UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja TITULACIÓN DE INGENIERO EN GEOLOGÍA Y MINAS Mapa de zonificación geotécnica de la hoya de Loja Trabajo de fin de titulación Autor: Jumbo Merino, Yan Manuel Director: Soto Luzuriaga John Egverto, Ing. Loja - Ecuador 2012 0
CERTIFICACION Ing. JOHN SOTO LUZURIAGA. Docente de la Universidad Técnica particular de Loja. C E R T I F I C A: Que el presente trabajo de fin de carrera desarrollado por el Sr. Yan Manuel Jumbo Merino, para obtener el título de Ingeniero en Geología y Minas, titulado MAPA DE ZONIFICACION GEOTECNICA DE LA HOYA DE LOJA, cumple con los objetivos planteados y la suficiente calidad académica-investigativa, por lo que autorizo su presentación. Loja, octubre 2012. Ing. John Soto Luzuriaga I
AUTORIA Las ideas, conceptos, procedimientos y resultados vertidos en el presente trabajo, son se exclusiva responsabilidad del autor.. Yan Manuel Jumbo Merino AUTOR II
CESION DE DERECHOS Yo, Yan Manuel Jumbo Merino, declaro ser el autor del presente de trabajo y eximo expresamente a la Universidad Técnica Particular de Loja y a sus representantes legales de posibles reclamos o acciones legales. Adicionalmente declaro conocer y aceptar la disposición del Art. 67 del estatuto Orgánico de la Universidad Técnica Particular de Loja que su parte pertinente textual dice: Forman parte del patrimonio de la universidad la propiedad intelectual de investigaciones, trabajos científicos o técnicos y tesis de grado que se realizan a través o con el grupo financiero, académico o institucional (operativo) de la universidad. Yan Manuel Jumbo Merino III
DEDICATORIA Dedico este trabajo principalmente a Dios, el que me ha dado fortaleza para continuar cuando a punto de caer he estado. De igual manera dedico esta tesis a las personas que hicieron posible realizar el sueño de conseguir una meta en mi vida, a mis padres por ser el pilar fundamental en todo los que soy, a mis hermanos y sobrinos. A todos ellos dedico el producto de mi esfuerzo. EL AUTOR IV
AGRADECIMIENTO Mi gratitud a la Universidad Técnica Particular de Loja y a los docentes de la Titulación de Geología y Minas, quienes por medio del conocimiento impartido, contribuyeron a mi formación como profesional. De manera muy especial al Ing. John Soto Luzuriaga, quien con su apoyo como Director del Departamento de Geología y Minas e Ingeniería Civil y Director del presente trabajo de investigación, quién gracias a su colaboración, consejos y ánimos supo guiarme de la mejor manera para la realización de dicho proyecto. De igual manera al Ing. Ángel Tapia Chávez, por todo su conocimiento, la paciencia y la ayuda, brindada para poder cumplir con esta meta planteada V
INDICE CAPITULO I 10 1. Introducción general.. 10 1.1 Introducción. 10 1.2 Antecedentes......... 12 1.3. Justificación. 13 1.4 Objetivo. General y específico..... 15 CAPITULO II... 17 2. Aspectos físico-geográficos de la zona de estudio..... 17 2.1. Localización geográfica... 17 2.2 Acceso... 18 2.3 Hidrografía.... 18 2.4 Climatología y vegetación 20 2.5 Rasgos socio-económicos.... 21 CAPÍTULO III... 24 3. Geología de la zona de estudio. 24 3.1. Contexto geológico...... 24 3.1.1. Unidad Chiguinda... 26 3.1.2. Formación Trigal.. 26 3.1.3. Formación La Banda... 27 3.1.4. Formación Belen.. 27 3.1.5. Formación San Cayetano. 27 3.1.6. Formación Quillollaco... 28 3.1.7. Formación Salapa... 28 3.2. Geología estructural. 28 CAPÍTULO IV... 31 4. Metodología... 31 4.1. Recopilación de información..... 32 4.2. Trabajo de campo.... 33 4.2.1. Métodos geológicos de campo........ 33 VI
4.2.2. Métodos geotécnicos de campo....... 34 4.3. Trabajo de laboratorio......... 37 4.3.1. Métodos geotécnicos......... 37 4.3.2. Consistencia de los suelos......... 41 4.4. Caracterización litológica.......... 41 4.5. Procesamiento de información........ 41 4.6. Generación de la memoria técnica...... 41 CAPÍTULO V. 43 5. Trabajo de campo, laboratorio y gabinete. 43 5.1. Levantamiento geológico de campo... 43 5.2. Unidades litológicas..... 43 5.2.1. Unidad de rocas metamórficas.... 45 5.2.2. Unidad de conglomerados.... 47 5.2.3. Unidad de areniscas arcillas - conglomerados 49 5.2.4. Unidad de coluvios... 54 5.2.5. Unidad de lutitas arcillosas... 57 5.2.6. Unidad de lutitas calcáreas.. 59 5.2.7. Unidad de arcillas..... 61 5.2.8. Unidad de areniscas...... 63 5.2.9. Unidad de terrazas aluviales..... 64 5.3. Geotécnia local...... 66 5.3.1. Ensayo de penetración estandar...... 66 5.3.2. Descripción manual-visual... 67 5.3.3. Trabajos de laboratorio.... 67 5.3.3. Zonificación geotécnica.... 70 CAPÍTULO VI 76 6. Conclusiones y recomendaciones.. 76 6.1. Conclusiones. 76 6.2. Recomendaciones 79 Bibliografía.80 VII
RESUMEN EJECUTIVO El presente trabajo de investigación esta orientado a realizar el Mapa de Zonificación Geotécnica de la hoya de Loja, tomando en cuenta su naturaleza litológica y sus propiedades ingenieriles de los suelos a escala 1:25000. Para generar el mapa litológico se realizó recorridos dentro del polígono de estudio, analizando detalladamente cada uno de los afloramientos tantos naturales como artificiales y la apertura de calicatas en lugares donde se carecía de afloramientos. La geología local del polígono de investigación indica, que la ciudad de Loja geológicamente esta formada por rocas sedimentarias de edad Mio-Plioceno asentado sobre basamento metamórfico de edad Paleozoica. La evaluación del presnte estudio ha permitido definir cinco zonas geotécnicas en la ciudad de Loja, de acuerdo a las características físico-mecánicas de los suelos.las zonas geotécnicas presentadas en este estudio representan la caracterización del terreno del área urbana y rural de la ciudad de Loja. En consecuencia su utilización esta orientada a la descripción de las formaciones litológicas superficiales y sobre estas la realización de un mapa geotécnico en base a la capacidad portante de los suelos. VIII
CAPITULO I INTRODUCCIÓN GENERAL 9
1. INTRODUCCIÓN GENERAL CAPÍTULO I 1.1. INTRODUCCIÓN El estudio del comportamiento mecánico del subsuelo constituye hoy una técnica muy desarrollada, investigadora de las tensiones y deformaciones que experimentan los suelos bajo estados de carga. Dada la complejidad de la cartografía geotécnica resulta difícil de representar en un número limitado de documentos gráficos, razón por la cual no se ha llegado a establecer una sistemática para la confección de mapas geotécnicos.los mapas geotécnicos constituyen un método de ingeniería geológica para representar cartográficamente información geológico-geotécnica con fines de planificación y uso del territorio, etc., dichos mapas se articulan en base a la definición de una serie de unidades geotécnicas. Su contenido y detalle esta estrechamente ligado al objetivo de su aplicabilidad. El presente trabajo de investigación esta orientado a realizar el Mapa de Zonificación Geotécnica de la hoya de Loja, tomando en cuenta su naturaleza litológica y sus propiedades ingenieriles de los suelos a escala 1:25000,considerando las características geológicas y geotécnicas para posteriormente elaborar un mapa Geotécnico; en base a la elaboración del mapa litológico de la cuenca. Para el desarrollo del trabajo se utilizó un mapa topográfico a escala 1:25000 de la Hoya de Loja que facilitó la realización de la cartografíalitológica superficialy prospecciones geotécnicas. La parte esencial de este trabajo esta enfocadaa delimitar zonas con características geotécnicas homogéneas a través del mapeo de campo de las formaciones litológicas superficialesdentro de la zona. Para generar el mapa litológico se realizó recorridos dentro del polígono de estudio, analizando detalladamente cada uno de los afloramientos tantos naturales como artificiales y la realización de calicatas en lugares donde se carecía de afloramientos. Las rocas superficiales que no se lograron identificar en el terreno, fueron etiquetadas y llevadas para su posterior estudio minucioso de laboratorio; valiéndonos para ello de documentación 10
textual. Con todo esto se realizó la interpretación de toda la información obtenida en la zona de estudio para dar un aporte de la geología superficial existente y para la esquematización de los parámetros geotécnicos obtenidos mediante ensayos de laboratorio. El polígono de estudio alcanza un área de 19950 ha, determinando que la zona de estudio esta constituida por rocas metamórficas como:cuarcitas, filitas, esquistos, pizarras y escasas meta-cuarcitas que bordean la cuenca y sobre la cuales descansan discordantemente rocas sedimentarias tales como arcillas, areniscas, lutitas arcillosas y calcáreas, conglomerados, depósitos aluviales y coluviales. La información obtenida durante el levantamiento de campo fue analizada y procesada empleando técnicas en lo referente a los sistemas de información geográfica (SIG), lo que permitirá obtener una base de datos georeferenciados. El desarrollo de esta investigación se espera que sirva como guía auxiliar para los profesionales en formación y/o técnicos, cuyas actividadesestén directa o indirectamente relacionadas con la ingeniería geológica- geotecnia y la exploración del subsuelo. 11
1.2. ANTECEDENTES La ciudad de Loja, viene siendo afectada por desastres naturales año tras año,especialmente de tipo geológico en temporadas invernales, sumadas a las condiciones climáticas y a las propiedades físico-mecánicas de los suelos las que afectan a la infraestructura de vivienda y vial ocasionando múltiples daños materiales e inclusive perdidas de vidas humanas, en su mayoría se presentan por no existir un adecuado plan de ordenamiento urbano, considerando para ello parámetros técnico-ingenieriles de los suelos, que son factores esenciales para el desarrollo ordenado y seguro de una población. Actualmente la ciudad de Loja no cuenta con un mapa donde se esquematice una distribución espacial de las formaciones superficiales (Unidades Geotécnicas) existentes, si bien es cierto, cuenta con estudios geológicos-estructurales de las formaciones sedimentarias y rocas del basamento;pero, estas investigaciones no están enfocadas a la cartografía geotécnica superficial para la descripción de las condiciones geotécnica de los suelos de la cuenca de Loja. Sobre Mapas de Zonificación Geotécnica dentro del polígono de estudio, no se registra documentos existentes, pero si una propuesta para la elaboración de un mapa de zonificación, dicho tema de investigación fue planteado por la Universidad Técnica Particular de Loja (2006).En lo referente a estudios de geología superficial(mapa Litológico) destaca la investigación realizada por J. E. Soto (2010). Análisis a la susceptibilidad de los movimientos de ladera, por el método de la matriz, aplicado a la cuenca de Loja. Por tal razón, la Titulación de Geología y Minas de la Universidad Técnica Particular de Loja ve la necesidad de realizar un Mapa de Zonificación Geotécnica a escala 1:25000 el cual abarque la Hoya de Loja; determinado así, las formaciones superficialesexistentesy caracterización geotécnica de dichas formaciones, con el fin de establecer a futuro un mapa de zonificacióna detalle y así generar mayor información conposteriores investigaciones. 12
1.3. JUSTIFICACIÓN El importante crecimiento experimentado por las ciudades en los últimos años ha puesto de manifiesto la necesidad de contar con un buen conocimiento previo tanto de la geología como del comportamiento geotécnico del terreno. El crecimiento y desarrollo urbano de la ciudad de Loja, ha conllevado a la expansión acelerada de la población y al asentamiento en las zonas expuestas a peligros naturales, en los que confluyen el comportamiento físico-mecánico de los materiales geológicos y los agentes climáticos que provocan la reducción de la resistencia y la movilización de estos materiales. La disminución del área óptima construible en la parte plana de la ciudad de Loja y la demanda de espacio habitacional ha generado la búsqueda de nuevas zonas para la construcción. Algunas de estas zonas tienen una potencial propensión a la inestabilidad lo que expone la nueva infraestructura a peligros naturales de tipo geológico. La construcción civil en los sectores altos de la ciudad que en ocasiones incluye la ocupación de quebradas y valles, altera los regímenes normales de la naturaleza de estos accidentes geográficos. Esta alteración, más compleja de lo que comprendemos actualmente, incrementa el riesgo asociado a la ocupación de estos lugares. J. E. Soto (2006). El contar con información sobre las características geotécnicas de los suelos, servirá como base para la planificación del uso de la tierra y del crecimiento del área construida de la ciudad,el cual es fundamentalmente necesario. El presente trabajo ayudará a zonificar áreas homogéneas, en base a las propiedades físico-mecánicas de los suelos de la hoya de Loja, sin olvidar que este tipo de documento de estudio; no puede remplazar una investigación para una obra concreta. La normalización y regulación del desarrollo urbano, basadas en el conocimiento de las condiciones geológico-geotécnicas locales, es la mejor alternativa a ser promovida en la planificación del desarrollo de la ciudad. Este proyecto tiene como meta la unificación de toda la información en un documento cartográfico, el mapa geotécnico a mediana escala (1:25000) de la ciudad de Loja, mediante un sistema de información geográfica, que sirva de base para la generaciónde planes de desarrollo urbano con un conocimiento previo de las propiedades 13
geomecánicas de los materiales de cada zona. Este tipo de documentos favorece la mejora de las condiciones de seguridad de las actuaciones proyectadas y facilita la optimización económica de cada una de ellas. 14
1.4. OBJETIVOS Objetivo general Elaborar un mapa de zonificación geotécnica tomando en cuenta su naturaleza litológica y las propiedades ingenieriles de los suelos. Objetivos específicos Elaboración de un mapa litológico, escala 1:25000 con la aplicación de los sistemas de información geográfica (SIG). Generación del mapa de zonificación geotécnica en base a parámetros geotécnicos, sobre la base del mapa litológico. 15
CAPITULO II ASPECTOS FÍSICO-GEOGRÁFICOS DE LA ZONA DE ESTUDIO 16
CAPÍTULO II 2. ASPECTOS FÍSICO-GEOGRÁFICOS DE LA ZONA DE ESTUDIO 2.1. LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA La cuenca de Loja, corresponde a la ciudad del mismo nombre, es la capital de la provincia de Loja y se encuentra ubicada al sur de la región interandina (Sierra) de la República del Ecuador en los paralelos 3º5 y 5º de Latitud Sur (fig. N 1), el área de estudio comprende 10808 hectáreas, las alturas están comprendidas entre las cotas 2000 msnm que es la parte más baja de la cuenca, aumentando progresivamente hasta los 2640 msnm hacia el Este en las partes bajas de el cerro Villonaco y al Este hacia la Cordillera de Yanacocha. Fig. N 1.- Ubicación geográfica de la cuenca de Loja. 17
2.2. ACCESO El acceso por la zona de estudio es bueno, diferenciándose claramente dos situaciones, la una que corresponde a vías de primer orden (a través de carreteras como la Panamericana que conduce desde Quito hacia Cuenca y Loja, Guayaquil-La Avanzada- Loja, así como la vías Loja-Malacatos y Loja-Zamora y son las que se emplazan en la zona urbana de mayor población; y la otra, que se compone de vías lastradas o en algunos casos de tierra que se disponen en la zona urbana donde no existe desarrollo poblacional. 2.3. HIDROGRAFÍA La red hidrográfica de la cuenca de Loja es de tipo dendrítico, (Fig. N 2). Está drenado principalmente por los ríos Zamora y Malacatos cuyos caudales fluyen hacia el Norte por el centro de la cuenca y descienden por el Este, a la cuenca Amazónica para desembocar en el Océano Atlántico. Como unidades hidrográficas de segundo orden, cuya fluencia es más o menos perpendicular a los drenajes principales antes mencionados, se puede citar los ríos Jipiro y Zamora Huayco, así como las quebradas Mónica, Quillollaco, Potrerillos, La Banda, Las Pavas, San Cayetano, El Salado, etc., cuyas configuraciones forman una red dendrítica con caudales que en la mayor parte de los casos presentan volúmenes poco considerables. Se puede notar mayor densidad de drenaje en la parte oriental de la cuenca debido a la presencia de rocas metamórficas, en las cuales es característico un aumento en la pendiente de acuerdo a su orografía. 18
Fig. N 2.- Hidrografía de la zona de estudio 19
2.4. CLIMATOLOGÍA Y VEGETACIÓN El clima de la ciudad de Loja se ubica en el área Templado Andino, puesto que se asienta en la cuenca alta del Zamora, influenciado por el clima típico amazónico y los vientos alisios. Los factores que dan origen al clima de la ciudad de Loja son los mismos factores que afectan a la región andina, especialmente la latitud y el relieve. Las mesetas y pequeños valles se encuentran sobre los 2000 msnm el clima es similar al resto de la serranía del país con temperaturas que fluctúan entre los 14-21 C. De acuerdo con los datos tomados de la estación meteorológica La Argelia-Lojapara un periodo de 31 años (1977-2007), se estima que la precipitación promedio mensual corresponde a 87,22 mm y una distribución más o menos homogénea de 900 mm de lluvia a lo largo del año, con un pico máximo en los meses diciembre, enero, febrero, marzo y abril respectivamente (fig. N 3). LA ARGELIA LOJA Datos de localización Latitud 04º 01 50 S Longitud 79 11 58 W Altitud 2160 msnm 180,00 PRECIPITACIONES MEDIAS MENSUALES 160,00 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE PERIODO 1977-2007 86,99 162,55 147,29 99,02 74,59 51,47 64,33 43,08 39,44 72,01 82,34 123,64 Fig. N 3.- Gráfico de la precipitación mensual considerada desde el año 1977 hasta el 2007 Datos tomados de la estación meteorológica La Argelia-Loja. 20
La vegetación en la hoya de Loja básicamente se encuentra representada por dos tipos que son característicos de acuerdo a la ubicación en la que se encuentran: el uno como bosque de montaña baja, que está constituido por cerros colinas y nudos en los que se encuentran plantaciones de aliso, pino, eucalipto y romerillo principalmente; de igual forma se observa vegetación silvestre típica de la zona como chamana y chilca. El otro tipo de vegetación baja está constituido por valles y llanuras en las que se encuentran principalmente cultivos de hortalizas, cereales, frutales y árboles ornamentales, etc., y el área urbana de la ciudad de Loja. 2.5. RASGOS SOCIOECONÓMICOS La información socioeconómica que se describe es en base a la información recopilada específicamente de: GEO-LOJA,Instituto Nacional de Estadísticas y Censos (INEC). La Fundación de la ciudad de Loja tuvo dos fundaciones, la primera en el año de 1856 en el valle de Cangochamba, y la segunda definitiva y oficial en 1548 en el valle de Cuxibamba, por el Capitán Alonso de Mercadillo.El l8 de noviembre de l820 el pueblo de Loja, reunido en la plaza de San Sebastián, proclamó la independencia de la ciudad y dela provincia. En esta forma, Loja se sumaba al movimiento independentista de Guayaquil proclamado el 9 de octubre de ese año.fundada la República Loja se ha incorporado activamente a la vida económica social y cultural del país, siendo su economía un eslabón relevante con conexiones inmediatas con el norte del Perú la costa ecuatoriana y el área de Cuenca.A partir de la década de los 40, Loja inicia la formulación de planes reguladores Carrión (1992); en el año 1945 se delimita la zona urbana de la ciudad en calidad de parroquias, en 1946 se contrata la realización del primer plan regulador, el mismo que se fue aprobado en 1960. La población total de la ciudad se aproxima a los 185000 habitantes, de los cuales 214.855habitantes forman parte del cantón y, la población económicamente activa (PEA) equivale a 34,76%. La ciudad tiene poco desarrollado en lo agroindustrial, con un sector industrial y manufacturero débil predominando las actividades de comercio y servicios. Consecuentemente a nivel de la provincia, persiste un cambio debido al gran consumo que va en aumento en el área urbana, donde la pobreza se reduce más ampliamente, es decir en las parroquias urbanas la dinámica es obviamente diferente 21
debido a la concentración de actividades de prestaciones de servicios y comerciales. Consejo Cantonal de Salud de Loja (2007). En el año 2010, el comercio al por mayor y menor, es la rama de actividad con mayor número de participación en la economía local; seguidamente por el sector agrícola y ganadero, sin dejar aun lado al sector de la construcción que en los últimos años ha venido en auge.mientras que las ramas de organizaciones y órganos extraterritoriales, suministros de electricidad, agua, gas, minería son actividades con menor participación. C. C. (2007). El sector social técnico-profesional, aunque es menor en tamaño y proporción, mantiene sus espacios laborales en el área de la educación. La ciudad dispone de un alto nivel en cuanto a sus servicios básicos. Los índices de analfabetismo, registran el 8% para la provincia y el 3,2% para la ciudad. 22
CAPITULO III GEOLOGÍA DE LA ZONA DE ESTUDIO 23
CAPITULO III 3. GEOLOGÍA DE LA ZONA DE ESTUDIO 3.1. CONTEXTO GEOLÓGICO Mapa N 1.- Mapa geológico regional D. Hungerbühler, 2002. Neogene stratigraphy and Andean geodynamics ofsouthern Ecuador 24
La cuenca sedimentaria de Loja se encuentra asentada en el basamento metamórfico de la formación Chiguinda (Mapa N 1), constituidas por rocas como: cuarcitas, filitas, esquistos, pizarras; sobre las que yacen discordantemente rocas de origen sedimentario como arcillas, areniscas, lutitas, conglomerados. Material volcanico aparece en forma restringidas en la parte NW de la cuenca. Según información de D. Hungerbühler (2002), la cuenca de Loja se encuentra dividida en dos secciones estratigráficas (Fig. N 4), sección Occidental y sección Oriental,ambas con diferentes nombres de formaciones geológicas que no se han podido correlacionar en sus partes inferiores a diferencia de la formación Quillollaco que aflora en las dos secciones. Fig. N 4.- Columna estratigráfica de la cuenca de Loja D. Hungerbühler, 2002. Neogene stratigraphy and Andean geodynamics ofsouthern Ecuador 25
3.1.1. Unidad Chiguinda (Pzch) Unidadcorrespondiente a la Cordillera Real, constituye el basamento de la cuenca de Loja. Formada por rocas metamórficas de edad Paleozoica, comprende cuarcitas, filitas, esquistos, pizarras y escasas metacuarcitas. Se desconoce su espesor pero se supone que es de varios kilómetros. Esta unidad aflora en la parte occidental de la Cuenca de Loja, en las vía Loja-Catamayo; en la parte oriental Loja- Zamora. Minerales metamórficos observados incluyen psilomelana, cloritoide y granate. El relleno sedimentario de la cuenca de Loja, estratigráficamenteestaconstituido por las formaciones geológicasque se citan a continuación: Formación Trigal (Mioceno). Formación La Banda (Mioceno medio tardío). Formación Belén (Mioceno inferior). Formación San Cayetano (Mioceno medio a tardío). Formación Quillollaco (Mioceno tardío). Formación Salapa (Mioceno). 3.1.2.Formación Trigal (Mioceno).-yace en la localidad de la Cuenca de Loja en el río Trigal a lo largo de la carretera Loja a Catamayo, y solo está presente a lo largo del margen nor-occidental de la cuenca. La Formación Trigal consiste de arenisca de grano grueso con láminas finas de conglomerados y capas menores de limonitas, los conglomerados son compuestos por pequeños clastos volcánicos (> 1 cm) que existe capas paralelas estratificadas dentro de las areniscas. Las areniscas muestran estratificación horizontal, planos estratificados cruzados y también contienen pequeños fragmentos de madera.la potencia varía de 50 a 150 m.la Formación Trigal esta en contacto concordante con la Formación San Cayetano hacia el Este, discordantemente descansa sobre la Unidad Chigüinda al Oeste. 3.1.3.Formación La Banda (Mioceno medio - tardío).-yace en la parte nor-occidental de la Cuenca de Loja, a lo largo de la carretera principal desde Loja a Cuenca cerca de la 26
quebrada La Banda. Esta formación esta solo presente al Nor-Oeste de la cuenca donde forma un intervalo muy persistente. Está constituidapor intervalos de calizas blancas entre que destacan: calizas masivas conteniendo moluscos y ostrácodos; repetición rítmica de escasas láminas finas de lutitas carbonatadas y calizas; capas de cherts (sílices) y areniscas amarillas de un granulado fino. La Formación La Banda sobreyace a la Formación Trigal, observándose localmente con un contacto poco erosivo o concordantemente, y está sobrepuesta concordantemente por la Formación Belén. Posee una abundante fauna de ostrácodos y varios foraminíferos. La fauna indica una depositación marina poco profundo, en ambiente de estuario. 3.1.4. Formación Belén (Mioceno inferior).-esta formación se localiza al Oeste del río Zamora en la parte Nor-Occidental de la cuenca.la formación esta caracterizada por gruesas capas de areniscas de color marrón granuladas, que contienen lentes de conglomerados de clastos de rocas metamórficas, horizontalmente estratificados y depósitos de desfase. Descansa concordantemente sobre la Formación La Banda. El límite es un cambio gradual desde una caliza predominante a arenisca; el contacto entre las Formaciones Belén y San Cayetano es formado por una falla de cobijadura limitada o bordeada al Oeste. La Formación Quillollaco descansa con una discordancia angular sobre la Formación Belén. 3.1.5.Formación San Cayetano (Mioceno medio - tardío).-aflora en el barrio san Cayetano en la parte centro-oriental de la ciudad de Loja y estapresente en su mayor parte al este del río Zamora.La formación puede ser dividida en tres miembros con límites transicionales: Miembro Inferior de Arenisca,contiene areniscas de color marrón, algunas pequeñas capas de conglomerados y lutitas. Los conglomerados son canalizados y contienen exclusivamente clastos metamórficos redondeados e imbricados, clasificados pobremente; las lutitas contienen gastrópodos y una rica macroflora; Miembro Limonitas, abarca lutitas de color marrón, gris y blanco, abundantes capas de diatomita y algunos piroclastos horizontales. Existen también algunas hojas y abundante gastrópodos impresos entre superficies estratificadas y esqueletos enteros de peces que se encuentran preservados en estas laminaciones de superficies estratificadas;miembro Superior de Areniscas, está dominado por areniscas de color marrón y lutitas. 27
La Formación San Cayetano descansa discordantemente en la Unidad Metamórfica Chigüinda. Formación Quillollaco, sobreyacen con una discordancia angular. 3.1.6. Formación Quillollaco (Mioceno tardío).- aflora en toda la cuenca, excepto en el borde nor-occidental.la formación está dominada por conglomerados muy granulados con pocas intercalaciones de areniscas. Los conglomerados son sostenidos y están compuestos por clastos metamórficos redondeados: filitas, cuarcitas, vetas de cuarzo y esquistos hasta 50 cm en diámetro. Las capas de conglomerados son hasta 4 m de espesor y a veces canalizadas. Su espesor varía desde de 600 m al Sur de la Cuenca, mientras que la parte central solo alcanzan 100 m a lo largo del margen Este de la cuenca el espesor es 500 m. La formación Quillollaco yace con discordancia angular en la mayor parte de la cuenca con las formaciones: Trigal, Belén y San Cayetano. 3.1.7.Formación Salapa (Mioceno).-Formación Salapa contiene líticos y tobas ricos en vidrio. Las tobas son fuertemente alterados también en instantes completamente transformados a caolinita por fenómenos de meteorización. Tiene una potencia de 10 m.la Formación Salapa descansa discordantemente en rocas Metamórficas Paleozoicas que bordean la cuenca de Loja. 3.2. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL La cuenca de Loja, ocupa un graben con dirección N-S delimitado por fallas longitudinales normales que establecen el adosamiento del paquete terciario contra rocas metamórficas. El control estructural está evidenciado por una dirección preferencial NS - NE-SW, fallas NNE-SSW variando NE-SW y fallas transversales marginales. La Formación San Cayetano se encuentra finalmente plegada con buzamientos que se acercan casi verticales (fig. N 5 y foto N 1); en cambio los conglomerados de la FormaciónQuillollaco raramente buzan más de 45. 28
Fig. N 5.- Corte Geológico de la cuenca de Loja Línea A-B. Tomado de Hoja NV1-F Loja (3782). Foto N 1.- Plegamientos existentes en la Fm. San Cayetano sector oriental de la cuenca. 29
CAPITULO IV METODOLOGÍA 30
4. METODOLOGÍA CAPÍTULO IV La ejecución del presente estudioha tenido lugar mediante la recopilación de información existente realizadas en el ámbito geológico, geotécnico y así generar una visión macro de los tipos de suelos que conforman la cuenca de Loja; esto fue acompañado mediante diversas salidasde campo cortas y consistentes, con mapeo de las formaciones litológicas superficiales a escala 1:25000; con el fin de elaborar un mapa litológico preliminar mostrando el avance de cada salida. Se realizó prospecciones geotécnicas (calicatas/sondeos), en lugares donde escasamente se pudo identificar la litología, así como también; la recolección de muestras útiles para posterior de ensayos de laboratorio, obteniendo consigo las propiedades ingenieriles de los suelos.el mapa zonificación geotécnica se elaboró en base a parámetros geotécnicos, tomando como base el mapa litológico donde se efectuó el cruce de datos mediante el uso del software ArcGIS, obteniendo el mapa geotécnico definitivo a escala 1:25000 (ver anexos), con los datos de los ensayos de laboratorio, se procedio a realizar la interpretación, para esto se utilizo figura e ilustraciones que permitan colocar las propiedades ingenieriles de los suelos, para finalmente realizar la redacción del documento de la tesis. El trabajo estuvo dividido en seis etapas independientes con sus respectivas metas, las cuales son: Recopilación de información. Trabajo de campo. Caracterización Litológica. Trabajo de laboratorio. Procesos con el SIG (ArcGIS). Generación de la memoria técnica. Estas etapas no implican un determinado orden cronológico, puesto que es una práctica común trabajar con algunas de ellas en simultáneo, para así lograr con éxito los objetivos propuestos. 31
En cuanto a los ensayos geotécnicos realizados tanto en campo como en laboratorio se utilizó la normativa utilizada en la American SocietyforTesting and Materials(ASTM). La norma ASTM creada en 1988, tiene como finalidad de desarrollar y proveer normas técnicas que promuevan mejoras de la salud, la seguridad y la calidad de vida 4.1. RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN Durante esta etapa se recopiló toda clase de información concerniente ensayos de laboratorio, mapas geotécnicos,cartografía superficial, estudios geológicos/geotécnicos, constituyendo el punto de partida; siendo de gran importancia para la planificación del proyecto.dentro de las referencias recopiladas se encuentra información concerniente a: Geología regional y local. Mapas. Fotografía aérea. Informes técnicos. Información sobre los sistemas de información geográfica (GIS). Referencias y normas técnicas relacionadas con los ensayos geotécnicos a realizar tanto en campo como en laboratorio. Análisis de ensayos de laboratorio. Relacionado con investigaciones sobre la hoya de Loja, en el ámbito geológico se utilizó información de autores tales como: D. Hungerbühler, (2002) Neogenestratigraphy and Andean geodinámicas of sotuer Ecuador y J. E. Soto (2010) Análisis a la susceptibilidad de los movimientos de ladera, por el método de la matriz, aplicado a la cuenca de Loja ; en el ámbito de la geotecnia se aprovechó deinformación proveniente de informesde laboratorios de suelos, entre estos laboratorios se suscitan: laboratorio de mecánica de suelos (UTPL), Estudio de Suelos, Laboratorio y Consultoría (ESTSUELCON), Grupo de Ingenieros Civiles Asociados (GICA). Esta actividad ha estado presente durante todas las etapas del trabajo. Durante el desarrollo de los trabajos tanto de campo y parte de los trabajos de laboratorio, se contó con el asesoramiento del Ingeniero John Soto (Geología) y el Ingeniero Ángel Tapia (Civil). 32
4.2. TRABAJO DE CAMPO 4.2.1. MÉTODOS GEOLÓGICOS DE CAMPO.- el trabajo de campo está centrado en realizar elmapeolitológico de las formaciones superficiales dentro de la zona. Cabe destacar que dentro de su desarrollo se realizaron actividades concernientes a: Descripción de rocas superficiales. Ubicación mediante GPS de los puntos de muestreo y zonas de interés. Toma de muestras representativas de los diferentes cambios litológicos encontrados en la zona para estudios de laboratorio. Representación fotográfica de las actividades realizadas en trabajo de campo. Foto N 2.- Ubicación geográfica del afloramiento (lutitas arcillosas) - sector Occidental de la cuenca. Vía de Integración Barrial. 33
Foto N 3.- Toma de muestras alteradas para ensayos de clasificación (conglomerado fino) - sector occidental de la cuenca - vía Loja-Catamayo. 4.2.2. MÉTODOS GEOTÉCNICOS DE CAMPO.- se evaluaron mediante excavaciones a cielo abierto (calicatas), las propiedades de los suelos que permitieron realizar la caracterización de los mismos, tales como: Mineralogía, litología y meteorización. Capacidad portante y caracterización del subsuelo, mediante el ensayo del SPT. Parte de la exploración se la realizó mediante pozos a cielo abierto y perforación con barrenos, el mismo que permite establecer la homogeneidad de los estratos.el muestreo se realizó de todos los estratos que aflora en el sitio (ver fotos N 4, 5 y 6). Las muestras obtenidas del terreno fueron clasificadas in situ mediante el método Manual Visual propuesto por la norma ASTM, para luego clasificarlas según el Sistema Unificado de Suelos (SUCS), tabla N 1. Los Trabajos de campo fueron realizados de acuerdo a las siguientes normas: 34
N ENSAYO NORMA 1 Penetración Estándar SPT ASTM D-1580 2 Clasificación manual - visual de suelos ASTM D-2488 Tabla N 1: Normas ASTM Foto N 4.- Prospecciones geotécnicas utilizadaspara la obtención de muestras alteradas/inalteradaspara ensayos de clasificación y ensayos de compresión triaxial. Foto N 5.- Clasificación manual-visual de algunos tipos de suelos dentro del área de estudio. 35
Foto N 6.- Ensayo de penetración estándarrealizado dentro del área de estudio- pozo 03. 36
4.3. TRABAJO DE LABORATORIO De las muestras obtenidas en las distintas prospecciones,se realizaron los ensayos pertinentes para la determinación de las propiedades ingenieriles de los suelos que conforman el área de estudio. El número de muestras a ensayar se adaptó a la variabilidad del terreno. Las muestras obtenidas en el terreno, fueron llevadas al laboratorio para sus respectivos análisis. 4.3.1. MÉTODOS GEOTÉCNICOS La realización de los respectivos ensayos de laboratorio se utilizaron las normas corresponden a los descritos en la tabla N 2. N ENSAYO NORMA 1 Contenido de humedad ASTM D - 2216 2 Límite líquido ASTM D - 4318 3 Límite plástico ASTM D - 4318 4 Granulometría ASTM D - 422 5 Triaxial ASTM D - 2850 Tabla N 2.- Lista de ensayos realizados. Respaldo fotográfico de los ensayos realizados en laboratorio de mecánica suelos de la UTPL, para la obtención de las propiedades físico-mecánicas de los suelos muestreados en el campo. Foto N 7.- Recipiente y muestra de ensayo - norma ASTM D 2216. Fuente: Programa de certificación vial UTPL - 2008. 37
Foto N 8.- Síntesis del ensayo de límite líquido - norma ASTM D 4318. Foto N 9.- Hilo de suelo del límite plástico - norma ASTM D 4318. 38
Foto N 10.- Análisis granulométrico de suelos por tamizado norma ASTM D 422. Foto N 11.- Equipo de compresión triaxial para ensayo UU. 39
Foto N 12.- Equipo de compactación Harvard miniatura. Foto N 13.- Muestras después del ensayo de compresión triaxial UU. 40
4.3.2. CONSISTENCIA DE LOS SUELOS De acuerdo a las teorías de Terzaghi y Peckdeterminaron la consistencia de los suelos cohesivos en función del ensayo de Penetración Estándar (SPT). Número de golpes (N) SPT Consistencia 0-2 Muy Blanda 3-6 Blanda 6-10 Media 11-20 Firme 21-30 Muy firme > 30 Dura Tabla N 3.- Consistencia de suelos cohesivos. Número de golpes (N) SPT Compacidad 0-4 Muy suelta 5-10 Suelta 11-20 Firme 21-30 Muy firme 31-50 Densa > 50 Muy densa Tabla N 4.- Compacidad relativa de las arenas. 4.4. CARACTERIZACIÓN LITOLÓGICA Se llevó a cabo mediante el mapeo de campo, a través de recorridos realizados a lo largo de causes de quebradas, cortes de vías los mismos permitieronidentificar las diferentes características visuales de la diferentes suelos, siendo posible su agrupación diferentes unidades litológicas. 4.5. PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN (ArcGIS) Comprende la elaboración de las bases de datos geográficas de los diversos tipos de litologías, y la obtención de los distintos mapas temáticos proyectados, mediante la transformación de los datos en formato vectorial (polígonos, líneas o puntos) a formato raster, a través de interpolaciones. 4.6. GENERACIÓN DE LA MEMORIA TÉCNICA Consiste en la redacción del documento final, incluyendo gráficos, fotografías y tablas anexas. 41
CAPITULO V TRABAJO DE CAMPO, LABORATORIO Y GABINETE 42
CAPÍTULO V 5. TRABAJO DE CAMPO, LABORATORIO Y GABINETE 5.1. LEVANTAMIENTO GEOLÓGICO DE CAMPO El levantamiento geológico de campo estuvo enfocado en la descripción de los principales afloramientos superficiales existentes, tomando como base la descripción de las formaciones geológicas de la cuenca de Loja; y así la obtención de datos reales de campo, con el fin de tener una idea clara de las formaciones litológicas superficiales dentro de la zona de estudio.se realizaron tomasde muestras in-situ, para obtener laspropiedadesfísicomecánicas de los suelos mediante la aplicación de los ensayos pertinentes. 5.2. UNIDADES LITOLÓGICAS De acuerdo a la descripción manual-visual y a la textura de los suelos y rocas observados en campo, se logró identificar 9 unidades litológicas a saber: Unidad de Arcillas. Unidad de Areniscas. Unidad de Areniscas - arcillas -conglomerados. Unidad de Coluvios. Unidad de Conglomerados. Unidad delutitas Arcillosas. Unidad de Lutitas Calcáreas. Unidad de Terrazas Aluviales. Unidad de Rocas Metamórficas. Estasunidades litológicas afloran en áreas muy específicas dentro de la zona de estudio, lo cual permite hacer una primera separación de unidades litológicas independientes, y finalmente con el aporte de los parámetros ingenieriles de las muestras ensayadas, poder realizar la respectiva zonificación de unidades geotécnicamente homogéneas.la distribución de estas unidades litológicas se las puede observar en lafotografía N 14. 43
Foto N 14.- Distribución espacial de las unidades litológicas de la hoya de Loja. 44
5.2.1. UNIDAD DE ROCAS METAMÓRFICA (PALEOZOICO) Corresponden a rocas de la Unidad Chigüinda de edad Paleozoica, constituyen el basamento de la cuenca sedimentaria y aflora a lo largo del margen occidental y oriental del área de estudio, constituye un 53,29%del área total de investigación. Los mejores afloramientos se los encuentra en taludes de la carretera Loja-Catamayo, Loja-Zamora, Loja -Malacatos-Vilcabamba, así como en el margen de las quebradas: Cumbe (Sauces Norte-vía antigua a Cuenca), El Socabón (Tierras Coloradas-vía antigua a Catamayo), y en el río Zamora Huayco (Barrio Zamora Huayco Alto), etc. El basamento muestra una secuencia de bajo grado de metamorfismos constituido principalmente en la parte oriental y nor-occidental por esquistos micáceos, pizarras, cuarcitas, esquistos grafitosos, predominando los esquistos, pizarras, cuarcitas y filitas. Foto N 15.- Rocas pertenecientes a la unidad de Rocas Metamórficas. En la parte sur-oriental de la cuenca, las rocas metamórficas están constituidas por filitas, cuarcitas, pizarras, y esquistos micáceos grises a negros, fracturados en familias 45
condiversas direcciones, poco meteorizadas a los largo del río Zamora Huayco (ver foto N 16 y 17). Cabe recalcar que existe la presencia de micro-pliegues con una dirección N- S, buzando las capas hacia el este, que demuestra la actividad tectónica del lugar. Foto N 16.- Esquistos micáceos ubicados a lo largo del río Zamora Huayco. Foto N 17.- Rocas metamórficas aflorantes en los bordes del área de estudio. 46
5.2.2. UNIDAD DE CONGLOMERADOS Este tipo litológico representa un 18,67% del área total de estudio y se encuentra en toda la cuenca de Loja, excepto en el borde nor-occidental. Corresponde a conglomerados bien a mal gradados, sostenidos en una matriz arenosa a limo-arenosa de coloración que va desde crema a gris clara. La composición de los clastos es muy variada (cuarzo de veta, meta-areniscas, cuarcitas, filitas y pizarras) y su tamaño va hasta los 10 cm de diámetro. Este conglomerado presenta en algunos casos lentes y capas métricas de arcilla y limo; así como también, es característico intercalaciones con finas capas de areniscas y paquetes de coluviales (ver anexo I, afloramiento N 16). En el extremo sur-occidental de la cuenca, el conglomerado corresponde a un suelo bien gradado; con clastos de 2 a 25 cm de tamaño, redondeados a sub-redondeados, cementadoen una matriz areno-limosa; su coloración por lo general es café amarillenta a gris clara, donde se diferencia una depositación estrato creciente de E-W (ver foto N 18). Foto N 17.- Conglomerados bien gradados -vía a Zamora. 47
La parte Nor-Oriental se puede diferenciar una depositación estrato creciente en la parte que va de W-E, el tamaño de los clastos va desde los 2 a 15 cm sostenidos en una matriz arenosa de color gris clara. Cabe recalcar que solo en esta litología se puede hablar en términos de estrato creciente o estrato decreciente, esto se corrobora en base a lo observado en cortes de vías, y a lo largo de cauces de quebradas. Rasgos geomorfológicos identificables en los conglomerados, es la presencia de crestas estructurales en casi toda el área de estudio (ver foto N 18). Este tipo litológico puede ser observado en un sinnúmero de afloramientos tanto en la parte occidental como oriental de la cuenca. Sobre este conglomerado se han acentado importantes urbanizaciones tales como: Las pitas, Turunuma, Clodoveo Jaramillo, Manuel Carrión Pinzano, San Vicente, El Pedestal, Ramón Pinto, Miraflores, Perpetuo Socorro, San Pedro, Isidro Ayora, La Tebaida, Daniel Álvarez, Parte del barrio Colinas Lojanas, San Isidro, Punzara, La Argelia o a su vez en la parte Este de las ciudadelas La Pradera, Yaguarcuna, Los Rosales. Foto N 18.- Crestas estructurales en los conglomerados y zonas de cárcavas. 48
5.2.3. UNIDAD DE ARENISCAS - ARCILLAS - CONGLOMERADOS Esta litología se encuentra presente tanto el la parte oriental como occidental de la cuenca de Loja, cubriendo un área del 11,73 % del total y esta conformada por arcillas,areniscasy conglomerados descritas en un orden jerárquico de acuerdo al número de afloramientos en los que están presentes. Esta unidad se encuentra en contacto con todas las unidades antes nombradas en el ítem 4.2 (ver mapa N 1, anexo V). Las arcillas que pertenecen a este tipo litológico son de diversa variedad, se presentan en forma compacta o con cierto grado de meteorización, un caso típico es el agrietamiento debido al material limoso que las constituyen. La coloración de estas arcillas es variada, con una tonalidad que va desde crema al gris oscuro. En la parte Este de la cuenca es característico observar que están estrechamente relacionados con los conglomerados finos, su potencia es muy variada pueden ser centimétricas a métricas, de acuerdo a su depositación y estratificación (ver foto N 19). Por lo general en esta parte de la cuenca las arcillas se encuentran depositadas casi verticalmente con una respectiva alternancia de depositación. Foto N 19.- Arcillas intercaladas con conglomerado fino - vía a Zamora. 49
En la parte céntrica y Sur-Occidental de la cuenca, estas arcillas se presentan en capas intercaladas con estratificación horizontal a sub-horizontal variando su tonalidad pero de iguales características físicas-visual a las descritas anteriormente (ver foto N 20). En todo el polígono concerniente a este tipo litológico presentan un grado medio a alto de meteorización, en algunos casos se encuentran completamente saturadas; un ejemplo a citar se encuentra en el sector de la Banda Alto en las coordenadas (696.811 9.562.072), estas arcillas se presentan en forma masiva no evidenciando una dirección de estratificación. La coloración de estas arcillas va de crema a café rojizo y pueden presentar motas de oxidación que rellenan fisuras. Foto N 20.- Arcillas estratificadas con capas de areniscas. Las areniscas que forman parte de esta unidad afloran dentro de todo este polígono en forma masiva, o bien formando capas inter-estratificadas de areniscas de granulometría variada, siendo evidentemente identificables en el campo y en algunos casos destacan alteración producto del óxido de hierro que acostumbran a teñir los granos con tonos rojizos, o a su vez presentar clastos de cuarzo aislados entre su estructura. Afloramientos de areniscas masivas encontramos en el (afloramiento N 91)a 2211 m.s.n.m. siguiendo la vía nueva a cuenca, en las coordenadas (695544 9561976), que 50
corresponden a areniscas cuarzosas de grano medio a grueso, de consistencia dura a muy dura y de coloración amarillenta. No se observa huellas de estratificación, por lo general los afloramientos de este tipo litológico, presentan zonas arcillosas (ver foto N 21 y afloramiento. 89). Foto N 21.- Areniscas de grano grueso masivas junto al redondel de Carigan. Formando capas horizontales, sub-horizontales o casi verticales encontramos afloramientos de areniscas tanto en la parte oriental como occidental donde aflora esta unidad litológica, la potencia de las capas van desde los pocos centímetros a métricas, en ocasiones asociadas a finas capas de arcillas intercaladas. Los mejores afloramientos donde se pueden evidenciar rasgos de estratificación encontramos a los largo de la vía Loja - Zamora, Loja - Catamayo, vía de integración Barrial (ver anexo afloramientos).asimismo es evidente el estado de meteorización de media a bajo presente en los afloramientos y su compacidad va de firme a muy firme. Solo en la parte céntrica occidental donde aflora esta unidad, son visiblesgrauvacas, con presencia de oxidación (ver foto N 22). 51
Foto N 22.- Rasgos de estratificación y efectos de oxidación en areniscas. Asociados a las arcillas, areniscas se encuentra los conglomerados, los cuales afloran en casi todo el polígono de estudio, ya sea en menor o mayor proporción. El tamaño de los clastos va de los 2 a 12 cm sostenidos en una matriz que puede ser limoarenosa a limo-arcillosa de coloración gris clara. Este litotipo puede presentarse como un conglomerado mal o bien gradado de acuerdo a la distribución y tamaño de los clastos que lo constituyen. No se evidencia estratificación, pero en ocasiones es común observar una cierta dirección en la depositación de los clastos de diversa granulometría y coloración. Empezando en el sector centro-oriental, en la Av. Occidental de paso, se encuentra un afloramiento característico de esta unidad; corresponde a un conglomerado mal gradado, cuyos clastos son redondeados e imbricados constituidos por cuarzo y esquistos, con un diámetro que varia desde 1 a 15 cm. sostenidos en una matriz limo-arenosa de color amarillenta. Un ejemplo característico se lo puede evidenciar a lo largo de los cortes en la vía Loja-Zamora cerca al ingreso del barrio San Cayetano (ver foto N 23). 52
Foto N 23.-Conglomerado con facies de areniscas - vía a Zamora. Siguiendo por la avenida Shushuguayco en la parte centro-oriental de la cuenca, afloran capas inter-estratificadas de arcillas de color café a marrón de 0,40 m de potencia entre los bancos de conglomerado fino y areniscas (afloramiento 33), aunque su continuidad es limitada; existen alternancias significativas en la litología. Este conglomerado se lo clasificó como mal gradado de acuerdo a la apreciación visual. Igualmente se observa aflorando a lo largo de la vía Loja - Catamayo con presencia de cárcavas como producto de la erosión. En la fotografía N 24 se observa trestipos litologías que pertenecen a esta unidad,ubicada a 2136 m.s.n.m. en las coordenadas (700335 9558578) en la urbanización Rodríguez Alvarado. 53
Foto N 24.-Asociación de litologías pertenecientes a la unidad de areniscas- arcillas - conglomerados. 5.2.4. UNIDAD DE COLUVIOS Esta unidad cubre una área alrededor del 4,20 % del área total de investigación, este tipo litológico se encuentra presente en toda la cuenca de Loja en forma masiva en la parte Nor-Occidental de la cuenca, o por lo general estos coluvios son apreciables en la parte alta occidental de la cuenca al pie de las laderas, en ocasiones afloran como bloques aislados de material netamente metamórfico con clastos angulares y heterométricos, englobados en una matriz limo-arcillosa a limo-arenosa y afines a la litología donde se encuentran depositados. Compuestos por materiales transportados por gravedad y por el agua, su origen es local, producto de la alteración in-situ de las rocas metamórficas que bordean la cuencade Loja y transportados como movimientos de ladera o solifluxión. Estos coluvios presentan una coloración muy variada dependiendo de la matriz rocosa o litología con la que se encuentra estrechamente relacionada (ver foto N 25). Los principales afloramientos se localizan a lo largo de la vía antigua y nueva a la ciudad de Cuenca, vía de integración barrial parte norte, asimismo a los largo de los cauces de las quebradas La Banda, Chilco, Trigal,Teneria, Leopamba, Limpiacochason perceptibles 54
formando grandes bancos de material acarreado. El espesor puede ser muy variable llegando alcanzar más de los 20 m de altura como son apreciados en diferentes sectores a la entrada de la vía a Carigan. Foto N 25.- Tipos de oxidaciones que pueden presentan los coluvios. En forma de bloques aislados encontramos este mismo litotipo en la parte centrooccidental de la cuenca donde aflora material metamórfico en cuyos casos los clastos sobrepasan los 2 m de potencia, pero su presencia es limitada. Estos bloques en ocasiones presentan diversos tipos de meteorización que va de baja a muy alterada como es el caso de afloramientos aledaños al cementerio de Obrapia, su espesor es muy variable. 55
Foto N 26.-Coluvios vía a Vilcabamba. Foto N 27.-Coluvios vía de integración barrial. 56
5.2.5. UNIDAD DE LUTITAS ARCILLOSAS Este tipo litológico cubre una área alrededor del 3,65 % del área total de investigación, afloraen casi toda la cuenca de Loja,excepto en la parte nor-oriental sobre la cual se encuentran formando paquetes masivos (vermapa N 1nexo V). Esta unidad aflora en contacto por el flanco oriental con la unidad de conglomerados y por el flanco occidental con la unidad de terrazas aluviales. Este litotipo se presenta formando capas masivas de lutitas arcillosas, la coloración va del gris claro al naranja amarillento; en algunos casos se observan tonalidades rojizas producto de la oxidación que rellenan fisuras en las mismas.estas lutitas presentan pequeños fragmentos de madera y fósiles como Bivalvos y Gasterópodos aislados entre los planos de estratificación Tanto en la parte norte por el sector de Amable María y en la parte sur siguiendo la vía Sta. Marianita de Jesús cerca de las inmediaciones de la unidad educativa La Salle en los bajos de la Urbanización el Tejar coordenadas (UTM WGS- 84 700.512-9, 557.817)como lo demuestra la fotografía N 28. Foto N 28.- Improntas de fosilización en planos de lutitas arcillosas. 57
Asimismo es evidente la asociación de capas de carbón o lignito intercaladas entre estratos de lutitascon una dirección de N164 con buzamiento de 46 NE. Estas lutitas presentan una variación en la dirección de buzamiento que va de una estratificación horizontal a casi verticales; un ejemplo clásico de esta variación la encontramos siguiendo la vía a Zamora y sector Jipiro (ver foto N 29). Foto N 29.- Variedades de estratificación en paquetes de lutitas arcillosas. En la partenor-oriental por el sector de Amable María es notorio contactos entre la unidad lutitas arcillosas y la unidad lutitas calcáreas y presentan intercalaciones entre litologías de estas dos unidades. Litológicamente se observan lutitas arcillosas de color marrón a cremas con capas cuya potencia oscilan desde los 2 cm hasta el 1.5 m de espesor con presencia de finas capas de yeso no excedente a los 2 cm de espesor. 58
Foto N 30.- Contacto entre lutitas arcillosas y lutitas calcáreas. 5.2.6.UNIDAD DE LUTITAS CALCÁREAS Este tipo litológico cubre una área alrededor del 1,77 % del área total de investigación, afloradesde la parte centro-occidental de la cuenca en forma de franjas diagonales al cauce del río Zamora con dirección NE - SW, en la parte nor-oriental de la cuenca es evidente un cambio paulatino en su distribución espacial con una dirección NW - SE (ver mapa N 1 anexo V), cabe recalcar que en la parte céntrica-sur de la zona de estudio no es evidente la presencia de lutitas calcáreas. Además formando capas horizontales a sub-horizontales aflora esta unidad por el sector El Plateado siguiendo la vía de integración barrial, presentándose en forma de bloques diseminados de lutitas calcáreas intercaladas con capas altamente erosionadas de lutitas arcillosas, pero evidentemente el material calcáreo cubre al arcilloso. Un afloramiento que corrobora lo antes escrito lo encontramos en las coordenadas (UTM WGS-84 696.170-9,559.615). 59
Foto N 31.-Bloques diseminados de lutitas calcáreas intercaladas con capas de lutitas arcillosas Vía de integración Barrial Otro afloramiento de magnitud significativa se encuentra aflorando en un tramo de la vía nueva a Cuenca, aquí las capas de lutitas calcáreas ganan potencia, en ocasiones llegando a los 50 cm de potencia, su coloración característica va de crema a gris clara. Es evidente estrías de fallas y fragmentación de cristales de cherts con vestigios de la actividad tectónica del lugar. Este material calcáreo desaparece a la altura de la quebrada La Banda donde es cubierto por material granular fino (areniscas) y son observables finas capas de calcita pura entre las capas de caliza y arenisca. En la región nor-oriental del polígono de investigación a la altura del barrio Amable María y Virgen Pamba, continua esta misma unidad litológica pero con un cambio de dirección de NW - SE, las capas están depositadas sub-horizontalmente, a medida que se asciende estos estratos buzan casi verticalmente cerca de la intersección de afluentes del río Jipiro donde paquetes de calizas presentan plegamientos debido a las fuerzas compresivas existiendo un cambio en dirección. EstaUnidad se pone en contacto con la 60
Unidad de Conglomerados en la parte oriental de la cuenca. Por lo general estas lutitas tienen una dirección de N 123 W buzando las capas 27 al NE. Foto N 31.- Orientación de las capas de lutitas calcáreas en la parte oriental del polígono de investigación sector Amable María - Virgenpamba. 5.2.7. UNIDAD DE ARCILLAS Este tipo litológico representa el 2,62% del área global del polígono de estudio, aflorando en la parte Este y Nor-Oeste de la misma. En esta litología encontramos arcillas compactas de diferente coloración, desde marrón hasta gris, muy suaves al tacto y en algunos casos presenta asperidad (ver foto N 32). Las arcillas están en contacto con la unidad de conglomerados en la parte Este y Nor-Este; hacia la parte Norte se encuentra en contacto con la unidad coluvios y areniscas. Cabe recalcar que dentro del área de investigación no es posible encontrar arcillas de color blanco, pero si la presencia de pequeñas micro-capas de areniscas de grano fino. Los afloramientos que corresponden a esta unidad litológica se los puede observar en el trayecto de la vía Loja-Cuenca, Loja- Zamora. Sepuede observar evidentes trabajos de explotación de este material en la parte 61
Este de la cuenca, mientras que alnor-oeste su uso es aplicable en la agricultura. La capa vegetal que cubre esta litología no sobrepasa a los 0,30 m de potencia. Sobre estas arcillas se ha desarrollado el barrio las Pitas. (ver foto N 32 y 33). Foto N 32.- Coloración de las arcillas. Foto N 33.- Unidad de Arcillas - Av. Pablo Palacio. 62
5.2.8. UNIDAD DE ARENISCAS Corresponde a la menor parte del área de investigación ocupando el 0,44 % del área total de estudio, tienen una textura porosa constituida por granos cementados de fino a grueso, de coloración que va desde naranja a blanco amarillentas debido a su gran contenido de cuarzo, la matriz lo forma el material limo-arcilloso (ver foto N 34). Las capas de arenisca son métricas y en algunos casos se presenta en forma masivadispuestas en formahorizontal a sub-horizontal; son observables escasos clastos de cuarzomenores a 1 cm de diámetro. Los mejores afloramientos se encuentran cerca de la quebrada La Banda donde se observan capas potentes de areniscas, capas de limonitas de color gris con más de 1 m de potencia con cristales centimétricos de yeso, así mismo por la vías de segundo orden como lo es la calle Chuquiribamba son observables areniscas masivas de grano grueso. Sobre esta unidad de han desarrollado barrios como: La Banday las Pitas. Foto N 34.- Areniscas de grano fino - Unidad de Areniscas 63
5.2.9. UNIDAD DE TERRAZAS ALUVIALES Cubre unaárea de alrededor de los 3,62 % del área total de investigación, presentes principalmente en la parte baja de la cuenca, constituidas por material pétreo como:gravas, arenas y arcillas. Estas terrazas forman zonas más o menos planas, generalmente se encuentran recubiertas por pastizales en la parte norte y sur donde aún no han sido pobladas en su totalidad. Este material aluvial sedistribuyecon una cierta clasificación, variando mucho su densidad. Estos suelos son anisotrópicos en su distribución, con propiedades geotécnicas variables, estrechamente relacionadas con la granulometría, su permeabilidad depende de la granulometría. Se puede observar al menos tres franjas principales de terrazas dentro de la cuenca de Loja. El primer nivel se extiende como una franja continua aislada en el margen central del polígono de estudio, con una dirección N-S, por donde yace el cauce del río Malacatos; la segunda franja, el cual se presenta a los márgenes del ríos Zamora con una dirección NW-SE, y una tercera en los márgenes del río Jipiro con dirección E-W y sus respectivos afluentes. Existe un nivel alto de terrazas sobre le río Jipiro (ver foto N 35), con clastos de 5 a 45 cm de tamaño, redondeados a sub-redondeadosen una matriz arenosa; en algunos casos constituidos por capas arenas y arcillas de coloración que va delcafé claro a gris oscuro. Su secuencia es irregular pudiendo tener altos contenidos en materia orgánica en determinados medios. A la altura de la urbanización Zamora Huayco son apreciables terrazas a lo largo del trayecto del río del mismo nombre, a diferencia de las terrazas de la parte norte; es apreciable un claro aumento en el tamaño y forma de los clastos, en algunos casos dichos agregados pueden alcanzar 1 m de diámetro y ser sub-redondeados a angulosossostenidos en una matriz limo-arenosa. Capas de areniscas cremas y arcillas grises ganan potencia, pero su continuidad no es homogénea siendo apreciables en algunos tramos del río donde aún se las encuentra en forma natural (ver foto N 35 y 36). Estos aluviales constituyen una fuente de recursos materiales para la construcción, pero debido a la diversidad de suelos que presenta la cuenca de Loja, no son económicamente explotables. 64
Foto N 35.- Terraza aluvial borde derecho del río Jipiro - Urb. El Paraíso. Foto N 36.- Terraza aluvial borde izquierdo del río Zamora Huayco. 65
5.3. GEOTECNIA LOCAL Con la finalidad de obtener los parámetros de capacidad portante y caracterización de las unidades litológicas, se realizaron ensayos directos aplicados en campo. Entre estos se menciona el de penetración estándar SPT y ensayo de clasificación manual-visual insitu. 5.3.1. ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTANDAR (SPT) El ensayo de SPT tiene como principal objetivo hacer una prospección del subsuelo, realizando la caracterización de las muestras recuperadas a partir de las perforaciones, los parámetros geotécnicos sirve para calcular la capacidad portante del suelo. Se realizaron 9 perforaciones en ambos extremos de la zona de investigación, tres en los predios de la Universidad Técnica Particular de Loja y 6 en el sector de Punzara Grande, la tabla N 5 indica el número de perforación y su profundidad detallada. Sondeos Profundidad (m) 1 3,0 2 3,0 3 3,0 4 5,0 5 1,5 6 4,5 7 4,5 8 4,5 9 3,5 Tabla N 5.- Profundidad de los sondeos. La caracterización del perfil del subsuelo se realizó analizando las muestras recuperadas a cada metro de la perforación. Estas perforaciones fueron realizadas in-situ a fin de no modificar las condiciones de humedad natural de las muestras. Los perfiles de perforación de los sondeos se encuentran en el anexo II. 66
5.3.2. DESCRIPCIÓN MANUAL-VISUAL Para la descripción manual-visual de suelos se realizaron 16 calicatas, de las cuales se hizo la descripción de todos los estratosque afloran en cada calicata, y se procede a la toma de muestra para los respectivos ensayos de clasificación,ensayos de compresión triaxial. La tabla N 6 indica el número de perforación y su profundidad detallada.los perfiles de perforación de los sondeos se encuentran en el anexo II. Tabla N 6.- Profundidad de los calicatas. Con la finalidad de estudiar las posibles relaciones entre las diversas propiedades de los suelos, se realizaron una serie de correlaciones entre los parámetros más significativos obtenidos a partir de los ensayos de laboratorio como los que se describen en la tabla N 8, así como las tablas del anexo IV. Igualmente re realizo una descripción manual-visual de los afloramientos, mediante salidas de campo con el personal técnico del laboratorio de mecánica de suelos de la U.T.P.L. 5.3.3. TRABAJOS DE LABORATORIO Las muestra obtenidas en campo, se realizaron ensayos en el laboratorio de mecánica de suelos de la Universidad Técnica Particular de Loja de acuerdo a la norma ASSTHO y ASTM. El objetivo primordial es obtener las propiedades físico-mecánicas de los suelos y con ellos poder realizar la caracterización físico-mecánica de los suelos de la hoya de Loja, previa correlación con su litología.los ensayos de laboratorio se realizaron en las 8 unidades sedimentarias antes descritas. En la tabla N 7 se detalla la ubicación de 67