Breve historia geológica de Guadalajara Salvador Lazcano Díaz del Castillo, Director y consultor de Suelo-Estructura, profesor de la
Universidad Panamericana, Guadalajara, Jal. (
[email protected])
NOTA: El presente escrito es un resumen del artículo “ Contexto histórico y geotécnico de Guadalajara”, Guadalajara”, que se publicó en las Memorias de la XXII Reunión Nacional de Mecánica de Suelos, que se llevó a cabo en Guadalajara, Jal., en noviembre del 2004.
1.- INTRODUCCIÓN
La ciudad de Guadalajara ocupa más de l a mitad de una extensa planicie llamada valle de Atemajac, enclavada dentro del Cinturón Volcánico Mexicano, que se extiende aproximadamente a lo largo del paralelo 20° norte, desde Cofre de Perote y Pico de Orizaba en el Estado de Veracruz, hasta los volcanes San Juan y Sangangüey en las inmediaciones de Tepic, Nay. El valle de Atemajac en planta tiene una forma aproximadamente elíptica, con su eje mayor de unos 36 km, en dirección sureste-noroeste, y su eje menor de alrededor de 12 km. En el extremo sureste se encuentra la histórica y alfarera población de Tonalá y en el extremo noroeste la exhacienda de Santa Lucía y campos agrícolas. La altitud promedio del valle de Atemajac es de 1,600 m sobre el nivel del mar y a su alrededor encontramos en general cerros y lomas con altitudes máximas que fluctúan entre 1,900 y 2,200 m. Únicamente el costado oriente y parte del noreste del valle no está delimitado por elevaciones, sino por una depresión, la barranca del río Grande de Santiago, que si bien inicia en el cercano Lago de Chapala, es una continuación del río Lerma, que nace en las faldas del Nevado de Toluca, otro de los volcanes del Cinturón Volcánico Mexicano. El Lago de Chapala, el más grande de México, es el cuerpo acuífero mayor que queda de un antiguo y gigantesco lago, llamado “Jalisco” en la literatura geológica. 2.- “LAGO JALISCO”
En la época del Pleistoceno, caracterizada por periodos de glaciaciones, la sección centro-oriental del Estado de Jalisco estuvo inundada por el Lago Jalisco (Mitchel, 1964; Leyden, 1994). Éste se formó hace unos 40 mil años y en su extensión máxima abarcó un área de alrededor de 22 mil km 2, desde Autlán y las faldas del Nevado y Volcán Colima en el suroeste de Jalisco, hasta las cercanías de Lagos de Moreno y Aguascalientes en el noreste (ver figura 1).
Aguascalientes
Lagos de Moreno
Guadalajara
Lago de Chapala
Autlán Tuxpan
Figura 1 Lago Jalisco (adaptado de Flores Tritschler et al , 1990) El río Lerma contribuyó con una importante cantidad de agua para el Lago Jalisco, cuyo nivel de aguas alcanzó posiblemente los 1,750 m sobre el nivel del mar (Mitchell, 1964), o sea 230 m arriba del nivel actual de Chapala y 150 m sobre la elevación promedio de Guadalajara. Sin embargo, llegó el momento que aquel gigantesco lago comenzó a erosionar por varios puntos, a través de ríos. Las restos que dejó aquel Lago Jalisco al disminuir notablemente su tamaño, hace más de 10 mil años, son principalmente varios lagos aislados, depósitos de suelo de origen lacustre y barrancas en los ríos que lo drenaron, especialmente en el río Santiago que se tratará en detalle más delante. El Lago de Chapala, con una extensión de 1,100 km2 (Sandoval, 1979), es el remanente acuífero mayor del Lago Jalisco, e inunda únicamente ún icamente un 5% de la extensión máxima del lago original. Los otros lagos de mucho menor extensión y profundidad, son: Cajititlán, Atotonilco, Zacoalco, San Marcos, Sayula y Zapotlán.
Depósitos lacustres
En el fondo de los lagos, debido a la quietud de las aguas, se depositan sedimentos finos, como son limos y arcillas. En el Lago Jalisco, hubo un ambiente propicio para deposición de suelos arcillolimosos que se encuentran en planicies amplias que inundó el Lago, entre otras, la zona comprendida entre el corredor industrial de El Salto e Ixtlahuacán de los Membrillos. Es famosa mundialmente la alfarería que se fabrica en San Pedro Tlaquepaque y Tonalá, al oriente de Guadalajara. Ésta se elabora con barro (suelo arcillo-limoso) que se encuentra en el extremo oriente del valle de Atemajac y que precisamente se originó en los depósitos del fondo del Lago Jalisco. Además de los depósitos lacustres del Lago Jalisco, en algunas zonas de su fondo se sedimentaron microfósiles silíceos que se formaron de plancton. A estos sedimentos se les llama tierras diatomaceas o diatomita y en las cercanías de Catarina, entre las lagunas de Atotonilco y Zacoalco, se encuentran espesores de hasta 40 m de este material. La diatomita tiene múltiples usos en la industria, entre otros como medio filtrante para fabricación de cerveza, refrescos y azúcar; también es fundamental para la fabricación de pintura, papel, fertilizantes, aislantes térmicos y acústicos, etc. Además de los microfósiles que constituyen las diatomitas, en la cuenca del Lago Jalisco se encuentran fósiles de mamut, mastodonte, gliptodonte (especie de armadillo gigante), caballo prehistórico americano y otros animales del Pleistoceno (Schöndube, 1994). 3.- BARRANCA DEL RÍO SANTIAGO
El gigantesco Lago Jalisco proporcionó un gran potencial erosivo a los ríos a través de los cuales drenó sus aguas hacia el océano Pacífico. Los drenes principales fueron los ríos Armería y Tuxpan hacia el sur, Ameca hacia el poniente y el Santiago hacia el nor-poniente. El río Santiago comenzó en la ribera nor-poniente del Lago Jalisco un proceso de erosión hace varios miles de años, para quitar de su cauce material ígneo que se había formado por diversas erupciones de volcanes, entre otros Mascuala o el Mexicano y La Higuera, ubicados al noreste de
Guadalajara. Por este proceso erosivo se formó la Barranca del río Santiago. Al bordear el valle de Atemajac, el cauce del Santiago va a cerca de 600 m abajo del nivel medio del valle, y hay acantilados que permiten ver físicamente los diversos estratos rocosos que subyacen a Guadalajara. De esta manera se puede acceder a la historia geológica de la zona hasta a unos nueve millones de años, en la época del Mioceno del período Terciario, antes de que existiera el hombre (Nelson y Sánchez-Rubio, 1986). El corte geológico de la barranca del río Santiago está compuesto en la parte más profunda por tobas (cenizas volcánicas consolidadas) riolíticas de 9 millones de años (M.a.) de antigüedad, sobre éstas hay una serie de flujos de cenizas y lavas riolíticas con algunos estratos basálticos, todos con edades de entre 5 y 9 M.a. Sigue una ignimbrita (toba soldada) oscura, llamada San Gaspar, de 4.8 M.a. Sobre esta ignimbrita hay coladas de lava basáltica de 4 M.a., las cuales están cubiertas por la ignimbrita Guadalajara de 3.3 M.a. (idem ). ). Cabe mencionar que cimientos y muros de templos y cimientos de viviendas (los muros eran generalmente de adobe) de la zona centro de Guadalajara, fueron construidos con cantera de la ignimbrita Guadalajara, que es de color café oscuro a gris claro. En la actualidad mucho de este material se obtiene de bancos de la zona de La Experiencia, al norte de la ciudad. Un vulcanismo más reciente en la zona son las erupciones basáltico-andesíticas de los conos de lava y cenizas que se extienden a lo largo de una línea que va desde el sureste de la ciudad hasta las proximidades del volcán de Tequila a 50 km hacia el poniente (Luhr y Lazaar, 1985; Nelson y Sánchez-Rubio, 1986). Los principales conos que limitan el valle de Atemajac hacia el sur, son de poniente a oriente, los cerros del Gachupín o del Tesoro, Santa María, El Cuatro y el Tapatío (ver figura 2). Finalmente sobre la ignimbrita Guadalajara en unas zonas y sobre basaltos en otras, yacen depósitos de material piroclástico originados en las últimas actividades volcánicas en la región, que fueron los períodos eruptivos de la Sierra La Primavera ubicada al poniente de Guadalajara.
4.- SIERRA LA PRIMAVERA
La Sierra La Primavera se localiza al poniente de Guadalajara (ver figura 2) y es un complejo volcánico del Pleistoceno tardío, perteneciente al Cinturón Volcánico Mexicano. En él encontramos domos y flujos de lava riolítica, tobas ácidas, material piroclástico pumítico y sedimentos lacustres de la caldera. Las primeras erupciones ocurrieron hace cerca de 125 mil años (Mahood, 1980).
Hace 65 mil años ocurrió el cuarto período de erupciones, y en esa ocasión se formaron los domos del extremo sur de La Primavera, incluyendo el cerro El Tajo, en donde se encuentran los fraccionamientos Ciudad Bugambilias y El Palomar. El último domo que hizo erupción fue el cerro El Colli, hace aproximadamente 25 mil años (idem ). ). Actualmente la única actividad en La Primavera relacionada con el vulcanismo son fumarolas y manantiales de aguas termales en algunas zonas. 5.- EL SUELO DE GUADALAJARA
Sierra La Primavera
Guadalajara
Conos volcánicos
Figura 2
Guadalajara, cadena de conos volcánicos y Sierra La Primavera (adaptada de Nelson y Sánchez Rubio, 1986)
El segundo período eruptivo fue hace 95 mil años, y consistió en una emisión de aproximadamente 20 km3 de flujos de ceniza que constituyeron la llamada “Toba Tala” (idem ). ). Esta toba se extiende en un área de unos 700 km 2, en su mayoría hacia el valle de Tala, al poniente de la Sierra La Primavera, pero también en parte del valle de Atemajac. Debido a la potente emisión de cenizas de hace 95 mil años, la cámara magmática se vació y colapsó su bóveda, formándose una caldera de 11 km de diámetro que se inundó formando un lago, en el que se sedimentó un horizonte de grandes rocas pumíticas (idem ). ). Al mismo tiempo que se formó el lago, hubo más actividad eruptiva en varios domos, entre ellos el de Pinar de la Venta, en donde se encuentra el fraccionamiento del mismo nombre. El tercer período eruptivo ocurrió en la sección sur de la Sierra hace 75 mil años ( idem ). ). A éste le siguió una recarga de magma en la caldera, que hizo que se elevara el fondo del lago hasta que finalmente éste se drenó.
En la erupción explosiva que generó la toba Tala y en otras ocasiones se emitieron partículas de cenizas que fueron lanzadas a la atmósfera y se depositaron en zonas circundantes a la Sierra, entre ellas el valle de Atemajac, en donde se depositaron y nivelaron la topografía anterior a dichas erupciones, la cual era ondulada, e inclusive accidentada en algunas áreas. A las cenizas emitidas en la Sierra La Primavera se les llama productos piroclásticos. Son de color café a gris claro debido a que sus componente mineralógicos son silicatos y aluminio (Mahood, 1980), y debido al rápido enfriamiento al que fueron sometidos tienen estructura esponjosa, en ocasiones fibrosa, lo que los hace ligeros, con pesos volumétricos secos que fluctúan entre 0.8 y 1.2 ton/m3 (Saborio, 1998). Geológicamente se les llama pómez, pumitas o pumicitas, y se encuentran en la naturaleza en un amplio rango de tamaños de partículas, desde finos (partículas que pasan por la malla No. 200) hasta boleos y bloques de hasta 1 m o poco más, como ocurre en los depósitos lacustres de la caldera de La Primavera. En el suelo de Guadalajara hay depósitos pumíticos con espesores que varían de unos pocos metros hasta unos 100 m en algunas partes del poniente de Guadalajara (Saborío, 1998). Su granulometría fluctúa desde suelos finos hasta gravas (partículas de 0.5 a 7.5 cm) llamadas localmente jales, pasando por el rango de las arenas (malla No. 200 a No. 4). Sin embargo, el rango de partículas predominante en el suelo de Guadalajara son arenas y finos poco a medianamente plásticos, y sobre éstas están desplantadas la mayoría de las edificaciones de la ciudad. Tradicionalmente el suelo natural del valle de Atemajac no ha presentado problemas para la cimentación de edificaciones. Baste el ejemplo de las torres de Catedral, en donde, si se usan criterios convencionales de capacidades de carga con base en resistencias a la penetración estándar (N), el
esfuerzo admisible del suelo difícilmente alcanzaría los 2 kg/cm2, mientras que en realidad la descarga ha sido de alrededor de 5 kg/cm2 en los últimos 150 años (tiempo que tienen las actuales torres) y no ha presentado problemas de cimentación. Por esta razón, es conveniente que se busquen nuevas alternativas tanto de pruebas de campo y laboratorio como de métodos de análisis para los suelos pumíticos de Guadalajara. Si bien los suelos naturales de Guadalajara tienen buen comportamiento, rellenos artificiales deficientes han causado en las últimas décadas hundimientos de pavimentos, roturas de tuberías y asentamientos de edificaciones. Es importante el estudio de la hidrología de zonas a urbanizarse para dar una solución integral al drenaje superficial, así como la conformación de rellenos de buena calidad, a fin de prevenir problemas. Finalmente, durante décadas hubo en Guadalajara el mito de que su suelo era como un “colchón” ante movimientos telúricos. Ya en una publicación sobre la serie (enjambre) de temblores que hubo de mayo a septiembre de 1912, se mencionaba por un lado ese mito, y por otro se indicaba de varias evidencias que lo desmentían (Waitz y Urbina, 1919). Durante el sismo de 1995 se obtuvieron varios registros acelerográficos en la ciudad en donde fue evidente la amplificación de las aceleraciones, como lo hacen la mayoría de los depósitos de suelos (Chávez González, 1995). Para complementar un trabajo anterior sobre el comportamiento sísmico de los depósitos de suelo en el centro de Guadalajara (Lazcano, 1998), y en particular en la Catedral, recientemente hicimos pruebas geofísicas para medir velocidades de ondas de corte (Vs) a profundidad en las cercanías de la Catedral. De estas pruebas tenemos que la roca basal se encuentra a alrededor de 30 m de profundidad y la velocidad promedio de onda de corte del depósito de suelos (Vs prom) es de 274 m/s. De aquí tenemos que es terreno tipo II (b) según el reglamento de Guadalajara (1997) y tipo D según el IBC (IBC, 2003). Además, del análisis sísmico del depósito de suelos se encontró que para una aceleración máxima en la roca basal (a max roca) de 0.08 g, que es el correspondiente a un período de retorno de 100 años (PMS, 1996), la aceleración del terreno en la superficie (a max suelo) es de alrededor de 0.16 g, lo que implica un factor de amplificación de 2 con respecto a la aceleración máxima en la roca. De aquí se confirma lo encontrado en el sismo de 1995 (Chávez González, 1995) y en el enjambre de temblores de 1912 (Waitz y Urbina, 1919).
6.- REFERENCIAS Chávez González M., 1995, Geotecnia, riesgo y seguridad sísmica de la zona metropolitana de Guadalajara, México, Memo. X Congreso Pana. Mec. de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones, Guadalajara, Jal. Flores Tritschler E., Briceño J. y García R., 1990, Chapala, Problemas y Soluciones, Cuadernos de Divulgación, No. 36, u. de Guadalajara. Lazcano Salvador, 1998, Comportamiento de suelos ante sismos en la zona centro de Guadalajara, Jal., Memo. XIX Reunión Nal. de Mec. de Suelos, Tomo I: 330-334, Puebla, Pue. Leyden J., 1994, Ancient Lake Jalisco and the Santiago River, Revista “Mexico Living and Travel Update”. Luhr J.F. y Lazaar P., 1985, The Southern Guadalajara Volcanic Chain, Jalisco, Mexico, Geofisical Internacional, Vo. 24-4: 691700. Mahood G.A., 1980, Geological Evolution of a Pleistocene Rhyolitic Center – Sierra La Primavera, Jalisco, México, Jour. Volcanology and Geothermal Research, 8: 199-230. Mitchel G.W., 1964, Una Investigación del “Lago Jalisco”, Sociedad de Geografía y Estadística del Estado de Jalisco, Guadalajara, Jal. Nelson S.A. y Sánchez-Rubio G, 1986, Trans Mexican Volcanic Belt Field Guide, Geological Association of Canada-UNAM PSM, 1996, Mapas de peligro sísmico en México, Inst. de Ing.CENAPRED-CFE-IIE, CENAPRED-CFE-IIE, México, D.F. Saborío Ulloa J., 1998, Algunas Características del Subsuelo de la Ciudad de Guadalajara, U. de G., Guadalajara, Jal. Sandoval F.P., 1979, Verdades y Mitos del Lago Chapala, UNED, Gobierno de Jalisco, Guadalajara. Schöndube O., 1994, El Occidente de Mexico, Revista “Arqueología Mexicana”, Vol. II, No. 9: 18-25. Smith R.L. y Bailey R.A., 1968, Resurgent Cauldrons, Studies in Volcanology: A Memoir in Honor of Howel Williams, Geological Society of America, 116: 613-662. Waitz P. y Urbina F., 1919, Los Temblores de Guadalajara en 1912, Instituto Geológico de México, Boletín No. 19.