Evaluación morfotectónica del sector Verraco-Punta Barlovento, Guantánamo, Cuba

Morphothectonic evaluation of the Barracuda-Punta Barlovento sector, Guantánamo, Cuba

Sandra Rosabal-Domínguez, Alina Rodríguez-Infante, José A. Zapata-Balanqué

Resumen:

Con el empleo de métodos morfométricos, tales como el trazado de la red fluvial, el nivel base de erosión hasta el tercer orden, el análisis de las pendientes y la disección vertical se identificaron y caracterizaron las principales estructuras tectónicas, los bloques morfotectónicos y el fallamiento reciente, a esta última se le evaluó el carácter activo. Como resultado se obtiene el esquema morfotectónico del sector Verraco-Punta Barlovento a escala 1:25000, que contiene los posibles fenómenos inducidos por sismos de gran intensidad; así como se muestra la presencia de fallas simples y con secciones.

Palabras clave: fallas activas; métodos morfométricos; bloques morfotectónicos; fenómenos inducidos.

Abstract:

By using morphometric, such as the route of the river network, the erosion base level to the third order, analysis of slopes and vertical dissection methods were identified and characterized the major tectonic structures, morphotectonic blocks and recent fault, the latter was assessed for active status. As a result, the morphotectonic scheme of the Verraco-Punta Barlovento sector is obtained at scale 1: 25000, which contains the possible phenomena induced by high intensity earthquakes; as well as the presence of simple faults and sections.

Keywords: active faults; morphometric methods; morphotectonic blocks; induced phenomena.

1.INTRODUCCIÓN

El sector Verraco-Punta Barlovento se sitúa en la costa S del oriente cubano y se destaca por altos parámetros de aceleración máxima del terreno a esperar, de 0,15-0,20 g (NC:46-1999) con una intensidad equivalente de VII-VIII MSK–EMS; debido a su posición geográfica cercana al contacto entre las placas tectónicas de Norteamérica y el Caribe (falla transformante Bartlett-Caimán u Oriente).

Las evaluaciones geomorfológicas y morfotectónicas recientes han dedicado sus esfuerzos a detectar fallas activas para contribuir a los estudios del peligro sísmico; ejemplo: Sunye y otros ivestigadores 2015 realizan un análisis geomorfológico y estructural en el graben de Acambay e identifican la falla San Mateo en México y con un estudio paleosísmico demuestran actividad reciente y estiman su potencial sismogénico. Noriega y Caballero (2015), con una evaluación morfotectónica, señalan deformaciones recientes en la falla Abriaquí y, considerando datos de sismicidad histórica, la asocian con el sismo de 1903 en Frontino, Antioquia, Colombia.

Como resultado a enfatizar de investigaciones previas se tiene el esquema de diferenciación morfotectónica del territorio, el mapa de lineamientos por datos geólogo-geofísicos y evidencias geomorfológicas, así como los límites tectónicos activos (Hernández et al. 1991). Sin embargo, no fue valorada la relación entre la morfotectónica y la ocurrencia de movimientos en masa.

Valoración de la incidencia geomorfológica en la ocurrencia de deslizamientos de la carretera de Beltrán, provincia de Guantánamo, con la aplicación de métodos geomorfológicos (disección vertical, máximas alturas y clasificación del relieve) y enfoque de evaluación de peligros geotécnicos de grado uno (Siyahi & Ansal 1999). Se identifican zonas con similares parámetros, proclives a deslizamientos (Rosabal, Zapata & Gómez 2009). Los autores no consideraron otros tipos de movimientos en masa.

El objetivo principal del trabajo consiste en identificar las estructuras tectónicas y fallas activas, realizar una breve caracterización de los bloques morfotectónicos y fenómenos inducidos por la actividad sísmica para contribuir con los estudios de prevención de desastre.

1.1. Ubicación geográfica

El sector Verraco-Punta Barlovento se ubica en el litoral sur de las provincias de Santiago de Cuba y de Guantánamo (Figura 1), desde la localidad de Verraco, al E de la ciudad de Santiago de Cuba, hasta Punta Barlovento, al E de la bahía de Guantánamo. Limita al S con las aguas del mar Caribe, al N con los pueblos de Boquerón y La Lombriz, al E con la sierra de la Gran Piedra y al O con la sierra del Maquey. Abarca un área aproximada de 2 675 km². Los principales asentamientos humanos son Honduras, Salvador, Costa Rica, Jamaica, Manuel Tames y la ciudad de Guantánamo.

Figura 1. Ubicación geográfica del sector Verraco-Punta Barlovento. Coordenadas planas. X: 628,600-688,200; Y: 137,000-182,800. Proyección cónica conforme de Lambert.

2.MATERIALES Y MÉTODOS

Como materiales bases se emplearon el esquema geológico digital de Cuba Oriental (IGP 2003) y el modelo digital del terreno (MDT) (Geocuba 2006), a escalas 1:100000 y 1:25000, respectivamente. Siendo el primero utilizado para caracterizar los bloques morfotectónicos y determinar las condiciones geológicas que favorecen la ocurrencia de los movimientos en masa y licuación de los suelos.

Se aplicaron los métodos morfométricos de la red fluvial, el nivel base de erosión hasta el tercer orden, las pendientes y la disección vertical, para obtener los diferentes esquemas equivalentes; apoyados en un sistema de información geográfica (SIG) se trazaron los principales alineamientos. Se evaluó el carácter activo de las fallas detectadas por morfometría a través del método de Haller, Machette y Dart 1993.

3.RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los principales resultados de la aplicación de los métodos morfométricos en el sector Verraco-Punta Barlovento se muestran a continuación:

Red de drenaje: Se caracteriza por ser paralela y subparalela en casi toda el área. La orientación de los ríos es NS, NO-SE. El drenaje radial se localiza al NO en las colinas y en el SO en la sierra de la Gran Piedra.

Nivel base de erosión de segundo orden: Se observan veinte cierres positivos máximos y zonas de inflexión de isobasitas con dirección N y NO, que se asocian con posibles estructuras tectónicas (Figura 2).

Nivel base de erosión de tercer orden: Se obtienen doce cierres positivos máximos e inflexiones negativas con dirección NO y NE, dadas por la presencia de fallas (Figura 3)

 

Figura 2. Nivel base de erosión (isobasitas) de segundo orden.

Figura 3. Nivel base de erosión (isobasitas) de tercer orden.

Modelo Digital del Terreno (MDT): Se distinguen tres categorías básicas del relieve, montañas, lomeríos y llanuras. Esta última incluye los alrededores de la laguna de Baconao, las cercanías del litoral, los cursos fluviales y el valle de Guantánamo. Las montañas bajas se sitúan al SO y la máxima elevación presente es Pico Mogote con 1 000 m.

Un relieve de meseta con más de 600 m representado por Santa María del Loreto al O en las cercanías de la localidad de Las Yaguas. Zona de premontañas (colinas montañosas), con altitudes entre 500 m y 1000 m; ubicadas al SO y NO, en forma de una franja estrecha próximo al Tibet y El Ramón. Al E un escarpe alineado de N a S, con pendientes mayores de 40˚ en contacto con las de bajos ángulos (0-10˚); al S, cercano a la bahía de Guantánamo, este tipo de relieve separa las formaciones San Luis y Maquey. Las lomas: La Plata, Los Malones y Las Guásimas, con 300 m de altitud, se localizan al SE.

Pendientes: Mayores de 40˚se distribuyen al SO en la sierra de la Gran Piedra, en la meseta de Santa María del Loreto, en El Tibet y en sectores pequeños de las colinas montañosas. Los valores de este parámetro oscilan entre 30° y 60° al E en el escarpe y en los lomeríos. Hacia la costa, los cursos fluviales, la laguna de Baconao y la bahía Guantánamo fluctúan entre 0° y 10°.

Disección vertical: Los máximos valores se ubican al O del sector con 176-300 y 301-500 m/km² (Figura 4), indicando actividad neotectónica de ascenso y susceptibilidad de moderada a media a movimientos en masa (Mora & Vahrson 1994).

Figura 4. Disección vertical a escala 1:25000.

3.1. Principales estructuras tectónicas

Se describen las principales fallas detectadas por morfometría. En estudios precedentes se caracterizaron algunas de ellas, tales como Baconao, Mal Paso, Guantánamo y La Yaya (Hernández et al. 1991), nombradas de esta forma por la actual investigación. A continuación se exponen los criterios que permitieron reconocerlas (Tabla 1).

Tabla 1. Criterios de identificación de fallas y fallamiento activo

La Tabla 1 muestra xx para la descripción de la actual investigación y x para estudios precedentes.

Diversos investigadores definieron a la estructura Baconao como activa con segmentos (Cotilla, Franzke & Cordoba 2007; Arango 2014); zona sismogénica (Chuy et al 1997); asociada a terremotos históricos (5 de marzo de 1927 con I=6MSK) y perceptibles (Chuy 1999), con I=4 MSK (23-10-1984; 01-09-1985; 07-01-1986 y 07-07-1987).

Los autores, al aplicar el procedimiento de Haller, Machette y Dart (1993), detectaron una carencia de datos que caracterizan a los segmentos sismogénicos independientes, tales como trincheras paleosísmicas sobre cada uno de los segmentos o sobre una parte considerable de ellos; control estratigráfico de la falla y superficie histórica de ruptura de fallamiento sobre una parte de la estructura; por lo que los segmentos propuestos (Cotilla, Franzke & Cordoba 2007 y Arango 2014) aquí son considerados como “secciones” y se confirman los criterios de Magaz, Díaz y Hernández (1998).

Se presentan limitantes para la realización de estudios a escala detallada y determinar el potencial sismogenerador de la tectónica activa expresada por morfometría (Tabla 2), a pesar de la evolución de la red sísmica cubana, que permitió optimizar la calidad en la determinación y precisión de los parámetros sismológicos de los sismos (Diez et al. 2014). Las fallas La Yaya y Maquey se clasifican como “simple falla” por insuficiente información, tales como la geometría, el desplazamiento, entre otros.

3.2.Bloques morfotectónicos del sector Verraco-Punta Barlovento

Para el sector Verraco-Punta Barlovento se establecen tres bloques morfotectónicos: Siboney, Guantánamo y Maquey (Figura 5). A continuación se realiza una breve caracterización de cada uno de ellos.

Bloque Siboney: Se ubica al O del sector en la sierra de la Gran Piedra, limitado por la falla Baconao con dirección NO-SE. El relieve característico es de montañas bajas. Posee altos valores de pendientes, disección vertical, isobasitas de segundo y tercer órdenes (Tabla 3). Refleja los mayores movimientos neotectónicos de ascenso. Predominan rocas del arco volcánico del Paleógeno (Grupo El Cobre), dioritas cuarcíferas, gabros y basaltos. La dirección del agrietamiento es en dos direcciones: E-O y NE-SO.

Este bloque tiene condiciones geológicas, geomorfológicas para el desarrollo de movimientos en masa (Rosabal 2013). Las rocas se encuentran muy intemperizadas y agrietadas, en estas zonas pueden ocurrir deslizamientos.

Los sedimentos aluviales de edad Holoceno, ubicados en tramos y desembocadura del río Baconao y en los alrededores de la laguna homónima, tienen susceptibilidad a la licuación de los suelos (Rosabal 2014). Estos depósitos, por lo general, presentan un nivel freático alto. Las arenas no superan el máximo valor del rango para este fenómeno (1,5 mm), ni altos valores de aceleración horizontal que favorecen al desarrollo del proceso (Siyahi & Ansal 1999; Rodríguez & Ortiz 2015).

Bloque Guantánamo: Se ubica al centro del sector, limitado por las fallas Baconao al O, Maquey al E, Mal Paso y límites morfométricos al N. Se caracteriza por movimientos neotectónicos relativos de descenso en comparación con el resto del área de estudio (Tabla 3).

Este bloque está constituido por las formaciones geológicas Camarones, Charco Redondo, Puerto Boniato, San Luis, Río Maya, Jaimanitas, Depósitos Aluviales y Palustres.

Su relieve, de forma general, es de llanuras, pero al O se observan la meseta Santa María del Loreto y las colinas montañosas. Por los valores de las pendientes en estas zonas puntuales pueden surgir caídas de rocas y desprendimientos (Rosabal 2013).

Tabla 2. Resultados de la evaluación del método de Haller, Machette & Dart (1993) a las principales fallas

Los sedimentos aluviales de edad Holoceno en los ríos Guaso, Jaibo y Guantánamo, así como en los alrededores de la bahía, son suelos susceptibles a licuar (Rosabal 2014).

Bloque Maquey: Se localiza al E del sector y se extiende de N a S, limitado por la estructura Maquey, donde aflora la formación geológica de igual nombre. Posee movimientos neotectónicos de ascenso.

El relieve característico es de lomeríos y exhibe altos valores de pendientes y disección vertical. Presenta alta susceptibilidad a deslizamientos con antecedentes de tipo rotacional (Rosabal, Zapata & Gómez 2009) y, además, existen condiciones geológicas y geomorfológicas que hacen que estos movimientos en masa no sean raros.

Hacia la parte N, sobre un tramo del río Yateras, existe alta susceptibilidad a la licuación de los suelos (Rosabal 2014), dado por la presencia de suelos aluviales de edad Holoceno.

Figura 5. Esquema morfotectónico del sector Verraco-Barlovento. Escala 1:25000.

En el sector Verraco-Punta Barlovento se reportan sismos perceptibles y fuertes (Chuy 1999), de estos, una cantidad significativa han tenido intensidades de IV-V MSK–EMS y otros su epicentro en la Zona Sismogénica Oriente, que se han sentido dentro de sus límites. Igualmente, terremotos con hipocentro en las provincias vecinas de Holguín y de Santiago de Cuba se han reportado en este territorio. De los últimos temblores se destaca el del 20 de marzo de 2010, en el que las localidades de mayor perceptibilidad fueron Guantánamo (V MSK–EMS) y Caimanera (VI MSK–EMS).

En los bloques Siboney, Guantánamo y Maquey es posible que ocurran deslizamientos inducidos por la actividad sísmica (Tabla 4), demostrado por el criterio magnitud distancia recomendado (Siyahi & Ansal 1999), teniendo en cuenta las zonas sismogeneradoras Oriente (con magnitud 8,0 Richter), Baconao, Sabana (con 7,0) y Purial (con 6,5), que afectan al sector (Chuy et al. 1997).

Pueden ocurrir fallos destructivos de taludes a las distancias epicentrales de 20 km (Baconao y Sabana 1), 48 km (Oriente) y 12 km (Purial) y fallo de taludes a 150 km (Baconao y Sabana 1), 280 km (Oriente) y 72 km (Purial), teniendo mayor incidencia los terremotos ubicados en la zona sismogeneradora Oriente.

En resumen, en este sector pueden aparecer los fenómenos inducidos de la actividad sísmica, tales como: deslizamientos, caídas y desprendimientos de rocas; fallo destructivos de taludes y fallo de estos últimos, así como la licuación de los suelos. Estos efectos inducidos incrementan la vulnerabilidad en las carreteras del primer y segundo orden y construcciones que no cumplen con las normas sismorresistentes ubicadas en estas áreas de peligro.

Tabla 3. Características de los bloques morfotectónicos del sector Verraco-Punta Barlovento

Tabla 4. Zona de fallo destructivo de taludes (Clase 1) y zona de fallo de taludes (Clase 2), según las zonas sismogeneradoras (Chuy et al. 1997) que afectan el sector Verraco-Punta Barlovento. Ms, magnitud máxima (Siyahi & Ansal 1999)

4.CONCLUSIONES

·         En el sector Verraco-Punta Barlovento existen condiciones geológicas, geomorfológicas y sismológicas que favorecen el desarrollo de los fenómenos inducidos por la actividad sísmica, tales como: los deslizamientos, caídas, desprendimientos de rocas y licuación de los suelos.

·         El esquema morfotectónico del sector Verraco-Punta Barlovento, está constituido por tres bloques: Siboney, Maquey y Guantánamo. El primero, limitado por la estructura Baconao y se caracteriza por movimientos neotectónicos de ascenso. Maquey, definido por la falla de igual nombre y con tendencias similares al primero. Por último, Guantánamo, con preferencias por el descenso relativo y establecido por las estructuras tectónicas Baconao, Maquey, Mal Paso y límites morfométricos.

·         En las estructuras Maquey, La Yaya y Baconao se estableció por morfometría, criterio de fallamiento activo, así como clasificadas como “simple falla” por el método de Haller, Machette y Dart (1993), las dos primeras y la última como “con secciones”, por carencia de estudios detallados, como las trincheras paleosísmicas.

·         Por la distancia epicentral a las zonas sismogénicas, que afectan al sector en los bloques morfotectónicos, pueden ocurrir fallos destructivos de taludes y fallos de taludes, donde se destaca la zona Oriente.

5.REFERENCIAS

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Sandra Rosabal-Domínguez, sandra@cenais.cu

 Máster en Manejo Integrado de Zonas Costeras.

Centro Nacional de Investigaciones Sismológicas, Cuba.

 

Alina Rodríguez-Infante, rinfante@ismm.edu.cu

Doctora en Ciencias Geológicas. Profesora Titular.

Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa, Cuba.

 

José A. Zapata-Balanqué, zapata@citmasc.ciges.inf.cu

Doctor en Ciencias. Delegación Territorial del CITMA de Santiago de Cuba, Cuba.