tesis victor rosales
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7/18/2019 Tesis Victor Rosales
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Universidad de San Carlos de Guatemala
Facultad de Ingeniera
Escuela de Ingeniera Civil
GEOLOGA Y CARACTERIZACIN FSICA DE PUZOLANAS DE
LA ZONA ORIENTAL DE GUATEMALA
Vctor Rafael Rosales Rivas
Asesorado por el Ing. Francisco Javier Quinez de la Cruz
Guatemala, enero de 2012
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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERA
GEOLOGA Y CARACTERIZACIN FSICA DE PUZOLANAS DE LA ZONA
ORIENTAL DE GUATEMALA
TRABAJO DE GRADUACIN
PRESENTADO A LA JUNTA DIRECTIVA
DE LA FACULTAD DE INGENIERAPOR
VCTOR RAFAEL ROSALES RIVAS
ASESORADO POR EL ING. FRANCISCO JAVIER QUINEZ DE LA CRUZ
AL CONFERRSELE EL TTULO DE
INGENIERO CIVIL
GUATEMALA, ENERO 2012
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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERA
NMINA DE JUNTA DIRECTIVA
DECANO Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos
VOCAL I Ing. Alfredo Enrique Beber Aceituno
VOCAL II Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco
VOCAL III Ing. Miguel ngel Dvila Caldern
VOCAL IV Br. Juan Carlos Molina Jimnez
VOCAL V Br. Mario Maldonado Muralles
SECRETARIO Ing. Hugo Humberto Rivera Prez
TRIBUNAL QUE PRACTIC EL EXAMEN GENERAL PRIVADO
DECANO Ing. Murphy Olympo Paz Recinos
EXAMINADOR Inga. Carmen Marina Mrida Alva
EXAMINADOR Ing. Alfredo Enrique Beber Aceituno
EXAMINADOR Ing. Julio Antonio Arreaga Solares
SECRETARIO Ing. Hugo Humberto Rivera Prez
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HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR
En cumplimiento con los preceptos que establece la ley de la Universidad de
San Carlos de Guatemala, presento a su consideracin mi trabajo de
graduacin titulado:
GEOLOGA Y CARACTERIZACIN FSICA DE PUZOLANAS DE LA
ZONA ORIENTAL DE GUATEMALA
Tema que me fuera asignado por la Direccin de la Escuela de Ingeniera Civil,
con fecha 04 de Noviembre de 2010.
Vctor Rafael Rosales Rivas
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ACTO QUE DEDICO A:
Dios
Mis padres
Mis abuelitas
y abuelitos
Mis hermanos
Ser supremo que derram sobre m muchas
bendiciones.
Vctor Rosales Gmez y Vilma Antonieta Rivas
Snchez de Rosales
Natividad de Rivas (Q.E.P.D.) y Ricardo Rivas
(Q.E.P.D.), Jos Vctor Rosales y Mara Cristina
Gmez
Sandra Janet Rosales Rivas y Laura Maritza
Rosales Rivas
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AGRADECIMIENTOS A:
Universidad de
San Carlos
de Guatemala
Mis padres
Mis hermanos
Ing. Francisco
Javier Quinez
Seccin
de Ecomateriales y
Estructuras
Mis amigos
y compaeros
Especialmente a la Facultad de Ingeniera, por mi
formacin y el orgullo de ser San Carlista.
Por el amor, confianza e incondicional apoyo quesiempre me brindaron.
Por su cario, apoyo, gua y consejos.
Por sus enseanzas, su incondicional apoyo y el
ejemplo de un verdadero profesional.
Por su apoyo en la realizacin de este documento.
En especial a Astrid Leonardo, Sonia Guamuch,
Cecilia de Len, Rafael Hernndez, Augusto Santzo y
Luis Ochoa.
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NDICE GENERAL
NDICE DE ILUSTRACIONES ........................................................................ V
LISTA DE SMBOLOS ................................................................................... IX
GLOSARIO .................................................................................................... XI
RESUMEN ................................................................................................... XIII
OBJETIVOS .................................................................................................. XV
INTRODUCCIN ........................................................................................ XVII
1. MARCO TERICO ................................................................................... 1
1.1. Geologa ...................................................................................... 1
1.1.1. Tectnica de placas ..................................................... 2
1.1.2. Vulcanismo .................................................................. 8
1.1.3. Geologa centroamericana......................................... 151.1.3.1. Vulcanismo centroamericano .................. 18
1.1.4. Geologa general de Guatemala ................................ 22
1.1.4.1. Estructuras fisiogrficas de Guatemala ... 25
1.1.4.2. Vulcanismo en Guatemala ...................... 29
1.1.4.2.1. Volcanes activos
de Guatemala .................... 30
1.1.4.3. Estratigrafa de Guatemala ..................... 34
1.2. Puzolanas .................................................................................. 41
1.2.1. Origen del trmino puzolana ...................................... 41
1.2.2. Definicin de puzolana .............................................. 41
1.2.3. Breve historia del uso de las puzolanas .................... 44
1.2.4. Clasificacin segn su origen .................................... 46
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1.2.4.1. Puzolanas naturales ............................... 48
1.2.4.2. Puzolanas artificiales .............................. 52
1.2.5. Otras clasificaciones.................................................. 53
1.2.5.1. Sistemas de clasificacin en
base al comportamiento .......................... 53
1.2.5.2. Clasificacin basada en la economa
de la produccin .................................... 54
1.2.6. Caracterizacin de puzolanas de origen volcnico ... 55
1.2.6.1. Composicin qumica de las puzolana .... 55
1.2.6.2. Caractersticas fsicas de las puzolanas . 571.2.6.3. Causas de la actividad puzolnica .......... 59
1.2.6.4. Criterios de valoracin de las puzolanas 61
1.2.7. Aplicaciones de las puzolanas .................................. 63
1.2.8. Las puzolanas en Guatemala .................................... 64
2. EXPERIMENTACIN ............................................................................ 67
2.1. Metodologa ............................................................................... 67
2.1.1. Ubicacin del material puzolnico en la
regin oriente ............................................................. 67
2.1.2. Investigacin geolgica ............................................. 70
2.1.3. Investigacin de campo preliminar
(muestreo preliminar) ............................................... 71
2.1.4. Seleccin de bancos ................................................. 71
2.1.5. Toma de muestras .................................................... 72
2.1.6. Identificacin de las muestras ................................... 72
2.1.7. Procedimiento en laboratorio ..................................... 73
2.1.7.1. Secado .................................................... 73
2.1.7.2. Tamizado ........................................... 73
2.1.7.3. Tamiz # 30 y tamiz # 200 ........................ 74
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2.1.7.4. Molienda .................................................. 75
2.1.7.5. Tamiz # 325 ............................................ 75
2.1.7.6. Prdida por ignicin................................. 77
2.1.7.7. Fraccin soluble en agua ........................ 79
2.1.7.8. Peso especfico ....................................... 81
2.1.7.9. Superficie especfica (finura blaine) ......... 82
2.2. Resultados ................................................................................. 84
2.2.1. Investigacin geolgica ............................................. 84
2.2.2. Identificacin de muestras ......................................... 87
2.2.3. Secado de muestras .................................................. 962.2.4. Resultados del ensayo de tamiz # ........................ 99
2.2.5. Resultados del ensayo de tamiz # 30 ...................... 100
2.2.6. Resultados del ensayo de tamiz # 200 .................... 101
2.2.7. Molienda .................................................................. 102
2.2.8. Resultados del ensayo de tamiz # 325 .................... 104
2.2.9. Resultados del ensayo de prdida por ignicin ....... 107
2.2.10. Resultados del ensayo de fraccin soluble en agua 108
2.2.11. Resultados ensayo peso especfico ........................ 109
2.2.12. Resultados del ensayo de finura Blaine ................... 110
3. ANLISIS DE RESULTADOS .............................................................. 117
3.1. Investigacin geolgica............................................................ 117
3.2. Ensayos de laboratorio ............................................................ 119
CONCLUSIONES ......................................................................................... 123
RECOMENDACIONES ................................................................................. 129
BIBLIOGRAFA ............................................................................................. 131
ANEXOS ....................................................................................................... 135
APNDICE.................................................................................................... 153
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IV
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V
NDICE DE ILUSTRACIONES
FIGURAS
1. Distribucin superficial de las placas tectnicas .................................... 2
2. Deriva continental .................................................................................. 4
3. Teora placas tectnicas ...................................................................... 7
4. Placas que afectan a Guatemala ......................................................... 23
5. Mapa fallas de Guatemala ................................................................... 24
6. Mapa zonas fisiogrficas de Guatemala .............................................. 28
7. Mapa geolgico Repblica de Guatemala ........................................... 40
8. Disposicin del material volcnico ....................................................... 65
9. Representacin esquemtica del desarrollo experimental ................... 69
10. Manmetro con chorro y tamiz # 325 ................................................... 76
11. Mufla para ensayo de prdida por ignicin .......................................... 79
12. Erlenmeyer para el ensayo de fraccin soluble en agua ..................... 80
13. Baln de Le Chatelierpara determinar peso especifico ....................... 82
14. Equipo para determinar superficie especfica ...................................... 84
15. El Rancho ............................................................................................ 89
16. Aristondo .............................................................................................. 90
17. Marujama ............................................................................................. 91
18. Barrio Santa Elena ............................................................................... 9219. Nio Perdido Salam ........................................................................... 93
20. San Cristbal Verapaz ......................................................................... 94
21. Guastatoya........................................................................................... 95
22. Palencia ............................................................................................... 96
23. Muestra colocada en horno.................................................................. 97
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VI
24. Ensayo tamiz # 200 ........................................................................... 101
25. Proceso molienda .............................................................................. 103
26. Ensayo tamiz # 325 ........................................................................... 104
27. Equipo ensayo peso especfico ......................................................... 109
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VII
TABLAS
I. Clasificacin de las rocas gneas ........................................................... 12
II. Volcanes de Guatemala que tienen registro de actividad ....................... 31
III. Columna cronoestratigrafa de Guatemala ............................................. 39
IV. Clasificacin de las puzolanas ............................................................... 47
V. Clasificacin de puzolanas por su resistencia ........................................ 54
VI. Valores de la composicin qumica lmite y media de puzolanas de
origen volcnico...................................................................................... 56
VII. Porcentajes qumicos de puzolanas y cenizas ....................................... 62VIII. Condiciones fsicas de las puzolanas artificiales y naturales ................. 63
IX. Requerimientos para ensayo de tamiz # 30 y tamiz # 200 ..................... 74
X. Requerimientos de puzolanas segn tamiz # 325 .................................. 77
XI. Requerimientos qumicos (prdida por ignicin) .................................... 78
XII. Fraccin soluble en agua para puzolanas .............................................. 81
XIII. Mapas utilizados en el estudio................................................................ 85
XIV. rea de material puzolnico por departamento ...................................... 86
XV. Resultados de evaluacin previa de los bancos ..................................... 87
XVI. Resultados porcentaje de humedad ....................................................... 98
XVII. Resultados de porcentaje que pasa tamiz ........................................ 99
XVIII. Resultados de porcentaje que pasa tamiz # 30 .................................... 100
XIX. Resultados de porcentaje que pasa tamiz # 200 .................................. 102
XX. Resultados de porcentaje que pasa tamiz # 325 .................................. 106
XXI. Resultados de porcentaje de prdida por ignicin ................................ 107
XXII. Resultados de fraccin soluble en agua ............................................... 108
XXIII. Resultados de peso especfico ............................................................. 110
XXIV. Tiempos del ensayo superficie especfica ............................................ 113
XXV. Resultado de superficie especfica (finura Blaine) ................................ 115
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IX
LISTA DE SMBOLOS
Smbolo
cm
cc
H
C
g
C
Kg
Km
m
ml
mmMw
Ms
Rs
m.s.n.m.
N
W
Rc
Significado
Centmetros
Centmetros cbicos
Contenido humedad muestra (%)
Factor de Correccin
Gramo
Grados centgrados
Kilogramos
Kilmetros
Micrmetro
Mililitros
MilmetroMasa de agua
Masa de la muestra
Material retenido en ensayo en g
Metros sobre el nivel del mar
Norte
Oeste
Porcentaje retenido corregido
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XI
GLOSARIO
rido
Basalto
Circunpacfico
Conglomerantes
Hidraulicidad
Lvicas
Meridiano
Molienda
Material granulado utilizado en construccin.
Roca gnea volcnica de composicin mfica,
de color obscuro, rico en hierro y magnesio.
Cinturn de Fuego del Pacfico.
Material que sirve para unir fragmentos o
partculas de una o ms sustancias y
compactarlas, formando una sola masa.
Numricamente definido como la relacin en
peso de los silicatos, aluminatos y xidos de
hierro respecto del xido de cal y de magnesio.
Mezcla de gases y slidos eyectados en
algunas erupciones de volcanes.
Semicrculos mximos de la esfera terrestre que
pasan por los polos.
Proceso en el cual se reduce la fineza de un
material.
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XII
Paleomagnetismo Estudio del campo magntico de la tierra en el
pasado.
Piroclstico Magma que durante su ascenso a travs de la
corteza terrestre alcanza la superficie.
Porfdicas
Silicatos
Surcada
Vtreas
Fenocristales relativamente grandes, situados
en una masa de grano ms fino.
Sales de cido Silcico
Participio del verbo surcar que significa
atravesar o desplazarse navegando a travs del
agua, aire o espacio.
Semejante al vidrio.
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XIII
RESUMEN
La investigacin consisti en realizar una bsqueda de documentos que
dieran una descripcin geolgica de la regin oriente de Guatemala. Tomando
como base los estudios realizados por diversos autores y mapas geolgicos del
rea en estudio, se tomaron muestras de materiales volcnicos que
posteriormente fueron ensayadas para determinar las caractersticas fsicas
dictadas por las normas internacionales y otras que fueron determinadas por
considerarse importantes.
De acuerdo con Staber y Carr (1977), los volcanes de Centro Amrica no
estn dispuestos en una cadena ininterrumpida como dijo Sapper, sino que
estn distribuidos en cierto nmero de cadenas cortas separadas, las cuales
estn relacionadas unas con otras. Estas franjas se pueden dividir en: las del
occidente, franjas centrales y franjas orientales. Aunque las franjas donde seencuentran abundantes volcanes se ubican en el oriente de Guatemala, los
materiales piroclsticos que interesan en este trabajo se encontraron en la
regin delimitada por los departamentos de Guatemala, El Progreso, Baja
Verapaz y Alta Verapaz.
El muestreo en esa regin se realiz en aquellos bancos que se
consideraron con mejor acceso, uniformidad y volumen, entre otras. En total se
tomaron muestras de 9 bancos de distintas capas estratigrficas, a lo largo de
la regin en estudio.
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XIV
Las muestras, una vez ubicadas en el laboratorio, fueron secadas,
tamizadas y molidas, determinando su superficie especfica (finura Blaine),
prdida por ignicin, fraccin soluble en agua, peso especfico y porcentaje que
pasa el tamiz 325. Los diferentes resultados obtenidos fueron comparados con
los parmetros recomendados por las normas internacionales. Dichos
resultados son un parmetro muy importante para explicar los resultados de
ensayos mecnicos cuando estos materiales se combinan con cemento
portland o cal.
Este trabajo forma parte del proyecto de investigacin FODECYT nmero023-2010, que se realiza en el Centro de Investigaciones de Ingeniera y la
Escuela de Ingeniera Civil de la Universidad de San Carlos de Guatemala, con
el co-financiamiento del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologa de
Guatemala, a cuyas instituciones se agradece por la oportunidad y el apoyo
brindado.
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XV
OBJETIVOS
General:
Determinar las caractersticas fsicas y geolgicas de nueve muestras de
materiales volcnicos recolectadas en la regin delimitada por los
departamentos de Guatemala, El Progreso, Baja Verapaz y Alta Verapaz.
Especficos:
1. Recopilar informacin de las puzolanas de la regin oriente de Guatemala.
2. Seleccionar bancos de materiales volcnicos y obtener muestras para su
estudio.
3. Determinar las caractersticas geolgicas de cada lugar estudiado.
4. Determinar las caractersticas fsicas de cada muestra seleccionada.
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XVI
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XVII
INTRODUCCIN
Guatemala es una regin de alta actividad volcnica, por lo cual se
encuentra abundante material volcnico en toda la franja volcnica del pas. Las
erupciones del periodo cuaternario y terciario tardo han originado depsitos
estratigrficos de pumicita, tanto de cenizas como de tobas. Estas se
encuentran expuestas en abundancia en algunas regiones.
El presente trabajo de graduacin tiene por objeto realizar una
investigacin geolgica detallada del oriente de Guatemala y caracterizar
fsicamente nueve muestras de puzolanas extradas de esa zona mencionada
en el objetivo general. Los estudios permitieron determinar las caractersticas
fsicas y confirmaron la presencia de este material en el rea seleccionada para
el estudio geolgico; adicionalmente, con los resultados obtenidos, se pudo
determinar que las caractersticas fsicas de las muestras analizadas renen los
requerimientos de las normas adoptadas para su uso en la construccin.
La investigacin realizada tuvo inconvenientes tanto tecnolgicos como
investigativos. En los inconvenientes tecnolgicos se encuentra el manejo de
mapas en computadora de uso domstico, pero con tecnologa que est al
alcance de todos se pudo cumplir con los objetivos del trabajo de graduacin.
La investigacin de tipo geolgico en Guatemala no est actualizada, por lotanto los documentos en los que se bas el trabajo son de numerosos autores
que realizaron expediciones entre los aos 1900 y 1970, lo cual dificult
determinar el origen del material en estudio.
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XVIII
El propsito de este documento, es dar una idea clara al lector de las
distintas reas, dnde puede encontrarse material puzolnico. Este material
puede ser utilizado en la fabricacin de aglomerantes de bajo costo, lo cual
podra beneficiar a personas de escasos recursos.
El documento est dividido en 3 partes, la primera es una breve
descripcin geolgica de las causas por las cuales ocurren las erupciones
volcnicas, cuyo resultado son los distintos depsitos estratigrficos; tambin se
explica el origen del trmino puzolana y los antecedentes de su uso hasta llegar
a la actualidad.
La segunda parte explica la metodologa para determinar la ubicacin de
los bancos de puzolana y la forma en la cual se determinaron las caractersticas
fsicas. Esta parte muestra los clculos realizados en los distintos ensayos as
como los resultados obtenidos. En la tercera parte se presenta un anlisis de
resultados de cada parmetro estudiado, tanto en la parte geolgica del estudio
como en la parte experimental.
Este trabajo forma parte del proyecto de investigacin FODECYT nmero
023-2010, que se realiza en el Centro de Investigaciones de Ingeniera y la
Escuela de Ingeniera Civil de la Universidad de San Carlos de Guatemala, con
el co-financiamiento del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologa de
Guatemala, a cuyas instituciones se agradece por la oportunidad y el apoyo
brindado.
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1. MARCO TERICO
1.1. Geologa general
La Tierra est dividida en tres zonas que corresponden con los tres
estados de la materia (slido, lquido y gaseoso). La zona superior de la cortezaterrestre se le denomina Litsfera. Acuada en las cuencas ocenicas y
distribuida a travs de la superficie de la Tierra; esta la zona del agua, la
hidrsfera. Redondeando ambas, se encuentra una envoltura gaseosa, la
atmsfera.
Dentro de la litsfera actan las fuerzas fsicas y qumicas que originan el
vulcanismo y que elevan porciones de la corteza formando masas terrestres y
haciendo posible las abundantes formas de vida.
Los procesos geolgicos que afectan sobre y dentro de la corteza terrestre
pueden agruparse bajo tres principales causas: gradacin, vulcanismo y
diatrofismo. En la gradacin est considerado el intemperismo, la
descomposicin y disgregacin de las rocas. El vulcanismo se refiere a los
movimientos de la roca fundida y a la formacin de roca slida a partir de un
estado de fundicin, efectundose ambos dentro y sobre la superficie de lalitsfera. En el diatrofismo se incluyen todos los movimientos de las partes
slidas de la Tierra de los que resultan desplazamientos (fallamiento) o
deformacin (plegamiento).
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1.1.1. Tectnica de placas
De acuerdo con la Teora de la Tectnica Global o Teora de Tectnica de
Placas, la corteza terrestre est formada por seis grandes casquetes esfricos,
y varios menores, que engranan entre s como un rompecabezas, a los que se
conocen como Placas Tectnicas. (Figura 1)
Figura 1. Distribucin superficial de las placas tectnicas
Fuente: http://virgiliotovar.blogspot.com/2010/03/sobre-tsunamis.html
Pasotti (1977) explica, que esta teora se funda sobre el concepto de que
la Tierra no es rgida, sino que continentes y cuencas ocenicas derivan
lentamente fracturndose y reunindose y quizs creciendo.
La litsfera consta de 2 capas: la superior, fra y rgida descansa sobre lainferior caliente y plstica. Debajo sigue la astensfera hasta 600 800 km, en
la que se producen movimientos de conveccin que influyen sobre la dinmica
de la litsfera, cuya capa superior es de rocas livianas, claras, de tipo grantico
y afines, y de sedimentarias; est dividida en fragmentos que corresponden a
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los continentes; la inferior es de rocas pesadas y obscuras, de naturaleza
basltica distinta de la de los continentes, y es continua.
Los bloques continentales se extienden hasta el pie del talud continental;
abarca por lo tanto las reas emergidas, la plataforma y el talud. A estos dos
ltimos se les designa precontinentes.
A continuacin se hace una sntesis de la evolucin de las investigaciones
que llevaron a la teora de la Tectnica de Placas:
Pasotti (1977) explica, que el punto de partida es la teora de la deriva de
los continentes de Alfredo Wegener (1912). Segn Wegener, existi al
comienzo un solo continente (figura 2.), la Pangea, que abarcaba el 40 % de la
superficie terrestre, baada por el nico ocano, la Panthalasa. La Pangea se
dividi primeramente en dos grandes continentes: Laurasia (N) y Godwana (S).
Posteriormente, hace unos 180 m.a., volvi a dividirse en fragmentos que se
separaron con destino a la deriva, alejndose unos de otros
independientemente, hasta ocupar la posicin que tienen hoy. La fuerza que
origin el desmoronamiento de la Pangea y la deriva segn Wegener estaba
asociada a la de la rotacin de la Tierra.
Blackett, Bullard, Runcorn y otros (1956), iniciaron el Paleomagnetismo
que hizo resurgir la teora de Wegener casi del olvido. Llegaron a determinar
que el polo magntico terrestre fue cambiando de posicin a travs del tiempo,
describiendo trayectorias diferentes para cada continente, los que se movieron
respecto de la posicin del polo magntico actual.
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Puesto que son trayectorias distintas para cada bloque continental y
siendo improbable que el polo magntico se haya movido y alejado mucho del
eje de rotacin, o que este haya cambiado de posicin con respecto a las
principales masas de tierra, surge como lgica que estas se movieron
independientemente describiendo trayectorias diferentes.
Figura 2. Deriva continental
Fuente: http://blog.educastur.es/ccmcsuanzes/2010/03/17/la-historia-de-la-tierra/
Al paleomagnetismo se lo denomina magnetismo fsil y se comprueba
con los basaltos y en las areniscas rojas, rocas ricas en minerales de hierrotales como xidos y silicatos de hierro. Cuando se producen derrames de lavas
baslticas, esos minerales contenidos en ellas se orientan segn el meridiano
magntico que pasa en ese momento por la zona surcada producida por las
coladas lvicas, es decir, que no se disponen segn la trayectoria de las
coladas. Del mismo modo, cuando se acumulan sedimentos ricos en minerales
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de hierro, tanto por obra de las aguas como del viento, ellos se orientan segn
el meridiano magntico del momento.
Segn Pasotti (1977), otra teora importante que hay que mencionar es la
teora de Expansin del Fondo de los Ocanos. (Figura 3). Esta teora es
complementaria a la teora de Wegener y da como resultado la teora de
Tectnica de Placas o Tectnica Global. Esta teora propuesta por Hess (1962)
explica que el piso de los ocanos est en continua expansin a partir de la
fisura de las cimas de las cordilleras mesocenicas. Un nuevo suelo se forma a
ambos lados cerca de la grieta, lo que contradice a Wegener, quien admitanuevos suelos adosados a los continentes.
Las pruebas de la expansin se basan sobre el paleomagnetismo, la
inversin de la polaridad y la geocronologa (determinacin de las edades de las
rocas). La expansin del fondo de los ocanos trae como lgica suponer un
aumento de volumen de Tierra. Sin embargo, este fue de apenas 2 % en los
ltimos 200 m.a. Se calcula que la superficie ocupada hoy por los ocanos se
habra formado en ese lapso, es decir en el 5 % de toda la historia geolgica de
la tierra.
De eso surge que las reas corticales han de distribuirse en la misma
proporcin con que aumentan, o sea que hay un sistema global de transporte o
movimiento que relaciona las zonas donde se crea corteza con aquellas en las
que se destruye, y puesto que el fondo de los ocanos es rgido, los
movimientos estn confinados a los lmites entre gigantescos bloques en que
est dividida la litsfera.
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Los bloques se enfrentan y chocan en esos lmites o bordes; all el fondo
de los ocanos es absorbido, penetra en las profundas fosas y se desliza
debajo de los continentes. A estas zonas se les llama Zonasde Subducciny
por su frotamiento se tienen terremotos y formacin de cadenas de volcanes.
Sobre la base de las dos teoras anteriormente mencionadas (Deriva
Continental y Expansin del Fondo Ocenico), se formul la teora llamada
Tectnica de Placas y a los grandes bloques de los cuales est compuesto el
planeta se le denomin Placas Tectnicas. Una breve explicacin de esta teora
sera que una placa se destruye de un lado con el mismo valor con que creceen el opuesto.
La que se sumerge consta de rocas pesadas (basaltos) mientras que la
otra por ser liviana (rocas granticas y afines) se desliza sobre la primera.
Donde se enfrentan dos placas (figura 3), en las profundas fosas se acumulan
potentes capas de sedimentos; por eso en ella se registra menor gravedad y los
focos ssmicos se disponen sobre un plano inclinado que se hunde en la
astensfera.
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Figura 3. Teora de placas tectnicas
Fuente: http://www.portalciencia.net/geolotec.html
La Sismologa ha evidenciado que existen tres tipos de lmites de placas:
separacin a lo largo (Divergentes), deslizamiento horizontal una respecto de la
otra (Transformantes), y convergentes (zonas de subduccin).
Para efectos de este trabajo es de vital importancia conocer los efectos
que producen los lmites de placas convergentes o zonas de subduccin. La
subduccin de placas es un proceso de hundimiento de una placa litosfrica
bajo otra. Generalmente, es la litsfera ocenica, de mayor peso especfico, la
que subduce bajo la litsfera continental, menos densa.
Dado que la temperatura y la presin aumentan con la profundidad, a una
profundidad de 100 kilmetros, una parte de los materiales de la placa en
subduccin son liberados (en especial el agua) lo que conlleva la fusin del
manto suprayacente, que a su vez, asciende a travs de la corteza terrestre
continental creando volcanes. La subduccin ocurre principalmente en el
Cinturn de Fuego del Pacficoy parte del mar Mediterrneo.
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1.1.2. Vulcanismo
El trmino vulcanismo se deriva del nombre del dios del fuego, Vulcano.
Significa uno de los principales procesos geolgicos y abarca el origen,
movimiento y solidificacin de la roca fundida. Este fenmeno que est
estrechamente relacionado con la teora de la Tectnica de Placas, sucede
tambin debajo de la superficie terrestre.
La roca fundida subterrnea se llama magma. Al enfriarse forma rocas
primarias o gneas y puede alcanzar la superficie de fisuras o erupcionesvolcnicas en cuyo caso se llama lava. El magma es una fundicin de rocas
compuestas principalmente de silicatos. La temperatura de este vara de 500 a
1,400 C.
Por su formacin existen dos tipos de rocas gneas: intrusivas y
extrusivas. En el estudio influirn poco las rocas gneas intrusivas y se dar
mayor importancia a las rocas extrusivas. Las rocas gneas intrusivas son
aquellas que se han formado dentro de la corteza, donde estn rodeadas por
rocas antiguas a las que han llegado como intrusas o invasoras. Las rocas
gneas extrusivas son aquellas que se han formado por el enfriamiento de la
lava en la superficie terrestre.
Las rocas gneas extrusivas que pueden ser expulsadas a la superficie
mediante varias maneras y aunque las erupciones volcnicas representan tan
solo un 0.1 % del volumen conocido de rocas gneas, son de significado
relevante en el estudio de la geologa, en especial en un pas como Guatemala
que es activo en sus volcanes.
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Los volcanes, al igual que los terremotos y la formacin de montaas,
entre otras manifestaciones, tienen su origen en los cambios que ocurren al
interior de la tierra debido a la forma en la cual esta libera calor.
A escala global, el fenmeno del vulcanismo se observa en tres tipos
principales de ambientes:
Tipo divergente
Su rasgo ms caracterstico son las dorsales ocenicas o cordillerassubmarinas. El vulcanismo asociado a este tipo de ambiente se
caracteriza por erupciones efusivas con grandes emanaciones de lava y
gases en forma no muy violenta a lo largo de las grietas.
Tipo convergente
En este tipo de lmite dos placas de la litsfera convergen, la ms fra oantigua se mete por debajo de la otra.
Puntos calientes
Este tercer ambiente no tiene relacin con la distribucin de los lmites
entre placas. Su origen est asociado a regiones calientes muy
localizadas en el manto y que permanecen quietas respecto del
movimiento de las placas.
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Los volcanes se clasifican por el tipo de estructura o edificio volcnico y
por el tipo de actividad o erupcin que presentan. Por su estructura se clasifican
en:
Estratovolcn
Calderas
Tipo escudo
Domo de lava
Cono de cenizas o escoria
Por su tipo de actividad se clasifican en:
Hawaianos
Estombolianos
Vulcanianos
Plinianos
Peleanos
Islndicos
Fretico o Geiserianos
Los principales productos en una erupcin son gases, lava y fragmentos
slidos calientes en estado incandescente. Al material lanzado se le denomina
generalmente piroclstico, clasificado por la dimensin de sus granos como
sigue:
Bloques (gran masa)
Bombas Volcnicas (ms de 32 mm)
Lapilli (4-32 mm)
Ceniza (0.064 mm)
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En la tabla I las rocas gneas se clasifican de acuerdo con su composicin
qumica y su textura, dentro de una distribucin megascpica.
Las rocas gneas, tanto intrusivas como extrusivas, tienen texturas
diferentes, las cuales generalmente indican las condiciones bajo las cuales se
enfriaron. Aunque la composicin qumica del magma juega una parte
importante, el tamao de los granos de los minerales depende principalmente
del ritmo de enfriamiento determinado por la temperatura, presin y la presencia
de voltiles.
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Tabla I. Clasificacin de las rocas gneas
Principales
clases de rocas
de acuerdo con
la textura
Subdivisiones de las principales clases de acuerdo con el contenido mineralgico
Minerales de colores claros, principalmente feldespatos, predominan
Predominan
minerales
oscuros
Solamente
minerales
oscuros
Granuda
gruesa
Fanertica
(granitoide,
grantica,
puede serporfdica)
Ms feldespato de
potasio que plagioclasa
Feldespato de potasio y
plagioclasa casi iguales
Ms feldespato
plagioclasa que de
potasioGabro
Dolerita
(Diabasa)
(Textura
media)
Dunita
(olivino)
Peridotita
(olivino,
piroxena)
Pyroxenita(piroxena)
CuarzoCuarzo bajo
5 %Cuarzo
Cuarzo bajo 5
%Cuarzo
Cuarzo
bajo 5 %
Granito
Sienita
(Nefelina
sienita, con
nefelina en
adicin al
feldespato)
Traquita
(Fonolita,
con
nefelina en
adicin alfeldespato)
Cuarzo
Monzonita
Granodiorita
Monzonita
Diorita de
cuarzo
(Tonalita)
Diorita
Granuda fina
Afantica
(felstica
comnmente
porfdica)
Phyolita Cuarzo Latita Latita Dacita Andesita Basalto
Vtrea (puede
ser porfdica)
Obsidiana (lustre vtreo) Basado en la composicin Vidrio
Retinita (lustre de brea) qumica, minerales pequeos o ausentes basltico
Peritita (lustre perlino)
(traquilita) Escoria
Pumicita (estructura vesicular)
Fragmentaria
(piroclsticas)
Toba (fina)
Brecha volcnica (gruesa)
Fuente: Centro de Estudios Superiores de Energa y Minas CESEM. Apuntes de
Geologa, p. 50.
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Las texturas entrelazadas gruesas llamadas fanerticas, granitoide o
grantica, resultan de un lento enfriamiento, ayudado notablemente por enormes
cantidades de agua y otras sustancias voltiles. Las texturas finas pueden ser
afanticas o felsticas, y resultan de un enfriamiento rpido, el cual, en realidad
pueden ser tan rpido que forma vidrio. Las rocas gneas rotas, despedazadas
por explosiones volcnicas y reunidas posteriormente, tienen una textura
fragmentaria o piroclstica.
Las clases y cantidades de varios de los minerales contenidos en una roca
gnea dependen principalmente de la composicin qumica del magma o de lalava. Las rocas cidas que son tambin llamadas slicicas o persilcicas tienen
un alto contenido de slice, en ellas predominan el cuarzo y el feldespato, y son
tpicamente color claro y de baja gravedad especifica. Las rocas bsicas
llamadas subsilcas tienen un bajo contenido de slice, pero ms hierro y
magnesio, los cuales forman los minerales ferromagnesianos como piroxenas,
anfbolas, biotita y olivino; por lo general estas rocas son obscuras y pesadas.
Rocas extremadamente bsicas en las que casi est ausente el feldespato, se
conocen con el nombre de ultrabsicas.
Dndole mayor importancia a las rocas vtreas y piroclsticas de la tabla I
mencionada, se describen las siguientes:
Prfidos
Un nmero apreciable de fenocristales en la mesostasis, hace de
cualquier roca gnea un prfido. De esta manera, entre las rocas descritas
lneas arriba, hay prfidos de granito, sienita, monzonita, diorita, felsita,
basalto y de rocas afines. Muchas de las rocas afanticas ordinarias, no
importa el nombre que lleven, tienden por lo general a ser porfdicas.
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Obsidiana
El equivalente vtreo de las rocas cidas e intermedias se llama obsidiana.
A pesar de su color oscuro (generalmente negro, aunque algunas veces
es gris, castao o rojo) la obsidiana no es una roca bsica. Cuando se
amplifica muestra cristalizacin incipiente que explica el color oscuro.
El equivalente bsico de la obsidiana se conoce como vidrio basltico o
taquilita; la correspondiente roca celular es la escoria.
Rocas piroclsticas
La ceniza volcnica de una erupcin se transforma en toba cuando se
consolida; algunas llegan a ser tobas soldadas cuando estn fundidas en
una nube ardiente de gases calientes. Los fragmentos ms gruesos
producen una brecha volcnica, la cual puede originarse por una explosin
o por flujo.
Se puede mencionar la pmez, la pumita y las ignimbritas como parte
importante del trabajo de investigacin. Las ignimbritas que estn constituidas
por fragmentos de lapilli, ceniza y bloques, son sedimentaciones de corrientes
del material expulsado del volcn. Las pumitas son piroclsticos porosos con
brillo sedoso, estas se forman del enfriamiento muy rpido de un magma
ascendente de alta viscosidad; dicho magma se solidifica mientras est en el
aire. Por ltimo se menciona a las piedras pmez, que son todas aquellas rocas
porosas piroclsticas.
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1.1.4. Geologa centroamericana
Centro Amrica es una regin cuya corteza terrestre es especialmente
inestable, ya que se encuentra en el borde occidental de la placa tectnica del
Caribe. La subduccin de la corteza ocenica de este borde, que empez en el
Mioceno, hace 25 millones de aos, elev la tierra desde el mar. En una
primera etapa se form una pennsula y un archipilago. Ms tarde, hace 3
millones de aos, las islas dispersas se fundieron para formar un verdadero
puente de tierra, o istmo, uniendo Norteamrica y Sudamrica. Al mismo tiempo
que la subduccin y la elevacin, se produjeron erupciones volcnicas yfrecuentes cataclismos.
La Placa Norteamericana, la Placa del Caribe y la Placa de Cocos son las
placas tectnicas en las que se encuentra Centro Amrica.
El autor Richard Weyl en su obra Geology of Central America, define a
Centro Amrica como la superficie terrestre y la plataforma que se extiende
hacia el este de Guatemala y hacia el sur, hasta las tierras bajas de Arrato en
Colombia. Por tanto, abarca un territorio de seis repblicas: Guatemala,
Honduras, El Salvador, Nicaragua, Costa Rica y Panam, as como el territorio
de Belice.
Centroamrica puede ser dividido en dos grandes unidades las cuales
difieren completamente una de otra, tanto en historia geolgica como
estructura. Estas unidades fueron reconocidas por Sapper (1897), Schuchert
(1967) y Stille (1960) y en trabajos ms recientes por Dengo (1968/1973). La
parte noreste que contiene Guatemala, Honduras, El Salvador y el noreste de
Nicaragua exhibe una corteza tipo continental con rocas paleozoicas, teniendo
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presencia de rocas metamrficas anatexitas y plutonitas de mayor edad que el
Paleozoico.
En el periodo terciario, el noreste de Centroamrica fue la escena de un
volcanismo continental extremadamente violento durante el cual grandes masas
de ignimbrita fueron extruidas. McDonald explica que la parte sureste de
Nicaragua a Panam est formada de corteza del tipo ocenico del cretceo,
sobre los cuales pequeos sedimentos marinos y volcnicos fueron depositados
durante el periodo terciario, esta regin fue convertida hasta el presente en
cortezas que ocupan una posicin entre la parte ocenica y la parte continental,utilizando el trmino controversial plataforma tectnica. La estructura de la
corteza y el desarrollo de las dos partes de Centro Amrica estn contrastados
una con la otra, de manera altamente diagramtica.
Centro Amrica es una regin tectnica muy activa, por lo que es
conveniente tomar en cuenta su estructura interna y su morfologa. Siguiendo
las lneas de algunos autores como Mills y Dengo (1969), se distinguen las
siguientes unidades morfotectnicas en Amrica Central:
Regiones montaosas
o Las Sierras del noreste de Centro Amrica
o Los rangos volcnicos del Terciario
o Las sierras del sureste de Centro Amrica
o La cadena volcnica del Pacfico
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Las tierras bajas y regiones de bajas colinas
o Las tierras bajas de Petn y de la pennsula de Yucatn
o La planicie costera del Golfo
o La planicie costera del Caribe
o La planicie costera del Pacfico
o La depresin de Nicaragua
Las sierras del noreste de Centro Amrica forman un arco, abierto hacia el
norte, de muchos rangos altos subparalelos que se extienden de Mxico,Guatemala, Honduras, y el noreste de Nicaragua hasta el Caribe. Los rangos
estn separados uno de otro por fallas y grabens tales como el Motagua, el
Valle del Polochic y el Valle de Chamelecn.
Las plataformas y rangos volcnicos que cubren grandes reas de
Nicaragua y Honduras, extendidas hacia El Salvador fueron construidos con
lavas del perodo Oligoceno hacia el Plioceno, encontrndose rocaspiroclsticas; la mayor parte de ellas ignimbritas y sedimentos vulcanoclsticos,
los cuales varan en sustancia de riolitas a andesitas bsicas. En Honduras y
Nicaragua forman extensivas planicies y bloques de montaas falladas, las
cuales continan hacia El Salvador.
La cadena volcnica del Pacfico del perodo cuaternario, se extiende
desde la frontera mexicana hasta Costa Rica y contina, de una manera mucho
ms dispersa hasta Panam. Como un elemento tpico estructural
circunpacfico, la cadena est muy cercana, en el sentido espacial, de la zona
de actividad ssmica a la placa de Centro Amrica y en la actualidad es
reconocida como una caracterstica decisiva de subduccin.
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Las tierras bajas de El Petn y la pennsula de Yucatn estn construidas
de calizas y evaporitas del periodo Cretceo, tambin de calizas del periodo
terciario. Esta zona es caracterizada como drenaje y topografa crstica.
1.1.4.3. Vulcanismo centroamericano
La estructura geolgica y topogrfica de Amrica Central est formada por
una extensin de grandes volcanes activos jvenes y en algunos casos
violentos. La cadena de volcanes tiene una extensin de casi 1,100 km que va
desde la frontera entre Mxico y Guatemala hasta Costa Rica. Luego conintervalos ms grandes se encuentran volcanes individuales hasta Panam.
Segn Sapper (1913), existen 101 volcanes de primer orden en Centro
Amrica.
Un listado realizado por Bohnenberger (1978) indica el nmero de
volcanes por pas en Centro Amrica:
Guatemala: 288
El Salvador: 180
Honduras: 18
Nicaragua: 58
Costa Rica: 30
Panam: 8
La investigacin sistemtica de los volcanes empez en la mitad del siglo
XIX, enfocndose en su posicin, estructura y tipo de actividad.
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Luego de varias investigaciones sobre volcanes, aparecieron Williams,
McBirney (1963) y colaboradores que dieron un paso decisivo en este tipo de
estudios. Estos investigadores viajaron sistemticamente de un pas a otro en
Centro Amrica, describiendo y grabando el fenmeno volcnico.
Stoiber y Carr (1977) basndose en trabajos anteriores de Sapper sobre la
disposicin especial de los volcanes, interpretaron estas disposiciones con la
actividad ssmica y tectnica de placas. De acuerdo con los autores, los
volcanes de Centro Amrica no estn dispuestos en una cadena interrumpida
como dijo Sapper, sino que estn distribuidos en cierto nmero de cadenascortas separadas, las cuales estn relacionadas unas con otras.
Estos autores ven lo anterior como evidencia de segmentos de placas, con
ngulos diferentes de inclinacin hacia la zona de subduccin, los cuales estn
en relacin uno con otro en la corteza, por un fallamiento transversal. En un
principio distinguieron siete segmentos pero posteriormente determinaron ocho.
En este caso se describen dos, el primero va de la zona occidental de
Guatemala hasta la zona central e involucra fundamentalmente los volcanes de
Santa Mara, Santiaguito, San Pedro, Atitln, Fuego, Acatenango, Agua y
Pacaya. El segundo segmento abarca la frontera del centro de Guatemala hasta
el oriente e involucra los volcanes de Jumay, Tecuamburro, Las Flores, Ipala y
Moyuta.
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A continuacin se explican las caractersticas de los segmentos
individuales mencionados segn Weyl (1980):
Tipos de deducciones volcnicas: el segmento en la parte central de
Guatemala es particularmente activo, mientras que los segmentos en las
vecindades solo presentan actividad sulfrica. Algunos volcanes de
Guatemala, El Salvador y Nicaragua han combinado erupciones
explosivas con la produccin de flujos de lavas, mientras que los volcanes
de Costa Rica, con excepcin de El Arenal, no han producido ninguna lava
en la historia, pero han eructado vapor y ceniza de las profundidades delos crteres principales.
Forma y estructura de los centros volcnicos: estos son muy similares
pero difieren de los segmentos de las vecindades. Esto est claramente
expresado, entre otras cosas, por la altura de los edificios volcnicos y por
la altura de los volcanes sobre el nivel del mar. Muchos de los volcanes
grandes de Guatemala estn posicionados sobre fisuras transversales,mientras que los de la parte noreste de Guatemala y El Salvador estn
dispuestos de manera anular. Los volcanes de Nicaragua y de la cordillera
de Guanacaste en Costa Rica, forman cadenas de volcanes individuales;
mientras que los de la cordillera central en Costa Rica estn unidos en una
plataforma montaosa coherente.
Los volmenes de los centros volcnicos recientes y la relacin de
volumen a longitud del segmento difieren sustancialmente.
La qumica de los productos volcnicos revela diferencias de segmento a
segmento y estarn directamente en conexin con la discusin de su
petrologa.
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Grandes edificios de complejos volcnicos (Santa Mara, Pacaya) se han
construido en las fronteras del segmento, como un resultado de fcil
ascenso del magma.
Carr (1979) explica que las rocas volcnicas recientes en Centro Amrica,
se encuentran en tres lugares, la primera es una zona de volcanes, donde
grandes volmenes de rocas calcareoalcalinas fueron eruptadas. La mayora de
los volcanes en esta zona son conos de compuestos baslticos a andesticos,
en alineamiento paralelo a la direccin de la zona ssmica y claramenterelacionados con l.
La segunda zona estructural est atrs del frente volcnico y debajo de las
estructuras transversales, donde la zona o profundidad de la zona ssmica
cambia abruptamente. La mayora de volcanes de esta zona son pequeos
conos formando agrupaciones localizadas de 25 a 100 km. La tercera zona
estructural est lejos del frente volcnico, y aqu se encuentran lavas de baja
saturacin, que son eruptadas por volcanes que no tienen relacin con la
estructura de la zona ssmica.
1.1.4. Geologa general de Guatemala
Como se mencion anteriormente, las placas que afectan a Centro
Amrica y que a su vez afectan a Guatemala son: la Placa Norteamericana, la
Placa del Caribe y la Placa de Cocos. (Figura 4)
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Existe una gran interaccin a lo largo de la fosa Mesoamericana, entre la
Placa de Cocos y la del Caribe. La placa de Cocos est subduciendo bajo la del
Caribe. Tambin existe interaccin entre las placas del Caribe y la placa del
Norte; esta interaccin ocurre a lo largo de las fallas Polochic, San Agustn y
Motagua. Los desplazamientos relativos de las placas dan como resultado la
actividad volcnica y los movimientos telricos.
Por esfuerzos de tensin en la corteza y como consecuencia
principalmente por los desplazamientos relativos de las placas tectnicas, se
han formado fallas de menor dimensin. Mencionando algunas de ellas: fallasde Mixco y Santa Catarina Pnula, fallas de Zunil, Jalpatagua y Olintepeque.
(Figura 5).
Figura 4. Placas que afectan Guatemala
Fuente:http://www.insivumeh.gob.gt/inicio.html
http://www.insiv/http://www.insiv/ -
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Debido al fallamiento del pas, se obtiene como resultado la formacin de
estructuras especiales tales como Graben y Horst, a lo largo del Cinturn
Volcnico. Un claro ejemplo de estas estructuras, es la formacin de calderas
por el colapso de grandes edificios volcnicos, posteriormente algunos de ellos
se convierten en lagos tales como Atitln y Ayarza; cabe mencionar que en
Guatemala existe una orientacin casi perfecta de los edificios volcnicos.
Figura 5. Mapa fallas de Guatemala
Fuente: Centro de Estudios Superiores de Energa y Minas, Apuntes de
Geologa, p. 15.
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1.1.4.1. Estructuras fisiogrficas
de Guatemala
En Guatemala se dominan dos orientaciones estructurales y fisiogrficas:
Formando de este a oeste un arco convexo hacia el sur, est la primera
orientacin compuesta por rocas cristalinas y sedimentarias del perodo
Paleozoico y Mesozoico.
De noreste a sureste, un alineamiento en Centro Amrica con contenido
de rocas volcnicas terciarias a rocas volcnicas ms recientes. A las
regiones que dominan esta orientacin se les denomina Provincia
Volcnica o Sierra del Norte de Amrica Central.
En Guatemala se distinguen cuatro provincias fisiogrficas principales que
son descritas de sur a norte y mostradas en un mapa esquemtico a
continuacin:
Planicie costera del Pacfico
Debido a la erosin de las tierras altas volcnicas, se encuentra a lo largo
del litoral Pacfico una planicie costera de un ancho promedio de 50 km.
Los sedimentos consisten en arenas, gravas, ceniza pmez y depsitos
lahricos que pasan gradualmente hacia las rocas volcnicas de detritos
depositados en abanicos aluviales; en combinacin con un posible
hundimiento, se han producido reas costeras con drenaje deficiente, y a
lo largo de la playa, se han encontrado arenas negras ricas en magnetita.
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Provincia volcnica
Segn Bohnenberger (1966), la provincia volcnica cubre la parte
occidental, sur y oriental de Guatemala, extendindose hacia las otras
repblicas centroamericanas. La actividad volcnica cuaternaria se
concentra en el margen meridional de la zona volcnica terciaria. Las
rocas volcnicas varan desde obsidiana rioltica hasta basalto olivnico,
teniendo las ms abundantes andesitas piroxnicas y pmez dactica.
Bohnenberger (1966) explica que, las erupciones volcnicas cuaternariasse caracterizan por ignimbritas dacticas, altos conos andesticos y domos
de lava. En el sureste de Guatemala, el vulcanismo cuaternario es
diferente debido a que se presentan grandes conos compuestos
andesticos y grupos de pequeos conos cinerticos y coladas baslticas.
Lutitas negras y filitas son probablemente equivalentes a sedimentos de
edad Pensilvnica y Prmica; estas se encuentran ms al norte enescasas reas dispersas. Algunos fsiles en calizas sugieren un
seguimiento con las calizas de Cobn de la franja cordillerana.
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Cordillera central
Se le llama Cordillera Central de Guatemala a la franja de rocas
plutnicas, metamrficas y sedimentarias plegadas, que se extiende en el
centro del pas. La porcin sur de la franja consiste mayormente en rocas
metamrficas y plutnicas incluyendo esquistos, gneises, mrmoles,
serpentinitas y granitos. Las rocas metamrficas disminuyen hacia el norte
en abundancia, al pasar de rocas cristalinas a sedimentos plegados,
donde se han reconocido edades de rocas desde el Pensilvnico Superior
hasta el Terciario. Tambin pasa a sedimentos mesozoicos y cenozoicoshacia las tierras bajas de El Petn.
Segn Bohnenberger (1966), el ncleo cristalino de la cordillera se ubica
entre dos sistemas mayores de fallas y a su vez se encuentran varias
fallas principales de Guatemala en esta provincia.
Tierras bajas del Petn
Bohnenberger (1966) explica que las tierras bajas de El Petn es una
zona tropical con una altitud media de unos 100 metros sobre el nivel de la
mar, sustentada sobre todo por la suavidad de inmersin de sedimentos
mesozoicos y terciarios. Una topografa krstica extensa se desarrola en
rocas carbonatadas del Cretacio. Las areas boscoss dan paso a lugares
de sabanas con un amplio bosque de pinos y colinas desnudas krsticas,
que van desde 30 a 100 metros de altura sobre el nivel de la superficie.
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Figura 6. Mapa zonas fisiogrficas de Guatemala
Fuente: BOHNENBERGER. Gua de la Excursin A Guatemala-Salam-
Huehuetenango-Guatemala, p. 8.
1.1.4.3. Vulcanismo en Guatemala
Se han realizado varios trabajos de campo respecto de los volcanes en el
pas. El Instituto Geogrfico Nacional (IGN) tiene fotografas, mapas, entre otros
documentos de las investigaciones que se han llevado a cabo. Bohnenberger
(1969) realiz un inventario de todos los focos eruptivos cuaternarios conocidos
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(ver anexo), dando como resultado un listado que contiene coordenadas
geogrficas de cada uno, coordenadas UTM, altura sobre el nivel del mar, etc.
El trmino foco eruptivo dado por Bohnenberger (1969) es orificio en la
corteza terrestre, a travs del cual salieron materiales magmticos a la
superficie, ya sea en forma de lava o de piroclsticos. Luego la lava eyectada
se acumula alrededor del orificio y es lo que se conoce como edificio volcnico.
Puede parecer un nmero exagerado que en el listado se encuentren 324
focos eruptivos en Guatemala, pero en su mayor parte son pequeos conoscinerticos y de lava. Estos focos eruptivos estn repartidos en orden de
abundancia por departamento, de la siguiente forma:
Jutiapa: 181
Santa Rosa: 42
Jalapa: 31
Chiquimula: 27 El Progreso: 1
Guatemala: 13
Quetzaltenango: 11
Solol: 7
Sacatepquez: 1
Escuintla: 4
San Marcos: 2 Totonicapn: 2
Chimaltenango: 1
Zacapa: 1
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1.1.4.2.1. Volcanes activos
de Guatemala
El trmino volcn activo tiene 3 caractersticas segn Meyer-Abich (1956),
el primero es que se considera un volcn activo cuando en tiempo hi strico
(desde la conquista) ha tenido erupciones. La segunda caracterstica es
cuando en los volcanes no se conocen erupciones pero que manifiestan
actividad fumarlica o solfatrica. Por ltimo se consideran los campos
fumarlicos o solfatricos independientes de los volcanes.
Segn registros del Instituto Nacional de Sismologa, Vulcanologa,
Meteorologa e Hidrologa (INSIVUMEH) existen 8 volcanes que tienen reportes
de actividad en tiempos histricos y 4 son los ms activos actualmente. Los
datos presentados en la siguiente tabla son de los volcanes que se tienen
registro de erupciones hasta la fecha:
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Tabla II. Volcanes de Guatemala que tienen registro de actividad
NOMBRELATITUD
NORTELONGITUD
OESTEALTURA
M.S.N.M.DEPARTAMENTO
ACTIVIDADHISTRICA
Tacan 15 8 92 7 4,092 San Marcos, Guatemala, Mxico1855, 1878, 1900,1903, 1949-1950,
1986-1987
Tajumulco 15 03 91 54 4,220 San Marcos
Siete Orejas 14 49 91 37 3,370 Quetzaltenango
Santa Mara 1445 33 91 3,370 Quetzaltenango 1902-1903
Santiaguito 14 44 9134 2,500 Quetzaltenango 1922-2011
CerroQuemado
14 48 9134 3,197 Quetzaltenango 1765, 1818
Tolimn 14 37 91 11 3,150 Solol
Atitln 1435 9111 3,537 Solol 1469, 1505, 1579,1663, 1826, 1856
San Pedro 14 39 91 16 3,020 SololAcatenango 14 30 90 53 3,976 Chimaltenango / Sacatepquez 1924-1926, 1972
Fuego 14 29 90 53 3,763 Sacatepquez / Escuintla 1524-1531, 1542-1551, 1581-1587,1614-1629, 1686,1699-1717, 1730-1737, 1799, 1826-1829, 1855-1860,1880, 1896, 1932,1944-1977, 1987,
1999-2010
Agua 14 28 90 45 3,766 Sacatepquez / Escuintla
Pacaya 14 23 90 36 2,552 Escuintla / Guatemala 1565, 1623, 1651-1699, 1775, 1805,
1846, 1885, 1961-2011
Tecuamburro14 10
90 25
1,840 Santa RosaMoyuta 14 02 90 06 1,662 Jutiapa
Jumay 14 42 90 00 2,176 Jalapa
Las Flores 18 14 90 00 1,600
Suchitn 14 24 89 47 2,042 Jutiapa
Chingo 14 07 89 44 1,775 Jutiapa, Guatemala / El Salvador
Ixtepeque 14 25 89 41 1,292 Jutiapa
Ipala 1433 89 38 1,650 Chiquimula / Jutiapa
Fuente: Instituto Nacional de Sismologa, Vulcanologa, Meteorologa e Hidrologa, en
http://www.insivumeh.gob.gt/inicio.html
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En el siglo XX se produjeron erupciones importantes, las cuales se
mencionan a continuacin, tomando los datos del INSIVUMEH y colocando una
breve descripcin del tipo de erupcin y el ao en que sucedieron:
Tacan
Erupcin: 1900-1903, 1949-1950 y 1936.
Descripcin: erupciones freticas que lanzaron cenizas y gran emisin de
gases; la ltima erupcin dio origen a un pequeo crter a 3,000 msnm en
el flanco noreste del volcn.
Santa Mara
Erupcin: 1902
Descripcin: erupcin tipo planiana, la columna de ceniza alcanz una
altura de 27 a 29 km, se produjo un crter de 1,000 m de largo por 700 m
de ancho en la ladera suroeste. Se estima que el volumen de material
piroclstico, fue del orden de 10 km3y cubri un rea de 150 km2.
Santiaguito
Erupcin: 1929
Descripcin: erupcin tipo peleana, este est formado por cuatro domos
de lava que son, Caliente, La Mitad, El Monje y El Brujo. Se form en 1922
dentro del crter dejado por la erupcin de 1902 del volcn Santa Mara.
Del ao 2006 al 2011, se ha registrado actividad en este volcn.
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Fuego
Erupcin: desde 1524 ms de 60 erupciones, 1932, 1971,1979 y 1999.
Descripcin: erupciones tipo vulcaniano que elevaron material piroclstico
a 5-10 km de altura, dejando depsitos de 40 cm de espesor en las
cercanas. Este volcn ha presentado actividad desde el 2007 hasta la
fecha.
Acatenango
Erupcin: 1924-1927, 1972
Descripcin: erupciones freticas con cenizas y gases.
Pacaya
Erupcin: actividad desde antes de 1565, 1961, 1987, 1998, 2000 y 2010.
Descripcin: erupcin tipo estrambtica con ceniza de 1 a 8 km de altura.
Durante el ao 2006 se increment la actividad de este volcn,
provocando en el 2010 una erupcin con columnas de ceniza hasta de
1500 metros.
Los estudios geolgicos en el rea no se han actualizado ni mejorado a lo
largo de las ltimas dcadas. Grandes gelogos como Gabriel Dengo, Samuel
B. Bonis, Richard Weyl y Sapper (este ltimo uno de los pioneros en los
estudios geolgicos en Centro Amrica) han realizado estudios detallados de
varias regiones centroamericanas. Estos estudios que son parcialmente citados
en este documento, fueron realizados por los autores anteriormente
mencionados y publicados entre 1899 y 1975.
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1.1.4.3. Estratigrafa de Guatemala
En el territorio guatemalteco pueden distinguirse diecisiete grandes
litologas diferenciales a gran escala; se hace una breve descripcin de dichas
unidades litolgicas incluyendo datos importantes y siendo ordenadas por
antigedad.
Rocas metamrficas
Tipo de roca: filitas, esquistos, gneises, mrmol y magmattas.Regin: Oeste y Norte San Marcos, sur y este de Huehuetenango, sur de
El Quich, Alta Verapaz, Baja Verapaz, Izabal, sureste de Petn.
Edad: perodo Paleozoico
Rocas Sedimentarias
Tipo de roca: lutitas, areniscas, conglomerados y filitas.
Regin: este a oeste de Huehuetenango, El Quich, Baja Verapaz, Izabal,Sureste de Petn.
Edad: Carbonfero Permiano.
Carbonatos
Regin: franja que va desde el este hacia oeste de toda Guatemala
pasando por Huehuetenango, El Quich, Verapaces e Izabal.
Edad: Permiana
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Formacin Todos Santos
Tipo: areniscas alargadas
Regin: Huehuetenango, El Quich, con pequeas reas en las
Verapaces y el sur del Petn
Edad: Jursico Cretcico
Carbonatos
Regin: centro y sur del Petn, El Quich, norte y sur de Izabal, Alta
Verapaz, Huehuetenango, as como porciones pequeas en San Pedro
Sacatepquez, San Juan Sacatepquez, Tecpn, San Jos Poaquil, norte
Baja Verapaz, Chiquimula y el sur de El Progreso
Edad: Cretcico
Rocas gneas (Ultra Bsicas)
Regin: este a oeste de Guatemala, centro y oeste de Izabal, este de Alta
Verapaz, El Quich y norte de Baja Verapaz
Edad: JursicoCretcico
Rocas Intrusivas
Tipo: granitos, dioritas y granodioritas.
Regin: norte San Marcos, Quetzaltenango, Totonicapn, Guatemala
(Departamento), Chiquimula, sur de Huehuetenango, Solol, Zacapa,
Cobn y Baja Verapaz
Edad: Paleozoico y Mesozoico
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Sedimentos clsticos marinos
Regin: este a oeste de Guatemala, noroeste de Huehuetenango, norte de
El Quich, Cobn, Izabal y Sur del Petn.
Edad: CretcicaTerciaria
Areniscas subinal
Regin: oriente y sur de Chiquimula, norte y noreste de Jalapa
Edad: CretcicaTerciaria
Sedimentos marinos
Tipos: areniscas, lutitas y carbonatos
Regin: centro y noreste del Petn, norte de Cobn sobre el ro Negro
Yeso y marga
Regin: norte y noroeste del Petn
Edad: Terciaria
Caliza, areniscas y conglomerados
Regin: noreste de Izabal
Edad: Terciaria
Depsitos continentales
Regin: Sureste de El Petn, noroeste de Alta Verapaz y distintas zonas
de Izabal
Edad: Terciaria
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Rocas volcnicas sin dividir
Tipos: tobas, lavas, lahares y otros
Regin: pertenecen al cinturn volcnico, departamento de San Marcos,
Quetzaltenango, Totonicapn, Solol, El Quich, Chimaltenango,
Sacatepquez, Guatemala, Santa Rosa, Jalapa, Chiquimula y una
pequea franja al sur de Huehuetenango.
Edad: Terciario
Rocas volcnicas
Tipos: lavas, lahares, tobas
Regin: norte de Retalhuleu, Mazatenango, Escuintla, sur y oeste de San
Marcos, sur de Quetzaltenango, Solol, Chimaltenango, Sacatepquez,
Guatemala, Jutiapa y oeste de Santa Rosa
Edad: Principios Cuaternario
Cenizas volcnicas
Tipo: cenizas y pmezRegin: cabeceras departamentales de San Marcos, Quetzaltenango,
Solol, El Quich, Huehuetenango, Totonicapn, Chimaltenango, Salam,
Santa Rosa, Jutiapa, Guatemala, norte de Sacatepquez, centro de El
Progreso y sur de Izabal.
Edad: Cuaternario reciente.
Aluviones cuaternarios
Regin: parte sur del pas a lo largo de toda la franja costera del Pacfico,
departamentos de San Marcos, Retalhuleu, Mazatenango, Escuintla,
Santa Rosa, Jutiapa y noroeste del Petn
Edad: son tan recientes del Cuaternario, que an sigue el proceso de
sedimentacin.
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El mapa geolgico de Guatemala que se muestra en la figura 7, fue
realizado con la informacin anteriormente descrita; esto se hizo en el ao
1970, utilizando la nomenclatura que se encuentra en la tabla III.
La tabla III se elabor para tener una nomenclatura general debido a que
ya se haban realizado mapas anteriores (ver apndice); posteriormente, se
realizaron algunos mapas a escalas menores, que se encuentran en el Instituto
Geogrfico Nacional (IGN), pero no se termin el estudio de todo el pas.
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Tabla III. Columna conoestratigrfica de Guatemala
Columna T i p o d e r o c aEra P e r i o d o E d a d s e r ie
Edadabsolutamillonesde aos
Qa
Qp
AluvionesCenizas volcnicas
Rocas volcnicasRocas volcnicas sin
dividirDepsitos continentales
Calizas, areniscas yconglomerados
Rocas plutnicasYeso y margaSedimentos marinos
Areniscas subinal
C
enozoico
Cuaternario
TerciarioPlioceno
OligocenoOligoceno
MiocenoEoceno
Eoceno
Paleoceno
3,53,53,564
3,5-377-37
64
5537-6464
KTeI
Kad
JKts
Sedimentos clsticosMarinos
Rocas plutnicasCarbonatos del Cretcico
Rocas ultra bsicasFormacin Todos los
Santos
Mesozoico
CretcicoCretcicoCretcicoCretcicoJursico
CampanianoPre-
Maestrechtiano
136136500
64-13664-136
Pc
CPsr
I
Pzm
Carbonatos del Prmico
Rocas Sedimentarias delCarbonfero y Prmico
Rocas Plutnicas
Rocas Metamrficas
Paleozoico
Prmico
PrmicoCarbonferoPre-Prmico
280
Fuente: Centro de Estudios Superiores de Energa y Minas, Sntesis Geolgica de
Guatemala, p. 15.
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Figura 7. Mapa geolgico Repblica de Guatemala
Fuente: Escaneado del Instituto Geogrfico Nacional
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1.2. Puzolanas
1.2.1. Origen del trmino puzolana
Los griegos y romanos en su afn de construir y crear grandes imperios
fueron los primeros en conocer la cal con sus propiedades aglomerantes. A
esta le agregaron materiales naturales que estaban a su alcance, con el objeto
de obtener ridos inertes. El suelo donde se edificaron estas civilizaciones tiene
una importante cobertura de material piroclstico, obteniendo morteros de alta
resistencia y mayor durabilidad, un hecho que llev al uso casi generalizado de
los aditivos volcnicos.
El nombre puzolana proviene principalmente de la explotacin de material
en Pouzzoles (Italia), la cual no se encuentra muy lejos del volcn Vesubio. La
Puzolana es un trmino genrico de este material, pues de ah se separan en
distintos tipos, como la pumicita, piedra pmez, etc.
1.2.2. Definicin de puzolana
Las puzolanas se encuentran difundidas en las distintas zonas volcnicas;
bien antiguas (texturas porfdicas) o bien modernas (texturas vtreas), y se
conocen con distintos nombres: puzolanas (Italia, Espaa, etc.), tierra de
Santorn (Grecia), trass (bvaro, rumano, ruso, etc.).
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La norma C 595-08 de la American Society for Testing and Materials
(ASTM) Especificacin Normalizada para Cementos Adicionados Hidrulicos
define a las puzolanas como un material silceo y aluminio, el cual en s mismo
posee un pequeo o ningn valor cementicio pero que, finamente dividido y en
presencia de humedad, reaccionar qumicamente con hidrxido de calcio a
temperaturas comunes, para formar compuestos que poseen propiedades
cementicias.
En Europa, en forma similar se utiliza la definicin de puzolanas dada por
Massaza (citado por Quintana, 2005) en el Quinto Congreso Internacional de laQumica del Cemento del ao 1974, que dice: se define como puzolana a
aquellos materiales naturales o artificiales, ricos en slice y aluminio, capaces de
reaccionar con cal en presencia de agua y formar por esta reaccin compuestos
con propiedades cementcias.
La puzolana se emplea bsicamente en la industria del cemento como
adicin al clnkerpara obtener cemento con puzolanas o como sustitucin del
contenido requerido de cemento en algn determinado tipo de hormign.
En trminos generales, las puzolanas son materiales de adicin de suma
importancia en la industria del cemento, por su capacidad de atrapar la cal libre
que queda en el clnkerdespus del proceso de sinterizacin de las materias
primas, reduciendo el calor de hidratacin y los costos de produccin. Dicho de
otra manera, se consideran generalmente como puzolanas los materiales que,
carentes de propiedades cementcias y de actividad hidrulica por s solos,
contienen constituyentes que se combinan con cal a temperaturas ordinarias y
en presencia de agua, dando lugar a compuestos permanentemente insolubles
y estables que se comportan como conglomerantes hidrulicos.
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En tal sentido, las puzolanas dan propiedades cementantes a un
conglomerante no hidrulico como es la cal. Estos son por consiguiente,
materiales reactivos frente a la cal, en las condiciones normales de fabricacin
ordinaria de conglomerados (morteros y hormigones).
Day (trad. por Quinez, 2010) explica que las puzolanas tienen la
caracterstica de reducir sustancialmente el costo de la edificacin. Estos
materiales pueden ser mezclados con cal (o cemento Portland) para producir
cementos mezclados, los cuales pueden reemplazar el Cementos Portland
puro, comnmente utilizado en materiales de construccin tales como concreto,bloques y mortero de mampostera, ladrillos y otras unidades de construccin.
La energa requerida para manufacturar un cemento cal-puzolana (LPC) es
sustancialmente menor que la del cemento Portland; en algunos casos, la
puzolana no requiere preparacin. El costo asociado con la produccin de LPC
es principalmente debido a los combustibles utilizados para producir la cal.
Segn Day (trad. por Quinez, 2010) la puzolana, al combinarse con cal,
tiene un mismo comportamiento; sin embargo, la diferencia entre una buena y
una mala est en la cantidad de propiedades que mejora, tanto ingenieriles
como econmicas. El uso de este material, adems de la reduccin en costo,
presenta ciertas propiedades que, si es bien elegida, mejora desde la
trabajabilidad del concreto hasta mejorar la resistencia al agua de mar, entre
otras.
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1.2.3. Breve historia del uso de las puzolanas
En la historia de la civilizacin humana el descubrimiento de los materiales
y de las acciones cementantes hidrulicas fue posterior al descubrimiento del
fuego y debi ser poco posterior al descubrimiento de la cermica. Tal
descubrimiento, por lo que se refiere a los pueblos mediterrneos, debi pasar
de egipcios a griegos y romanos, siendo ampliado y perfeccionado en sucesivas
etapas. Por razones de puro azar geogrfico y geolgico, los griegos y
romanos, pudieron adobarla con materiales naturales de origen volcnico que
tenan tan a mano.
Segn Mella (2004), la observacin debi hacer el resto, y de la
comparacin de la resistencia y del comportamiento general de los
conglomerados hechos con cal y materiales volcnicos y no volcnicos, surgi
la nueva tcnica de mezclar los primeros; ya como materiales activos, con la
cal, en polvo y en seco o en hmedo, para obtener los que han pasado a la
historia como "cementos y morteros romanos", a base de cal y puzolana, o cal,
puzolana y arena, respectivamente. Tales materiales fueron la tierra griega de
Santorn y las cenizas y tobas romanas de Puzzuoli (o Puteoli).
Spence y Cook (citado por Day, 1991) explica que existe evidencia del uso
de cermica entre los 3,000 y 1,500 aos antes de Cristo, en la elaboracin de
morteros de cal. Los antiguos ingenieros encontraron que el uso de polvo fino
de un material natural o molido, poda ser utilizado para hacer cemento, y
consecuentemente, construcciones de muy alta calidad.
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Recientes anlisis de Davidovits y Morris (citado por Day, 1991) han
mostrado que este cemento fue encontrado en muchas partes de las grandes
pirmides con una edad aproximada de 4500 aos y que estn todava en muy
buenas condiciones; esto contrasta con las reparaciones de los monumentos
egipcios con cemento Prtland, las cuales se han agrietado y degradado en
solamente 50 aos. Las primeras aplicaciones en civilizaciones antiguas y los
usos contemporneos en Europa, Asia y Amrica, han mostrado que las
puzolanas son materiales muy tiles.
Day (trad. por Quinez, 2010) explica que datos medidos con unespectrofotmetro, indican que los concretos antiguos tenan 500 kg de
agregado grueso 1000 kg de agregado fino, 470 kg de tierra Santorn y 150 kg
de cal. La resistencia de este material es cercana a los 12 MPa y el mdulo de
elasticidad fue cercano a los 8 GPa. La permeabilidad fue tambin baja, sin
embargo, no existen comparaciones con concreto.
Drury (citado por Day, 1991) explica que actualmente en los Estados
Unidos se comenz a investigar el uso de las puzolanas naturales cuando este
fue utilizado en el acueducto de los ngeles en 1912. Recientes investigaciones
sobre puzolanas en Estados Unidos mostraron que concretos de cemento
Portland hechos con puzolana tuvieron propiedades deseables tales como
mejora de la permeabilidad y resistencia a la accin de aguas agresivas. La
presa Friat en 1942 marc el primer uso de pumicita o puzolana real.
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1.2.4. Clasificacin segn su origen
Las puzolanas, segn su origen, se clasifican en dos grandes grupos:
naturales y artificiales; si bien puede existir un grupo intermedio constituido por
puzolanas naturales que se someten a tratamientos trmicos de activacin,
anlogos a los que se aplican para obtener puzolanas artificiales, con el fin de
incrementar su hidraulicidad. Estas puzolanas tratadas, activadas o
ennoblecidas, si bien naturales en origen, pueden considerarse como artificiales
en virtud del tratamiento que reciben. Podran denominarse puzolanas mixtas o
intermedias, por participar de los caracteres tanto de las naturales como de lasartificiales.
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Tabla IV. Clasificacin de las puzolanas
CLASE CONSTITUYENTE ACTIVOESENCIAL
MATERIAL PUZOLNICO
Puzolanas naturales
Puzolanasartificiales
1. Vidrio volcnico
2. palo
3. Minerales de arcillaa. Grupo de la caolinita
b. Grupo dela montmorillionita
c. Grupo de la iluta
d. Mezclas de arcilla
4. Zeolitas
5. xidos de aluminiohidratados
Cenizas volantes (fly ash)Esquistos bituminosos
Ceniza rioltica, tobarioltica, toba dactica
Diatomita, radiolarita,chert opalino
Tobas y pumicitasalteradas, caoln
Pizarras opalinas,bentonitas
Arcillas hidrmicas
Silts y arcillas lacustres,depsitos tipo playas
Tobas y cenizas Zeolticas
Bauxitas
Fuente: MELLA, Alejandro. Estudio, Caracterizacin y Evaluacin de Puzolanas Locales
en la Masa Cermica del Ladrillo, p. 90.
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1.2.4.1. Puzolanas naturales
Segn Mella (2004) los materiales puzolnicos naturales estn
constituidos principalmente por rocas eruptivas, sin embargo, tambin
pueden ser de formacin sedimentaria; en algn momento estos materiales
estuvieron sometidos a agentes externos por lo cual tambin se consideran
metamrficos. Las puzolanas naturales incluyen materiales de origen mineral y
orgnico, estn constituidas por rocas que poseen propiedades puzolnicas y
por aquellos materiales en los cuales la actividad puzolnica puede ser inducida
mediante tratamientos trmicos.
Las puzolanas naturales generalmente proceden de rocas piroclsticas
silceas o sedimentos slico-aluminosos, de diferentes grados de litificacin o
estratificacin. Los materiales denominados puzolanas naturales pueden tener
dos orgenes distintos: uno puramente mineral, y otro orgnico. Las puzolanas
naturales de origen mineral son productos de transformacin del polvo y
cenizas volcnicas que, como materiales piroclsticos procedentes de
erupciones explosivas, ricos en vidrio y en estado especial de reactividad, son
aptos para sufrir acciones endgenas o exgenas, de las cuales las primeras
son favorables y las segundas desfavorables.
Por una continuada accin atmosfrica (meteorizacin) se convirtieron en
tobas, es decir, en rocas volcnicas, ms o menos consolidadas y compactas,
cristalinas, lticas o vtreas, segn su naturaleza. En su actividad suele tener
gran influencia la estructura fsica porosa producida por el escape de gases, lo
que les confiere una gran superficie interna.
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Las puzolanas naturales de origen orgnico son rocas sedimentarias
abundantes en slice hidratada y formadas en yacimientos o depsitos que en
su origen fueron submarinos, por acumulacin de esqueletos y caparazones
silcicas de animales o plantas (algas diatomeas).
Las propiedades de las puzolanas naturales y en especial aquellas que
son aptas para su aprovechamiento en la industria de los conglomerantes
hidrulicos, dependen fundamentalmente de su composicin y de su textura, las
cuales a su vez estn relacionadas con su origen y formacin.
Cenizas volcnicas, pmez, tobas, escorias y obsidiana, son rocas
volcnicas que contienen vidrio en gran medida producido por el enfriamiento
brusco de la lava.
Existen rocas o suelos en las que el constituyente silceo contiene palo,
ya sea por la precipitacin de la slice de una solucin o las arcillas calcinadas
por va natural a partir de calor o de un flujo de lava, entre ellas estn:
Las acumulaciones de cenizas generadas durante las erupciones
volcnicas explosivas, que por su alto contenido de materiales vtreos son
propensas a sufrir reacciones como las requeridas para las puzolanas.
Ms tarde por procesos geolgicos de enterramiento, estas cenizas se
convierten en tobas, las cuales son rocas volcnicas bastante porosas,
caracterstica que les confiere una gran superficie interna favoreciendo su
reactividad, entonces, como puzolana sirve tanto el sedimento como la
roca.
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Las rocas y materiales volcnicos en las que hay que considerar la
composicin qumica del magma y la constitucin y textura de los
minerales presentes, los cuales dependen de la velocidad de enfriamiento
y de los procesos de meteorizacin que los afectaron. Por ejemplo, se
pueden nombrar las rocas cidas que son ricas en cuarzo y feldespato.
Rocas o minerales sedimentarios ricos en slice hidratada y formadas en
yacimientos submarinos, por acumulacin de esqueletos y caparazones
de radiolarios y diatomeas.
Algunas rocas y minerales no puzolnicos de origen, pero que al
descomponerse generan productos de naturaleza puzolnica, los cuales
son muy escasos en el mundo.
En general los principales depsitos de puzolanas son de origen volcnico
y se explotan de preferencia las rocas cidas. Sin embargo, se conocen
puzolanas constituidas por tobas baslticas alteradas y lavas bsicas. Lasandesitas pueden ser puzolanas efectivas si el contenido de slice amorfa
excede al contenido de slice cristalina.
Los depsitos piroclsticos, en especial los de fragmentos finos,
normalmente estn alterados debido a su alta porosidad e inestabilidad de las
partculas vtreas y a la alta superficie especfica de estas. La alteracin se
debe al intemperismo superficial, a la accin de las aguas subterrneas
circulantes y comnmente a la accin de las aguas termales y accin
fumarlica.
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Mella (2004) explica que en las cenizas y tobas, la alteracin comienza
con la desvitrificacin del vidrio, originndose un material cripto-cristalino de
aspecto trbido. Los resultados finales de esta alteracin son comnmente la
formacin de bentonita y beidellita, la primera de las cuales es una roca
constituida esencialmente de montmorillonita.
La desvitrificacin puede efectuarse en forma rpida, como es el caso de
los depsitos de avalanchas ardientes, y ocurre mientras las eyecciones estn
calientes y permeables a los gases volcnicos; el vidrio es reemplazado por
agregados micro y cripto-cristalinos de tridimita y sanidina o albita, o bien porintercrecimientos de cristobalita y feldespatos.
Como ya se ha dicho anteriormente, los vidrios volcnicos son
compuestos amorfos de slice y almina que ocurren en una variedad de rocas
volcnicas y su composicin puede ser bsica, intermedia o cida, hidratados o
anhdridos. La actividad puzolnica intrnseca de los vidrios volcnicos resulta
de su estado especial de inestabilidad, la cual es incrementada por un aumento
de la superficie especfica, resultado de un sistema de pequeos ductos
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