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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO FACULTAD DE GEOGRAFÍA LICENCIATURA EN GEOLOGÍA AMBIENTAL Y RECURSOS HÍDRICOS

SUBSIDENCIA

UNIDAD DE APRENDIZAJE: PETROLOGÍA SEDIMENTARIA

INTEGRANTES DE EQUIPO:

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CABRERA RIVERA SILVESTRE GARFÍAS POZAS ISAAC FLORES MANCILLA SCARLET PILAR REYES BERMÚDEZ JOSÉ DE JESÚS RODEA DÍAZ BERENICE

PERIODO ESCOLAR 2018 B MARZO 2018

SUBSIDENCIA La palabra subsidencia proviene del latín sub (debajo o de abajo hacia arriba), el verbo sidere (asentarse, afincarse o establecerse), más el sufijo ía (cualidad), por lo tanto, subsidencia significa “lo que al asentarse de desplaza hacia abajo” El termino subsidencia fue empleado por primera vez en la minería, definida como “hundimiento paulatino del suelo, originado por las cavidades subterráneas producidas por las extracciones mineras”. La subsidencia terrestre es un fenómeno que implica el asentamiento de la superficie de la tierra en un área extensa debido a varios factores, que pueden ser naturales o causados por el impacto de una gran variedad de actividades humanas. La subsidencia es una deformación vertical del nivel de la superficie del terreno. Debido a que la magnitud de los hundimientos puede ser de solo unos centímetros por año y que afectan a superficies muy extensas estos son casi imperceptibles, sin embargo, al cabo de algunos años tienden a generar problemas tales como cambios en el drenaje natural del área que se hunde. Asociado a los hundimientos se puede presentar un fenómeno destructivo: la aparición de grietas en la superficie del Valle afectado, los cuales pueden dañar todo tipo de infraestructura civil, desde edificaciones hasta tuberías de agua potable, gas, etc. Alguno de los efectos de la subsidencia son la interrupción de los gradientes de los arroyos naturales, canales y drenajes, la inversión del sentido del flujo del agua en las acequias de riego, la quiebra de las cubiertas de los pozos, el fallo de los estribos de los puentes. En las áreas urbanas los prejuicios son ilimitados, afectando a los edificios, las instalaciones y los pavimentos. Han aparecido roturas de conductos de alcantarillado y suministro de agua. La geología y la ubicación de la zona es el principal factor para determinar qué tan severos serán los problemas de hundimientos y por consiguiente de que magnitud serán las implicaciones económicas y sociales. La subsidencia puede ser causada debido a varios factores: -

Disolución de materiales profundos Galerías mineras Construcción de obras subterráneas Erosión del terreno en profundidad Flujo lateral de suelo La compactación general de los materiales que constituyen al suelo Extracción de fluidos (agua, gas, petróleo)

Tipos de subsidencia La subsidencia del terreno es únicamente la manifestación en superficie de una serie de mecanismos subsuperficiales de deformación. Prokopovich (1979) define desde un punto de vista genético dos tipos de subsidencia: • •

Endógena: movimientos de la superficie terrestre asociados a procesos geológicos internos, tales como pliegues, fallas, vulcanismo, etc. Exógena: El segundo se refiere a los procesos de deformación superficial relacionados con la compactación natural o antrópica de los suelos.

La subsidencia puede también clasificarse en función de los mecanismos que la desencadenan. Las actividades extractivas de mineral en galerías subterráneas, la construcción de túneles, la extracción de fluidos (agua, petróleo o gas) acumulados en reservorios subterráneos, el descenso de nivel freático por estiajes prolongados, la disolución natural del terreno y lavado de materiales por efecto del agua, los procesos morfo tectónicos y de sedimentación o los procesos de consolidación de suelos blandos u orgánicos, son algunas de las causas de los procesos de subsidencia. SUBSIDENCIA POR DISOLUCIÓN DE ROCAS CARBONATICAS El cloruro sódico (NaCl) es uno de los materiales más solubles de la corteza terrestre. Otros materiales como el yeso y las rocas carbonáticas son también solubles en agua bajo determinadas condiciones pudiendo llegar a generar grandes sistemas de huecos interconectados entre sí cuya deformación, y colapso, en caso extremo, generan una subsidencia con un carácter localizado

SUBSIDENCIA MINERA O POR CONSTRUCCIÓN DE OBRAS SUBTERRÁNEAS consiste en el hundimiento de la superficie del terreno con motivo de la deformación y/o colapso de galerías generadas para la extracción de minerales o la construcción de túneles respectivamente al intentar ocupar el suelo el vacío generado los terrenos circundantes.

SUBSIDENCIA POR EROSIÓN SUBTERRANEA Se produce por un proceso mecánico de arrastre de partí- culas de suelo causado por el flujo de agua subterránea. El agua, en su recorrido horizontal por el terreno, moviliza partículas de suelo generando una serie de canales que pueden desencadenar colapsos del terreno. El fenómeno es conocido como tubificación o “piping”.

SUBSIDENCIA POR CARGA La acumulación natural sucesiva de sedimentos o determinados tipos de cimentaciones pueden ocasionar la consolidación del terreno como consecuencia del peso que ejercen los sedimentos o las construcciones. Esta subsidencia se produce por una reducción gradual de los huecos del suelo.

SUBSIDENCIA POR VIBRACIONES Las vibraciones producidas por los terremotos, explosiones u otras causas pueden causar la densificación de terrenos granulares sueltos por reajuste de partículas al alcanzar éste una estructura más compacta.

SUBSIDENCIA POR EXTRACCION DE AGUA La extracción de fluidos (agua, gas o petróleo) desde el terreno puede causar importantes valores de subsidencia como consecuencia del cierre gradual de los huecos rellenos por el fluido extraído. La subsidencia causada por extracción de agua desde el subsuelo afecta a importantes ciudades como México D.F., Venecia, Valle de San Joaquín (EE.UU.), Taipei (Taiwán), Tokio (Japón), Pekín (China).

SUBSIDENCIA TECTONICA Los descensos de la superficie terrestre producidos por las fallas producen un efecto conocido como subsidencia tectónica. Este tipo de subsidencia es, en general, muy lenta y de pequeña magnitud (de pocos mm o décimas de mm al año) frente a otros tipos de subsidencia.

SUBSIDENCIA POR HIDROCOMPACTACIÓN Este fenómeno consiste en el asentamiento que se produce en determinados tipos de suelos, con un bajo contenido de humedad y situados sobre el nivel freático, al ser saturados (Figura 8). La presencia de agua puede causar dos tipos de efectos en este tipo de suelos, la disolución de los enlaces entre partículas o la pérdida de las tensiones capilares que en ambos casos sostienen las partículas de suelo para configurar su estructura.

BIBLIOGRAFIA CARRETERO NARCISO; ALPANÉS JOSE. LA SUBSIDENCIA EN NURSIA. IMPLICACONES Y CONSECUENCIAS DE LA EDIFICACIÓN. (2002) NURSIA. PACHECO JESUS. MODELO DE SUBSIDENCIA DEL VALLE DE QUERETARO Y PREDICCION DE AGRIETAMIENTOS SUPERFICIALES. (2007) MEXICO. ROBERTO TOMÁS, GERARDO HERRERA, JOSE DELGADO. (2009). SUBSIDENCIA DEL TERRENO. MARZO DEL 2018, DE RACO SITIO WEB: http://www.raco.cat/index.php/ect/article/viewfile/199932/267375 ROBERTO TOMÁS, GERARDO HERRERA, JOSÉ DELGADO Y FERNANDO PEÑA 2002, SUBSIDENCIA DEL TERRENO, INSTITUTO DE INGENIERÍA. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO,04510 MÉXICO D.F., MÉXICO.

Artículos relacionados a la subsidencia:

Subsidencia de la ciudad de México La ciudad de México – Tenochtitlan fue fundada por los aztecas en 1325 sobre unos islotes en el lago que se encontraba en la cuenca de México. Los españoles establecieron la capital de la Nueva España sobre los restos de la antigua ciudad azteca. Debido a una serie de inundaciones que afectó la ciudad en el siglo XVII, los españoles decidieron abrir la cuenca con la construcción de los tajos de Huehuetoca y Nochistongo, con el fin de desecar el sistema lacustre para evitar futuras inundaciones, lo que llevó a la paulatina desaparición del lago. Actualmente, gran parte de la ciudad de México se ha desarrollado sobre los restos del antiguo lago. Estos restos están formados por niveles arcillosos con un alto contenido de agua (humedad media del 400%), cuyo espesor varía entre 30 y 70 m con una alta deformabilidad. Tanto en la época prehispánica como en la colonial, el hundimiento de los pesados edificios religiosos y civiles se debió a la consolidación natural de las arcillas. Este fenómeno constituyó un serio problema para los constructores; el cual hizo necesario realizar frecuentes reconstrucciones y modificaciones, las cuales han continuado hasta nuestros días. Con el tiempo, el suelo bajo estos edificios se fue consolidando y el problema fue disminuyendo. Sin embargo, la subsidencia se acentuó nuevamente desde mediados del siglo XX, cuando las necesidades de agua potable de la ciudad llevaron a la explotación cada vez más intensa de los acuíferos de la cuenca, con el consiguiente drenaje del agua desde los estratos de suelo blando y su consolidación que es el origen del hundimiento del terreno. Los efectos de esta subsidencia han sido particularmente graves para el sistema de drenaje de la ciudad y para los edificios históricos. La única forma de resolver el problema es logrando un equilibrio entre la cantidad de agua que se extrae de los acuíferos y la que se recarga en los mismos por la filtración de agua de lluvia o por la inyección de agua tratada.

Las construcciones modernas y los edificios históricos de la ciudad se comportan de modo diferente ante la subsidencia. En los edificios históricos la principal problemática es debida a asientos diferenciales, es decir, la deformación no es uniforme bajo la cimentación, debido principalmente a que distintos sitios han alcanzado diferentes grados de consolidación, dependiendo del peso de los edificios previos a los actuales.

La mampostería de piedra, que constituye el material básico de estos edificios, es particularmente sensible a las distorsiones inducidas por los asentamientos diferenciales; por ello los edificios presentan fuertes agrietamientos e inclinaciones que amenazan su seguridad.

BIBLIOGRAFIA Mayo de 2009. Subsidencia del Terreno Primera edición México D.F Roberto Tomás, Gerardo Herrera y colaboradores. Paginas 299-301 http://www.raco.cat/index.php/ect/article/viewFile/199932/267375

¨Análisis de la vulnerabilidad física a la subsidencia y agrietamiento en la Ciudad de México¨ La subsidencia de la planicie lacustre en la ciudad de México es un proceso que fue reportado por Gayol en 1925 considerando como su causa principal el aprovechamiento del acuífero para el abasto de agua de la población, aunque también puede ser considerado un fenómeno natural debido a la elevada compresibilidad de los sedimentos lacustres que rellenan la cuenca en donde se asienta la ciudad. La etapa crítica tuvo lugar en las décadas subsecuentes a 1950 como uno de los efectos del gran crecimiento demográfico de la Ciudad de México. Actualmente, gran parte de la ciudad de México se ha desarrollado sobre los restos del antiguo lago. Estos restos están formados por niveles arcillosos con un alto contenido de agua (humedad media del 400%), cuyo espesor varía entre 30 y 70 m con una alta deformabilidad. La Cuenca de México se compone de cuatro valles, al sur se ubica el Valle de México, al noroeste el Valle de Cuautitlán, al noreste el Valle de Apan y al norte el valle de Tizayuca.

De acuerdo con los limites reconstruidos del lago por González Aparicio, se estima que al menos el 24% de la superficie actual de la CDMX corresponde con el lecho del antiguo lago de México, la zona mayor dinámica de hundimiento. Las delegaciones que presentan afectaciones parcial y/o completamente asociadas a la subsidencia son: Azcapotzalco, Gustavo A. Madero, Miguel Hidalgo, Cuauhtémoc, Venustiano Carranza, Benito Juárez,, Iztacalco, Coyoacán, Iztapalapa, Tlalpan, Xochimilco y Tláhuac. Considerando la zona de transición entre el pie de monte y la planicie lacustre se puede incluir una parte de la delegación de Milpa Alta.

Se puede observar en las figuras anteriores, los patrones de deformación y fracturamiento en la Ciudad de Mexico están determinados por estructuras regionales, contactos litológicos t cambios en la morfología del terreno. Aun cuando los materiales del subsuelo tiene una alta heterogeneidad en su comportamiento mecanico, y por ende distinta respuesta a la prolongación de ondas sísmicas, el trabajo desarrollado permite inferir que existen otros factores que condicionan la respuesta del terreno, como es la presencia de fracturas o fallamiento preexistentes. Esto se evidencia al comparar la distrubucion de las construcciones que sufrieron severos colapsos durantos los sismos del 19 de septiembre de 1985 y 2017.

BIBLIOGRAFIA (freyere, cerca, calderon, & lopez quiroz, 2017)

Análisis de la deformación y hundimiento activo causado por la desecación del lago del maar Rincón de Parangueo (Guanajuato, México) mediante modelos análogos y perfiles de Radar de Penetración Terrestre (RPT) UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO TESIS QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE: MAESTRO EN CIENCIAS DE LA TIERRA PRESENTA: LUIS ROCHA TREVIÑO

PROBLEMÁTICA DEL ÁREA DE ESTUDIO. La subsidencia de terrenos debida a la sobreexplotación de un acuífero, se presenta en depósitos clásticos no consolidados (sedimentos arcillosos o arenosos). Esto sucede al abatirse el nivel freático, la parte desecada de los materiales se compacta con desplazamientos de unos milímetros a centímetros por año (Pacheco-Martínez y Arzate-Flores, 2007). Debido a ser una región con una importante actividad agrícola, la explotación excesiva del acuífero Salamanca – Valle de Santiago ha causado repercusiones serias en la estabilidad de los materiales del terreno (Aranda-Gómez et al., 2013). El fenómeno de fallamiento y/o fracturamiento que observa en la superficie es a causa de la sobre-explotación del acuífero, esto es más evidente en las zonas urbanas como Salamanca, la falla activa en las cercanías de la refinería de Pemex (Aranda-Gómez et al., 2013). En la región de Guanajuato se estiman aproximadamente 1600 pozos que extraen 646 Mm3/año. Además de la agricultura, los acuíferos abastecen a una población de 800,000 personas. Los porcentajes del uso del agua que se extrae del subsuelo son: 81%

Agricultura.

10%

Uso urbano.

8%

Industria.

1%

Ganadería

(Mejía y Sandoval, 2004).

DISCUSIÓN. Los procesos que producen subsidencia pueden ser naturales o antropogénicos, tenemos tres tipos, que son:

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Procesos sin- y post-eruptivos que producen subsidencia.

La compactación notable de los sedimentos de lago en la HRP (Hoya de Rincón de Parangueo) se debe en parte a la presencia de una diatrema debajo de ellos, las diatremas son productos de la interacción explosiva del magma y el agua cerca de la superficie. Según Suhr et al., (2006) y Lorenz et al., (2007) la diatrema es afectada por procesos sin- y post-eruptivos que propician la subsidencia de los materiales intradiatrema (dentro de la diatrema), los cambios de volumen en ese material se pueden reflejar en zonas más someras afectando los sedimentos de lago depositados dentro del maar. •

Procesos antropogénicos que propician la subsidencia.

La región de Valle de Santiago es de alta producción agrícola e industrial, por lo cual en años recientes la tasa de sobre-explotación del acuífero regional Irapuato – Valle de Santiago (e. g. Rodríguez y Lira, 2008) se incrementó, incrementando de igual manera la subsidencia. •

Fallas/fracturas en superficie asociadas a subsidencia en HRP.

Las fracturas son rasgos estructurales que se asocian a discontinuidades en un cuerpo de roca producidas por un esfuerzo. Niemeyer (2008), considera los depósitos sedimentarios sin consolidar, como es el caso de los sedimentos lacustres de Parangueo.

CONCLUSIONES. •

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La deformación activa en el fondo del cráter de Rincón de Parangueo se asocia a la pérdida de presión de poro en los sedimentos lacustres y en el relleno de la diatrema, causada por la extracción de agua del acuífero Irapuato - Valle de Santiago. Con base en las observaciones hechas en éste trabajo y la tasa de extracción de agua. Se sabe que la reducción del volumen de los sedimentos y la diatrema seguirá influyendo en la subsidencia de los sedimentos lacustres dentro del cráter.

BIBLIOGRAFIA LUIS ROCHA TREVIÑO. (2015). Análisis de la deformación y hundimiento activo causado por la desecación del lago del maar Rincón de Parangueo (Guanajuato, México) mediante modelos análogos y perfiles de Radar de Penetración Terrestre (RPT). QUERÉTARO: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO.