MZSC-SUBPROYECTO GEOLOGIA

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GEOLOGIA Y MINERIA
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DE GESTIÓN DEL MEDIO AMBIENTE
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SUBDIRECCIÓN DE AMENAZAS GEOLÓGICAS Y
ENTORNO AMBIENTAL
ESTUDIO DE MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA
DE SANTIAGO DE CALI
Convenio No.02 de 2002
SUBPROYECTO DE GEOLOGIA
Informe No.2-4
Susceptibilidad a Movimientos en Masa en
los Cerros Occidentales de Santiago de Cali
Bogotá, Diciembre de 2005
República de Colombia
MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA
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JULIAN VILLARRUEL TORO
DIRECTOR GENERAL INGEOMINAS
INES F. CAICEDO HERNANDEZ
DIRECTORA DAGMA
ALBERTO NUÑEZ TELLO, DIRECTOR TECNICO SERVICIO GEOLOGICO, INGEOMINAS
MARTA L. CALVACHE VELASCO, SUBDIRECTORA AMENAZAS GEOLOGICAS, INGEOMINAS
CARLOS E. ALVARADO FLOREZ, JEFE DE PROYECTO, INGEOMINAS
GRUPO TECNICO INGEOMINAS
EDGAR CARRILLO, LIDER TEMATICO
DIEGO IBAÑEZ
EDUARDO CASTRO
CARLOS ALVARADO
EDICION FINAL
ANA I. ALVARADO
ROSA DAZA
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TABLA DE CONTENIDO
CAPITULO 1 ............................................................................................................................................ 1
INTRODUCCION ...................................................................................................................................... 1
1.1. OBJETIVO ..................................................................................................................................... 1
1.2. METODOLOGÍA ............................................................................................................................ 1
CAPITULO 2 ............................................................................................................................................ 3
ADJUDICACION DE PESOS A LAS DIFERENTES UNIDADES TEMÁTICAS........................................ 3
CAPITULO 3 ............................................................................................................................................ 5
SUSCEPTIBILIDAD INDICATIVA A MOVIMIENTOS EN MASA.............................................................. 5
CAPITULO 4 ............................................................................................................................................ 6
INCIDENCIA DE LAS VARIABLES TEMÁTICAS CONSIDERADAS....................................................... 6
4.1. PENDIENTES ................................................................................................................................ 6
4.2. GEOLOGÍA Y UNIDADES SUPERFICIALES ................................................................................ 6
4.3 GEOMORFOLOGÍA........................................................................................................................ 6
CAPITULO 5 ............................................................................................................................................ 7
GRADOS DE SUSCEPTIBILIDAD A MOVIMIENTOS EN MASA ............................................................ 7
5.1 SUSCEPTIBILIDAD MUY ALTA (MA) .............................................................................................. 7
5.2 SUSCEPTIBILIDAD ALTA (A) .......................................................................................................... 7
5.3 SUSCEPTIBILIDAD MEDIA (M) ....................................................................................................... 8
5.4 SUSCEPTIBILIDAD BAJA (B) .......................................................................................................... 8
5.5 SUSCEPTIBILIDAD MUY BAJA (MB)............................................................................................. 8
CAPITULO 6 ............................................................................................................................................ 9
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................................ 9
CAPITULO 7 .......................................................................................................................................... 10
BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................................... 10
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Proceso metodológico para la evaluación de susceptibilidad indicativa a movimientos en
masa.................................................................................................................................................. 2
Figura 2. Histograma del mapa de susceptibilidad indicativa clasificado. .............................................. 5
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Valoración de la forma de las pendientes.................................................................................. 3
Tabla 2. Valoración de Unidades Geológicas Superficiales.................................................................... 3
Tabla 3. Valoración de Unidades Geomorfológicas. ............................................................................... 4
Tabla 4. Clasificación de clases de susceptibilidad indicativa................................................................. 5
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CAPITULO 1
INTRODUCCION
El término susceptibilidad a movimientos en masa, se define como el grado de disposición,
fragilidad o propensión de un terreno a generar procesos de este tipo. Esta se evalúa a partir de
las características físicas intrínsecas y ambientales que el terreno posee.
Inicialmente los estudios de susceptibilidad solo se realizaban mediante fotointerpretación y
análisis de campo, ahora se combinan estos aspectos con la Geología, Morfometría,
Geomorfología, Unidades Superficiales y Pendientes del terreno. Esta combinación se facilita
mediante la implementación de los Sistemas de Información Geográfica (SIG), que permiten
una recopilación rápida de la información, además de modelar en forma ágil y precisa los
aspectos anteriormente mencionados.
Teniendo en cuenta las diferentes metodologías existentes para la evaluación de la
susceptibilidad, se utilizó para este caso, una evaluación semicuantitativa estadística,
determinando el peso o fragilidad que cada unidad de terreno tiene frente a la generación de
movimientos en masa. En la evaluación semicuantitativa los factores de inestabilidad son
calificados según el criterio del investigador, y en la estadística o probabilística, cada factor
intrínseco es valorado en el SIG, con base en la distribución areal de los movimientos en masa
con respecto al área total (Castro et al, 2001; Carrara, 1993; Van Westen,1993; Rengers y
otros, 1992).
Este informe, realizado para el Proyecto Microzonificación Sísmica de Santiago de Cali
(MZSCali) a través del Convenio INGEOMINAS - DAGMA, presenta la evaluación de
susceptibilidad a movimientos en masa (MM) en los cerros tutelares a la ciudad, a partir de
los resultados de las investigaciones geológicas realizadas previamente por el proyecto.
1.1. OBJETIVO
•
Evaluar la susceptibilidad a movimientos en masa en los Cerros Occidentales de Cali,
mediante el modelamiento semicuantitativo de las variables geológicas y
geomorfológicas establecidas por el proyecto.
•
Definir categorías de susceptibilidad describiendo los aspectos físicos relevantes que
inciden en la inestabilidad.
1.2. METODOLOGÍA
Los insumos básicos para la elaboración del mapa de susceptibilidad indicativa a
movimientos en masa fueron los mapas temáticos de geología, geomorfología, unidades
superficiales y topografía.
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Mediante el uso del SIG ILWIS (sistema desarrollado por el ITC de Holanda), y partiendo de la
elaboración del Modelo Digital del Terreno (MDT) a partir de la base topográfica implementada
a Escala 1:10.000, se obtuvo el Mapa de Inclinación de Pendientes (morfometría).
Posteriormente, se realizó modelamiento de las variables temáticas (geología superficial y
geomorfología) mediante la asignación de “pesos” a cada una de sus unidades. Una vez
evaluada y procesada la información obtenida en los diferentes mapas temáticos, se procedió a
la superposición de los mapas e información digital mediante el SIG, análisis del histograma del
mapa final, reclasificación del mismo de acuerdo con los rangos seleccionados a partir del
histograma y generación del mapa final (Figura 1).
Metodología para la Zonificación de Susceptibilidad Indicativa por Movimientos en Masa (MM) en los Cerros Occidentales de Cali
Información
base
Peso
variables
Base Topográfica
Geología
Geomorfología
Esc. 1:10000 P.Mpal.-CVC
Esc. 1:10000 INGEOMINAS
Esc. 1:10000 INGEOMINAS
MDT
Litología
Geomorfología
Inclinación de
pendientes
Unidades de
Roca
Inclinación
pendientes
+
Unidades de
roca
=
Susceptibilidad a MM sin clasificar
+
Geomorfología
Histograma
Susceptibilidad Indicativa a MM Clasificado
Figura 1. Proceso metodológico para la evaluación de susceptibilidad indicativa a movimientos en
masa.
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CAPITULO 2
ADJUDICACION DE PESOS A LAS DIFERENTES UNIDADES
TEMÁTICAS
Teniendo en cuenta lo anterior, se tomó cada uno de los mapas temáticos y se evaluaron,
asignando pesos con valores de 1 a 5, siendo 1 el número de menor susceptibilidad y 5 el de
máxima susceptibilidad. Por ejemplo, en el mapa de unidades superficiales se tomo la unidad
de roca fresca asignándole un peso de 1, mientras que a la unidad de suelo se le asignó un
peso de 5, un procedimiento similar se llevó a cabo con las otras coberturas. En las Tablas 1
a 3 se presentan los pesos otorgados a cada una de las variables utilizadas en el análisis.
Tabla 1. Valoración de la forma de las pendientes
INCLINACIÓN DE LA
PENDIENTE
Planas a suaves
Leves
Moderadas
Inclinadas
Muy inclinadas
Escarpadas
PESO
1
2
3
4
5
5
Tabla 2. Valoración de Unidades Geológicas Superficiales.
UNIDAD GEOLOGICA
SUPERFICIAL
Is
Iv
Rs
Rv
Sac
Sal1
Sal2
Sal3
Sal4
Sal5
Sal6
Sal7
Sam
Sco
Sfa
Sfe
Sft
Sv
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PESO
3
3
2
2
4
1
1
1
1
1
1
1
3
4
2
2
4
4
3
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Tabla 3. Valoración de Unidades Geomorfológicas.
UNIDAD
GEOMORFOLÓGICA
Ac
Dc
De
Dl
Dm
Dn
Dp
Fa
Fal1
Fal2
Fal3
Fal4
Fb
Fi
Fm
Sa
Sc
Se
Sf
Si
Sm
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PESO
4
2
5
5
3
3
2
1
1
1
1
1
2
1
3
3
3
4
3
3
4
4
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CAPITULO 3
SUSCEPTIBILIDAD INDICATIVA A MOVIMIENTOS EN MASA
Una vez realizado el cálculo con las diferentes variables mediante la superposición de los tres
mapas de peso, se obtuvo el Mapa de Susceptibilidad Indicativa a Movimientos en Masa (Mapa
MZSC - G5), el cual se clasifica de acuerdo con un dominio creado (Tabla 4) concordante con
su respectivo histograma de frecuencias (Figura 2).
Tabla 4. Clasificación de clases de susceptibilidad indicativa.
CLASE
LIMITE
4
7
9
11
15
Number of pixels
Muy Baja (MB)
Baja (B)
Moderada (M)
Alta (A)
Muy Alta (MA)
550000
500000
450000
400000
350000
300000
250000
200000
150000
100000
50000
0
A
AJ
B
Y
MU
JA
BA
ME
DIA
TA
AL
A
LT
A
Y
MU
Figura 2. Histograma del mapa de susceptibilidad indicativa clasificado.
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CAPITULO 4
INCIDENCIA DE LAS VARIABLES TEMÁTICAS CONSIDERADAS
A continuación se presenta el análisis realizado en cada uno de los mapas temáticos, con
respecto al comportamiento e influencia de cada una de las unidades del terreno, en cuanto
a la susceptibilidad y posible generación de movimientos en masa.
4.1. PENDIENTES
De un total de 131 Km2 analizados, el 49 % corresponde a pendientes planas a suaves en
donde la susceptibilidad indicativa a MM es alta, observándose la gran influencia de las
pendientes mayores a 45° en la inestabilidad del terreno, las cuales se presentan
principalmente hacia las partes altas de las cuencas de las quebradas y cerros, asociadas a
suelos de la Formación Volcánica.
4.2. GEOLOGÍA Y UNIDADES SUPERFICIALES
Teniendo en cuenta las características litológicas e ingenieriles establecidas para las
Unidades Geológicas Superficiales (ver informe No.2.1, Subproyecto de Geología, Proyecto
MZSCali, 2005), se aprecia que las de mayor influencia en cuanto a susceptibilidad a MM
corresponden a las rocas intermedias sedimentarias y volcánicas (Is, Iv) diaclasadas y
fracturadas de las formaciones Volcánica (Kv) y Guachinte (TOg), además de los depósitos
coluviales (Qco), unidades de suelo residual asociadas a la Formación Volcánica (Sv) y
unidades antrópicas (Ac).
4.3 GEOMORFOLOGÍA
Se destaca la incidencia que tienen las unidades geomorfológicas asociadas a pendientes
moderadas y montañas denudacionales (Dm), escarpes denudacionales (De), depósitos de
ladera (Dl), cuestas o pendientes estructurales (Sc) y zonas escarpadas (Se). Para las
unidades de origen fluvial se considera mínima su incidencia en la generación de MM.
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CAPITULO 5
GRADOS DE SUSCEPTIBILIDAD A MOVIMIENTOS EN MASA
Según lo anterior se obtuvo un Mapa de Susceptibilidad Indicativa a Movimientos en Masa, que
agrupa áreas con mayor o menor probabilidad de afectación o inestabilidad del terreno,
dividiéndose en cinco categorías: Muy Alta, Alta, Media, Baja y Muy Baja. De acuerdo con las
características geológicas, geomorfológicas y morfodinámicas evaluadas por el Proyecto
MZSCali (ver informes Nos.2.1, 2.2 y 2.5, Subproyecto de Geología, Proyecto MZSCali, 2005),
dichas categorías se describen a continuación.
5.1 SUSCEPTIBILIDAD MUY ALTA (MA)
Corresponde a zonas de alto grado de fracturamiento, muy meteorizadas, afectadas por
procesos activos de erosión y fenómenos de MM, en donde los materiales son inconsolidados,
de baja resistencia al corte y alta capacidad de absorción de agua. Estos terrenos, incluyendo
sectores de explotación minera, son particularmente susceptibles al colapso en sectores de alta
pendiente, en donde generalmente los factores climáticos, antrópicos y sismotectónicos son los
mecanismos de disparo más frecuentes, llegando a producir obstrucción de algunos cauces en
algunos casos.
Se distribuyen puntualmente hacia las partes altas de Los Chorros, Siloé, sector norte de la
cuenca del río Cañaveralejo, vía circunvalar, Terrón Colorado, cerro de Las Tres Cruces y
Menga, entre otros.
Las características generales observadas en estas áreas, tales como litología, baja resistencia
de la roca, valores de alta pendiente, clima-vegetación y patrones de drenaje, entre otros,
permiten calificar estas áreas como terrenos inestables, extremadamente vulnerables ante
cualquier agente detonante.
De acuerdo al análisis se observa que las áreas clasificadas dentro de este rango corresponden
a 1,14 Km2 que equivalen al 1,3% del área evaluada.
5.2 SUSCEPTIBILIDAD ALTA (A)
Representan zonas de grandes deslizamientos antiguos que registran reactivaciones locales
de la masa deslizada, deslizamientos activos de tipo local, zonas de rocas muy fracturadas;
en general la erosión de los suelos presenta una intensidad media a alta y los materiales
litológicos muestran una alta inestabilidad.
Se distribuyen en su mayoría hacia la parte media alta de Los Chorros, cuenca del río
Cañaveralejo (principalmente en su zona norte), cerro de Cristo Rey, ladera izquierda del río
Cali (sector de Terrón Colorado), ladera derecha del río Aguacatal, Sector de Normandía, cerro
de las Tres Cruces, parte alta del sector del Bosque y cuenca de la quebrada Menga, entre
otros.
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Sus características reconocidas permiten calificar estas zonas como terrenos de inestabilidad
latente. El análisis mediante el modelamiento realizado muestra una extensión de 8,46 Km2
dentro de esta categoría, equivalente el 9,68% del área evaluada.
5.3 SUSCEPTIBILIDAD MEDIA (M)
Presenta una amplia distribución en toda el área de los cerros occidentales a la ciudad. A esta
categoría pertenecen aquellos sectores con procesos erosivos moderados (erosión laminar y
surcos), movimientos lentos (terracetas o pisadas de vaca), algunos flujos menores de carácter
local y de escasa cobertura vegetal.
Bajo esta categoría se incluyen áreas con movimientos lentos de suelos (reptación),
deslizamientos, flujos y caídas de roca de carácter local, que ocupan 15,32 Km2 equivalentes
al 17,53% del área evaluada. Sus características permiten calificar estas zonas como zonas
relativamente estables.
5.4 SUSCEPTIBILIDAD BAJA (B)
Bajo esta categoría se clasificaron las colinas de piedemonte, con pendientes ligeramente
inclinadas a moderadas, onduladas, distribuidas hacia los sectores de La Riverita, zona sur
del río Lilí, río Pance, parte baja del cerro de La Bandera, parte baja de Siloé, Los Cristales,
zonas distales del Flujo de Terrón Colorado (San Antonio, La Merced, San Pedro y El
Calvario), parte baja de Altos de Normandía, parte media del cerro de las Tres Cruces, parte
media-baja del sector del Bosque y Menga, parte baja de los valles de los ríos Aguacatal y
Cali en el sector de Terrón Colorado, entre otros.
En general estos sectores son susceptibles a deslizamientos de suelo o roca, si son afectados
por intervención antrópica o actividad sísmica fuerte, catalogándolos como terrenos estables. El
análisis mediante el modelamiento muestra una extensión de 8,64 Km2 dentro de esta
categoría, equivalente a 9,89% del área evaluada.
5.5 SUSCEPTIBILIDAD MUY BAJA (MB)
Esta unidad incluye la mayor parte de los conos aluviales, planicies y terrazas fluviales
localizadas a lo largo de los ríos Pance, Lilí, Cañaveralejo, Cali y Aguacatal, entre otros.
Dadas las características de estos terrenos en cuanto a pendientes, geología y unidades
superficiales, es muy baja la probabilidad de ocurrencia de MM. El análisis mediante el
modelamiento muestra una extensión de 53,85 Km2 dentro de esta categoría, es decir el
61,60% del área evaluada.
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CAPITULO 6
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
De acuerdo con la metodología utilizada en la elaboración del mapa de susceptibilidad por
movimientos en masa, se observa que las pendientes mayores a 45° ejercen la mayor
influencia en la inestabilidad del terreno como se puede observar hacia las partes altas de las
cuencas de las quebradas y cerros.
Según las características de los materiales geológicos y su comportamiento ingenieril, se
aprecia que las unidades de mayor incidencia en la inestabilidad de las laderas, corresponden a
los suelos residuales de la Formación Volcánica (Sv), y en menor proporción las rocas
intermedias sedimentarias y volcánicas (Is, Iv) diaclasadas y fracturadas, además de los
Depósitos Coluviales (Qco) y unidades antrópicas (Ac).
Las unidades geomorfológicas que mayor incidencia ejercen en la susceptibilidad del terreno a
los movimientos en masa son las asociadas a Pendientes Moderadas y Montañas
Denudacionales (Dm), Escarpes Denudacionales (De), Depósitos de Ladera (Dl), Cuestas o
Pendientes Estructurales (Sc) y Zonas Escarpadas (Se).
Combinando los factores adversos anteriormente mencionados, se concluye que las zonas
correspondientes a las partes altas de Los Chorros, Siloé, sector norte de la cuenca del río
Cañaveralejo, vía Circunvalar, Terrón Colorado, cerro de Las Tres Cruces y Menga, se
consideran como los sitios más críticos en cuanto a la posible ocurrencia de movimientos en
masa.
La presente evaluación de susceptibilidad es de carácter indicativo, constituyéndose en punto
de partida para las evaluaciones de amenaza por movimientos en masa que se emprendan.
Para lo anterior deberán considerarse, según el detalle que se requiera, variables como
cobertura vegetal, densidad de drenajes, intensidad de erosión, precipitaciones e intensidad de
lluvias, intervención antrópica, amenaza sísmica y uso del suelo, entre otros. Cabe anotar que
algunas de estas variables han sido abordadas por el Proyecto MZSCali.
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CAPITULO 7
BIBLIOGRAFIA
Carrara, A., (1993), Potentials and pitfalls of G.I.S technology in assessing natural hazards.
En: Reichenbach P. Guzzeti, F. And Carrara editores, abstracts. Proceed. Int. Workshop GIS
in Assees. Natural Hazards, Perugia, sep. 20-22. P 128-137.
Carrillo, E. (1999), Zonificación de Amenazas Geológicas para los municipios del Eje
Cafetero afectados por el sismo del 25 de enero de 1999, Convenio de Cooperación Técnico
Científica No.004 de 1999, Presidencia de la República . Fondo para la Reconstrucción y
Desarrollo Social del Eje Cafetero, FOREC e INGEOMINAS.
CASTRO, E., et al., (2001). Evaluación del Riesgo por Fenómenos de Remoción en Masa.
Guía Metodológica. Publicado por la Escuela Colombiana de Ingeniería e INGEOMINAS.
Bogotá.
H. TH. Verstappen & R.A. Van Zuaidam (1975) – The ITC system of geomorphological
mapping. ITC Textbook VII-2.
H. TH. Verstappen (1983) – Applied geomorphology, Elsevier, Amsterdam.
Mora – Vahrson (1994) “Macrozonation Methodology for Landslide Hazard Determination”
Bulletin of the Association of Engineerin Geologists.Vol XXXI, No. 1
R.A. Van Zuaidam & F. I. Cancelado (1979) – Terrain analysis and classification using aerial
photographs, ITC, Textbook VII – 6.
Van Westen, C.J. (1993), Application of geographic information system to landslide hazard
zonation. ITC publications N° 15 International Institute for aerospace survey and earth
sciences (ITC), Enschede, Netherlands, 245 pp.
Rengers, N. et al, (1992), Remote sensing and GIS applied to mountain hazard mapping.
Episodes. Vol. 15, N° 1 pp 36-44.
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