CARACTERIZACIÓN CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA E HIDROGEOLÓGICA DE LA MICROCUENCA M ICROCUENCA SHAULLO, BAÑOS DEL INCA - CAJAMARCA 1
Milagros Lizet Ascurra Ortiz
1
Bachiller en Ingeniería Geológica, Universidad Nacional de Cajamarca Av Atahualpa #1050, Cajamarca-Perú.
Palabras clave: Caracterización, Geología, Hidrogeología, Geomorfología, Acuífero, Manantial, Zona de recarga Resumen: La investigación se realizó en la Microcuenca Shaullo, Baños del Inca - Cajamarca entre los meses de abril a junio del 2014, relacionada a la geología e hidrogeología de la zona. La relación que existe entre las zonas de recarga, los estratos de rocas permeables considerados como acuíferos y acuitardos; y los manantiales aún no ha sido identificada con estudios anteriores por esto es importante conocer esta relación. El objetivo de esta tesis es la caracterización geológica e hidrogeológica de la Microcuenca Shaullo, Baños del Inca, Cajamarca. Se realizaron 08 estaciones geomecánicas e inventariaron 10 manantiales, en un área de 5.39 Km2., de acuerdo con los resultados se diferencian dos unidades acuíferas de importancia: Acuífero Formación Farrat y Acuitardo Formación Carhuaz, considerándose a la primera como un acuífero fisurado con caudales mínimos en los manantiales. Estudios previos de cartografía geológica muestran que el área está intersectada por fallas y fracturas en dirección NESW, y por estructuras como el anticlinal Baños del Inca, el que junto con las zonas fracturadas controlan la recarga de los acuíferos. Las zonas de recarga se encuentran en la parte alta de los Cerros Condorpunuña y Callacpoma las cuales se conectan con los manantiales existentes que tiene un lineamiento NE-SW.
Abstract: The research was conducted in Microcuenca Shaullo, Baños del Inca - Cajamarca between April and June 2014, relating to the geology and hydrogeology of the area. The relationship between recharge areas, layers of permeable rocks considered aquifers and aquitards; and springs has not yet been identified by previous studies it is important to know this relationship. The objective of this thesis is the geological and hydrogeological characterization of Micro-Shaullo, Baños del Inca, Cajamarca; 08 geomechanical stations were made and inventoried 10 springs, in an area of 5.39 km2. Aquifer Farrat Formation and Aquitard Carhuaz Formation, considering the first as a fissured aquifer with minimum flows in springs: According to their results two important aquifer units differ. Previous studies of geological maps show that the area is intersected by faults and fractures trending NE-SW, and anticlinal structures such as the Baños del Inca, which along with the fractured zones control the recharge. Recharge areas are in the top of the hills which Callacpoma, Condorpunuña and connect with existing springs following a NE-SW lineament. I. Introducción. El manejo integrado de los recursos hídricos se basa en la noción de que el agua forma parte integrante de un ecosistema y constituye un recurso natural y un bien social y económico cuya calidad y cantidad determinan la naturaleza de su utilización. La escasez de agua, su contaminación creciente y las infraestructuras creadas para su aprovechamiento han provocado cada vez más conflictos en torno a los distintos usos de este recurso. El enfoque de gestión a nivel de la cuenca hidrográfica es un ejemplo de mecanismo participativo basado en distribuir el agua entre los usuarios que se la disputan entre sí, incluidos los ecosistemas naturales. Al interior de las cuencas se pueden delimitar numerosas subcuencas o microcuencas formadas por ríos y quebradas, que son las fuentes básicas de abastecimiento del recurso agua para riego y consumo doméstico. En la Microcuenca Shaullo el caudal de los ríos que baja desde las partes altas de la microcuenca Shaullo, los cuales son mayormente tributarios, es intermitente en tiempo de estiaje, originando deficiencia del recurso agua. II. Mater ial es y mé to do s.
2.1 PLANIFICACIÓN PARA EL ESTUDIO DE CAMPO. Se realizaron varias salidas de campo donde se obtuvo los datos requeridos in situ, luego se efectuó la organización, análisis y procesamiento en gabinete, confección de planos, y perfiles.
-1-
2.2 MÉTODO DE TRABAJO EN CAMPO. Métodos empleados: analítico descriptivo y correlacional deductivo. 1. Trabajo de campo propiamente dicho Tuvo las siguientes fases: El trabajo se inició con un reconocimiento preliminar de la zona y una descripción general de las características topográficas y geomorfológicas en la zona en estudio. Se prosiguió a realizar la identificación y descripción de la litología de la zona. Luego de haber reconocido la zona se realizaron estaciones geomecánicas en los afloramientos de roca; realizando su descripción general in situ (Formación, grado de meteorización, coloración, granulometría, fracturamiento) en el registro geologico-geotecnico. Se realizó el cartografiado hidrogeológico inventariando manatiales y zonas de recarga.
2. Trabajo de gabinete El trabajo de gabinete se consideró las siguientes fases: Delimitación de la microcuenca en el plano topográfico y en el software Arc Gis 10.2. A partir de los datos del SIG, se calcularon los parámetros geomorfológicos de la microcuenca. También se efectuaron dos perfiles, interceptando algunos manantiales que fueron inventariados, relacionando las formaciones geologicas y las zonas de recarga con estos manantiales. Se realizaron los planos de orden de drenaje, geológico e hidrogeológico, de unidades geomorfológocas, a partir de datos de imágenes satelitales y del campo.
3. Equipos e instrumentos utilizados Plano topográfico: De la zona de estudio, en el cual se procedió a delimitar los contactos litológicos; escala 1: 15 000. Plano Geológico: Correspondiente al cuadrángulo de San Marcos 15g (escala 1:100 000 carta nacional). Brújula Tipo Bruntom: Que sirvió para medir los rumbos y buzamientos de estratos. GPS: (Sistema De Posición Global) se usó para la ubicación en el campo y en el plano topográfico a través de coordenadas UTM. (Universal Transversal Mercator), en el sistema WGS-84 (Sistema Geodésico Mundial 1984). Lupas: 10 X (10 aumentos) y 20X (20 aumentos), que nos ayudó a reconocer los diferentes componentes minerales de las rocas y el tipo de roca con mayor certeza. Ácido Clorhídrico: (HCl) al 10 %, que nos ayudó a determinar la efervescencia de carbonatos. Cámara digital: nos ayudó para la adquisición de imágenes de la litología, ubicación, vistas panorámicas y fósiles en las zonas de estudio. Wincha (50 m): Utilizado para medir la longitud de las estaciones geomecánicas. Flexómetro (5 m): Utilizado para medir características de las fracturas. Picota: Utilizado para determinar el número de golpes en las fracturas. Libreta de campo: sirvió para realizar apuntes. Registro Geológico-Geotécnico: Se utilizó para la descripción de las Estaciones Geomecánicas. Ficha de datos hidrogeológicos: Se utilizó para descripción de los manantiales.
III. Resultados y Discusiones.
3.1 MARCO GEOLOGICO E HIDROGEOLÓGICO Estratigrafía Formación Carhuaz (Ki-ca) Potencia aproximada de 450-500 m. Litológicamente son areniscas con matices pardo amarillentos y violetas de grano medio a fino intercaladas con estratos delgados de lutitas de tonalidad gris verdosa y limolitas, con coloración rojiza debido a la presencia de óxidos. Ubicación Cerro Condorpuñuna y Cerro Callacpoma. Formación Farrat (Ki-f) Potencia aproximada de 500 m. Litológicamente consta de areniscas cuarzosas blanquecinas de grano medio a grueso, con estratos de 10 cm a 2 m. de potencia, con pendientes mayores a 50 °. Ubicación Cerro Condorpuñuna y en la parte alta del cerro Callacpoma. Depósitos Aluviales
-2-
Materiales granulares: gravas de diámetro entre 1-5 cm, cantos subangulosos a subredondeados de diámetro de 5 a 10 cm, con arena y limo en mayor proporción, se pueden observar cerca al punto M-08 y M-09.
Depósitos Lagunares Son depósitos de materiales finos arcillosos y limosos inorgánicos con mezclas de limos, arcillas orgánicas, con algo de gravas. Se encuentran en zonas con pendiente de 0-8 ° o planicies, cerca al punto M-01. Están rodeando la ciudad de Baños del Inca, en la zona de Baños Punta- Shaullo Chico, cubriendo el 35% del plano geológico. Depósitos Coluviales Podemos observar estos depósitos en la parte media del Cerro Callacpoma y en la parte media alta del Cerro Condorpuñuna, ya que se observan en las laderas de estos cerros. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL Es importante para la interpretación de acuíferos por ser elemento fundamental en el control estructural. El anticlinal Baños del Inca es la unidad principal que controla el drenaje, cuyos flancos están formados por capas de areniscas cuarzosas de la Formación Farrat, superponiéndose a las lutitas, limolitas y areniscas de la Formación Carhuaz. El buzamiento del flanco norte del anticlinal Baños del Inca tiene ángulos entre 30 y 40 °. El flanco sur tiene una mayor pendiente hasta 70°, demostrando el carácter asimétrico de este anticlinal. Reyes, L. (1980). Se tomaron rumbos y buzamientos en el flanco norte teniendo rumbos NW-SE y buzamientos con ángulos entre 40°- 60°, en el flanco sur, rumbos NW-SE, E-W y buzamientos con ángulos entre 30°- 45°. PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS Parámetro rea Perímetro Longitud del cauce principal
Valor 5.39 10.47 3.93
Unidad km2 km km
Desnivel altitudinal Densidad de drenaje
540 2.39
Km/Km2
Cursos 1er orden Cursos 2do orden
11 2
Km Km
Cursos 3er orden Extensión Media de Escurrimiento Superficial Frecuencia de Ríos:
1 0.10
Km Km
2.60
km2
Ancho Promedio de la Microcuenca.
1.37
Km
Factor de Forma
0.35
-
ndice de Gravelius
1.26
Altitud Media de la microcuenca
2806.27
m.s.n.m.
Pendiente Media de la microcuenca
0.343
m/Km
Polígono de Frecuencia de Altitudes
-
Curva Hipsométrica
-
-
Rectángulo equivalente
L:3.83 y l: 1.14
Km
Pendiente Media del Rio
0.05
m /Km
Declive constante
0.34
Coeficiente de Torrencialidad
2.041
Ríos/Km2
Coeficiente de Masividad
520.594
m /Km2
UNIDADES GEOMORFOLÓGICAS Planicies El rango de pendientes es de 0° a 8°. Podemos observar esas unidades geomorfológicas en la parte baja de la microcuenca y en las zonas de recarga
-3-
Lomadas Su rango de elevación esta entre 8° y 25°. Podemos observar esas unidades geomorfológicas en la parte media de la zona. Laderas Con pendientes en el intervalo de 25° a 50° con lo cual determinamos estas geoformas con mayor precisión. Podemos observar esas unidades geomorfológicas en la parte media alta de la microcuenca. Escarpas El intervalo se definió que debe ser más de 50°. Podemos observar esas unidades geomorfológicas en la parte alta de la microcuenca. CARACTERIZACIÓN DE ACUÍFERO-ACUITARDO EN LA ZONA DE INVESTIGACIÓN. El acuífero Farrat tiene forma alargada en el cerro Condorpuñuna, abarca toda la parte media alta de la delimitación de la microcuenca en esa zona encontramos la mayoría de manantiales inventariados, el mismo acuífero tiene forma alargada en el cerro Callacpoma abarca también la parte media alta de la zona, estos acuíferos están separados por el Acuitardo Carhuaz que se encuentra en la parte media baja de la microcuenca Shaullo , los mismos se encuentran interconectado hidráulicamente con las zonas de recarga y los manantiales siguiendo un lineamiento evidente en el cerro Condorpuñuna, NE-SW los resultados se muestran en anexo plano hidrogeológico. La Formación Farrat acuífero fisurado según la tabla 5, en la zona tiene características de acuífero fisurado por el fracturamiento en las rocas, pero con un caudal mínimo en los manantiales encontrados que varía de 0.021 /s a 1.50 l/s, del mismo modo la Formación Carhuaz está determinado como Acuitardo según la tabla 5, en la zona consta de arcillas impermeables por el tamaño de grano, evidencia de esto es que en esta formación encontramos 04 manantiales de los 10 inventariados La microcuenca en toda su extensión está limitado lateralmente por masas rocosas y depósitos cuaternarios que afloran en ambas márgenes de la Quebrada Tingomayo, así tenemos que en la parte norte el límite del acuífero está representado por afloramientos rocosos representado por los cerros Callacpoma y Condorpuñuna, mientras que en la parte sur, está limitadada por depósitos cuaternarios coluviales, fluviales y lagunares que llegan inclusive a abarcar la zona urbana de Baños del Inca, los cuales constituyen el acuífero de depósitos cuaternarios que litológicamente está constituido por cantos, gravas, arena, arcillas y limos formando horizontes de espesores variables los mismos que se presentan ocupando aproximadamente la mitad de la zona central baja de la microcuenca, según se muestran resultados en el anexo plano hidrogeológico. El límite inferior lo constituyen los afloramientos rocosos antes nombrados, mientras que el límite superior está representado por la superficie freática. La profundidad del basamento rocoso (potencia del acuífero), para ambos acuíferos es de 500 m. aproximadamente. Las zonas de recarga las encontramos en la parte alta de los Cerros Condorpuñuna y Callacpoma, tomándose áreas con GPS, en los lugares con pendiente de 0-20 ° Conclusiones. -
-
-
Se realizó el cartografiado geológico e hidrogeológico de la zona en base a la información del INGEMMET, concluyendo que la geología característica de la zona comprende rocas sedimentarias del cretáceo inferior de la Formación Carhuaz y la Formación Farrat y depósitos cuaternarios. Según la dirección de los buzamientos medidos en la zona en el Cerro Condorpuñuna al NE y en el Cerro Callacpoma al SW., se concluye que no son favorables para que se infiltre el agua siguiendo la dirección de la estratificación NW-SE, por lo que no es posible de una manera adecuada la recarga de acuíferos en la microcuenca y por tanto un caudal alto en los manantiales; quizás las precipitaciones están recargando a los acuíferos de microcuenca aledañas. Según los perfiles geológicos la infiltración de la precipitación recarga al Acuifero Farrat y al Acuitardo Carhuaz desde la parte alta con un flujo subsuperficial porque el buzamiento en los flancos del anticlinal no es favorable, dando lugar a algunos manantiales; por las características litológicas del Acuífero Carhuaz los manantiales se encuentran antes de las arcillas que actúan como una barrera natural para la infiltración de la precipitación. Se caracterizó el macizo rocoso en 08 estaciones geomecánicas, determinándose roca media a buena según el índice RMR. Según el Índice Gravelius de 1.26 corresponde a una microcuenca de forma Oval-redonda a oval-oblonga. Según la densidad de drenaje 2.39 Km/Km2, corresponde a una microcuenca excepcionalmente bien drenada, o densidad alta relacionada a materiales impermeables nivel subsuperficial, una cuenca bien drenada genera
-4-
poca oportunidad a darle a la escorrentía superficial tiempo de infiltrarse y percollar a nivel subterráneo, de allí que los acuíferos de estas regiones son de bajos rendimientos o en su defecto el volumen de recarga es muy pobre. Según el factor de forma 0.35 es una microcuenca ligeramente alargada por lo que genera menos susceptibilidad a generar crecidas. Se determinó la geomorfología de la Microcuenca Shaullo, agrupando las geoformas o unidades geomorfológicas según el plano de pendientes de 0-8 °: planicies en la zona inferior media del valle, y en las zonas de recarga, de 8-20°: lomadas en la parte media de la zona, de 25-50°: laderas en la parte media alta de la zona y >50°: escarpas en la parte alta de la zona de investigación. Se inventariaron 10 manantiales, en un área de 5.39 Km2, los cuales tienen un lineamiento NE-SW Se determinaron zonas de recarga a aquellas zonas con pendiente entre 0-20°, y zonas de escurrimiento con pendiente mayor de 20°.
-
-
Las Áreas de las zonas de recarga son las siguientes: ZR ZR-01: ZR-02: ZR-03: ZR-04: ZR-05:
Area (m2) 729.9 387.8 746.4 387.4 238.4
ZR-06:
207.2
ZR-07:
109.7
ZR-08: ZR-09
216.7 279.2
Recomendaciones Se recomienda realizar estudios en las microcuencas aledañas para saber si existen interconexiones entre microcuencas y manantiales con caudal más alto. Atender la necesidad de requerimiento de agua de los pobladores de la zona, por medio de proyectos de sistemas de riego. Referencias Bibliográficas. 1. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 2. Amaya, G. (2009). Estudio de uso combinado de fuentes de agua superficial y subterránea para el suministro de agua potable para el Municipio de Turbo, Antioquia. Facultad de Minas Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín. 3. Brugal, M. (2012). Procedimiento para delimitar una cuenca hidrográfica o unidades hidrográficas. 4. Campos, D. (1998). Procesos del Ciclo Hidrológico. 5. Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza. (2007). Curso Manejo de Cuencas Hidrográficas I. Descripción General de Cuencas. Turrialba, Costa Rica. 6. Dávila, J. (2011).Diccionario geológico. Instituto Geológico Minero y Metalúrgico, Lima – Perú 7. Davis, S., De Wiest, R. (1971). Hidrogeología. Barcelona: Ediciones Ariel. 563 p. 8. Delgadillo, A. y Páez, G. (2008). Aspectos hidrológicos, subcuencas susceptibles a crecidas, escenarios de riesgo por crecidas. En: Ferrer, C y Duarte, M. (editores). Plan de desarrollo urbano del municipio Antonio Pinto Salinas bajo el enfoque de gestión de riesgo. Caracterización de la cuenca del valle de Mocotles, Merida. Programa de las Naciones Unidas para el desarrollo (PNUD)- Fundación para la prevención de los Riesgos del estado Mérida (FUNDAPRIS). Inédito.
9. 10. 11. 12.
Fundación Centro Internacional de Hidrología Subterránea (2012). Guerrero, Omar .Universidad de los Andes, Venezuela. Consejo de Computación Académica. (2014). González, Luis, et al. (2004). Ingeniería Geológica. Editorial Pearson Educación. Horton, R.E. (1932). Dranage basin characteristics. Trans. American Geophisycal Union. 13.350-361
-5-
13. Horton, R.E. (1945).Erosional development of streams and their dranaige basins: hydrophysical approach to quantitative morphology Geological Society of American Bulletin. V.56, p.275-370. 14. Ibáñez, S. Moreno, R y H.GISBERT. Morfología de las cuencas hidrográficas. Universidad Politécnica de Valencia. 15. Llamas, M. R. Custodio E. (1976). Hidrología Subterránea. Barcelona. Ediciones Omega. 16. Martínez, P. E, Martínez, P. y S. Castaño. (2006). Fundamentos de Hidrogeología. Ediciones Mundi-Prensa. Madrid. ESP. 284 p. 17. Ministerio de agricultura-Autoridad nacional del agua. .Dirección de conservación y planeamiento de recursos hídricos. Área de aguas subterráneas. (2009). Diagnostico situacional de recarga de Acuíferos. 18. Padilla, F. (2012-2013). Geología Aplicada 1º Curso TECIC Unidad: 5 Ingeniería Geológica. Universidad de A Coruña. Disponible en: 19. Peña, F. Vargas, V. (2005). Mapa Hidrogeológico de la Cuenca del Río Jequetepeque: Regiones Cajamarca y la Libertad. XIII Congreso Peruano de Geología. Sociedad Geológica del Perú. 20. Peña, F. Sima, J. y L. Baratoux, (2005-2007). Hidrogeología de las fuentes termales de Cajamarca y Churín para el desarrollo de las aguas termales y minerales. 21. Ramsar. (2010). Manual 11-aguas subterráneas. 22. Reyes, L. (1980). Boletín N° 31. INGEMMET. 23. Rodríguez, R., Huamán, F., Marchena, J. (2004). Mapa de peligros de la ciudad de Baños del Inca proyecto INDECI – PNUD PER /02/051 Ciudades sostenibles informe final. 24. Rodríguez, R. (2014). Análisis Geotécnico-Ambiental en Cabeceras de Subcuencas por Implantación de Minas Conga Cajamarca-Perú. (Tesis doctoral al 70 %) 25. Ruiz, J. (2001). Hidrología; evolución y visión sistémica, la morfometría de cuencas como aplicación. Unellez, Barinas-Venezuela.298 p. 26. Sánchez, J. (2011). Ley de Darcy. Conductividad Hidráulica. Universidad de Salamanca, España. Dpto. Geología. 27. Sánchez, J. (2013). El Ciclo Hidrológico. Universidad de Salamanca, España. Dpto. Geología. 28. Strahler. A. 1964. Quantitative geomorphology of dranaige basins and channel networks. En: Chow, V (ed). Handbook of Applied Hydrology. Mc Graw-Hill. New York-USA. Mc Graw-Hill. 29. Díaz, J. Geología ámbitos de estudio. Universidad de Cantabria. 30. Universidad Politécnica de Valencia. Morfología de las cuencas Hidrográficas. 31. Vélez, M. (1999). Hidráulica de Aguas Subterráneas. 2ª edición. Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. 32. Villón, M. (2002). Hidrología. Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Agrícola. Editorial Villón. Lima. PER. 33. Ordoñez, J. (2011). Cartilla Técnica. SENAMHI. Sociedad Geográfica de Lima. Global Water Partnership, South America. Foro peruano para el agua.
-6-
