIZ EL MODELO. ARRIBA MAPA DE ANOMALA MODELADA, ABAJO MAPA DE ANOMALA CALCULADA. SE RESALTAN LOS PERFILES MOSTRADOS. ........................................................................................................................................ 87

FIGURA 5. 17. PERFIL 4 DE MODELO EN IGMAS, PERFIL DE COLOR AMARILLO EN EL MAPA DE ANOMALAS. ............... 88 FIGURA 5. 18. PERFIL 9 DE MODELO EN IGMAS, PERFIL DE COLOR ROJO EN EL MAPA DE ANOMALAS......................... 88 FIGURA 5. 19. MAPA DE ESPESORES DE LA CIUDAD DE CUMAN, A PARTIR DE LOS DATOS PROCESADOS CON MTODOS

CLSICOS. ........................................................................................................................................................... 90 FIGURA 5. 20. MAPA DE ESPESORES DE LA CIUDAD DE CUMAN, A PARTIR DE LOS DATOS PROCESADOS CON NUEVOS

ESTNDARES. ...................................................................................................................................................... 91

xii

'DICE DE TABLAS

TABLA 1. 1. COORDENADAS LMITES DEL REA DE ESTUDIO. PROYECCIN UTM WGS-84 HEMISFERIO NORTE ZONA 20 .............................................................................................................................................................................. 4

TABLA 4. 1. VALOR DE GRAVEDAD AMARRADA PARA LA ESTACIN BASE UBICADA EN EL SISMOLGICO DE CUMAN Y

VALOR DE GRAVEDAD ABSOLUTO DE ESTACIN BASE EN BARCELONA. .............................................................. 43 TABLA 4. 2. PRESENTACIN DE PROGRAMAS USADOS PARA LA REALIZACIN DE ESTE TRABAJO.................................. 46 TABLA 4. 3. RESULTADOS DE LA ESTADSTICA REALIZADA A LOS DATOS DE ANOMALA DE BOUGUER. PROCESADO CON

MTODOS CLSICOS (IZQUIERDA), PROCESADO A PARTIR DE LOS NUEVOS ESTNDARES (DERECHA) .................. 57 TABLA 4. 4. UBICACIN DE ESTACIONES FUERA DE LOS LMITES CALCULADOS POR MEDIO DEL ANLISIS ESTADSTICO.

ARRIBA MTODOS CLSICOS, ABAJO NUEVOS ESTDARES. ................................................................................. 57 TABLA 4. 5. POLINOMIOS USADOS POR EL SOFTWARE SURFER 8 PARA REALIZAR LA REGRESIN POLINOMIAL Y

GENERAR LOS MAPAS REGIONALES. .................................................................................................................... 58 TABLA 4. 6. NDICES ESTRUCTURALES Y SU FUNCIN, DENTRO DEL PROCESO DE DECONVOLUCIN DE EULER. ........... 60 TABLA 4. 7. DENSIDADES APARENTES USADAS EN EL MODELO REALIZADO EN IGMAS ............................................... 62

1

1. I'TRODUCCI'

La ciudad de Cuman, capital del estado Sucre, posee en sus 5 siglos de historia, un

amplio registro de sismos devastadores e inundaciones que han llevado a su reconstruccin en

numerosas oportunidades, esto debido a su ubicacin al sur del sistema de fallas de El Pilar, el

cual es uno de los ms activos del pas. No obstante, esta ciudad tan atacada por lo fenmenos

naturales no fue debidamente estudiada sino hasta los hechos ocurridos a raz del terremoto de

Cariaco el 9 de Julio de 1997, siendo sta la segunda ciudad ms afectada por su cercana con el

epicentro, dejando saldos lamentables de 80 muertos y varias estructuras colapsadas (Grases, et

al. 2004)

A partir de este lamentable hecho se nota la necesidad de realizar estudios geofsicos en

esta zona, para de esta manera determinar las reas de mayor amenaza ssmica. Esta amenaza se

puede determinar a travs de varios factores como lo son: la geometra de la cuenca, los espesores

de sedimentos, la distribucin de los ros y afluentes, entre otros.

Con esto en mente, se realiza esta investigacin la cual comprende un estudio

gravimtrico con la finalidad de estimar el espesor sedimentario de la ciudad de Cuman, donde

se tomaron aproximadamente 500 estaciones de medicin de gravedad y topografa, a una

separacin de 250 metros entre s.

A partir del procesamiento estos datos y su posterior modelado, a continuacin,

investigadores de la Fundacin Venezolana de Investigaciones Sismolgicas (FUNVISIS)

determinar las zonas de mayor amenaza y la forma de la cuenca apreciando cuales son las zonas

donde podran producirse efectos de sitio asociados a los sismos.

Las estaciones adquiridas sern a su vez ubicadas mediante el uso de un Sistema de

Informacin Geogrfica (SIG), en el cual quedaran georeferenciadas y podrn ser integrados

2

estos datos y los modelos derivados a futuros estudios geofsicos, como por ejemplo mediciones

de ruido ambiental, a realizarse en esta misma rea.

1.1. Planteamiento del problema

La ciudad de Cuman, concentra en su geografa las centrales de servicios y de gobiernos

de esta entidad del oriente del pas. Adems posee tambin ensambladoras automotrices e

industria pesquera y de transporte martimo, por lo cual se presenta como una ciudad en franco

crecimiento con una poblacin que supera los 300 mil habitantes, con una densidad de poblacin

de ms o menos 650 habitantes por hectrea. Con lo que hace necesario realizar estudios

geofsicos tanto en las zonas habitadas como en las de posible expansin para la poblacin y de

esta manera determinar las reas de mayor peligro, tomando en cuenta tambin la historia de esta

ciudad en materia de desastres naturales y notando que la misma se encuentra en la regin

ssmicamente ms activa del pas.

1.2. Objetivos

1.2.1. Objetivo General

Estimar la profundidad del basamento del rea de Cuman, capital del estado Sucre, y

cuantificar el espesor sedimentario del mismo con sus diferentes estratos, a partir de modelado

gravimtrico, datos geolgicos y anlisis espectral.

1.2.2. Objetivos Especficos

Recopilar informacin topogrfica, gravimtrica, ssmica, de pozos y estudios previos

realizados en esta regin, disponibles en FUNVISIS y otras fuentes posibles.

3

Tomar datos gravimtricos en el rea central de la ciudad de Cuman y sus adyacencias.

Entre la costa y la autopista Antonio Jos de Sucre.

Adquirir datos topogrficos con precisin centimtrica controlados con GPS diferencial.

Realizar el procesamiento cuantitativo y cualitativo de los datos gravimtricos adquiridos

para el rea de estudio.

Calcular la densidad de las rocas del rea de estudio mediante la creacin de perfiles de

Nettleton en la misma.

Generar el mapa de anomalas de Bouguer de la ciudad de Cuman, Edo Sucre.

Realizar los mapas de las componentes regional y residual de la anomala de Bouguer.

Realizar la interpretacin de los datos de las anomalas de Bouguer.

Realizar modelos 2D y 3D del basamento de la ciudad de Cuman, Edo. Sucre.

Realizar la integracin de los datos dentro de un sistema de informacin geogrfica (SIG).

1.3. Justificacin

En el marco del proyecto de microzonificacin ssmica, que adelanta a lo largo del pas la

Fundacin Venezolana de Investigaciones Sismolgicas (FUNVISIS), se realiza en la ciudad de

Cuman, capital del estado Sucre, un estudio gravimtrico para estimar el espesor sedimentario y

la delimitacin de las zonas con mayores espesores, con la finalidad de aportar datos para que

investigadores de FUNVISIS, puedan estimar la amenaza ssmica presente en esta ciudad.

4

1.4. Ubicacin del rea de Estudio

La ciudad de Cuman se encuentra ubicada en la parte noreste de Venezuela en el estado

Sucre (figura 1.1), siendo la capital del mismo. El rea de estudio comprende el casco central y

sus zonas cercanas, tomando como lmites los siguientes puntos, al norte la lnea de costa, al sur

la autopista Antonio Jos de Sucre, al oeste la salida de la autopista hacia Cuman y al este el

inicio de la va hacia El Pen, en la tabla 1.1 se puede apreciar los puntos ms a los extremos del

rea de estudio.

Figura 1. 1. Ubicacin Geogrfica del rea de estudio. Tomados www.wikipedia.org y Google Earth

Tabla 1. 1. Coordenadas lmites del rea de estudio. Proyeccin UTM WGS-84 hemisferio 'orte zona 20

Norte 1158900 m

Sur 1151200 m

Oeste 366800 m

Este 378000 m

N

N

5

1.5. Trabajos previos

Abeki et al (Abeki et al., 1995) realizaron mediciones de microtremores en 7 locaciones

en el ao 1994 como parte de un estudio preliminar de la ciudad. Despus del sismo de 1997 en

la ciudad de Cariaco, los autores realizaron otras 46 mediciones de microtremores para cubrir por

completo el rea principal de la ciudad, y para discutir la relacin entre los daos y la respuesta

de los sitios con la geologa de superficie (Abeki et al., 1998).

Los mapas de periodos predominantes y radios de amplificacin estimados por el mtodo

de radio espectral H/V (mtodo Nakamura) son mostrados en las figura 1.2. Comparando ambos

mapas con la geologa del rea, se puede decir que los periodos predominantes de las llanuras

costeras y la zona deltaica son largos, y sus radios de amplificacin representan altos valores en

comparacin con los de las zonas montaosas (Abeki et al., 1998).

En 2005, Francisco Bonive realizo mediciones de ruido ambiental con un total 69

estaciones, abarcando la parte central de la ciudad y sus alrededores. De donde obtuvo las

siguientes conclusiones:

Los perodos fundamentales registrados en la ciudad parecen indicar que la zona no es de

sedimentos profundos, los periodos no son muy largos, el mximo esta en 1.8 seg. y parece

tratarse de un efecto geomtrico en la cumbre del cerro de Caguire (ver figura 1.3).

La magnificacin permite ubicar sitios de alto espesor de sedimento y poca cohesin del

mismo y concuerda con los esperado ya que los puntos donde se obtuvieron los mximos

geolgicamente tienen estas caractersticas, sorprende son las bajas magnificaciones para

algunos puntos costeros.

La distribucin de los ndices de vulnerabilidad hace de Cuman una ciudad promedio

en el caso impacto de un terremoto, comparando con ndices en otras ciudades.

6

Figura 1. 2. Periodos fundamentales (arriba) y valores de amplificacin (abajo). Tomado de Abeki et al., 1998

7

Figura 1. 3. Mapa de periodos fundamentales y magnificaciones medidas, en la ciudad de Cuman. Tomado de Bonive

(2005)

8

En febrero del 2001 se llev a cabo la adquisicin de los datos de ssmica de refraccin en

torno al Hospital Dr. Antonio Patricio de Alcal de Cuman, Estado Sucre, con el registro de un

total de 5 lneas ssmicas, de entre 144 y 550 m de longitud con el fin de definir las velocidades

ssmicas en los alrededores del hospital y tener indicios para la ubicacin de la traza activa de la

falla de El Pilar (Schmitz et al., 2005).

En los modelos de las ondas P destaca el nivel fretico con profundidades entre 3 y 6 m.

Debido a la saturacin de agua no se puede observar diferencias en las velocidades de las ondas P

dentro de los sedimentos saturados (Schmitz et al., 2006).

Los modelos de las ondas de corte estn representados por tres capas. La capa ms

superficial tiene una velocidad ssmica entre 150 y 280 m/s, interpretado como sedimentos

cuarternarios de la llanura aluvial costera. En la parte sur las velocidades aumentan hasta 360

m/s, lo que podra interpretarse como intercalaciones de arcillas, arenas y gravas prximos al

cono de deyeccin de los cerros de Caigire, tal como fue observado en el modelo de las ondas P.

La profundidad de esta primera capa vara entre 10 y 20 m. La segunda capa est representada

por velocidades entre 325 y 520 m/s hasta una profundidad de 25-65 m, interpretadas como

sedimentos de la llanura aluvial o del cordn litoral. Las profundidades obtenidas en los dos

perfiles cortos no son muy confiables, ya que hay pocas llegadas de la ltima capa, con

velocidades de la onda de corte entre 460 y 700 m/s. Esta ltima capa es interpretada como

sedimentos plio-pleistocenos de las formaciones Caigire y Cuman, principalmente compuestos

por arenas y arcillas intercaladas con gravas y conglomerados (Schmitz et al., 2006).

No se observan cambios laterales muy bruscos en los modelos ssmicos. Sin embargo, en

el modelo de las ondas de corte al suroeste del hospital se presenta un levantamiento de las capas

ms profundas hacia la superficie en el sur del perfil. Se observa este cambio entre los 380 y 480

9

m del perfil, lo que podra asociarse a una estructura de "pop up" de los Cerros de Caigire, en

concordancia con una estructura en flor positiva, lo que eleva material con velocidades ssmicas

ms altas hacia la superficie. Esta estructura podra indicar la presencia de la traza activa de la

falla de El Pilar en este sector (Schmitz et al., 2006).

Figura 1. 4. Vista oblicua desde noroeste con los modelos de velocidad de los perfiles en el norte y oeste del hospital. El

cambio de profundidad en las capas 2 y 3 del perfil podra asociarse a la posicin de la falla de El Pilar. Tomado de Schmitz et al. (2006).

10

2. MARCO GEOLGICO

2.1. Tectnica

El margen sur del mar Caribe ha sido interpretado como lmite transformante entre las

placas Caribe y Suramrica que conecta las zonas de subduccin de las Antillas Menores y la

parte este de la placa Suramrica (Molnar and Sykes, 1969). La existencia de una amplia zona de

fallas transcurrentes en el norte de Venezuela (Bucher, 1952; Rod, 1956; Schubert, 1981) apoya

esta interpretacin. Estas zonas de fallas estn superpuestas sobre varias provincias tectnicas

pre-cuaternarias (especialmente en el Terciario temprano), de los cuales la ms importante es la

napa de la provincia del Caribe (Montaas caribeas) y el bloque de falla de la provincia de los

Andes. El hecho que la zona de fallas transcurrentes, en la parte de la zona sur del lmite de la

placa del Caribe, sea transversal y est ubicada en estas provincias tectnicas contrastantes, es

una importante evidencia del reciente del fallamiento y la ubica con un lmite superior en su

inicio (Terciario tardio-Cuaternario) (Schubert, 1984).

Adems, Beltrn y Giraldo (1989) afirman que, la distribucin del campo de esfuerzos

durante el cuaternario en la zona noreste de pas es bastante homognea; sin embargo a nivel de

la zona principal del lmite de placas, el esfuerzo principal sufre una importante desviacin en su

direccin; en efecto la direccin de ste es aproximadamente norte-sur en esta zona, y al alejarse

de ella, toma una direccin aproximada NO-SE. Debido a complicaciones en el trazado de la

falla de El Pilar, la distribucin de los esfuerzos presenta anomalas, por la presencia de zonas de

transpresin (Cerros de Caigire y la regin de Casanay-El Pilar) relacionadas con saltos en

chelon de la traza principal de la falla de El Pilar; sta, junto con las fallas de Los Bajos, El

Soldado y San Sebastin constituyen el sistema de fallas ms activo de la zona.

11

La parte oriental de la Serrana del Interior, a la cual pertenece el estado Sucre, est

separada de la cordillera de Araya-Paria por una depresin axial representada por el Golfo de

Cariaco, la cual est a su vez relacionada al sistema de fallas de El Pilar. Dentro de la cronologa

neotectnica se describen terrazas compuestas por arenas y gravas, con espesores de sedimento

de hasta 160 m (Grases et al., 2004).

Por su ubicacin en un rea de interaccin de tres placas tectnicas, la regin nor-oriental

ha sido la de mayor actividad ssmica en el pas en tiempos histricos, incluido el periodo ms

reciente con informacin sustentada por registros instrumentales. En los modelos sismotectnicos

empleados en la regin, considerada un rea de 250 Km de radio centrada en Cuman se

identifican unas 22 fuentes sismognicas superficiales y unas 7 reas fuentes con profundidades

de hasta 100 Km; entre ellas resulta de particular relevancia el sistema de fallas activas de El

Pilar, la cual atraviesa parte de la ciudad en sentido este-oeste (Grases et al., 2004).

En esta zona se puede apreciar un largo segmento de 80 Km, localizado tanto en costa

como fuera de sta (Golfo de Cariaco), entre Cuman y Casanay. Una traza dextral en chelon,

produce una zona transpresiva, donde los Cerros de Caigire han estado levantndose desde el

Pleistoceno. Ambos flancos de estas montaas presentan evidencias de un desplazamiento lateral

hacia la derecha, con un importante componente inverso (pliegues cnicos, tipo knee y fallas

inversas de alto ngulo) (Beltrn et al., 1996).

12

Figura 2. 1. Ambiente Geodinmico simplificado de la regin sur del Caribe. Se muestra adems, lneas de isosismicas para el terremoto de 1766. El slab de subduccin de las Antillas Menores. Abreviadas los principales sistemas de fallas

transcurrentes de Venezuela falla de Bocon (BF), falla de San Sebastian (SSF) y falla El Pilar (EPF). Tomado de Audemard (2007).

2.2. Ambientes Sedimentarios

La ciudad de Cuman se ha desarrollado sobre depsitos de ambiente fluvio-deltaico,

donde los cambios en el tipo de depositacin, tamao de grano y caractersticas geomtricas

generales son muy marcadas. El sistema fluvial, constituido por el delta y los meandros que

presenta en su desembocadura el rio Manzanares, se form a expensas de de un antiguo cordn

litoral, tal como lo refleja la linealidad de la costa y los remanentes arenosos. Estos cambios de

ambientes generaron zonas de depositacin con variacin en el tipo de sedimentos y en las

relaciones especiales laterales y verticales (Beltrn y Rodrguez, 1995).

Movimientos tectnicos, evidenciados por los restos de una terraza aluvial de este sistema

fluvial elevada ms de 20 metros y por el levantamiento general de los cerros de Caigire,

generaron la difluencia del rio hacia el oeste de los cerros, variando la posicin de su

13

desembocadura en una gran rea, desde el cerro Colorado al sur hacia el Golfo de Cariaco en el

norte, hasta llegar a su posicin actual (Beltrn y Rodrguez, 1995).

La migracin del rio Manzanares gener un gran nmero de meandros abandonados, que

se observa a ambos lados del cauce actual y en la Sabana de Campeche (fig. 2.1) (Beltrn y

Rodrguez, 1995).

Otro ambiente sedimentario importante a destacar, es la zona de planicie aluvial de

desborde que ocupa la parte plana entre el lecho del rio y el cordn litoral, tanto al este como al

norte y tambin en la planicie de Punta Delgada-El Pen, cerca del rio Cautaro (Beltrn y

Rodrguez, 1995).

Figura 2. 2. Mapa hidrolgico de Cuman mostrando canales migrados del rio Manzanares y las trazas de la

falla de El Pilar en esta zona (Tomado de Beltrn y Rodrguez 1995).

14

2.3. Geologa del rea de Estudio

La ciudad de Cuman est dominada mayormente por la presencia de terrazas aluvionales,

depsitos de canal y sedimentos de deltas dominados por mareas. Por lo cual la mayor parte de la

ciudad se encuentra cubierta por depsitos muy recientes. Sin embargo se pueden notar rasgos

geomorfolgicos resaltantes como los Cerros de Caigire.

Los Cerros de Caigire constituyen una unidad fisiogrfica situada al sur de la ciudad de

Cuman y al este del ro Manzanares, de 5 a 160 metros de elevacin, bordeada por una llanura

costera que separa las serranas elevadas al sur y este de la mencionada unidad (Ascanio, 1972).

Estos cerros son de vital importancia para este estudio ya que estn formados por las dos

principales formaciones presentes en esta zona que son: Formacin Cuman y Formacin

Caigire. Donde existe un posible contacto infrayacente con el Grupo Guayuta (contacto no

identificado). Estas formaciones sern descritas a continuacin.

2.3.1. Formacin Cuman

Descripcin litolgica: Los sedimentos estn constituidos en su mayora por bancos de

moluscos y briozoarios; restos de corales; calizas micrticas, fragmentadas; calizas orgnicas de

colores claros; calizas oolticas; lodolitas (mudstones), de color gris claro intercaladas con arcillas

de color gris claro a gris azulado, con abundantes fragmentos de equinodermos, pelecpodos y

otros moluscos; calcarenitas fosilferas; areniscas calcreas; areniscas cuarzosas, grisceas, de

grano fino a muy fino, subredondeadas a subangulares, con esfericidad media, muy calcreas,

probablemente periarrecifales; tambien limolitas color oliva. Adems se consiguen como

materiales accesorios ndulos de pirita, lignito, glauconita, chert, granos de cuarzo y micas

15

claras. Hay tambin en parte rocas volcnicas y baslticas transportadas.

(http://www.pdvsa.com/lexico/c156w.htm).

Espesor: En el hipoestratotipo, el espesor de la formacin Cuman es de 2.248 pies, 686

metros, siendo ste el espesor mximo en toda el rea perforada. En la localidad tipo tiene 600

metros. (http://www.pdvsa.com/lexico/c156w.htm).

Contactos: La Formacin Cuman, en los cerros de Caigire, suprayace con discontinuidad a la

Formacin Caigire (Ascanio, 1969), anteriormente asignada a la Formacin Cuman. En la

pennsula de Araya, conocida actualmente como Formacin Barrign, suprayace

discordantemente a la Formacin Cubagua. En la isla de la Tortuga, es denominada Formacin

Cerro Gato, y se desconoce la base de la unidad. (http://www.pdvsa.com/lexico/c156w.htm).

Paleoambientes: Esta unidad se sediment en aguas someras, tranquilas, tropicales, de

plataforma ancha, con poca inclinacin, con arrecifes que muchas veces se encuentran protegidos

por bancos de moluscos y corales; en otros casos se presentan ambientes de detrs de arrecifes y

otros lugares protegidos cercanos a la costa. (http://www.pdvsa.com/lexico/c156w.htm). Se

deposito en un ambiente variable de marino a salobre a deltaico, en una poca en que se produca

elevacin a de las tierras al sur, como lo indica la presencia de conglomerados de peas y

peones de areniscas provenientes de la Formacin Barranqun. (Ascanio, 1972).

Edad: La Formacin Cuman pertenece al mismo ciclo sedimentario de lnea de costa y

plataforma somera que desarroll las formaciones Playa Grande, Mara y Abisinia en el litoral

central, as como las formaciones Cerro Gato y Barrign, por lo tanto se le asigna una edad

Pleistoceno Temprano hasta la parte media del Pleistoceno Medio.


16

2.3.2. Formacin Caigire

Descripcin litolgica: Ascanio (1972) subdivide la Formacin Caiguire en dos

miembros informales, descritos en secuencia ascendente segn los afloramientos de la seccin

tipo:

Miembro Inferior: Arcilla marrn, yesfera, poco fosilfera. No se conoce su espesor

debido a que no aflora su base. Intercalacin de grave arenosa, gravilla arenosa de grano fino a

grueso con muy pocas lentes de arcilla. Las guijas y guijarros son de chert gris y negro, arenisca,

esquisto serictico y cuarzo blanco y ahumado.

El espesor de este miembro medido en la seccin tipo es de 155 metros.


Miembro Superior:

a. Marga fosilfera, yesfera, con abundantes conchas de Ostrea. Contiene el fsil Anadara

(Larkinia) patricia (Sowerby).

b. Capas lenticulares de arcillas y areniscas intercaladas.

c. Marga fosilifera de 5 m de espesor, yesfera, con conchas de Ostrea. Contiene el fsil

Andara (Larkinia) patricia (Sowerby).

d. Capa de arcilla gris

e. Marga fosilfera de 4 m de espesor, yesfera, con abundantes nidos de Ostrea. Contiene el

fsil Anadara (Larkinia) patricia (Sowerby).

f. Arena fina, gris y blanca, lenticular, con pocas lentes delgadas de arcilla.

g. Arcilla gris, con lentes delgadas de arena fina y lentes de grava y gravilla cuyas guijas y

guijarros son de caliza gris y chert.

17

h. Intercalacin de arenisca de grano fino con estratificacin cruzada, con conglomerados y

gravas. Las guijas y guijarros son de caliza, chert negro, cuarzo blanco y esquisto

serictico.

i. Capa de arcilla gris con pocas lentes de arena.

j. Intercalacin de gravas y arenas. Las gravas contienen guijas y guijarros de cuarzo

blanco, caliza, chert y esquisto serictico, angulares y subredondeados de 1 a 2 pulgadas

de dimetro y cantos espordicos de hasta 4 pulgadas.

k. Arcillas grises intercaladas con arenas y areniscas de grano fino.

l. Gravas y conglomerados de grano fino hacia la base y de grano grueso hacia la parte

superior, intercalados con lentes de arena. Guijarros subredondeados de 1 a 3 pulgadas de

cuarzo, chert y esquisto serictico.

m. Intercalacin de arcillas y arenas de grano fino con pocas lentes conglomerticas.

El espesor de este miembro es de 240 m medidos sobre la seccin tipo.


Espesor: La Formacin Caigire tiene un espesor de 395 m medidos con teodolito en la

seccin tipo; correspondiendo 155 m al miembro inferior posiblemente incompleto, porque la

base no est expuesta, y 240 m al miembro superior. Gmez et al. (1985) asignan 32 m para el

miembro inferior, y 28 m para el miembro superior. (http://www.pdvsa.com/lexico/c10w.htm).

Contactos: Aunque su base se desconoce, se presume que la Formacin Caigire yace

discordante sobre el Grupo Guayuta (http://www.pdvsa.com/lexico/c10w.htm). El tope es un

contacto discordante con la Formacin Cuman suprayacente (Ascanio, 1972).

18

Paleoambientes: Los sedimentos de esta formacin se depositaron en un canal tectnico

estrecho y su fuente se encontraba al sur, en la Serrana del Interior, constituida por la Formacin

Barranqun y el Grupo Guayuta, y al norte por rocas metamrficas de la Pennsula de Araya

(Ascanio, 1972); (Macsotay, 1977). La presencia de yeso en las arcillas, as como el fsil

Anadara (Larkinia) patricia (Sowerby), han sido interpretadas por Rivero (1956) como de

ambiente de aguas salobres, y por Macsotay (1976), como hipersalino, evaportico; ste ltimo

cit tambin la presencia de jarosita y xidos de hierro frecuentes, y sugiri una sedimentacin

con control tectnico. (http://www.pdvsa.com/lexico/c10w.htm).

Edad: Considerada originalmente de edad Mioceno por Ascanio (1972), la unidad es

asignada al Pleistoceno inferior por Macsotay (1976), con base en la fauna de moluscos, los

cuales corresponden a la Zona de Turritella maiquetiana de Macsotay (1971), equivalente a la

zona de Globorotalia truncatulinoides, ndice del Pleistoceno. Bermdez (1966) informa sobre

una fauna de foraminferos bentnicos poco diagnsticos de edad.Gmez et al., (1985), sin un

anlisis paleontolgico, asignan una edad Mioceno superior a Plioceno a la Formacin Caigire.

19

Figura 2. 3. Columna estratigrfica del cuaternario en Venezuela, destacando las formaciones en la ciudad de

Cuman. Modificado de http://www.pdvsa.com/lexico/cuaternario.gif.

2.3.3. Grupo Guayuta (sin diferenciar)

Est constituido por las Formaciones Querecual y San Antonio.

La referencia original se debe a Liddle (1928), al introducir este su Formacin Guayuta,

con la que design las lutitas y calizas oscuras interestratificadas, expuestas en el ro Guayuta, al

noreste de Aragua de Maturn, estado Monagas. Posteriormente, Hedberg (1937-a, b) dividi a la

Formacin Guayuta, de Liddle, en dos unidades, en el ro Querecual (formaciones Querecual y

San Antonio) y elev el trmino al rango de grupo, lo cual fue ampliamente aceptado. Macsotay

et al., (1985) proponen el rescate del trmino Formacin Guayuta, para la secuencia que aflora en

la isla de Chimana Grande, al no poderse diferenciar las formaciones Querecual ni San Antonio

20

en esta localidad. El trmino Grupo Guayuta sin diferenciar, a veces se ha empleado para

designar la litologa de calizas laminadas oscuras y limolitas de aspecto ftantico, que afloran a lo

largo del frente de montaas de Gurico, y no pueden ser asignadas a la Formacin Querecual o a

la Formacin Mucaria, por la complicacin tectnica que las afecta. El Grupo Guayuta, descansa

concordantemente sobre el Grupo Sucre en Venezuela nororiental, y pasa lateralmente hacia el

sur, en el subsuelo a la Formacin Tigre del Grupo Temblador (CVET, 1970; Gonzlez de Juana

et al., 1980); infrayace tambin de manera concordante bajo el Grupo Santa Anita, en la Serrana

del Interior y bajo la Formacin Gurico y equivalentes en Venezuela norte-central (Navarro et

al., 1988); se ha sugerido la posibilidad que el Grupo Guayuta se correlaciona, en litofacies, con

las metamrficas de la Formacin Las Mercedes y sus equivalentes, expuestas actualmente en la

Cordillera de la Costa, pero depositadas en la "cuenca Altamira" ("cerrado" en el Campaniense)

en el borde norte de Sudamrica como parte de la secuencia Jursico Tardo-Campaniense

(Navarro et al., 1987, 1988). Con respecto a esta sugerencia, es de notar que el Lxico

Estratigrfico de 1970 indica la edad de la Formacin Las Mercedes como "Mesozico Medio-

Superior" y "posiblemente Jursico Superior a Cretceo Inferior, en base a correlaciones

regionales". Datos ms recientes confirman que la Formacin Querecual abarca el Albiense

Tardo-Coniaciense Temprano, y la Formacin San Antonio, el Coniaciense-Maastrichtiense.

(http://www.pdvsa.com/lexico/g53w.htm).

21

Figura 2. 4. Columna estratigrfica de la cuenca Oriental de Venezuela, donde se muestra el grupo Guayuta.

Modificado de http://www.pdvsa.com/lexico/oriente.htm.

22

Figura 2. 5. Mapa Geolgico de los Cerros de Caigire. Tomado de http://www.pdvsa.com/lexico/image/caiguire.jpg

23

Figura 2. 6. Mapa Geolgico de la ciudad de Cuman.

24

3. MARCO TERICO

3.1. Principios Fundamentales de la Gravimetra.

Un objeto cualquiera tiene masa y sobre ella la Tierra ejerce una fuerza de atraccin que

es proporcional a la masa del mismo y a la aceleracin de gravedad o campo gravitatorio. Si la

Tierra fuese perfectamente esfrica y homognea, las medidas de gravedad en cada punto de la

superficie serian exactamente iguales. Sin embargo, dado que existen irregularidades

topogrficas, que la Tierra es ligeramente achatada en los polos, adems de estar compuesta por

diversos tipos de rocas con densidades distintas, las medidas de gravedad en consecuencia son

distintas. (Barberii y otros, CEPET. 1989).

La comparacin de la gravedad ideal de la Tierra con la gravedad observada, previamente

corregidos los efectos superficiales, permite definir la anomala gravimtrica, causada por

contrastes de densidad de las rocas que conforman la Tierra. (Barberii y otros, CEPET. 1989).

3.2. Ley de Gravitacin Universal.

Comnmente dicha ley se enuncia de la siguiente manera: todo cuerpo en el universo

atrae a otros cuerpos con una fuerza que es directamente proporcional al producto de la masa de

los cuerpos e indirectamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los mismos. La

direccin de esta fuerza es a lo largo de la lnea que los une. (Serway, 1998).

Desde el punto de vista matemtico la expresin es la siguiente:

= (Ec.3.1)

25

Siendo F la magnitud de la fuerza gravitacional sobre cualquier cuerpo, m1 y m2 las masas

de los cuerpos, r la distancia entre ellos y G es una constante fundamental denominada constante

de gravitacin universal, cuyo valor es:

= 6,673 10 (Ec.3.2)

La aceleracin de m2 debido a la presencia de m1, puede ser calculada dividiendo F por

m2, resultando:

= (Ec.3.3)

A partir de esto se tiene la aceleracin de gravedad por unidad de masa m1. Si m es la

masa de la Tierra y r el radio de la misma, la aceleracin de gravedad de la Tierra viene dada por:

= (Ec.3.4)

La aceleracin de gravedad fue medida por primera vez por Galileo con su famoso

experimento en Pisa, Italia. En honor a Galileo la unidad de aceleracin de gravedad, 1 , es

llamado Gal. (Telford, 1995).

Las pequeas variaciones registradas en la gravedad se dan como resultado de las

caractersticas de la Tierra, la cual tiene una distribucin de densidades que vara en el interior del

planeta. Estas variaciones de gravedad son utilizadas por la geofsica para poder interpretar las

diferentes relaciones de densidades de las estructuras en el subsuelo. En geofsica la unidad de

aceleracin conocida es el Gal, y las mediciones gravimtricas son generalmente expresadas en

miligales (1*10-3 cm/seg).

1 mGal = 0.001 Gal

1 Gal = 0.001 mGal

1 g. u. = 0.1 mGal

26

El valor de la gravedad de un punto cualquiera de la superficie terrestre depende de la

latitud, la altitud, los efectos de marea, la topografa y de la distribucin de densidades debajo de

la superficie. Para eliminar el efecto de la desigualdad de densidades superficiales, se busca

corregir los dems factores que hacen que la gravedad vare.

La prospeccin gravimtrica abarca el estudio del campo gravitacional terrestre, una

materia de inters para los geodestas en funcin de determinar la forma de la Tierra. Como la

Tierra no es perfectamente una esfera homognea, la aceleracin de gravedad no es constante

sobre la superficie de la misma. La exploracin gravimtrica entonces estudia las anomalas

debidas a la distribucin de densidades y estas anomalas generalmente son mucho ms pequeas

que los cambios debidos a la latitud y la altitud, aunque mayores que las debidas a las mareas o

(usualmente) a los efectos topogrficos (Telford et al., 1990).

3.3. Correcciones

Los datos gravimtricos brutos son afectados por una amplia variedad de fuentes de

amplitudes, periodos y longitud de onda variable que generalmente ocultan las variaciones

gravimtricas de inters geolgico y geofsico. Como resultado de esto, las mediciones en campo

son procesadas para minimizar estos extraos efectos. Estos procesos de conversin son

comnmente conocidos como reducciones o correcciones de la data gravimtrica. Estas

correcciones van desde las atribuidas al error instrumental hasta las debidas a efectos de la

topografa, estas correcciones sern explicadas a continuacin.

Este estudio comprende a su vez la comparacin entre las frmulas de reduccin

gravimtricas clsicas y los nuevos estndares para la reduccin gravimtrica tomadas del trabajo

de Heinze et al (2005) sobre los nuevos estndares en el procesamiento de datos gravimtricos,

27

por lo que para las correcciones se mostrarn tanto las formulas clsicas como las referidas a los

nuevos estndares.

3.3.1. Variaciones de la gravedad en la superficie terrestre con respecto a la Latitud

En 1672 Richter refera, sin explicacin, que la gravedad variaba de un punto a otro de la

Tierra. Poco despus, independientemente y casi al mismo tiempo, Newton y Huygens lo

explicaban diciendo que este fenmeno se deba a que la Tierra no era de forma esfrica. En

efecto, como la Tierra est achatada por los polos, las distancias a su centro es mxima en el

ecuador (por tanto el valor de la gravedad es mnimo) y mnima en los polos (valor de gravedad

mximo). A esta variacin se suma la del efecto de rotacin de la Tierra, la fuerza centrfuga (en

realidad axfuga), que es mxima en el ecuador y nula en los polos y siempre opuesta a la fuerza

de la gravedad. Como consecuencia de ambos efectos, la aceleracin de la gravedad vara

aproximadamente de 978 cm/seg2 en el ecuador a 983 cm/seg2 en los polos. Por lo que se

concluye que la aceleracin de la gravedad est en funcin de la latitud.

Desde hace muchos aos los cientficos han ido proponiendo una serie de frmulas que

daban la gravedad terica o normal sobre la superficie terrestre considerando la Tierra

primeramente como un elipsoide de revolucin y ltimamente como un esferoide (Cantos, 1974).

Entre las frmulas internacionales de la gravedad se encuentra la correspondiente al

elipsoide de referencia de 1984, la cual fue adoptada en la Asamblea de la IAG (Asociacin

Internacional de Geodesia) y es la utilizada en este trabajo.

( !") = 9,78033 &'(,(()*!+*! ,-. /0

12(,((33)"*4))) 567 /8(10000) (Ec.3.5)

28

Donde ( !") es la gravedad a la latitud : y al nivel del mar. El factor 9,78033 es el

valor de la gravedad en el ecuador (: = 0).

Con esta frmula se calcula el valor normal o terico de la gravedad en cualquier

latitud.

3.3.2. Variaciones de la gravedad en la superficie terrestre con respecto al Tiempo

3.3.2.1. Deriva instrumental.

Es un ajuste que se realiza para compensar las variaciones en las lecturas debido a la

deriva del instrumento. Se considera como la desviacin de las lecturas de un valor estndar o

normal. Las variaciones se estandarizan con respecto a un solo circuito. Esta deriva est

producida principalmente por la fatiga del sistema de muelles, o por las variaciones de

temperatura, aunque tambin existen razones incontroladas y otras calculables como es el efecto

lunisolar o de las mareas (Cantos, 1974).

;-.,< = =>,< &?@=A-.BC ?@=-.-E0 =

29

La correccin para el efecto de mareas se puede calcular recurriendo a diversos algoritmos

computacionales que calculan la variacin de la gravedad por este efecto de manera especfica

para un lugar y fecha determinados.

3.3.2.3. Efecto Atmosfrico.

La masa de la atmosfera de la Tierra est incluida en la masa de la Tierra solida cuando se

determina la gravedad terica a partir de la formula internacional de gravedad correspondiente al

elipsoide de referencia de 1984. Sin embargo, la masa de la atmosfera sobre una estacin

gravimtrica no afecta la gravedad medida en una estacin, asumiendo que la atmosfera est

constituida por casquetes esfricos homogneos. El efecto gravimtrico de la masa atmosfrica

puede ser calculado cercano a 100 mGal hasta una altura de 10 Km con la ecuacin (Wenzel,

1985)

B

30

3.3.3.1. Correccin de Aire Libre

Como la gravedad vara inversamente con el cuadrado de la distancia, es necesario

corregir los cambios de elevacin entre las estaciones para reducir las mediciones a una

superficie de referencia. Esta correccin no toma en cuenta el material entre las estaciones,

solamente toma la diferencia de alturas.

Para una altura h en metros la correccin de aire libre ser:

JKC = 0,3086 (Ec.3.8)

Con como la altura de la estacin en metros.

Para mejorar el desarrollo de esta formula el segundo orden de aproximacin (Heiskanen

and Moritz, 1969) es usado para corregir la gravedad terica en una altura en metros relativa al

elipsoide, usada en el procesamiento a partir de los nuevos estndares, la cual se presenta a

continuacin:

JKC = (0,3087691 0,0004398 sin :) + 7,2125 10! (Ec. 3.9)

Con en metros y : la latitud de la estacin en grados.

3.3.3.2. Correccin de Bouguer.

La correccin de Bouguer toma en cuenta la atraccin ocasionada por el material que se

encuentra entre las estaciones y el nivel de referencia, tomando en cuenta la densidad del

material.

Para una altura h y una densidad P, la correccin de Bouguer viene dada por:

JQRSR> = 0,04191 P U? V (Ec.3.10)

Con h en metros y P en

3.3.3.2.1. Mtodo de Nettleton para la estimacin de la densidad de Bouguer

Un mtodo razonablemente satisfactorio para la estimacin de l

cercanas a la superficie usando perfiles gravimtricos sobre topografa, es el mtodo de Nettleton.

Las mediciones de campo son llevadas a perfiles de anomala de Bouguer asumiendo d

valores de densidad (P) para la correccin

un grfico de anomala de Bouguer versus distancia entre las estaciones. El perfil de densidad con

menor influencia de la topografa es el ms representativo del rea de estudio. (Modificado

Telford, 1990). En la figura 3.1 se puede apreciar un ejemplo de esto.

Figura 3. 1. Ejemplo del clculo de forma grafica de la densidad de Bouguer por el mtodo de 'ettleton. Figura superior eje Y es Anomala de Bouguer (mGal), inferior e

http://pkukmweb.ukm.my/~rahim/gravity%20lecture(MSc).htm

en W * X

Mtodo de Nettleton para la estimacin de la densidad de Bouguer

Un mtodo razonablemente satisfactorio para la estimacin de la densidad en zonas


Las mediciones de campo son llevadas a perfiles de anomala de Bouguer asumiendo d

) para la correccin topogrfica y de Bouguer. Con estos datos se realiza



0). En la figura 3.1 se puede apreciar un ejemplo de esto.

Ejemplo del clculo de forma grafica de la densidad de Bouguer por el mtodo de 'ettleton. Figura superior eje Y es Anomala de Bouguer (mGal), inferior eje Y elevacin (m), densidad de la zona 2,3 g/cc

http://pkukmweb.ukm.my/~rahim/gravity%20lecture(MSc).htm

31

Mtodo de Nettleton para la estimacin de la densidad de Bouguer

a densidad en zonas


Las mediciones de campo son llevadas a perfiles de anomala de Bouguer asumiendo diferentes

topogrfica y de Bouguer. Con estos datos se realiza



Ejemplo del clculo de forma grafica de la densidad de Bouguer por el mtodo de 'ettleton. Figura , densidad de la zona 2,3 g/cc. Modificado de

32

3.3.3.3. Correccin Topogrfica

La correccin topogrfica es la que toma en cuenta el efecto gravfico de las masas por

encima y por debajo del nivel h de la estacin, ya que en la correccin de Bouguer se supone que

el terreno es horizontal.

El material, por encima de la estacin, atrae a la masa M en el sentido opuesto a la fuerza

de la gravedad, mientras el material por debajo actuar en sentido contrario. Puesto que el efecto

del material del valle habra que restarlo a la correccin de Bouguer y sta es negativa, la

correccin total topogrfica ir siempre sumada a la gravedad observada.

La correccin topogrfica tiene en cuenta el efecto de la topografa alrededor de la

estacin (Cantos, 1974).

Para hallar esta correccin se debe conocer la topografa alrededor de cada estacin.

Adicionalmente se emplean unos grficos ideados por Hayford, Bowie y Hammer, que consisten

en una serie de crculos concntricos alrededor de la estacin y divididos en sectores o

compartimientos, cada cual con una contribucin conocida por unidad de elevacin media.

Cuanto mayor es la distancia a la estacin, mayor es la zona de igual efecto topogrfico. La

correccin total se obtiene sumando las contribuciones de cada compartimiento hasta una

distancia en la que el efecto se hace insignificante (Dobrin, 1961).

En la actualidad se utiliza una gran variedad de software especializados para realizar este

tipo de correccin.

3.4. Anomalas Gravimtricas

La diferencia entre el valor de la gravedad corregida y el valor terico de la gravedad en el

esferoide para la latitud y la longitud de la estacin se denomina anomala gravitatoria, y va a

33

depender de la situacin de la estacin. El tipo de anomala depende de las correcciones que se

hayan hecho al valor observado.

3.4.1. Anomala de Aire Libre

YK-> C-Z> = Z, + JK[ (Ec.3.11)

Donde:

Z,= Gravedad observada

JK[= Correccin aire libre

= Gravedad terica

3.4.2. Anomala de Bouguer

Si se aplican las correcciones de aire libre, Bouguer y topogrfica se consigue la

Anomala de Bouguer (Dobrin, 1961).

YQ = Z, JK[ JQ + J

34

3.4.3. Separacin Regional-Residual

Las anomalas gravitacionales en un punto estn constituidas por dos efectos de atraccin

ocasionados por distintas estructuras en el subsuelo. Estos son los siguientes:

3.4.3.1. Anomala Regional

La componente regional, producida por contrastes de densidad en las regiones inferiores

de la corteza terrestre y las superiores del manto. Las anomalas regionales son de alta amplitud y

baja frecuencia y su estudio permite determinar rasgos geolgicos a nivel macroregional, tales

como contactos de placas y discontinuidades.

3.4.3.2. Anomala Residual

La componente residual, producida por contrastes de densidad en las regiones intermedias

y superiores de la corteza. Las anomalas residuales son de baja amplitud y alta frecuencia, su

estudio permite determinar efectos someros como fallas y cuencas sedimentarias.

La suma de estas anomalas da como resultado la anomala de Bouguer, como se muestra

a continuacin:

YQ = Y>S + Y>, (Ec.3.13)

3.5. Deconvolucin de Euler

La rpida estimacin de la profundidad de las fuentes sobre un mapa deriva del uso de

algoritmos aplicados al mallado de los datos gravimtricos. Un mtodo muy comn aplicado a

datos gravimtricos y magnticos ha sido la deconvolucin de Euler la cual utiliza gradientes.

Tpicamente estos mapas muestran la distribucin de una serie de crculos de distintos dimetros

35

que son proporcionales a la profundidad estimada. La ubicacin de estos crculos adems indica

la posicin estimada de las transiciones de la roca. (www.geosoft.com).

3.6. Anlisis Espectral

Esta tcnica netamente computarizada se basa en el promedio de la seal de toda el rea

de estudio, representndose en una grfica que muestra el comportamiento de la potencia de la

seal con respecto al nmero de onda. Mediante la grfica se pueden separar las componentes de

la seal de ms inters para el estudio que se est realizando. Tambin se puede determinar la

profundidad de la seal. Con esta aplicacin se puede crear un filtro paso banda.

El filtro paso banda le permite al intrprete poder separar parte de la seal de inters de la

que no es de inters, por ejemplo separar las componentes regionales de las residuales. La base

del procedimiento es permitir el paso de un rango de frecuencias especficas e ignorar el resto.

Para lograr esto se necesita disear un filtro que permita pasar lo que realmente se quiera

observar. La base matemtica de todo el procedimiento es la aplicacin del resultado obtenido en

el espectro de potencia donde se observa claramente las distintas componentes de la seal.

3.7. Modelo Gravimtrico

Como se mencion en la definicin del mtodo, el problema matemtico de la

interpretacin gravimtrica, es un proceso inverso, es decir, a partir de la observacin se busca

determinar un modelo que se ajuste a estas observaciones. Para ello existen diversos programas

computacionales, que cada vez son ms verstiles, aplicando algoritmos internos ms completos,

que permiten construir modelos del subsuelo ms ajustados a la geologa del rea. Para construir

un modelo que represente de la manera ms real el subsuelo de la regin investigada, es necesario

36

poseer la mayor informacin geolgica y geofsica disponible del rea bajo estudio con el fin de

evitar ambigedad en los modelos planteados.

3.8. Anlisis estadstico

La investigacin cuya finalidad es: el anlisis o experimentacin de situaciones para el

descubrimiento de nuevos hechos, la revisin o establecimiento de teoras y las aplicaciones

prcticas de las mismas, se basa en los principios de observacin y razonamiento y necesita en su

carcter cientfico el anlisis tcnico de datos para obtener de ellos informacin confiable y

oportuna.

3.8.1. Estadstica

Es el conjunto de procedimientos y tcnicas empleadas para recolectar, organizar y

analizar datos, los cuales sirven de base para tomar decisiones en las situaciones de incertidumbre

que plantean las ciencias sociales o naturales.

3.8.2. Estadstica Descriptiva

Estadstica descriptiva se refiere a la recoleccin, presentacin, descripcin, anlisis e

interpretacin de una coleccin de datos, esencialmente consiste en resumir stos con uno o dos

elementos de informacin (medidas descriptivas) que caracterizan la totalidad de los mismos. La

estadstica Descriptiva es el mtodo de obtener de un conjunto de datos conclusiones sobre si

mismos y no sobrepasan el conocimiento proporcionado por stos.

37

4. METODOLOGA

4.1. Funcionamiento del gravmetro AUTOGRAV Scintrex CG-3

El principio de funcionamiento del gravmetro Autograv Scintrex CG-3 (Fig. 4.1) est

basado en un sistema elstico de cuarzo fundido. La fuerza gravitatoria en la masa de prueba es

equilibrada por un resorte y una fuerza restauradora electrosttica relativamente pequea. La

posicin de la masa es alterada por un cambio en la gravedad monitorendose en un transductor

capacitivo de desplazamiento. Un circuito de regeneracin automtico aplica un voltaje de DC a

las placas del condensador produciendo una fuerza electrosttica en la masa, que lo devuelve a

una posicin nula. Se convierte el voltaje de regeneracin en una medida del valor relativo de

gravedad en el sitio de lectura, la seal digital es transmitida al sistema de adquisicin de datos

del instrumento por procesar para ser visualizado y almacenado (Scintrex CG-3, Users guide).

Figura 4. 1. Funcionamiento del gravmetro Scintrex CG-3.

38

Tiene un rango de medicin por encima de 7000 mgals y una resolucin de lectura de

0.005 mGals, lo que permite que el gravmetro sea utilizado para estudios a escala regional o

local. Las medidas exactas son tomadas presionando simplemente una tecla. El gravmetro

obtiene una lectura promedio de una serie de muestras obtenidas continuamente. La lectura se

despliega directamente en la pantalla de cristal lquido en unidades de mGals, guardndose sta

en la memoria del disco duro del equipo para luego ser utilizada a travs de un computador para

su procesamiento.

Al preparar el gravmetro para una lectura, el sensor de inclinacin electrnico

proporciona la mayor exactitud y es ms fcil de operar que los niveles de burbuja

convencionales.

La excelente proteccin del gravmetro permite trabajar con distintos cambios de

temperatura y presin atmosfrica. Esto se logra por la estabilizacin en la cmara de vaco. El

rango de operacin se encuentra entre -40 C a +45 C (+35 C optativos o +55 C) permitiendo al

operador usar el gravmetro en distintos ambientes. Por ser el sensor hecho de cuarzo fundido no-

magntico, el gravmetro no es afectado por las variaciones del campo magntico.

Figura 4. 2. Gravmetro Scintrex CG-3, usado para la adquisicin gravimtrica.

39

4.2. Funcionamiento del GPS G'SS de doble frecuencia Z-maxTM de THALES

El sistema de posicionamiento global de doble frecuencia Z-maxTM de THALES, es una

herramienta sumamente eficaz para la determinacin de la posicin de un punto con precisin

centimtrica. Este sistema consiste de un arreglo de dos GPS comunicados entre s por medio de

una antena con seal de radio UHF o por medio de una red GSM, en este arreglo se determina

una de las antenas como estacin base y se mantiene fija, mientras que la otra es transportada

para realizar las mediciones entre estaciones. El manejo de estas antenas puede realizarse de dos

maneras, una manejando directamente los comandos a travs del modulo que poseen para tal fin

los navegadores (ver figura 4.3, donde se muestra el rbol de procesos) o a travs de un control

que se comunica con estos va bluetooth, el cual funciona como una mini computadora que es

capaz de comunicarse con la antena hasta una distancia no mayor a 5 metros y es capaz de recibir

y registrar los datos almacenndolos en su memoria al momento que son adquiridos. Este equipo

es capaz de operar en dos modos distintos: levantamientos pos-procesado o estticos y

levantamientos RTK.

40

Figura 4. 3. rbol de procesos realizables a travs del panel de control del GPS Zmax.

4.2.1. Levantamientos Pos-procesado o Estticos

Se necesitan dos unidades: una (la base) funcionando en una posicin conocida con

precisin, y la otra (el receptor remoto) en el punto que se quiere levantar. Puede haber

diversas unidades remotas registrando datos al mismo tiempo.

Es preciso conocer la distancia aproximada entre las dos unidades (lnea de base), la cual

debe ser menor a 50 Km.

Los datos deben ser recogidos simultneamente por las dos unidades. Debe emplear el

mismo intervalo de registro en las dos unidades.

41

El tiempo de observacin viene determinado por la ltima unidad instalada (inicio) y la

primera unidad apagada (fin). Es aconsejable que encienda la base en primer lugar y la

apague al final.

El tiempo de observacin necesario depende bsicamente de la distancia entre las dos

unidades y las condiciones de recepcin.

4.2.2. Levantamientos RTK

Se necesitan dos unidades: una (la base) funciona desde una posicin conocida precisa,

mientras que la otra (remota) se utiliza en la zona de trabajo.

Debe establecerse un vnculo de datos desde la base hasta el receptor remoto. Este vnculo

de datos puede realizarse por medio de seales radio UHF, mdem celular (GSM,

GPRS), otro dispositivo externo.

Dependiendo del vnculo de datos escogido, la base ser:

o Un sistema de base real (con radio UHF, GSM u otro dispositivo externo)

o Un sistema de base virtual que enva datos a travs de un mdem celular

(GPRS).

Pueden utilizarse dos configuraciones diferentes del dispositivo remoto (mochila o poste

extensible).

RTK resulta ms sencillo de utilizar con un terminal de campo en el que se ejecute FAST

Survey RTK tambin puede hacerse funcionar desde la pantalla del panel frontal del

receptor.

Independientemente de la base utilizada (real o virtual), debe conocerse

aproximadamente su distancia hasta el receptor remoto, denominada lnea de base (de

hasta 50 km, o 30 millas), pasa asegurar que los resultados del RTK alcanzarn el nivel

esperado de precisin.

Figura 4. 4. GPS Diferencial Zmax y sus componentes. Antena base (izqmvil o rover (centro). Operador enlazable va bluetooth (derecha).

4.3. Metodologa de la Adquisicin en Campo

4.3.1. Determinacin de punto Base o Bench Mark.

En Venezuela existe una red de estaciones gravimtricas a las cuales

realizar un estudio de este tipo en cualquier ciudad, las estaciones adquiridas deben ser referidas

para aumentar la exactitud de las medidas.

Para este estudio se tuvo que generar una estacin base o Bench Mark en la ciudad de

Cuman mediante el amarre con una

de Barcelona, Capital del Estado Anzotegui, debido a que el punto de primer orden que fue

instalado en Cuman a mediados de 1960 no pudo ser localizado (

aeropuerto de la ciudad, el cual se encuentra demolido en la actualidad).

amarre se procedi a realizar 2 ciclos de mediciones de 6 medidas por punto entre las ciudades


GPS Diferencial Zmax y sus componentes. Antena base (izquierda) con antena de radio UHF. GPS mvil o rover (centro). Operador enlazable va bluetooth (derecha).

Metodologa de la Adquisicin en Campo

Determinacin de punto Base o Bench Mark.

En Venezuela existe una red de estaciones gravimtricas a las cuales


para aumentar la exactitud de las medidas.


iante el amarre con una estacin gravimtrica de primer orden existente en la ciudad


instalado en Cuman a mediados de 1960 no pudo ser localizado (este se encontrab

aeropuerto de la ciudad, el cual se encuentra demolido en la actualidad). Para realizar este

amarre se procedi a realizar 2 ciclos de mediciones de 6 medidas por punto entre las ciudades

42


uierda) con antena de radio UHF. GPS

En Venezuela existe una red de estaciones gravimtricas a las cuales, al momento de



orden existente en la ciudad


este se encontraba en el antiguo

Para rea

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Jose Cruces