PDF Ejercicios Practicos de Geologia e Hidrogeologia

Nombre y apellidos:

EJERCICIOS PRÁCTICOS DE GEOLOGÍA E HIDROGEOLOGÍA

Manuel García Rodríguez Universidad Alfonso X el Sabio

Jesús Gras Lope Universidad Alfonso X El Sabio

Ejercicios prácticos de geología e hidrogeología

Ediciones FIECFIEC

2011

Primera edición, 2011

Colección Medio Ambiente Número 4 © Ejercicios prácticos de geología e hidrogeología. © Jesús Gras Lope y Manuel García Rodríguez. © Fotografía de portada: Manuel García Rodríguez Disyunción columnar en basaltos. Cascada de Svartifoss (Islandia) © Ediciones FIEC Instituto para el Fomento de la Investigación Económica http://www.institutofiec.org ISBN-13: 978-84-96866-24-9 Depósito Legal M-2718-2011 E.U. Impreso por PubliCEP / Printed by PubliCEP Impreso en España / Printed in Spain

Reservados todos los derechos. Esta publicación no puede ser transmitida por un sistema de transmisión de información, de ninguna forma ni por ningún medio, sea mecánico, fotoquímico, electrónico, magnético o por fotocopia, o cualquier otro, sin el permiso previo por escrito de la editorial.

Índice Presentación Cap 1

Interpretación de historias geológicas

1.1. Historias geológicas 1.1.1. Ejemplo resuelto 1.1.2. Ejercicios propuestos Cap 2

43 43 53 65 65 69

Aplicaciones de la proyección estereográfica

3.1. Proyección estereográfica 3.1.1. Ejemplo resuelto 3.1.2. Ejercicio propuesto Cap 4

13 13 15

Cartografía geológica aplicada

2.1. Cortes geológicos 2.1.1. Ejemplo resuelto 2.1.2. Ejercicios propuestos 2.2. Problema de los tres puntos y patrones de afloramiento 2.2.1. Ejemplo resuelto 2.2.2. Ejercicios propuestos Cap 3

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75 75 77

Hidrogeología aplicada

4.1.Ejercicios sobre perfiles hidrogeológicos 4.1.1. Ejemplo resuelto 4.1.2. Ejercicios propuestos 4.2. Mapas de isopiezas

83 83 85 100

4.2.1. Ejercicios propuestos 4.3. Redes de flujo 4.3.1. Ejemplo resuelto

100 103 103

4.3.2. Ejercicios propuestos

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Cap 5

Itinerario geológico

5.1. Introducción 5.2. Ficha del itinerario

107 107

5.3. Descripción del itinerario 5.4. Interpretación geológica general Anexo 1

División del tiempo geológico

Anexo 2

Falsilla de Wulff

108 116 119 121

Bibliografía

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Presentación Actualmente existen el mercado varios libros de prácticas de geología y alguno menos de prácticas hidrogeología. En los libros de geología se abordan temas clásicos, de y por otra parte esenciales, tales como; identificación de minerales y rocas, interpretación de mapas topográficos, fotografía aérea y realización de cortes topográficos. Los libros de hidrogeología disponibles en lengua española, generalmente son de carácter teórico y cuando son prácticos, se centran en cálculos estadísticos y en métodos matemáticos para la estimación de parámetros hidrogeológicos. El texto que se presenta es una ampliación del libro “Geología e Hidrogeología Aplicadas” de los mismos autores, publicado en primera edición en el año 2006. En el presente libro se han reunido ejercicios prácticos de interés geológico e hidrogeológico, que pretenden dar respuesta a sencillos problemas conceptuales. Se trata de un libro orientado a las necesidades de los alumnos de los grados en ingenierías y en ciencias, adaptado a los planes de estudio del Espacio Común Europeo de Educación Superior, donde se hace más necesario que los alumnos dispongan del material adecuado, que les permita avanzar en su conocimiento de una forma más autónoma. También se considera que el presente libro será de utilidad para aquellos titulados que estén preparando oposiciones para ser docentes en educación secundaria, o como material de apoyo para profesores ya en ejercicio. Asimismo será de utilidad en general para cualquier profesional con inquietudes geológicas e hidrogeológicas. El texto está estructurado en cinco capítulos. En todos ellos primero se resuelve un ejercicio a modo de ejemplo, y seguidamente se plantean ejercicios para que sean resueltos por el alumno. El libro está planteado como un cuaderno de prácticas. Para la realización de los ejercicios que se proponen se considera recomendable una base teórica previa.

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EJERCICIOS PRÁCTICOS DE GEOLOGÍA E HODROGEOLOGÍA

El Capítulo 1 está dedicado a la interpretación de historias geológicas. Se trata de esquemas sencillos, pero con el grado de dificultad suficiente que sea una garantía de que el alumno que pueda resolver todos ellos dispone de una base de conocimiento geológico aceptable. En el Capítulo 2 se avanza en complejidad y está dedicado a la realización de cortes geológicos a partir de mapas, a la resolución del problema de los tres puntos, y a la reconstrucción de patrones de afloramiento sobre mapas. Se trata de un capítulo de especial interés para alumnos de ingeniería. En el Capítulo 3 se aborda de forma muy básica el método de proyección estereográfica, que es de amplia utilización para el tratamiento de datos de planos y alineaciones geológicas. Resulta de especial utilidad para el análisisende estabilidad posibles en superficies de excavaciones roca (taludes yante túneles). En roturas este capítulo se presenta un ejercicio resuelto de análisis de estabilidad de un talud, así como la determinación de ángulos característicos entre planos y alineaciones implicados. También se propone la resolución de varios ejercicios, algunos de los cuales requieren conocimientos básicos sobre tipos de roturas y su estabilidad. La resolución de este tipo de ejercicios requiere el empleo de un gráfico circular graduado denominado falsilla de Wulff, y de papel transparente o traslúcido para superponer a la falsilla y representar los planos y alineaciones, generando lo que se conoce como estereograma. El Capítulo 4 está dedicado íntegramente a ejercicios de hidrogeología. Se han diferenciado tres tipos de problemas diferentes; realización de ejercicios a partir de perfiles hidrogeológicos, elaboración e interpretación de mapas de isopiezas y establecimiento de redes de flujo. El Capítulo 5 y último, se dedica a un itinerario geológico por los alrededores de Valdemorillo y Villanueva de La Cañada (sector occidental de la Comunidad de Madrid) donde se puede observar una interesante zona correspondiente al borde de la Cuenca de Madrid, con sus materiales sedimentarios detríticos y el paso a los materiales me|

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PRESENTACIÓN

sozoicos y paleozoicos que representan el borde de la cuenca en este área. El capítulo está organizado en una serie de paradas a lo largo del itinerario donde se señalan las características de los materiales presentes y los aspectos a considerar y discutir. Los autores

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EJERCICIOS PRÁCTICOS DE GEOLOGÍA E HODROGEOLOGÍA

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García Rodríguez, M y Gras, J. (2011). Ejercicios prácticos de Geología e Hidrogeología. Ediciones FIEC, 127 pág.

Capítulo 1 Interpretación de historias geológicas 1.1. Histor ias geoló gic as

1.1.1. Ejemplo resuelto Describe, sintéticamente, la historia geológica de la figura adjunta.

Leyenda 1. 2. 3. 4. 5.

Esquistos. Conglomerado. Arcillas. Calizas. Arenas.

Tras la realización de los primeros ejercicios propuestos este capítulo, los alumnos deberán haberse familiarizado con los símbolos que se utilizan frecuentemente en la leyenda para referirse a las distintas litologías. © Ediciones FIEC

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Solución

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INTERPRETACIÓN DE HISTORIAS GEOLÓGICAS

1.1.2. Ejercicios propuestos Ejerci cio 1

Se pide: -

Historia geológica. Nombre de las discontinuidades y contactos geológico. Fases de deformación. Tipo de falla. Clasificación de las rocas.

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Calc ul a, resu elve y respo nde.. .

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INTERPRETACIÓN DE HISTORIAS GEOLÓGICAS Ejerci cio 2

Se pide: -

Historia geológica. Nombre de las discontinuidades y contactos geológico. Fases de deformación. Tipos de fallas. Clasificación de las rocas.

Leyenda 1. 2. 3. 4.

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Yesos. Calizas y margocalizas. Arcillas. Conglomerados.

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Calc ul a, resu elve y resp ond e...

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Se pide: -

Historia geológica. Nombre de las discontinuidades y contactos geológicos. Fases de deformación. Tipos de fallas. Clasificación de los pliegues.

Leyenda 1. 2. 3. 4. 5. 6.

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Yesos. Calizas. Arcillas. Conglomerado. Dolomías. Serie detrítica.

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Se pide: -

Historia geológica. Nombre de las discontinuidades y contactos geológicos. Fases de deformación. Tipo de falla. Clasificación de las rocas.

Leyenda 1. Argilita. 2. Calizas. 3. Areniscas. 4. Dioritas. 5. Yesos. 6. Dolomía. 7. Arcillas. 8. Dolomía. 9. Esquisto. 10. Granito. 11. Aureola metamórfica. © Ediciones FIEC

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INTERPRETACIÓN DE HISTORIAS GEOLÓGICAS Ejercic io 5

Se pide: -

Situar sobre el esquema geológico los siguientes minerales: calcita, turmalina, cuarzo, estaurolita, biotita y feldespato potásico. Describe la historia geológica. Indica el nombre que reciben los distintos contactos geológicos.

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Se pide: -

Historia geológica. Nombre de las discontinuidades y contactos geológico. Fases de deformación. Tipo de falla. Nombre del tipo de plutón de la roca intrusiva.

Leyenda 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. © Ediciones FIEC

Calizas. Conglomerado. Areniscas. Yesos. Esquistos. Gneis. Granito. Roca intrusiva. | 25



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Se pide: -

Historia geológica. Nombre de las discontinuidades y contactos geológicos. Fases de deformación. Tipo de falla y de pliegues. Clasificación de las rocas.

Leyenda 1. Arcillas. 2. Dolomía. 3. Conglomerado. 4. Areniscas. 5. Yesos. 6. Calizas. 7. Argilita.

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Se pide: -


Asigna un número a cada trama de la figura, indicando el material geológico que puede representar.

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Se pide: -


Asigna a cada trama de la figura el número que corresponde a los diferentes materiales. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

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Caliza. Arcilla. Granito. Esquisto. Gneis. Mármol. Arenisca. Conglomerado. Roca ígnea volcánica.

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INTERPRETACIÓN DE HISTORIAS GEOLÓGICAS Ejercicio 10

Se pide: -

-

Historia geológica. Nombre de las discontinuidades y contactos geológico. Fases de deformación. Tipos de fallas. Clasificación de las rocas.

Asigna a cada trama de la figura el número que corresponde a los diferentes materiales. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

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Yeso. Margas. Granito. Esquisto. Gneis. Arenisca. Caliza. Conglomerado. Sedimento detrítico.

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Se pide: -

-

Historia geológica. Fases de deformación. Clasificación de pliegues y falla. Clasificación de las rocas.

Asigna materiales. a cada trama de la figura el número que corresponde a los diferentes 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

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Yeso. Caliza. Arcilla. Arenisca. Granito. Esquisto. Mármol.

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Se pide: -


Asigna materiales. a cada trama de la figura el número que corresponde a los diferentes 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

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Arcilla. Serie detrítica. Arenisca. Caliza. Margas. Yesos. Aplita. Roca intrusiva básica.

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INTERPRETACIÓN DE HISTORIAS GEOLÓGICAS

Ejercicio 13

Se pide: -


Asigna a cada trama de la figura un material geológico que pudiera representar.

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Se pide: -

Historia geológica. Nombre de las discontinuidades y contactos geológico. Fases de deformación. Tipos de fallas y pliegues. Clasificación de las rocas.

Asigna a cada trama de la figura un nombre de material geológico que pudiera representar.

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Capítulo 2 Cartografía geológica aplicada 2.1. Cortes geológicos

2.1.1 Ejercicio resuelto Dibujar el corte geológico definido a lo largo de la traza E-F.

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Elementos que debe tener un perfil geológico

Todo corte deberá incluir, además de los elementos señalados, las escalas vertical y horizontal empleadas.

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CARTOGRAFÍA GEOLÓGICA APLICADA

A continuación se ilustra por pasos la resolución de un corte a partir de una traza propuesta en un mapa geológico.

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2.1.2. Ejercicios propuestos Ejercicio 1

Realizavertical= el corte geológico Escala 1:5.000 por una traza A - B.

A

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B

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EJERCICIOS PRÁCTICOS DE GEOLOGÍA E HIDROGEOLOGÍA Ejercicio 2

Realiza el corte geológico por la traza A – B. Escala vertical; 1:10.000

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CARTOGRAFÍA GEOLÓGICA APLICADA Ejercicio 3

Realiza el corte geológico por la traza A - B Escala vertical; 1:10.000

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Realizar el corte geológico por la traza A – B señalada en el mapa. Determinar la dirección y el buzamiento real de todas las capas. Completar el mapa con los símbolos correspondientes. Escala 1:5.000.

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Realizar el corte geológico por la traza A – B señalada en el mapa. Determinar la dirección y el buzamiento real de todas las capas. Completar el mapa con los símbolos correspondientes. Escala 1:20.000.

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Realizar el corte geológico por la traza A – B señalada en el mapa. Determinar la dirección y el buzamiento real de todas las capas y estructuras. Completar el mapa con los símbolos correspondientes. Escala 1:5.000.

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Realizar el corte geológico por la traza A – B señalada en el mapa. Determinar la dirección y el buzamiento real de todas las capas y estructuras (señaladas del 1 al 6). Completar el mapa con los símbolos correspondientes. Escala 1:5.000.

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Dibujar el corte geológico por la traza A – B. El mapa representa una topografía plana.

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A partir del mapa topográfico adjunto, se pide: -

Dibujar una falla vertical de dirección N70ºE. - Dibujar una capa horizontal que tenga 50 m de espesor. - Dibujar un dique vertical de 25 m de espesor que sea perpendicular a la falla.

Escala; 1/5.000

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Completa el bloque diagrama, dibujando la planta y el perfil, suponiendo que actúa una falla inversa con un salto de falla vertical de 5 metros. Suponed que el bloque delantero está fijo y no experimenta movimiento.

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2.2. Problema de los tres puntos y reconstrucción de patrones de afloramiento

2.2.1. Ejemplos resueltos Ejemplo 1. Problema de los tres puntos.

En los puntos A, B y C aflora el muro de un estrato de 50 m de espesor. Determinar su dirección y su buzamiento. El rumbo norte está hacia arriba en el plano.

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Solución

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Ejemplo 2. Reconstrucción de patrones de afloramiento.

En el punto A aflora el muro de una capa de 25 m de espesor. Su dirección es N 57º E y su buzamiento 26º al SE. Dibujar las trazas de afloramiento de sus planos de estratificación sobre el mapa.

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Solución

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En los puntos A, B y C aflora el muro de un estrato de 50 m de espesor. Determinar su dirección y su buzamiento. Dibujar las trazas de afloramiento de sus planos de estratificación sobre el mapa. Dibujar sobre el mapa los símbolos cartográficos correspondientes. Determinar el buzamiento aparente de la capa que se observaría en el corte X – Y. No es necesario dibujar el corte. El rumbo norte está hacia arriba en el plano. Escala 1:10.000.

Y

X

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Determinar la dirección y buzamiento de una falla y dibujar su afloramiento sobre el terreno sabiendo que: - La falla aflora en el punto B. - En la vertical de los puntos A y C la falla se encuentra a 25 m de profundidad. Calcular a qué profundidad se encuentra la falla en la vertical del punto D. Escala 1:2.500.

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En los puntos A, B y C aflora el muro de un estrato de 25 m espesor. Se pide: - Determinar su dirección y buzamiento. - Dibujar las trazas de afloramiento de sus planos de estratificación sobre el mapa. Escala 1:5.000.

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En los puntos A, B y C se han realizado sondeos verticales localizándose un plano de falla a 650, 500 y 650 m de profundidad respectivamente. Se pide: - Determinar su dirección y su buzamiento. - Calcular el buzamiento aparente de la falla a lo largo de la trayectoria D – E. Escala 1:10.000.

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Se proyecta la construcción de un túnel que incluye la traza A – B del mapa, a cota constante de 750. Se ha detectado la presencia de una falla a 125 m de profundidad en la vertical del punto X, aflorando en el punto Y, y a 75 m de profundidad en el punto Z. La escala del mapa es 1:5.000. Se pide: Determinar la orientación de la falla (Dirección y buzamiento real). Determinar sobre el terreno el punto en cuya vertical el túnel corta a la falla, en caso de que esto ocurra. Denominarlo P en su caso. Determinar el buzamiento de la falla y su sentido en la trayectoria del túnel. Dibujar sobre el mapa el afloramiento de la •

•

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falla.

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Se proyecta la construcción de un túnel que incluye la traza X – Y del mapa, a cota constante 200. Se ha detectado la presencia de una falla a 1.300 m de profundidad en la vertical del punto A, a 1.375 m de profundidad en la vertical del punto B, y a 1.425 m de profundidad en la vertical del punto C. La escala del mapa es 1:2.500. Se pide: Determinar la orientación de la falla (Dirección y buzamiento real). Determinar sobre el terreno el punto en cuya vertical el túnel corta a la falla, en caso de que esto ocurra. Denominarlo P en su caso. Determinar el buzamiento de la falla y su sentido en la trayectoria del túnel. Determinar si la falla aflora en algún punto •

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del mapa y en su caso dibujar su afloramiento.

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Capítulo 3

Aplicaciones de la proyección estereográfica 3.1. Proyección estereográfica

3.1.1. Ejemplo resuelto En el estudio de estabilidad de un talud T1, de orientación N170ºE, se han localizado tres familias de fracturas F1, F2 y F3, con las orientaciones señaladas. Las fracturas definen bloques en cuña con las orientaciones señaladas. Definir el talud T1 que garantiza la estabilidad frente a las roturas en cuña, rellenando asimismo los datos pedidos. Orientación de familias de fracturas Rumbo Inclinación F1 145 55 F2

255

60

F3

245

70

Orientación del talud T1 que estabiliza los bloques en cuña Dirección N170ºE Buzamiento 55SO Rumbo 260 Inclinación 55 Orientación de trayectorias de bloques en cuña Rumbo Inclinación C1 197 42 C2 183 50 C3 315 40

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Denominación trayectoria de bloques en cuña F1 F2 F3 F1 C1 C2 F2 F3 C3 Ángulo entre trayectorias de bloques en cuña C1 C2 C3 C1 0º 12 82 C2 12 0º 83 C3 82 83 0º

Ángulo de cabeceo de trayectorias de bloques en cuña sobre fracturas F1 F2 F3 C1 55 51 C2 67 55 C3 47 43

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Para resolver este ejercicio es imprescindible utilizar la falsilla de Wulff. La figura adjunta, se denomina estereograma, y representa la posición en la que deben quedar dibujados los planos sobre el papel transparente.

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APLICACIONES DE LA PROYECCIÓN ESTEREOGRÁFICA


En el estudio de estabilidad de un talud T1, de orientación N125º E, se han localizado tres familias de fracturas F1, F2 y F3, con las orientaciones señaladas. Las fracturas definen bloques en cuña con las orientaciones señaladas. Definir el talud T1 que garantiza la estabilidad frente a las roturas en cuña, rellenando asimismo los datos pedidos. Orientación de familias de fracturas Rumbo Inclinación F1 225 30 F2 F3

205 100

50 45

Orientación del talud T1 que estabiliza los bloques en cuña Dirección Buzamiento Rumbo Inclinación Orientación de trayectorias de bloques en cuña Rumbo Inclinación C1 C2 C3

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Denominación trayectoria de bloques en cuña F1 F2 F3 F1 F2 F3

-

C1 C3

C2 -

Ángulo entre trayectorias de bloques en cuña C1 C2 C3 C1 0º C2 0º C3 0º

Ángulo de cabeceo de trayectorias de bloques en cuña sobre fracturas F1 F2 F3 C1 C2 C3 -

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Ejercicio 2

En el estudio de estabilidad de un talud de desmonte en roca T1 con la orientación indicada, se han localizado dos familias de fracturas F1 y F2, con las orientaciones señaladas. Las fracturas definen una posible trayectoria de bloques cuña C1. Se pide rellenar en las tablas las casillas en blancoencon los denominada resultados correspondientes. En el estereograma se deberá marcar e identificar la dirección y el rumbo de cada plano (talud y familias de fracturas) con una raya y una flecha respectivamente. Emplear trazo continuo para el talud y discontinuo para las familias de fracturas

Orientación de familias de fracturas Orientación del talud de desmonte Rumbo Inclinación Dirección Buzamiento Rumbo Inclinación Dirección F1

208

44

F2

248

40

T1

240

Buzamiento

60

Orientación de trayectoria de bloques en cuña Rumbo Inclinación C1

Posible rotura en cuña (poner SI ó NO). Indicar el ángulo límite de estabilidad si procede. C1

T1 Posibles roturas (poner SI ó NO). Indicar el ángulo límite de estabilidad si procede. Plana Vuelco T1/F1 T1/F2

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Ejercicio 3

En el estudio de estabilidad de un talud de desmonte en roca T1 con la orientación indicada, se han localizado dos familias de fracturas F1 y F2, con las orientaciones señaladas. Las fracturas definen una posible trayectoria de bloques cuña C1. Se pide rellenar en las tablas las casillas en blancoencon los denominada resultados correspondientes. En el estereograma se deberá marcar e identificar la dirección y el rumbo de cada plano (talud y familias de fracturas) con una raya y una flecha respectivamente. Emplear trazo continuo para el talud y discontinuo para las familias de fracturas.

Orientación de familias de fracturas Orientación del talud de desmonte Rumbo Inclinació Dirección Buzamiento Rumbo Inclinación Dirección F1

88

52

F2

250

50

T1

64

Buzamiento

70

Orientación de trayectoria de bloques en cuña Rumbo Inclinación C1

Posible rotura en cuña (poner SI ó NO). Indicar el ángulo límite de estabilidad si procede. C1

T1 Posibles roturas (poner SI ó NO). Indicar el ángulo límite de estabilidad si procede. Plana Vuelco T1/F1 T1/F2

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Ejercicio 4

En el estudio de estabilidad de dos taludes de desmonte en roca T1 y T2 con la orientación indicada, se han localizado tres familias de fracturas F1, F2 y F3, con las orientaciones señaladas. Las fracturas definen posibles trayectorias de bloques en cuña con la denominación señalada. Se pide rellenar en las tablas las casillas en blanco con los resultados correspondientes. En el estereograma se deberá marcar e identificar la dirección y el rumbo de cada plano (taludes y familias de fracturas) con una raya y una flecha respectivamente. Emplear trazo continuo para los taludes y discontinuo para las familias de fracturas. Rellenar siguiente. los datos correspondientes en las tablas de la página

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Orientación de familias de fracturas Rumbo Inclinación Dirección F1 250 38 F2 206 40 F3 36 30

Orientación de taludes de desmonte Buzamiento Rumbo Inclinación Dirección T1 46 64 T2 242 50

Denominación trayectoria de bloques en cuña F1 F2 F3 F1 C2 C3 F2 F3 C1

Buzamiento

Orientación de trayectorias de bloques en cuña Rumbo Inclinación C1 C2 C3

Posibles roturas en cuña (poner SI ó NO). Indicar el ángulo límite de estabilidad si procede. C1 C2 C3

T1 T2 Posibles roturas (poner SI ó NO). Indicar el ángulo límite de estabilidad si procede. Plana Vuelco T1/F1 T1/F2 T1/F3 T2/F1 T2/F2 T2/F3

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4 HidrogeologíaCapítulo aplicada 4.1. Ejercicios sobre perfiles hidrogeológicos

4.1.1. Ejemplo resuelto Se pide: -

Dibujar el nivel piezométrico y colorear la zona saturada de cada acuífero. Clasificar los acuíferos según la presión del agua. Señalar la zona surgente.

Nota: Los piezómetros son puntuales y sólo están ranurados en su extremo inferior. La escala vertical está muy exagerada con respecto a la horizontal. Leyenda: Los materiales punteados representan arenas y las zonas en blanco arcillas impermeables. © Ediciones FIEC

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HIDROGEOLOGÍA APLICADA

Solución

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Se pide: - Dibujar el nivel piezométrico y colorear la zona saturada de cada acuífero. - Clasificar los acuíferos según la presión del agua. - Señalar las zonas surgentes. - Indicar las zonas de aparición de manantiales.

Nota: Los piezómetros son puntuales y sólo están ranurados en su extremo inferior. La escala vertical está muy exagerada con respecto a la horizontal. Leyenda: Los materiales punteados representan arenas y las zonas en blanco arcillas impermeables.

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Ejercicio 2

Se pide: -

Dibujar el nivel piezométrico y colorear la zona saturada de cada acuífero. Clasificar los acuíferos según la presión del agua. Señalar la zona surgente. Indicar las zonas de aparición de manantiales.


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Ejercicio 3

Se pide: Dibujar el nivel freático. Dibujar cinco líneas equipotenciales indicando el valor numérico de su potencial hidráulico. - Señalar las zonas de recarga y descarga de agua subterránea. - Dibujar dos líneas de flujo que sean representativas de las zonas de recarga y descarga. -

Nota: El nivel del agua en los pozos indica la posición del límite superior de la zona saturada. La escala vertical está muy exagerada con respecto a la horizontal.

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Ejercicio 4

Se pide: Dibujar el nivel piezométrico y una línea de flujo. Dibujar tres planos equipotenciales señalando su valor numérico. - Sombrear la zona saturada y el nivel del agua en los pozos. - Indicar cuál sería la zona surgente. -


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Ejercicio 5

Se pide: Dibuja cinco planos equipotenciales equidistantes entre si y dos líneas de flujo. - Si suponemos una porosidad eficaz, m = 0,02, calcular el volumen de agua, por metro de ancho de acuífero, que se debería extraer para que el manantial se secara. -

e

Eh: 1/ 1.000.

Nota: La escala vertical está muy exagerada con respecto a la horizontal.

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Ejercicio 6

A partir del esquema adjunto, se pide: Señalar las zonas de recarga y descarga de aguas subterráneas. - Dibuja dos líneas de flujo. - Indicar sobre cada plano equipotencial el valor numérico que le corresponde. - Determinar el potencial total (H), potencial de presión (p) y potencial de gravedad (g) medido en cada uno de los piezómetros. -

Nota: Los piezómetros son puntuales y sólo están ranurados en su extremo inferior. La escala vertical está muy exagerada con respecto a la horizontal.

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Ejercicio 7 Se pide: Calcular el caudal que circula entre las dos acequias de la figura, por metro lineal de acequia. - Calcular el mínimo tiempo que tardaría un contaminante en pasar de una acequia a otra. -

Dato: Porosidad eficaz de la formación más permeable; me = 0,01

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Ejercicio 8

La figura adjunta representa un esquema regional de flujo de aguas subterráneas. Se pide: Señalar las zonas de recarga y de descarga de aguas subterráneas. - Indicar sobre cada plano equipotencial, el valor numérico que le corresponde. - Dibujar dos piezómetros en la zona de recarga y dos en la de descarga, señalando el valor numérico del nivel piezométrico. - Dibujar las divisorias de aguas superficiales y aguas subterráneas. -

Nota: La escala vertical está muy exagerada con respecto a la horizontal.

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Ejercicio 9

Se pide: Colorea la zona saturada del acuífero libre. Calcular el caudal que circularía entre los acuíferos superior e inferior, suponiendo que el acuitardo tiene una K = 0,5 m/día. - Indicar si el flujo de agua subterránea entre los dos acuíferos del esquema sería ascendente o descendente. -

Nota: El piezómetros está ranurado en su extremo inferior.

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Ejercicio 10

Se pide: Dibujar el nivel piezométrico de cada acuíferos. Indicar los tipos de acuíferos de que hay en la figura, según la presión del agua y material geológico. - Señalar la zona surgente. -

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Ejercicio 11

Se pide: Dibujar seis líneas equipotenciales. - Dibujar cuatro líneas de flujo. - Señalar las zonas de recarga y descarga de aguas subterráneas. -

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Ejercicio 12

Se pide: Calcular el caudal del manantial. - Calcular el caudal que cede el acuífero inferior al río, por metro lineal de río. - Calcular el tiempo que tardaría en llegar al río un contaminante vertido en el pozo. Dato: me = 0,002 -

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Ejercicio 13

La figura representa el esquema de un acuífero carbonatado, con una carstificación bien desarrollada. Se pide: Dibujar la posición que alcanzaría el nivel freático en cada uno de los pozos y colorear la zona saturada de cada cavidad.

Nota: Los piezómetros son puntuales y sólo están ranurados en su extremo inferior. Las fracturas del dibujo están cerradas y no permiten la circulación de agua subterránea.

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Ejercicio 14

Se pide: Dibujar tres equipotenciales del acuífero superior indicando su valor numérico. - Dibujar el nivel piezométrico del acuífero inferior y tres equipotenciales con indicación de su valor. - Dibujar una línea de flujo de cada acuífero. -

Nota: El piezómetro es puntual y sólo está ranurado en su extremo inferior. La escala vertical está muy exagerada con respecto a la horizontal.

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Ejercicio 15

Se pide: Identificar las zonas de recarga y descarga de agua subterránea. - Dibujar sobre los piezómetros de control, la posición del nivel piezométrico de los puntos a, b y c. Indicar su valor numérico especificando el potencial de presión y potencial de gravedad. -

Nota: Los piezómetros son puntuales y sólo están ranurados en su extremo inferior. La escala vertical está muy exagerada con respecto a la horizontal.

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4.2. Mapas de isopiezas 4.2.1. Ejercicios propuestos Ejercicio 1

Se pide: Completar el mapa de isopiezas (equidistancia de 5 m). Señalar si se trata de un río ganador o perdedor. Indicar las zonas de máximo y mínimo gradiente hidráulico. Calcular el tiempo que tardaría en llegar al lago un producto contaminante vertido en el punto “A”. - Calcular la aportación subterránea, por sección unitaria, que recibe el lago. -

Datos: K = 10 m/día, m e = 0,02, Eh: 1/10.000.

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Ejercicio 2

Se pide: Completar el mapa de isopiezas (equidistancia de 5 m). - Señalar si se trata de ríos ganadores o perdedores. - Indicar las zonas de máximo y mínimo gradiente hidráulico. - Dibujar la divisoria de aguas subterráneas. -

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Ejercicio 3

Se pide: Interpretar el mapa de isopiezas. - Poner el valor que corresponda a las isopiezas circundantes al pozo de bombeo. - Realizar los perfiles hidrogeológicos según las trazas: A-B, C-D, E-F, G-H. Dibujar la superficie topográfica a partir de las cotas puntuales que aparecen en el mapa. -

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4.3. Redes de flujo

4.3.1. Ejemplo resuelto Se pide: -

Diseñar la red de flujo bajo la presa. Calcular el caudal que circularía por metro lineal de presa.

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Solución

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Dibujar la red de flujo de aguas subterráneas e indcar sobre cada superficie equipotencial su valor numéricop.

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Ejercicio 2

Se pide: -

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Dibujar la red de flujo por debajo de la presa. Indicar la posición y el valor del nivel piezométrico de los puntos A, B y C, medido en los tubos piezométricos correspondientes.

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Capítulo 5 Itinerario geológico y guía de campo 5.1. Introducción

Este documento se presenta a modo de guía de campo para que los alumnos de Geología puedan seguir con facilidad las explicaciones del profesor en el campo, y dispongan de una base física sobre la que realizar anotaciones. Para que la práctica resulte provechosa, se recomienda que se realice en grupos reducidos, con no más de 20 alumnos. 5.2. Ficha del itinerario Localización

El itinerario se realiza en la zona comprendida entre la localidad de Villanueva de la Cañada y el pueblo de Valdemorillo, situados ambos en la Comunidad de Madrid. Se trata de un recorrido circular que cubre una distancia de unos cuatro kilómetros, siguiendo un trazado aproximadamente paralelo a la carretera M-600 dirección Valdemorillo (ver figura 1). Punto de ini ci o

El punto de inicio que se propone para comenzar el recorrido geológico, se sitúa a la entrada del pueblo de Villanueva de la Cañada, (accediendo desde Villanueva del Pardillo), en la ermita de San Sebastián (Punto 1 de la figura 1), que se accede por una entrada directa desde la rotonda que está situada justo antes del pueblo. Desde la ermita se puede continuar en coche hasta la parada 1, por una pista de tierra que discurre paralela a la carretera M-600, en dirección hacia el norte – noreste © Ediciones FIEC

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ITINERARIO GEOLÓGICO Y GUÍA DE CAMPO

Dur aci ón de la excur s ión

La duración del itinerario se estima entre unas tres o cuatro horas, dependiendo de los aspectos en los que se quiera profundizar, del número de participantes implicados, grado y nivel de discusión, etc. Planteamiento de objetivos

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Reconocer en el campo materiales geológicos diferentes. Identificar la disposición espacial de los diferentes materiales. Reconocer los procesos de meteorización que actúan sobre las rocas.

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Conocer distintos algunos grados procedimientos utilizados en campo para clasificar de meteorización. Introducir al alumno en la práctica de cartografía geológica.

Materi al neces ario

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Cuaderno o carpeta. Mapa topográfico 1/25.000 nº 558-II (Navalagamella). Clasificaciones para identificar grados de meteorización. Ropa y calzado adecuado para andar por campo. Martillo de geólogo.

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Brújula geológica. (opcional) Lupa mineralógica

5.3. Descripción del itinerario

El itinerario consta de cinco paradas obligadas y otras tantas posibles, que puedan ir surgiendo durante el trayecto a solicitud del alumno, o si el profesor lo considera conveniente. Las observaciones particulares a realizar en cada parada son:

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Parada 1

Es el lugar donde se dejan los coches y se inicia la excursión (Punto 2 de la figura 1). Materiales Se trata de una cantera abandonada utilizada para la extracción de materiales sueltos. Al conjunto de estos materiales se les denomina arcosas, es decir, un sedimento formado por arenas, arcillas y gravas, con una composición en la que predominan los cuarzos, las micas y los feldespatos. El srcen de estos sedimentos hay que buscarlo en la erosión del macizo cristalino situado hacia el norte, formado por granitos y gneises. Estos materiales fueron transportados hasta su localización actual por abanicos aluviales que se desarrollaban al pie de la zona Se trata de materiales del Mioceno, con 20 y 30 millones demontañosa. años de antigüedad. Observaciones Aspecto de las arcosas en el campo, geometría de niveles correspondientes a diferentes episodios sedimentarios, aspectos texturales de los sedimentos (arenas, gravas y arcillas), composición de los materiales y grado de meteorización de los clastos. Para la identificación de los diferentes grados de meteorización pueden utilizarse las clasificaciones de Ollier, Melton y Fookes y Horswill, resumidas en Pedraza (1996). Anotaciones del alumno:

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Parada 2

Desde la parada anterior se continúa en dirección norte hacia el paraje conocido como Cerro Bolsero. La parada 2 se realiza a la mitad de camino entre la parada 1 y el Cerro Bolsero (Punto 3 de la figura 1). Materiales El recorrido hasta este punto se realiza caminando por las arcosas comentadas en la parada 1. Sobre la superficie del terreno se encuentran grandes bloques de granitos y gneises, con diámetros que pueden alcanzar hasta un metro, con forma subredondeada y bajo grado de alteración. Observaciones Profesores y alumnos discuten sobre el posible srcen de los bloques encontrados en la zona, formulando diferentes hipótesis para su explicación. Anotaciones del alumno:

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Parada 3

Nos encontramos ya casi en la cima del Cerro Balsero, en un punto donde se produce un cambio litológico significativo (Punto 5 de la figura 1). Materiales Se trata de calizas, dolomías, calcarenitas y areniscas del Cretácico superior, es decir, de materiales que se depositaron hace más de 80 millones de años de antigüedad (Díaz, 2007). La presencia de estos materiales nos habla de una época en la que este territorio estaba ocupado por playas y marismas bajo un clima tropical. Se trata de materiales consolidados que dejan un resalte topográfico y dan srcen al Cerro Balsero. Observaciones Aprender a diferenciar los distintos materiales presentes en la parada. Aprender a determinar la dirección y el buzamiento de las capas. Otras determinaciones que se realizan sobre estos estratos son: medida del grado de meteorización, resistencia que ofrecen a esfuerzos mecánicos, y estimación cualitativa del grado de disolución que presentan. Anotaciones del alumno:

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Parada 4

Si continuamos nuestro recorrido y pasamos a la vertiente norte del cerro, llegamos a una gran trinchera artificial, que corresponde a una antigua explotación de arenas versicolores con caolinita, que antiguamente se empleaba para la fabricación de cerámica (Punto 6 de la figura 1). Materiales Este lugar representa un magnífico punto de observación de toda la serie carbonatada descrita en la parada 4. Además aparecen perfectamente representadas las arenas Utrillas, formación geológica del Cretácico superior. Observaciones Reconocimiento disposición toda la de serie carbonatada y su yrelación con las estratigráfica arenas Utrillas.de Identificación la caolinita formada como resultado de un proceso de meteorización química (hidrólisis) de los feldespatos. Puntualmente pueden reconocerse, entre las arenas, bolos de gneises rodados de zonas más elevadas, que presentan un grado de meteorización muy elevado. Anotaciones del alumno:

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Parada 5

Más hacia el norte, y en contacto discordante con las arenas versicolores de la parada 4, entramos en la zona de rocas metamórficas. Materiales Se trata de gneises glandulares con un grado de meteorización variable. Los niveles más superficiales presentan un grado de meteorización de medio a alto, con la aparición de suelos más o menos desarrollados en diversas zonas. Observaciones Identificación de diferentes grados de meteorización, estructura de los suelos, y la presencia de diques de cuarzo. Anotaciones del alumno:

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Otras paradas opci onales

Opcionalmente se pueden realizar las paradas de los puntos 4 y 7 de la figura 1, que aunque se sitúan ligeramente apartadas del recorrido propuesto, muestran dos afloramientos de gran interés. Afloramiento del punto 4. Se trata de un cortado en los materiales

terciarios detríticos (arcosas), donde son visibles grandes bloques de granito muy meteorizados y arenizados. Resulta interesante la comparación de este afloramiento con el observado en la parada 1 y 2. Afloramiento del punto 7. Se observan las arenas Utrillas y la serie

carbonatada completa. Es un afloramiento muy adecuado para realizar medidas de la dirección y buzamiento de los materiales cretácicos. Se localiza en el borde de la carretera por lo que se recomienda visitarlo en grupos pequeños. Anotaciones del alumno:

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Figura 1. Mapa de localización y puntos de interés geológico: 1) Punto de encuentro,

2) Cantera materiales detríticos, 3) Bloques graníticos en zona de rampa, 4) Meteorización de grandes bloques de granito, 5) Afloramiento de materiales carbonatados, 6) Cantera de arenas Utrillas, 7) Perfil tipo. Mapa sin escala. © Ediciones FIEC

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5.4. Interpretación geológica general

A partir de las observaciones realizadas en las distintas paradas, el alumno deberá dibujar un corte geológico esquemático del recorrido realizado según una traza de dirección Norte – Sur. Se recomienda emplear una escala vertical muy exagerada con respecto a la escala horizontal. Para ampliar información sobre la historia geológica de esta zona, así como de las características de los materiales estudiados, se recomienda la lectura del trabajo de Díaz (2007). Anotaciones del alumno:

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Utiliza es ta pág ina para dibuj ar el cor te g eológ ico

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Bibliografía Díaz Martínez E. (2007). “Itinerario geológico por el oeste de la Comunidad de Madrid. Paseos por la Geología Madrileña”. Publicado en la Semana de la Ciencia de Madrid. Instituto Geológico y Minero de España (IGME). 38 pág. Fetter, C.W. (2001). “Applied Hydrogeology”. Prentice Hall. García Rodríguez, M. y Fdez. Escalante, A. E. (2008). “Hidrogeología básica: las aguas subterráneas y su flujo”. 2ª Ed. Ediciones FIEC, 148 pág. García Rodríguez M. y Gras J. (2006). “Geología e hidrogeología aplicadas. Libro de prácticas”. Ediciones FIEC.Colección Medio Ambiente nº 2. 116 pág. García Rodríguez, M., Sampedro A. (2010). “La enseñanza de la educación ambiental mediante itinerarios didácticos”. Universidad 2010. 7mo Congreso Internacional de Educación Superior. Ciudad de La Habana (Cuba), 2010. IGME (1988). “Atlas geocientífico del medio natural de la Comunidad de Madrid”. ITGE y Comunidad de Madrid, Madrid,83 pág. Martínez - Alfaro, P. E., Martínez, P. y Castaño, S. (2006). “Fundamentos de hidrogeología”. Ediciones Mundi-Prensa. 284 pág. Pozo Rodríguez, M., Gonzáles Yélamos, J. y de Giner Robles,yJ.análisis (2005).de “Geología práctica”. Introducción al reconocimiento materiales mapas. Pearson. Prentice Hall. 304 pág. Pedraza J. (1996). “Geomorfología. Principios, métodos y aplicaciones”. Ed. Rueda. Madrid, 414 pág. Ragan, Donal M. (1980). “Geología estructural. Introducción a las técnicas geométricas”. Editorial Omega. 207 pág. Salís, I. (Coord.) (1999). “Por la sierra de Madrid: Sendas de educación ambiental”. Consejería de medio Ambiente y Desarrollo Regional de la Comunidad de Madrid, 147 pág. © Ediciones FIEC

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Anexo 1. División del tiempo geológico

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Anexo 2. Falsilla de Wulff

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Falsilla de Wulff. Modelo para cortar por la línea y utilizar I U Q A R A T R O C

PDF Ejercicios Practicos de Geologia e Hidrogeologia

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