CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS …³n... · ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL...

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

CIENCIAS DE LA TIERRA

UNIDAD TICOMÁN

CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS

RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE ATLIXCO, CHOLULA

Y HUEJOTZIGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.

T E S I S C O L E C T I V A

PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO GEOFÍSICO

P R E S E N T A N :

MARÍA NADXELY GUZMÁN ANDREWS

THALÍA ELIZABETH LARA RODRÍGUEZ

ASESOR: DR. ENRIQUE COCONI MORALES

MÉXICO, D.F. 16 DE ENERO DEL 2014

AGRADECIMIENTOS

Gracias a Dios y a la vida, que me han dado tanto, por iluminarme y darme las fuerzas para salir adelante durante todo este tiempo.

Gracias a mis padres, Adela que con mucho amor y paciencia supo siempre escucharme, aconsejarme y guiarme, por ser esa persona a quien puedo hablarle de lo que sea y siempre está para alentarme y ayudarme a crecer, por cuidarme y tenerme paciencia al teléfono; a mi papá, Joel por ser el mejor maestro del mundo, por enseñarme a sentir pasión por mi carrera y aclarar todas mis dudas, ayudarme a estudiar, acompañarme de práctica, y demostrarme la importancia de manejarse con honestidad y responsabilidad. Gracias a ambos por aguantarme tanto tiempo, y también por jalarme las orejas cuando fue necesario, el tamaño de éstas indica que lo hicieron bien.

Gracias a mi hermano Iván, mi mejor amigo, cómplice, confidente, pañuelo de lágrimas, defensor, compañero, etc. que al irse de casa me enseñó a extrañar a alguien a quien amas, que se puede ser totalmente transparente con alguien y que rendirse no es una opción.

Gracias a mi hermanita Kenia, por ser siempre tan cariñosa y dulce, por hablar mucho todo el tiempo, por recordarme la inocencia y curiosidad de las personas.

Gracias a Nadx, por estar ahí siempre… Literal toda la carrera y espero que toda la vida, por cocinarme cosas ricas, llevarme al doctor, jugar conmigo, y sobre todo animarme siempre, lo logramos!!!

Gracias a mis profesores por explicarnos, soportarnos y formar parte de nuestra formación como ingenieros, y a Enrique Coconi, por ser tan buen maestro, y sobre todo tan paciente y amable siempre, hasta cuando nosotras no teníamos buena actitud usted tenía comentarios de aliento y una sonrisa, lo queremos mucho.

Y por último gracias a mis amigos: Eva, Mario, Omar, Jonhy, Yamel, Tania, Iris, Cyntia, Irving, Joyce y Michelle, por acompañarme y hacerme sonreír siempre, los amo mucho.

Con cariño Thaly

Rosa Elia Andrews Cruz:

Me haz enseñado a crecer y a ser lo que soy , te agradezco que seas mi madre y todas las enseñanzas que le has proporcionado a mi vida eres la persona que más amo en este mundo, esta tesis está dedicada a ti.

Jesús C. Guzmán López :

Padre logré concluir mis estudios, y terminar mi tesis, me siento muy contenta de que formes parte de mi vida, gracias por estar presente y por tu apoyo, aunque la distancia nos separa siempre te llevo en mi corazón.

Thalía E. Lara Rodríguez:

Gracias por estar conmigo siempre y no desearía con nadie mas compartir este logro, eres la mejor nunca he dudado de ti ni tu amistad, como te dije este nuestro ultimo reto juntas pero no el fin de una amistad.

Alberto Camposeco Badillo:

Eres y serás siempre parte de mi vida, espero que estés siempre presente conmigo como hasta ahora, en las buenas y en las malas, te agradezco mucho todo lo que has hecho por mi, y parte de este logro también te lo debo a ti, así que lo comparto con mucho amor contigo.

Familia Rojas Andrews:

A ustedes que son mi segunda familia no puedo terminar de agradecer sus consejos, cariño, paciencia y la educación que me han brindado siempre. Gracias por ser parte esencial en mi vida.

Dr. Enrique Coconi Morales

Tantos años juntos y soportándonos, este logro se lo debemos a usted, esperamos que esta amistad dure años.

Pedro T. Malibran Ramirez:

Por recordarme que la gente es como es y lo importante que es seguir adelante.

Maestros y amigos

A ustedes no me queda más que agradecerles por su sabiduría y confianza en mi, por siempre confiar en mi y en mis conocimientos y ser parte de este camino que ahora rinde frutos.

Con amor Nadxely

CLASIFICACIÓN DE BASALTOS UTILIZANDO MÉTODOS RADIACTIVOS EN LA REGIÓN DE

ATLIXCO, CHOLULA Y HUEJOTZINGO EN EL ESTADO DE PUEBLA, MÉXICO.

Página II

ÍNDICE

ÍNDICE ........................................................................................................................... II

LISTA DE FIGURAS ...................................................................................................... IV

LISTA DE TABLAS ........................................................................................................ VI

RESUMEN .................................................................................................................... VII

ABSTRACT ................................................................................................................. VIII

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... IX

CAPÍTULO I: GENERALIDADES .................................................................................... 1

1.1. Planteamiento del Problema ................................................................................ 1

1.2. Objetivos .................................................................................................................. 1

1.2.1. Objetivo General: .............................................................................................. 1

1.2.2. Objetivo Particular: ............................................................................................ 1

1.3. Hipótesis .................................................................................................................. 2

1.4. Localización del Área de Estudio ............................................................................. 2

CAPÍTULO II: GEOLOGÍA .............................................................................................. 4

2.1. Antecedentes ........................................................................................................... 4

2.2. Marco Tectónico ...................................................................................................... 5

2.3. Geología Regional ................................................................................................... 8

2.4. Geología Local ......................................................................................................... 9

CAPÍTULO III: BASALTOS ........................................................................................... 11

3.1. Rocas Ígneas ......................................................................................................... 11

3.2. Clasificación de las Rocas Ígneas .......................................................................... 12

3.2.1. Rocas Ígneas Extrusivas ................................................................................. 12

3.2.1.1. Felsita ....................................................................................................... 12

3.2.1.2. Riolita ........................................................................................................ 12

3.2.1.3. Obsidiana .................................................................................................. 13

3.2.1.4. Pumita ...................................................................................................... 14

3.2.1.5. Basalto ...................................................................................................... 14

3.3. Composiciones Ígneas ........................................................................................... 18

3.4. Composiciones Graníticas Frente a Composiciones Basálticas ............................. 19



III

CAPÍTULO IV: MÉTODOS RADIACTIVOS USADOS EN LA EXPLORACIÓN GEOFÍSICA

..................................................................................................................................... 20

4.1. Espectrometría de Rayos Gamma ......................................................................... 20

4.1.1. Principios de la Radiactividad .......................................................................... 20

4.1.1.1. Tipos de Radiactividad .............................................................................. 21

4.2. Aparatos ................................................................................................................ 23

4.2.1. Espectrómetro GRM-260 ................................................................................. 23

4.2.1.1. Especificaciones Técnicas del espectrómetro ........................................... 24

4.2.2. Scintilómetro BGS-1S ...................................................................................... 25

4.2.2.1. Especificaciones técnicas del Scintilómetro .............................................. 25

4.3. Minerales radiactivos ............................................................................................. 26

4.3.1. Uranio.............................................................................................................. 27

4.3.2. Potasio ............................................................................................................ 27

4.3.3. Torio ................................................................................................................ 28

4.4. Comportamiento de los minerales radiactivos ........................................................ 28

CAPÍTULO V: METODOLOGÍA DE LA ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS

RADIACTIVOS ............................................................................................................. 32

5.1. Selección del Área de Estudio ............................................................................... 33

5.2. Adquisición de Datos de Campo ............................................................................ 36

5.1.2. Calibración del Equipo Radiactivo ................................................................... 38

5.3. Trabajo de Gabinete .............................................................................................. 39

5.4. Trabajo de Laboratorio ........................................................................................... 39

5.5. Procesamiento de Datos ........................................................................................ 40

CAPÍTULO VI: ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN GEOFÍSICA. ..................................... 43

6.1. Datos de Espectrometría de Rayos Gamma .......................................................... 43

6.1. Análisis de la Gráfica K-Th ..................................................................................... 43

6.2 Interpretación de Gráfica de Ternarios en Basaltos ................................................ 44

6.3. Interpretación de mapas de Potasio (K) ................................................................. 48

6.4 Interpretación de los Mapas de Uranio (U) .............................................................. 50

6.5. Interpretación de los Mapas de Torio (Th).............................................................. 52

6.6. Interpretación de los Mapas de Radiactividad Total ............................................... 54

CONCLUSIONES ......................................................................................................... 56

RECOMENDACIONES ................................................................................................. 56

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................. 57



IV

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1. Ubicación de Atlixco, Cholula y Huejotzingo……………………………..2

Figura 2.1. Relación de las placas tectónicas que interactúan en el sureste de

México……………………………………………………………………………………..7

Figura 2.2. Localización de los principales volcanes en México……………………8

Figura 2.3. Ubicación de las unidades de la geología local de Atlixco, Huejotzingo

y Cholula………………………………………………………………………………….10

Figura 3.1. Muestra de mano de una riolita……...……………………..……………13

Figura 3.2. Muestra de mano de una obsidiana……………………………………..13

Figura 3.3. Muestra de mano de una pumita………………………………………...14

Figura 3.4. Muestra de mano de un basalto…………………………………………16

Figura 3.5. Detalle de una colada basáltica de lava………………………………...17

Figura 3.6. Detalle de una colada basáltica de piroclastos………………………...17

Figura 3.7. Mineralogía de las rocas ígneas comunes y de los magmas a partir de

los que se forman………………………….............................................................19

Figura 4.1. Espectrómetro de Rayos Gamma……………………………………….25

Figura 4.2. Scintilómetro BGS-1S……………………………………………………..26

Figura 5.1. Diagrama de metodología para la adquisición, procesamiento e

interpretación de basaltos usando métodos radiactivos…………………………….32

Figura 5.2. Área de estudio (Ampliada de las cartas topográficas de Huejotzingo y

Atlixco)……………………………………………………………………………………34

Figura 5.3. Toma de muestras geológicas y de datos radiactivos del

campo…………………………………………………………………………................37

Figura 5.4. Mapa de estaciones medidas durante la exploración de

campo…………………………………………………………………………………….38

Figura 6.1. Gráfica de K-Th para rocas ígneas………………………………………44

Figura 6.2. Pirámide de Ternarios para Basaltos……………………………………46

Figura 6.3. Ubicación de Muestras de Ternarios para basaltos…………………...47



V

Figura 6.4. Mapas de Surfer de K en % y cps……………………………...............49

Figura 6.5. Imagen sobrepuesta de K en la zona de estudio……………………...49

Figura 6.6. Mapas de Surfer de U en ppm y cps…………………………...............51

Figura 6.7. Imagen sobrepuesta de U en la zona de estudio……………………...51

Figura 6.8. Mapas de Surfer de Th en ppm y cps…………………………………...53

Figura 6.9. Imagen sobrepuesta de Th en la zona de estudio……………………..53

Figura 6.10. Mapas de Surfer de Radiactividad Total……..………………………..55

Figura 6.11. Imagen sobrepuesta de radiactividad total sobre la zona de

estudio…….………………………………………………………………………….......55



VI

LISTA DE TABLAS

Tabla 4.1. Tipos de radiactividad y sus características……………………………..21

Tabla 4.2. Especificaciones técnicas del Espectrómetro GRM-260………………24

Tabla 4.3. Especificaciones técnicas del Scintilómetro GRM-1S……...………….25

Tabla 4.4. Comportamiento de minerales radiactivos………………………………29

Tabla 5.1. Cantidades de contenido de radioelementos en las rocas

ígneas…………………………………………………………………………................31

Tabla 6.1. Minerales que contienen Potasio…………………………………………50

Tabla 6.2. Minerales que contienen Uranio…...……………………………………..52

Tabla 6.3. Minerales que contienen Torio ...…………………………………………54



VII

RESUMEN

Los métodos radiactivos son utilizados en varias áreas de las ciencias,

incluyendo la geología y geofísica. En la geofísica se utilizan en la prospección de

rocas que contienen minerales radiactivos, se miden las cantidades totales de

radiactividad, así como los valores particulares de los radioelementos Torio,

Potasio y Uranio.

En este trabajo se realizó un estudio alrededor de los derrames de basaltos

que se encuentran en la región de Atlixco, Cholula y Huejotzingo, en el estado de

Puebla, con el fin de poder realizar mediciones de radiactividad total y

espectrometría de rayos gamma y adquirir muestras para analizar y correlacionar

los diferentes datos adquiridos en campo.

Durante la etapa de adquisición se programaron y realizaron varias salidas

al campo, durante éstas, se utilizaron los aparatos con los que cuenta la ESIA

Ticomán: Espectrómetro de Rayos Gamma GRM-260 y el Scintilómetro BGS-1s,

esta información se recopiló en una base de datos en Excel acomodados por

fecha y número de estación; posteriormente se les aplicó control de calidad para

su mejor procesamiento, se realizó una gráfica de relaciones entre los

radioelementos K-Th, una gráfica ternaria con los tres radioelementos y mapas de

anomalías radiactivas para poder identificar la litología existente en la región.

Como resultado se logró distinguir más de un tipo de basalto y se pudo

hacer una clasificación de éstos por medio de sus propiedades radiactivas;

también se encontraron rocas ígneas máficas, intermedias y andesitas con bajo

contenido de Potasio.



VIII

ABSTRACT

Radioactive methods are used in various areas of the sciences, including

geology and geophysics. In geophysics they are used in prospecting of rocks

containing radioactive minerals that measure total amounts of radioactivity as well

as the particular values of the radioactive elements Thorium, Potassium and

Uranium.

In this paper were done a study about basalt spills found in the region of

Atlixco, Cholula and Huejotzingo, in the state of Puebla, in order to make

measurements of total radioactivity and gamma ray spectrometry and obtain

samples to analyze and correlate data obtained in field.

During the stage of acquisition were scheduled and done several field trips,

while these, was used the equipment wich is in the ESIA Ticomán: Gamma Ray

Spectrometer GRM-260 and scintillometer BGS-1s, this information were collected

in a database in Excel organized by date and station number; then were applied

quality control for better data process, a graphic was done with relationships

between the radioelements K-Th, a ternary graphic was done with the three

radioelements and finally radioactive anomaly maps for identify the lithology

existing in the region.

As a result it was possible to distinguish more than one type of basalt and it

was able to classify them by their radioactive properties; also were found mafic

igneous rocks, intermediate and andesites low in Potassium.



IX

INTRODUCCIÓN

El presente trabajo se realizó en la región de Atlixco, Cholula y Huejotzingo,

localizados en el centro-noroeste del estado de Puebla, México.

Entre los trabajos relacionados con los métodos radiactivos se encuentra la

tesis de Hernández Mogollan H. presentada en el 2011, llamada: “Correlación

geológica con espectroscopía de rayos gamma Th, K, U. En la región de Actopan

Hidalgo bloque 7”, donde se realizó un levantamiento radiométrico,

posteriormente se procesaron los datos de espectroscopia de rayos gamma Th,

K, U y finalmente se elaboró una correlación geológica con la interpretación de los

datos obtenidos.

En la región de Puebla, se han realizado estudios en áreas diferentes al

ramo de la exploración geofísica, un ejemplo es la tesis presentada en el año

2001 con el tema “Análisis cuantitativo de formas de onda en el volcán

Popocatépetl” por Cruz Atienza V. que se enfocó en realizar un estudio acerca

varios eventos explosivos del volcán mencionado anteriormente, en el lapso de

1994 al 2001, con información obtenida del Servicio Sismológico Nacional (SSN),

cuyo objetivo fue investigar los principales parámetros físicos que gobiernan la

fuente explosiva del volcán Popocatépetl asumiendo el modelo propuesto por

Canamori y Given (1983).

Otro trabajo relacionado a la zona de estudio es el de Mori Laura, en el

2007 titulado: “Origen del matismo miocénico en el sector central de la FVTM y

sus implicaciones en la evolución del sistema de subducción mexicana” en el que

se llevó a cabo una investigación para encontrar nuevos datos relacionados a

geoquímica que ayudaron a realizar una caracterización del magmatismo

miocénico en el sector mencionado, así como un reconocimiento de componentes

y procesos en las secuencias volcánicas y finalmente se elaboró un modelo

tectónico para interpretación petrogenética.

También existe una tesis de Aparicio Juárez R., presentada en el año 2010

nombrada: “Procesamiento de datos de emisión de dióxido de azufre obtenidos



X

por espectrometría de absorción óptica diferencial en el volcán Popocatépetl” el

cual consistió en la creación de un programa con la capacidad de procesar un

conjunto de datos para ejecutar instrucciones específicas sobre él con el fin de

obtener gráficas de flujo dióxido de azufre (SO2) que consistían en graficar flujo

contra tiempo.

En ésta región también existen algunas investigaciones en relación con los

métodos radiactivos y magnéticos. En el 2011, Damas López D. realizó un estudio

en la zona de Cholula titulado “Adquisición, procesado e interpretación de datos

espectrométricos (Torio, Potasio y Uranio) en la región de Tecuanipan, Cholula-

Puebla”, con objeto de relacionar las anomalías provocadas por los elementos

radiactivos en suelos de cultivo (maíz, frijol, cebolla, árboles frutales y diferentes

tipos de flores); en el mismo año, García Cruz A. presentó la tesis titulada:

“Interpretación de datos espectrométricos de rayos gamma en la región de

Tecuanipan, Puebla” donde se realizaron 3 perfiles irregulares distribuidas en la

zona y se tomaron datos con el espectrómetro sobre éstas líneas para después

ser procesados y proseguir a la realización de mapas y perfiles de éstas para

finalizar realizando una interpretación con un modelo geológico.

Así mismo, Acevedo Rodríguez C. et al., en el 2012, en el trabajo

“Adquisición, procesamiento e interpretación geológica de datos magnéticos y

radiactivos en la zona de Huejotzingo-Cholula, edo. Puebla”, donde propusieron

un modelo geológico que incluye el basamento y la correlación de las anomalías

radiactivas de los conos volcánicos de la zona; como resultado de este trabajo,

recomiendan realizar un estudio más específico de la zona del derrame basáltico

y de cada uno de los conos y domos. También menciona que los derrames de

basaltos se pueden asociar a más de dos eventos eruptivos; de esta conclusión

se considera necesario realizar nuevos estudios radiactivos en la zona de

basaltos y enriquecer el conocimiento de ésta región con riesgo volcánico.

La anterior recomendación, es considerada para fundamentar este trabajo,

el cual incluye ciertas regiones de los municipios de Atlixco, Cholula y

Huejotzingo, estos municipios están ubicados en las Cartas Topográficas E14-

B52, Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI) escala 1:50 000 y E14-



XI

B42, INEGI escala 1:50 000 (2007) y la carta geológica-minera de los estados de

Puebla y Tlaxcala con una escala de 1:500 000 del Servicio Geológico Mexicano

(SGM).

Como se menciona en los párrafos anteriores, existen estudios

relacionados a las regiones aledañas al Popocatépetl, sin embargo, ninguno de

éstos está ligado a los derrames basálticos con estudios de radiactividad; es por

eso que este trabajo de investigación representa una clasificación de basaltos de

la zona de Atlixco, Cholula y Huejotzingo. Los métodos que se utilizaron fueron:

radiactividad total y espectrometría de rayos gamma para poder clasificar los

basaltos en función de su contenido de elementos radiactivos (Torio, Potasio y

Uranio).

Este trabajo de tesis comprende 6 capítulos:

En el Capítulo I, se presenta planteamiento del problema, objetivo general y

particular, hipótesis y localización del área de estudio.

Los antecedentes de la zona de estudio así como el marco geológico

regional y local, se presentan en el capítulo II.

El contenido del capítulo III, es una explicación geológica sobre el tipo de

roca ígnea intrusiva, los basaltos, así como sus principales características.

El capítulo IV es una definición y descripción de los métodos radiactivos y

los aparatos empleados durante el estudio de la zona.

Una explicación detallada de la metodología aplicada para la adquisición,

trabajo de gabinete, selección del área de estudio, trabajo de laboratorio y

procesamiento e interpretación de datos radiactivos, se presentan en el capítulo

V.

Los resultados obtenidos así como su análisis e interpretación se localizan

en el capítulo VI.

Para finalizar se presentan las conclusiones y recomendaciones, y por

último la bibliografía.



1

CAPÍTULO I: GENERALIDADES

1.1. Planteamiento del Problema

El área de estudio, toma su interés al ubicarse geográficamente en las

cercanías de los volcanes Popocatépetl e Iztaccíhuatl; siendo afectada

recientemente por la actividad volcánica del Popocatépetl.

Existen antecedentes de basaltos propiciados por eventos volcánicos del

Popocatépetl, que son en los que se enfoca este estudio.

La problemática planteada es identificar la presencia de diferentes

derrames de basaltos, lo cual dio la pauta y las bases para una clasificación

con mayor precisión.

Para realizar la clasificación de los basaltos, se aplicaron los métodos de

radiactividad total y de espectrometría de rayos gamma, estos métodos se

usaron en función de que los basaltos existentes, tienen una composición

diferente entre ellos y dentro de dicha composición, se tiene la presencia de

elementos como Torio, Uranio y Potasio, los cuales se pueden medir y

analizar con éstos métodos radioactivos.

1.2. Objetivos

1.2.1. Objetivo General:

Encontrar diferencias en los basaltos mediante métodos geofísicos

radiactivos, en la región de Atlixco, Cholula y Huejotzingo en el estado de

Puebla, México; y realizar una clasificación de éstos, mediante mapas de

configuraciones.

1.2.2. Objetivo Particular:

Realizar mediciones de radiactividad (total y de espectrometría de

rayos gamma), del área de estudio.

Adquirir muestras de rocas para su análisis e interpretación.



2

Obtener perfiles para la correlación geológica.

1.3. Hipótesis

¿Es posible distinguir más de un tipo de basalto en la zona de

estudio?

¿Se pueden clasificar los basaltos en base a sus propiedades

radiactivas con los elementos Torio, Uranio y Potasio?

1.4. Localización del Área de Estudio

El área de estudio se ubica geográficamente en el Eje Transversal, se

encuentra entre las coordenadas geográficas 18°57'28.87" y 19° 7'56.22"

Latitud Norte, 98°17'44.49" y 98°33'25.83" Longitud Oeste; como se muestra

en la Figura 1.1.

Figura 1.1. Ubicación de Atlixco, Cholula y Huejotzingo; Puebla (Modificado de Google

Earth).



3

La extensión del área de estudio comprende aproximadamente 531.60

, con un recorrido del perfil de alrededor de 30 kilómetros (Km),

correspondiente al sector de las cartas Topográficas publicadas por el INEGI

Atlixco y Huejotzingo, (E-14-B52 escala 1:50 000 y E-14-B42 escala 1:50

000 (2007)).



4

CAPÍTULO II: GEOLOGÍA

2.1. Antecedentes

La Faja Volcánica Trans-Mexicana (FVTM) o Eje Neovolcánico es

considerado como un arco magmático continental relacionado con la

subducción de las placas oceánicas de Cocos y Rivera por debajo de la placa

de Norte América a lo largo de la Trinchera Mesoamericana. Ésta cadena

volcánica está conformada por más de 8000 estructuras que incluyen

grandes estratovolcanes, calderas, campos de conos monogenéticos y

algunos cuerpos intrusivos (Gómez-Tuena et al., 2005).

Se ha subdividido la FVTM en tres sectores en función de su geología

y tectónica: Sector Occidental, delimitado entre la Costa del Golfo de

California y la junta triple de los rifts Zacoalco, Chapala y Colima (Allan,

1986); el Sector Central, entre las estructuras anteriores y el sistema de fallas

Taxco. San Miguel de Allende (Alaniz-Álvarez et al., 2002); y Sector Oriental,

ubicado entre las fallas mencionadas y las costas del Golfo de México.

La Sierra Nevada es la cordillera de 70km de longitud que va del

Popocatépetl en el sur, a los lomeríos que descienden del Monte Tláloc al

norte. También es llamada Sierra de Río Frío y está conformada por los

montes el Tláloc (4125 m/nm), el Telapón (4065 m/nm), el Yoloxóchitl (3900

m/nm), los Potreros (3600 m/nm), el Papayo (3640 m/nm), el Tlamacas (3220

m/nm), el Tejolota (3020 m/nm), la Mesa (2800 m/nm), y el Tezoyo (2660

m/nm). El monte Tláloc y el cerro Telapón se formaron hace 5 millones de

años, a finales del Mioceno, terminando su formación a principio del

Pleistoceno hace dos millones de años; todas estas cimas son el producto de

efusiones andesíticas y dacíticas a través de estratovolcanes, que crearon

abanicos volcánicos.

El volcán Popocatépetl, que se localiza a19°01'60" N, 98°37'60" W, es

un estratovolcán Andesítico-Dacítico, tiene una altura de 5 452 msnm, y su

diámetro de cráter es de 900m, con una profundidad de éste de 150m, el



5

área del edificio volcánico es de 500 y colinda con los estados de Puebla,

México y Morelos. Es uno de los volcanes más activos en México y uno de

los más peligrosos del planeta. Después de 70 años de inactividad reinició su

actividad el 21 de diciembre de 1994.

En estos últimos 17 años ha tenido etapas efusivas y explosivas

asociadas con el crecimiento y destrucción de domos de lava en el interior del

cráter. Ha presentado en dos ocasiones flujos piroclásticos y lahares, que

llegaron incluso hasta Santiago Xalitzintla, Puebla.

Un análisis de su morfología y evolución geológica muestran que ha

presentado varias etapas de crecimiento, que formaron al menos tres

volcanes previos, los cuales fueron destruidos por erupciones

extraordinariamente grandes: el Volcán Nexpayantla hace >400 000 años, el

Ventorrillo hace 23 000 y el Fraile hace 14 500 años (Robin, 1984; Boudal,

1987).

El cono moderno del Popocatépetl, formado por diversos flujos de lava

intercalados con depósitos piroclásticos andesítico-dacíticos, inició su

construcción hace 23,000 años según Siebe y Macías (2004).

En lo que concierne a estudios desarrollados sobre el Popocatépetl,

muestran que el volcán tiene menos de 730,000 años. El cono original del

edificio es de composición andesítica y dacítica (Robin, 1984).

2.2. Marco Tectónico

Uno de los rasgos característicos de la Geología de México, según

Mooser (1971), es la zona volcánica de la parte Central de México (Figura

2.1), por la orientación con respecto a la fosa de Acapulco, marcada por una

zona de subducción de la Placa de Cocos debajo de la Placa

Norteamericana, comenzando al sur del paralelo de los 19° y termina entre

los 20° y 30° hacia el Norte, asociada con el sistema de fallas Motagua-

Polochic ubicada en Guatemala que constituye el límite entre la Placa

Norteamericana y del Caribe y este sistema sigue hasta la Fosa de Acapulco



6

cortando el suroeste del Estado de Chiapas, además marca un límite muy

importante entre dos regiones geológicas distintas; el Macizo Paleozoico de

México y de tipo molasa continental equivalente al grupo Balsas, en

Guatemala, por este hecho a esta zona se le considera como un Sistema

Volcánico Transversal con respecto a la Sierra Madre Oriental y a la Sierra

Madre Occidental que corren en dirección norte-sur siguiendo la

configuración de la República Mexicana (Del Castillo, 1978).

La placa de Cocos puede dar origen a sismos de grado 8.5 escala de

Richter por la Trinchera de Acapulco y debajo de las costas del continente.

Aunque se pueden registrar temblores de 7.8 a profundidades mayores (100

km), donde se aprecia un esfuerzo tensional por el incremento de la

inclinación de la placa; un ejemplo de estos esfuerzos es el eje neovolcánico,

ya que el flujo térmico necesita la presencia de una zona plástica en la

corteza con temperaturas de 300° a 1000°C desde profundidades de unos 10

km que impide la acumulación de esfuerzos sismogenéticos hasta su base a

unos 45 km; sobre la corteza se caracteriza por su rigidez, en donde se

pueden dar paso a fracturamientos, en donde se presentan sismos de 0 a 15

km y con magnitudes máximas de 6.5°-7.0°, lo cual es acorde con los

esfuerzos tectónicos ejercidos en un arco posterior (Mooser, 1958).



7

Figura 2.1. Relación de las placas tectónicas que interactúan en el Sureste de México.

Las abreviaciones son: AVTM =Arco Volcánico Transmexicano o Eje Neovolcánico,

CVT=Campo Volcánico de los Tuxtlas, AVCM=Arco Volcánico Centroamericano,

AVC=Arco Volcánico Chiapaneco, TMA=Trinchera Mesoamericana, RT=Ridge de

Tehuantepec. Las líneas azules representan la profundidad del plano de Benioff de

Pardo y Suárez (1995) y Rebollar et al., (1999). Tomada de Acevedo Rodríguez C. et al.

en el 2012 realizaron el trabajo: “Adquisición, procesamiento e interpretación

geológica de datos magnéticos y radiactivos en la zona de Huejotzingo-Cholula, Edo.

Puebla”.

La Placa Norteamericana avanza al suroeste con 2.7 cm/año mientras

que la placa de Cocos se hunde a una velocidad de 5cm/año al noreste,

resultando así la velocidad promedio absoluta de subducción es de 7.7

cm/año, con vector al noreste con dirección ligeramente oblicua a las costas

del Sur de México, produciendo un pequeño esfuerzo oblicuo de cizalla a la

izquierda, éste incrementa considerablemente a partir del Pleistoceno por la

apertura del Rift de Colima que empuja el sur de México al este y a su vez del

extremo noroeste al sureste; la velocidad de entrada crece y aumenta la

capacidad de interacción con la Placa Norteamericana, por lo que el ángulo

de subducción de la Placa de Cocos disminuye (Figura 2.1). Debido a esto, la



8

dirección del movimiento de las Placas de Cocos-Norteamericana no es

perpendicular a la trinchera (Urrutia y Del Castillo, 1977), provocando que la

Placa de Cocos forme ángulos diferentes en la entrada.

2.3. Geología Regional

En la FVTM, se localizan la mayor concentración de los volcanes más

grandes del país (Macías, 2005), con una variedad de formas volcánicas

como conos monogenéticos, estratovolcanes con un elevación alrededor de

los 4000m, volcanes en escudo, volcanes compuestos, calderas, lavas

fisurales y domos (Ferrari, 2000) como puede observarse en la Figura 2.2.

Figura 2.2. Localización de los principales volcanes (triángulos negros), éstos se agrupan entre el paralelo 19 y 20° de latitud Norte para formar la

Faja Volcánica Transmexicana (FVTM). Sin embrago existen otras regiones volcánicas aisladas como las islas Revillagigedo, el complejo volcánico de

Tres Vírgenes, el campo volcánico de los Tuxtlas, el arco volcánico Chiapaneco (Gómez Tuena, 2005). Tomada de Acevedo Rodríguez C. et al.

en el 2012.



9

2.4. Geología Local

La geología de la región de Atlixco, Cholula y Huejotzingo, Puebla,

comprende la siguiente lista de unidades, que son representadas por la

Figura 2.3 marcadas con colores y letras.

a) Avalanchas de escombros Iztaccíhuatl. Comprende una de las

unidades volcánicas más antiguas, evidencias del depósito se

observan en el fondo de las barrancas al sur del área. Quedan como

evidencias también relictos (remanentes) de montículos de lava, la

avalancha está sepultada por depósitos volcánicos más recientes,

como son los volcanes monogenéticos.

b) Piroclastos Calpan. Aquí hay varios tipos de depósitos:

probablemente son flujos de piroclastos, lahares e intercalaciones de

depósitos de caída. Los depósitos proceden del volcán Iztaccíhuatl

principalmente y yacen a la avalancha de escombros Iztaccíhuatl.

c) Conos y domos monogenéticos. Son diferentes formas volcánicas,

junto con los derrames de lavas y forman parte del relieve endógeno.

d) Flujo de lava Nealtican.Esta es la zona de interés el presente estudio,

consiste en un flujo de lava que forma un cono no mayor a los 30

metros de alto y 100 metros de diámetro que se encuentra reducido

por una pendiente al este del pie de monte del Volcán y al sur de

Santiago Xalitzintla y San Nicolás de los Ranchos. El flujo de lava

varía de 20 a 100metros de esperos y alrededor de 20km de largo;

sobre Calpan intercepta un abanico de depósitos de flujo de lava de

Tres Cruces y más abajo de los lahares de Xalitzintla y Tecuinapan.

e) Depósitos de Lahares. Se distinguen en dos zonas. En Xalitzintla

estos depósitos yacen en el drenaje del valle Espinera, pertenecen a la

ladera este del volcán Popocatépetl y se desarrolla a lo largo del

contacto de litología entre la lava de las Crucesy Calpan. Y el depósito

de Tecuanipan que tiene una serie de pequeñas terrazas y subniveles

a lo largo del Río Nexapa, desde San Nicolás de los Ranchos hasta

Santa Isabel Cholula de 1 a 2 metros de espesor que consiste en un



10

depósito de lahar de fragmentos subangulosos a subredondeados de

andesita-dacita y como matriz tiene fragmentos muy pequeños de

pieda pómez. Se considera que es equivalente a la porción superior de

los lahares de Xalitzintla relacionados a un movimiento por la lava de

Nealtican modificando su drenaje.

f) Depósitos piroclásticos del volcán Popocatépetl y aluvión.

Comprenden a los depósitos de caída de pómez de los últimos 5000

años del volcán Popocatépetl. Se pueden reconocer en el área

diferentes horizontes de estos depósitos que cubren toda la zona de

estudio y alternan con suelos y materiales aluviales.

Figura 2.3. Ubicación de las unidades de la geología local de Atlixco, Cholula y

Huejotzingo, mostrando con amarillo las avalanchas de escombros del Iztaccíhuatl,

azul los piroclastos Calpan, naranja los conos y domos monogenéticos, morado los

flujos de lava de Nealtican, rosa los depósitos de Lahares y verde los depósitos

piroclásticos del Popocatépetl(Modificado de Google Earth).



11

CAPÍTULO III: BASALTOS

Los basaltos son rocas ígneas generalmente sólidas y es el tipo de

roca más común en la corteza y cubre la mayoría del fondo oceánico. Se

conforma por minerales oscuros que le proporcionan una coloración

generalmente negra o gris. Los basaltos se forman cuando la lava llega a la

superficie de la Tierra proveniente de un volcán y se enfría.

A continuación se presenta una explicación y clasificación de las rocas

ígneas, incluyendo los basaltos que fueron las rocas estudiadas a lo largo de

este proyecto.

3.1. Rocas Ígneas Un 95% del volumen de los 16 km exteriores del globo se encuentran

compuestos de rocas de origen ígneo, formando así la mayor parte de la

corteza terrestre.

Las formaciones de dichas rocas son debido a la solidificación de un

material fundido; cuando un volcán tiene actividad provoca el arrojo de

magma y lleva consigo productos piroclásticos, en el momento que estos

llegan a la corteza, pierden movilidad y dan paso a la formación de las rocas

ígneas de diversas características (Leet Judson, 2000).

Existen dos clasificaciones de las rocas ígneas:

Intrusivas: Son aquellas que se forman en profundidad, debido a que

el magma pierde su movilidad antes de alcanzar la superficie y acaba

cristalizado en profundidad (in= dentro; trudere= empujar). Estas rocas

solo pueden apreciarse cuando están expuestas a la superficie a

través de la eliminación subsecuente de capas terrestres o mediante

movimientos propios de la Tierra.

Extrusivas o Volcánicas: Provienen del griego (ex= fuera; trudere=

empujar), y son las rocas que se forman cuando se solidifica la roca

fundida en la superficie terrestre.



12

En la región comprendida en este estudio se pueden apreciar las rocas

extrusivas y fueron parte de interés para este proyecto debido a que los

basaltos se encuentran dentro de esta clasificación; por lo tanto, solo se

realizara énfasis en las rocas extrusivas.

3.2. Clasificación de las Rocas Ígneas

3.2.1. Rocas Ígneas Extrusivas

Como fue antes mencionado, las rocas volcánicas extrusivas, son

aquellas que se forman cuando la lava es solidificada y se aloja en la

superficie de la tierra, las rocas de este tipo más significativas son:

3.2.1.1. Felsita Es una roca de textura muy fina cuyos cristales sólo pueden ser

distinguidos con la ayuda del microscopio. Es sinónimo de afanítico o

microcristalino (Dávila, 2011).

3.2.1.2. Riolita

Es el equivalente extrusivo del granito, la cual está compuesta

esencialmente de silicatos claros, por esto sus colores suelen ser de marrón

claro a rosa o, a veces, un gris muy claro. Tiene textura afanítica (o de granos

muy finos), frecuentemente tiene fragmentos vítreos y huecos que indican

que su enfriamiento fue rápido.

Si esta contiene fenocristales (es decir que contiene cristales mucho

mayores a la materia que le rodea), son comúnmente pequeños y están

compuestos por cuarzo o por feldespato potásico. El depósito de la riolita es

muy poco frecuente y menos voluminoso que otros (Figura 3.1).



13

Figura 3.1. Muestra de mano de una riolita. (Toma del libro de la Ciencias de la Tierra

Tarbuck, edición 2005, trad. de 8ª ed).

3.2.1.3. Obsidiana

Es una roca vítrea de color oscuro que se origina cuando la lava rica

en Sílice se enfría rápidamente. Son normalmente de color negro o marrón

rojizo con un contenido de Sílice elevado; por lo cual, su composición es

similar o parecida a las rocas ígneas claras. El color oscuro es por la

presencia de iones metálicos (Figura 3.2).

Figura 3.2. Muestra de mano de una Obsidiana (Tomada del libro de Ciencias de la

Tierra Tarbuck, edición 2005, trad. de 8ª ed).



14

3.2.1.4. Pumita

Es una roca volcánica, que tiene una textura vítrea. Se caracteriza por

su gran cantidad de acuolas o poros, su densidad es de 0.7 a 1.1 gr/ ,

burdamente conocida como piedra pómez. (Dávila, 2011). Se forma cuando

grandes cantidades de gases escapan a través de la lava para generar una

masa gris y porosa. En algunas rocas de este tipo, se pueden apreciar flujos,

que indican que hubo algún movimiento antes de que se completara la

solidificación (Figura 3.3).

Figura 3.3. Muestra de mano de pumita, una roca vítrea que contiene numerosas

vesículas (Tomada del libro de Ciencias de la Tierra Tarbuck, edición 2005, trad. de 8ª

ed).

3.2.1.5. Basalto

Esta roca es una de las más comunes, es de grano fino y de color verde

oscuro a negro. Su composición principalmente es de piroxeno y plagioclasa

rica en Calcio con cantidades menores de olivino y anfíbol o

ferromagnesianos, feldespatos, plagioclasas.

Se solidifica presentando prismas hexagonales conocido como basalto

columnar. Se tiene la impresión de morfología tipo carst cuando esta se

erosiona.

El basalto vítreo se denomina taquilita; el vidrio basáltico que contiene

fenocristales de olivino y augita Iimburgita, los análisis sugieren que las



15

limburgitas son normalmente no saturadas. Son comunes los basaltos

amigdaloides y porfídicos, las amígdalas están frecuentemente rellenas de

zeolitas.

Las toleitas son un importante tipo de basalto, constituidas por una

plagioclasa básica y pigeonita (un piroxeno), con vidrio intersticial o

crecimiento interno de feldespato cuarzo-alcalino.

La absaroquita es un basalto porfídico que contiene una pequeña

cantidad de ortoclasa en la pasta. La augita está constituida por fenocristales

de augita, algunas veces con biotita u hornblenda, dispuestas en una pasta

vítrea, generalmente rica en sodio. La ankaramita es un basalto olivínico rico

en augita.

Con disminución en el contenido de feldespatos, los basaltos se

transforman en tipos ultrabásicos, mientras que con un aumento en el

contenido de sodio de la plagioclasa, andesina u oligoclasa, unido al

desarrollo de la hornblenda, producen andesita. Un aumento en feldespato

alcalino proporciona los traquibasaltos y basaltos alcalinos.

Los basaltos se encuentran generalmente en forma de mantos de lava

que pueden ser extensos, siendo expulsados frecuentemente por fisuras, y

algunas veces por chimeneas de tipo central. En pequeña escala, los diques

y láminas de rocas básicas son a menudo de grano lo suficientemente fino

como para permitir la utilización del término basalto. En regiones donde las

coladas basálticas están desarrolladas, coexisten con pequeñas cantidades

de otros tipos de lavas. Los basaltos son el equivalente volcánico (textura

fina) de los gabros, como rocas plutónicas (textura gruesa) y de las doleritas

de grano medio (hipoabisal).

Los basaltos se caracterizan por el bajo contenido de SiO2 (45.50 %),

siendo los tholeíticos los que tienen la concentración más alta. Son en

general abundantes FeO, MgO y CaO, mientras que Na2O y K2O se

encuentran en pequeña proporción, especialmente en los basaltos olivínicos.



16

Si es porfídico (es decir con minerales relativamente grandes encajados

en la pasta), comúnmente la roca contiene fenocristales de un tamaño

pequeño de plagioclasa cálcica (una variedad de feldespato compuesta por

Sodio y Calcio) de colores claros. Cuando la roca se ve alterada se da lugar a

la formación de suelos calco-sódicos o magnesianos (Figura 3.4.).

Figura 3.4. Muestra de mano de un basalto (Foto de E. J. Tarbuck.; Tomada del libro de

la Ciencias de la Tierra Tarbuck, edición 2005, trad. de 8ª ed).

Para reconocer una roca volcánica básica (con bajo contenido SiO2)

normalmente se debe observar su coloración, negro o verde oscuro por la

alteración de minerales ferromagnesianos (piroxeno y olivino), también puede

ser color rojizo por la liberación de Óxidos de Hierro. Cuando su textura suele

ser vítrea es porque sólo está compuesta por vidrio volcánico, también puede

ser microcistalina o porfídica.

Los minerales fundamentales en la composición de los basaltos son el

olivino, los piroxenos y la plagioclasa cálcica, aunque también pueden

presentar en menor cantidad magnetita, analcima y anfíbol.

A continuación en las Figuras 3.5 y 3.6 se presentan imágenes obtenidas

en campo durante la realización de este proyecto donde pueden observarse

diferencias entre las características de basaltos.



17

Figura 3.5. Detalle de una colada basáltica de lava (Fotografía obtenida en la zona de

estudio).

Figura 3.6. Detalle de una colada basáltica de piroclastos (Fotografía obtenida en la

zona de estudio).



18

Las rocas volcánicas básicas son el producto de la erupción de

magmas máficos en superficie. Normalmente las estas rocas volcánicas van

asociadas con un cortejo de rocas del mismo carácter, o en la profundidad

que representan la fuente. Los basaltos son una de las rocas más

abundantes en el planeta y se originan en diversos contextos tectónicos.

Generalmente están asociados a contextos extensivos, tanto en rift oceánico

como continental. También se dan en contextos de subducción, muy

relacionados a arco isla, así como de colisión. La presencia de abundantes

fenocristales de olivino pone de manifiesto el carácter alcalino de esta roca.

Los basaltos no suelen contener importantes cantidades de minerales

metálicos, no obstante están relacionados de manera indirecta con la

generación de yacimientos de sulfuros masivos, entre otros. Este tipo de

rocas han sido utilizadas como revestimiento, ya que son resistentes al

desgaste así como al ataque químico. Otro de sus usos ha sido como

material de construcción y la pavimentación de calles y carreteras.

3.3. Composiciones Ígneas

Las rocas ígneas principalmente se encuentran compuestas por

silicatos. Sin embargo, la composición mineral de una roca ígnea está

determinada por la composición química del magma que le dio origen a su

cristalización. El magma tiene 8 elementos principales: Aluminio (Al), Calcio

(Ca), Sodio (Na), Potasio (K), Magnesio (Mg), Oxigeno (O) y Sílice (Si).

Conforme el magma se enfría y solidifica, los elementos se combinan para

formar 2 grupos importantes de silicatos:

Silicatos oscuros o ferromagnesianos: son minerales en hierro y en

magnesio, o ambos, y comúnmente con bajo contenido en sílice.

Los más comunes de la corteza terrestre son el olivino, piroxeno, el

anfíbol y la bistita.

Silicatos claros: son aquellos que contienen mayores cantidades de

potasio, sodio y calcio que de hierro y magnesio. Como grupo son



19

más ricos en sílice. Entre los silicatos claro se cuentan el cuarzo, la

mascocita y feldespatos.

3.4. Composiciones Graníticas Frente a Composiciones Basálticas

A pesar de la variedad composicional, las rocas ígneas pueden

clasificarse, en función de sus proporciones de minerales oscuros y claros.

En la Figura 3.7 se puede apreciar a un extremo las rocas compuestas

fundamentalmente por silicatos de colores oscuros y claros. Los claros son:

cuarzo y feldespatos.

Las rocas que contiene cantidades sustanciales de silicatos oscuros y

plagioclasas rica en calcio, pero no es cuarzo, se dice que tiene una

composición basáltica; las cuales contienen un elevado porcentaje de

minerales ferromagnesianos o también conocidas como máficas, ésta por su

contenido de hierro tienden a ser de colores oscuros y más densas que otras

rocas ígneas.

Figura 3.7. Mineralogía de la rocas ígneas comunes y de los magmas a partir de los

que se forma (Dietrich, Daily y Larsen). Gráfica tomada del libro de la Ciencias de la

Tierra Tarbuck, edición 2005, trad. de 8ª ed.



20

CAPÍTULO IV: MÉTODOS RADIACTIVOS USADOS EN LA

EXPLORACIÓN GEOFÍSICA

En este capítulo se da una explicación sobre los métodos radiactivos e

instrumentos utilizados para medir la radiactividad total y la espectrometría

de rayos gamma durante la adquisición de datos.

4.1. Espectrometría de Rayos Gamma

Las rocas ígneas (intrusivas y extrusivas) y sedimentarias (arcillas)

tienen minerales radiactivos en ellas que pueden medirse y permiten saber

sus propiedades radiactivas y poder clasificar y diferenciar su contenido en

formaciones rocosas.

La espectrometría de rayos gamma es una técnica asociada a la

identificación de fuentes de radiación. La herramienta de rayos gamma mide

la radiactividad natural de las formaciones de las rocas. Los instrumentos

radiométricos usados para la detección de rayos gamma primero detectan la

radiación, posteriormente hacen una amplificación del pulso que pasa por un

convertidor análogo digital y se analizan los espectros y se visualiza en la

ventana del aparato.

La mayor parte de la radiación gamma natural encontrada en la Tierra

es emitida por elementos radiactivos de la serie del Uranio, Torio y Potasio.

4.1.1. Principios de la Radiactividad

En 1896 el científico Henry Becquerel descubrió que ciertas sales de

Uranio emitían radiaciones espontáneas. La radiactividad se define como un

fenómeno físico debido a la emisión espontánea donde los núcleos de

algunos elementos químicos que emiten radiaciones.

Las radiaciones pueden ser emitidas de dos formas:



21

Electromagnéticas, las cuales pueden presentarse en forma de

rayos X o rayos gamma.

Corpusculares, que pueden ser mediante núcleos de Helio,

electrones o positrones, protones, entre otras.

Por lo tanto la radiactividad se ve presente debido a un fenómeno que se

presenta en los núcleos de algunos elementos, que se encuentran inestables

y pueden transformarse o decaer en otros elementos más estables.

4.1.1.1. Tipos de Radiactividad

La radiación es cualquier emisión de algo que viaja en línea recta a

partir de cualquier cosa, transportando energía según el Diccionario de la

Real Academia Española (DRAE).Existen varios tipos de radiación, y a

continuación se presenta una tabla (Tabla 4.1) que muestra una relación de

los rayos Alfa, Beta y Gamma.

Nombre Letra Griega Masa(unidad de masa atómica)

Carga

Alfa 4 2+

Beta

1-

Gamma 0 0 Tabla 4.1. Tipos de radiactividad y sus características.

Fuente: Manual de operaciones del espectrómetro geofísico de rayos gamma GRM-

260.

En el centro de los átomos existe un núcleo que contiene protones,

electrones y neutrones en contacto constante entre ellos, en algunas

ocasiones la cantidad es muy elevada y el núcleo se vuelve inestable y busca

estabilizarse expulsando partículas, de este manera se determina la emisión

de las distintas formas de radiación que se explicarán a continuación.

Los rayos alfa (α) son expulsados cuando dos protones y dos

neutrones producen un núcleo resultante quitando dos unidades de carga; se

forman cuando se emiten partículas positivas con núcleos de Helio-4 (2



22

neutrones y 2 protones con 5MeV) y presentan una ligera desviación cuando

se encuentran en un campo magnético.

Puede definirse la expulsión de partículas beta (β) como la expulsión

de un electrón y un neutrino (partícula sin carga ni masa) produciendo un

núcleo con una unidad más de carga pero conservando la misma cantidad de

masa. Las partículas de radiación β tienen energía típica de 1MeV, son más

ligeras que las partículas Alfa, y por lo tanto más rápidas.

En la radiación gamma los rayos son únicamente fotones emitidos

por los átomos que pasan por alguna desintegración alfa o beta, esto sucede

gracias a que los núcleos no son estables durante este proceso pero llega un

punto donde los átomos se inclinan hacia una configuración más estable. La

expulsión de rayos son radiaciones electromagnéticas invisibles y muy

importantes con frecuencias mayores a las de los rayos X, que se diferencian

por su fuerte penetración en capas absorbentes alrededor de la muestra

radiactiva.

De esta manera, si se tiene, por ejemplo, una muestra macroscópica

de Uranio-238 (92 neutrones y 146 protones) el átomo original puede

desintegrarse dejando una partícula alfa y un átomo de un elemento

diferente, esto sucede cuando el Uranio de 92 protones emite un núcleo de

Helio (2 protones) convirtiéndose en un nuevo elemento con 90 protones:

Torio, elemento inestable, que si se desintegra a 88 protones se convierte en

Radio, que a su vez puede producir Radón.

Como ejemplo de la desintegración beta si se tiene Radio-228 (88

protones y 140 neutrones) y se desintegra un neutrón en un protón con un

antineutrino electrónico (partícula neutra con un spin hacia la derecha,

contrario al neutrino) y un electrón da lugar al Actinio-228 (89 protones y 139

neutrones) que puede volver a desintegrarse en Torio-228 (90 protones y 138

neutrones).En un campo magnético la trayectoria de las partículas alfa se

desvían hacia el polo negativo (por lo que se comprueba que son partículas

positivas), las partículas beta se dirigen hacia el polo positivo (por ser



23

negativas) y los rayos gamma no se desvían en absoluto ya que son

eléctricamente neutros.

4.2. Aparatos

En esta parte se hablará de cada uno de los aparatos utilizados

durante la adquisición de datos.

4.2.1. Espectrómetro GRM-260

El aparato que se utilizó para medir espectroscopía de rayos gamma

es el espectrómetro GRM-260 (Figura 4.1), que es con el que cuenta la

escuela, y sirve para medir los espectros de radio-nucleídos naturales y

artificiales. Es el método nuclear más utilizado para control de radiación

ambiental, estudios geológicos de litología y estratigrafía entre otros.

El principio de medición de este aparato se basa en la captura de las

cuentas gamma emitidas en el detector de centelleo. Estos poseen energía

muy característica que se transforma en impulsos eléctricos con alturas que

son proporcionales a su energía.

El instrumento analiza estos pulsos y se clasifican en los canales

individuales del espectro medido. La reactividad de las rocas generalmente

tiene una fuente natural de radiación que es Torio (Th), Potasio (K) y Uranio

(U). El isotopo K emite rayos gamma con una energía de 1.461 MeV, su

determinación es directa y se da en porcentaje de masa. El Uranio se basa

en la detección de radio nucleídos de Bismuto, que pertenece a la serie de

desintegración del U que emite una energía de 1.764 MeV. El contenido de

Torio se da en forma indirecta a partir del radio nucleído Tl que emite una

energía de 2.615 MeV procedente de la serie de desintegración del Th y se

da en eTh ppm.



24

4.2.1.1. Especificaciones Técnicas del espectrómetro

A continuación se presenta la Tabla 4.2 con las especificaciones

técnicas del espectrómetro GRM-260.

Detector NaI (Tl) o BGO 2 "x2" con revestimiento geométrico

fotomultiplicador y se coloca en el centro de la

cubierta a 45mm de distancia de la parte frontal.

Resolución de

Energía

mejor que el 8,5% para el NaI (Tl) (a 0.662 MeV)

mejor que el 13,0% de BGO (a 0.662 MeV)

Rango de

Energía

Hasta 3MeV

Fuente de

referencia

Cs137, actividad 10 kBq

Forma de pulso Semi-gaussiano 1µs

Analizador 256 canales de hasta 70,000 pulsos por segundo.

4ROI (región de interés).

K, U y Th en % y ppm

Tasa de medida en nGy/h o eU

Modos de

trabajo

Solo espectro

Medición del perfil

Indicación de tasa de dosis

Unidad de

control

Teclado numérico con pantalla gráfica

Interface PC RS 232C

Fuente de

alimentación

Pilas recargables (tiempo de vida mínima 15 horas)

Dimensiones 270 x 130 x 180 mm (largo, ancho, altura)

Peso 3.1 kg

Condiciones de

Ambiente

-10 a 60 ° C

Resistencia al agua

Accesorios

Estándar

Cargador de batería

Cable de conexión para la PC

Software para el de la PC y transferencia de datos

Manual de Operaciones

Caja de Transporte

Tabla 4.2. Especificaciones Técnicas del Espectrómetro GRM-260. Tomado de la

página 3 del manual de operaciones “Geophysical Gamma-Ray Spectrometer GRM-

260” Versión 2.0 emitido por la compañía GF Instruments.



25

Figura 4.1. Espectrómetro de Rayos Gamma.

4.2.2. Scintilómetro BGS-1S

El Scintilómetro modelo BGS-1S de la compañía Scintrex (Figura 4.2),

es un instrumento que se encarga de detectar y medir la radiación ionizante.

El aparato contiene un centellador que genera fotones de luz en respuesta a

la radiación incidente, un tubo fotomultiplicador que convierte la luz en una

señal eléctrica, para poder procesar la salida del tubo. El aparato puede

medir tanto la intensidad como la energía de la radiación incidente. La Tabla

4.3 muestra las especificaciones técnicas de este aparato.

4.2.2.1. Especificaciones técnicas del Scintilómetro

Modos de trabajo Medición del perfil

Unidad de control Cambio de escala con perilla y

medidor con aguja

Tipo Contador de centellas

Marca Scintrex

Modelo BGS-1S

Peso 2.3 KG

Tabla 4.3. Especificaciones Técnicas del Scintilómetro BGS-1S.



26

Figura 4.2. Scintilómetro BGS-1S.

4.3. Minerales radiactivos

La radiactividad natural es una propiedad que poseen los núcleos de

ciertos átomos, que les permiten romperse espontáneamente y desprender

partículas y energía.

Un mineral radiactivo es aquel que contiene Torio o Uranio como

componente principal en cantidades mayores al 0.10%; es decir, son aquellos

que se componen de uno o más elementos radiactivos.

Por su origen pueden clasificarse en:

Primarios: Son todos aquellos formados por precipitación directa de

soluciones de filiación magmática.

Secundarios: Estos resultan de la alteración de los primarios ya sea

por intemperismo o por cualquier proceso (Coppens R., 1969).



27

4.3.1. Uranio

Es un elemento de los actínidos de la tabla periódica de símbolo U,

número atómico 92 y peso atómico 28. Este elemento es una mezcla de tres

isótopos: U234, U235 y U238; es un metal muy denso, fuertemente

electropositivo y reactivo, dúctil y maleable, no es un buen conductor de

electricidad.

Debido a que el Uranio es un elemento radiactivo sus efectos sobre la

salud pueden dar efectos químicos después de la toma de grandes

cantidades y estos pueden provocar efectos como enfermedades en el

hígado.

Las personas expuestas a los radionucleidos del Uranio que se forman

durante la desintegración radiactiva pueden desarrollar cáncer en unos años.

También pude causar efectos en la reproducción en accidentes de centrales

nucleares.

El Uranio es muy reactivo, debido a ello los compuestos de este se

han formado durante reacciones del Uranio con otros elementos y sustancias

que se disuelven en agua.

Sus concentraciones en los suelos son generalmente muy bajas; estas

concentraciones son normalmente más altas en suelo rico en fosfato.

4.3.2. Potasio

El Potasio es un elemento químico con símbolo K, número atómico 19

y ocupa un lugar intermedio dentro de la familia de los metales alcalinos.

Es un metal radiactivo y blando, es el séptimo más abundante de la

corteza terrestre.



28

El Potasio puede ser encontrado en vegetales, frutas, patatas, carne,

pan, leche y frutos secos. Es importante para la salud ya que cuando los

riñones no funcionan bien se puede dar acumulación de potasio.

Su presencia es de gran importancia para la salud del suelo, el

crecimiento de las plantas y la nutrición animal.

4.3.3. Torio

El símbolo del Torio es Th, su número atómico es el 90. Es uno de los

elementos de la serie de los actínidos. Es radiactivo y el metal o sus óxidos

se utilizan en algunas lámparas electrónicas, fotoceldas y electrodos

especiales para soldadura.

El Torio puede ser convertido en uranio 233, que es un combustible

atómico. La monacita es un mineral de Torio común y se obtiene

principalmente como una arena que se separa de otras arenas por medios

físicos y mecánicos.

El Torio afecta a la salud cuando hay personas que viven cerca de

vertederos con grandes cantidades de este elemento y las personas que

trabajan en industrias o laboratorios mineros, molineros o del Torio también

pueden experimentar exposiciones que superan la natural.

Respirar el Torio puede desarrollar cáncer de pulmón y páncreas y

también puede cambiar el material genético, enfermedades en el hígado,

puede almacenarse en los huesos y la respiración de grandes cantidades

puede ser letal.

4.4. Comportamiento de los minerales radiactivos

A continuación se muestra una tabla (Tabla 4.4) donde se representan

los elementos radiactivos, los minerales que lo contienen y dónde pueden



29

encontrarse dichos minerales y posteriormente una explicación breve de

éstos.

Elemento Porción presente en la

corteza terrestre

Minerales que contienen dicho

elemento

Dónde se encuentran dichos minerales

Uranio

0.0003%

(3g por Ton de roca)

Uraninita Pegmatitas, yacimientos hipogenéticos.

Pechblenda Vetas de tipo mesotermal, rocas ígneas y metamórficas.

Davidita Vetas hidrotermales, a mayor temperatura y presión que la

Pechblenda.

Carnotita Polvo formado por partículas amorfas en rocas sedimentarias.

Uranofano Depósitos secundarios de calizas y areniscas.

Torio

0.001%

(10g por Ton de roca)

Orangita Granitos y pegmatitas.

Torianita

Monacita Pegmatitas, granitos gneises en forma de pequeños cubos.

Torita Granitos, gneises y pegmatitas, así como arenas y gravas derivadas de

esas rocas.

Potasio

2.54%

Carnalita Se encuentran en lechos marinos y lagos con grandes depósitos de

ellos Langbeinita

Polihalita

Silvina Tabla 4.4. Comportamiento cualitativo de minerales radiactivos (Elaborada a partir de

www.lenntech.es/periodica/elementos).

Uraninita. Es un óxido de Uranio que se presenta en forma de cristales

cúbicos y octaedrales. Exhibe un color negro, negro verdoso y negro

grisáceo.

Pechblenda. Es una variedad de la Uranita y es el componente

principal de todos los yacimientos importantes y proporciona la mayor

parte del Uranio producido en el mundo.

Davidita. Este mineral es un óxido de Tierras raras, Fierro y Titanio, su

color varía de gris oscuro a negro con lustre vítreo submetálico. Se le

encuentra en masas angulares e irregulares, algunas veces presenta

contornos de cristal.



30

Carnotita. Es un Venadato de Potasio y Uranio, de él se ha obtenido la

mayoría del Uranio en yacimientos secundarios y se encuentra como

polvo formado por partículas amorfas o agregados microcristalinos.

Uranofano. Es un Silicato Hidratado en Uranio y Calcio y presenta

pequeños prismas aciculares formando agregados radiales o más

compactos con estructura fina y fibrosa.

Torianita. Es un Óxido de Torio, con un sistema cúbico tiene un color

gris oscuro a negro, tiene aspecto en cristales del sistema cúbico a

veces deformados.

Monacita. Es un fosfato de tierras raras, principalmente del grupo del

Cerio, que contiene del 1 al 15% de Óxido de Torio, tiene un color

negro a pardo y un lustra submetálico, opaco o grasoso.

Torita. Es un Silicato de Torio que se presenta en pequeños cristales

prismáticos de sección cuadrada y extremos piramidales, semejantes

a los del zircón.

Carnalita. Compuesta por Cloruro doble de Potasio y Magnesio, tiene

cristales con apariencia hexagonal pero ordinariamente se presenta en

masas cristalinas de análogo aspecto al de la halita y silvina es

incolora cuando es pura o diversamente colorada.

Langbeinita. Es un Fosfato de Potasio y Magnesio, raya de color

blanco, brillo vítreo, es opaca y sus colores pueden variar de violeta,

incoloro, gris, verduzco, amarillento.

Polihalita. Del griego polys (muchos) y hals (sal), en alusión a los

muchos cationes que contiene la fórmula. Tiene un brillo vítreo, y sus

colores van de gris, rosa, blanco hasta incoloro.

Silvina. Debe su nombre al médico y físico holandés, Fran, oisSylvius

(1614-1672) tiene un brillo de vítreo a graso, sus colores son blanco,

blanco azulado, blanco parduzco, blanco rojizo, blanco amarillento y

tiene un aspecto granular.



31

A continuación se presenta la relación cuantitativa de los radioelementos

con las rocas ígneas intrusivas y extrusivas (Tabla 4.5).

Tabla 4.5. Cantidades de contenido de radioelementos en las rocas ígneas

(Dickson & Scott 1997).

Tipo de roca K (%) U (ppm) Th (ppm)

Intrusivas

Granito 2.75-4.26 3.6-4.7 19.0-20.0

Roca granítica (Promedio) 4.11 4.35 15.2

Roca Granítica 2.3-4.0 2.1-7.0 8.3-40

Granito-Biotita 3.4 4 15.0

Gabro 0.46-0.58 0.84-0.90 2.70-2.85

Grano-Diorita 2.0-2.5 2.1/2.6 9.3-11.0

Diorita 1.1-1.8 1.8/2.0 6.0/8.5

Dunita <0.02 <0.01 <0.01

Dunita-Pirocenita 0.15 0.03 0.08

Rocas Gnéisicas 2.4-3.8 2.1-3.6 18.0-55.0

Peridotita 0.2 0.01 0.05

Pegmatita 2.6-5.5 0.3-1.0 0.3-9.6

Aplitas 0.6-4.0 1.0-8.0 3.0-20.0

Granitoides 0.3-4.5 0.4-7.8 2.3-45.0

Cuarzo-Feldespato 1.0-5.0 1.3-2.9 6.0-14.0

Extrusivas

Riolita 2.0-4.2 2.5-5.0 6.0-15.0

Traquita 5.7 2.0-7.0 9.0-25.0

Basalto Alcalino 0.61 0.99 4.6

Basalto de Placa 0.61 0.53 1.96

Volcánica-Félsica 2.0-4.4 1.4-13.0 13.0-28.0

Intermedias 1.8-4.1 0.9-5.6 1.5-15.0

Volcánicas 0.2-0.9 0.3-0.9 0-4.0

Andesitas (Bajo K) 0.7-0.9 1.0-2.5 3.0-8.0

Volcánicas Máficas 0.3-1.3 0.3-1.3 2.0-5.0



32

CAPÍTULO V: METODOLOGÍA DE LA ADQUISICIÓN Y

PROCESAMIENTO DE DATOS RADIACTIVOS

En este capítulo, se hace una descripción de la metodología utilizada durante

la adquisición en campo, y el procesamiento de los datos radiactivos

adquiridos. La Figura 5.1 muestra un diagrama de flujo que se aplicó a este

trabajo.

Figura 5.1. Diagrama de la metodología para la adquisición, procesado e interpretación

de basaltos usando métodos radiactivos.



33

5.1. Selección del Área de Estudio

Se seleccionó la región de Atlixco, Cholula y Huejotzingo, debido a que

no se han realizado estudios enfocados específicamente en el derrame de

basaltos; otra de las razones fue la recomendación de profundizar en el tema,

de la tesis de Acevedo Rodríguez C. et al., en el 2012, en el trabajo

“Adquisición, procesamiento e interpretación geológica de datos magnéticos y

radiactivos en la zona de Huejotzingo-Cholula, edo. Puebla”; uno más de los

motivos de selección fue la facilidad de llegar a la región antes mencionada,

debido a la corta distancia entre el Distrito Federal y dicha zona.

Para la selección de los mapas se eligió la escala 1: 50 000 por la

buena resolución que presenta; las cartas topográficas que se utilizaron

fueron E14-B52 y E14-B42 (INEGI) de los municipios de Atlixco y Huejotzingo

respectivamente ya que aquí se abarca la región que es analizó como se

muestra en la Figura 5.2.



34

Figura 5.2. Área de estudio (Imagen ampliada de las cartas Topográficas Huejotzingo

(parte superior) y Atlixco (parte inferior), Puebla donde se muestra con rojo la zona

estudiada; escala 1:50 000(INEGI)).



35

También se tomó en cuenta el control de los diversos factores que afectan

o modifican las mediciones en las salidas al campo, como son los que se

enlistan a continuación:

La topografía: fue un factor muy importante, ya que durante las

exploración para la adquisición de datos se intentó acceder a los

afloramientos por donde hubiera senderos, esto se procuró para

facilitar la toma de las mediciones y de muestras de las rocas; cabe

mencionar que el terreno no es homogéneo y algunas veces no se

podía pasar a donde estaba el afloramiento de interés (ya fuera por las

circunstancias del terreno ya que hay una barranca en la zona de

estudio o algunas veces porque era propiedad privada), sin embargo,

en estas ocasiones se tomaron muestras lo más cerca posible del

lugar.

El tiempo: éste tuvo que tomarse en consideración para el beneficio

del proyecto, ya que se comenzaba la práctica de campo temprano por

las mañanas, y se proponía una zona para abarcar ese día y se hacía

un cálculo o estimación del tiempo que tomaría caminar y medir por

dicha zona, para poder terminar la salida poco antes del atardecer,

esto para evitar accidentes por falta de luz solar, provocar alguna

incomodidad con los habitantes y trabajadores que se encontraban

cerca de la región de trabajo. Por otra parte, se realizó un calendario

con la propuesta de las posibles salidas para que los integrantes del

proyecto llegarán a un acuerdo sobre las fechas que serían apartadas

exclusivamente para realizar mediciones.

En el aspecto del clima: se realizaba previamente una consulta de las

condiciones meteorológicas pronosticadas para los días programados

de práctica, tomando las precauciones correspondientes de ir lo

suficientemente bien abrigados, o utilizar impermeables en su

momento.



36

5.2. Adquisición de Datos de Campo

La zona de estudio consiste en un área de 51.60

aproximadamente, se hizo uso de las cartas topográficas, publicadas por el

INEGI, E14-B42 de Huejotzingo y la carta de Atlixco E14-B52, con escala

1:50 000 y se delimitó el área a estudiar, sobre la zona de derrames de

basaltos, en donde se trazó un perfil con 158 estaciones, midiendo en cada

afloramiento. Se utilizaron estas cartas para marcar la zona del recorrido y

realizar las diferentes mediciones.

La adquisición de datos se llevó a cabo en 14 salidas al campo, del 29

de septiembre del 2012 al 18 de marzo del 2013, haciendo una salida anterior

a estas, el 24 de agosto, 7 y 8 de septiembre del 2012 para realizar la

calibración del equipo y verificar su estado.

Para desarrollar la adquisición de datos, el área de estudio se dividió

en bloques para facilitar el trabajo de campo. En cada bloque se realizaron

mediciones, se recogieron muestras de rocas en las estaciones y se tomaron

coordenadas geográficas con el GPS, para ubicar los puntos en el programa

Google Earth, y así, visualizarlos; de esta manera se logró obtener un control

de calidad en los datos con respecto a su ubicación real.

En cada estación se realizaron mediciones de radiactividad total con el

scintilómetro y espectrometría de rayos gamma con el espectrómetro; se

obtuvieron las mediciones de radiactividad total y las cantidades de Torio

(Th), Potasio (K) y Uranio (U), así como la selección de una muestra de cada

una de las estaciones, se tomaron fotos y se ubicaron (Figura 5.3).



37

Figura 5.3. Toma de muestras geológicas y de datos radiactivos del campo (Fotografía

obtenida durante la adquisición).

Durante el trabajo de campo se recolectaron muestras geológicas con

la finalidad de respaldar los datos al momento de la interpretación. Éstas

fueron envueltas en papel periódico para posteriormente ser colocadas en

bolsas, fechándolas y colocando el número de estación.

En la Figura 5.4 se presenta el mapa con todas las estaciones que se

midieron, y el área en la que se trabajó, metiendo las coordenadas UTM en el

programa Google Earth.



38

Figura 5.4. Mapa de las estaciones medidas durante la exploración de campo de la

zona de Huejotzingo, Puebla (Google Earth).

5.1.2. Calibración del Equipo Radiactivo

Esta parte de la metodología es muy importante debido a que es una

manera de programar el instrumento para que pueda percibir cierto rango de

concentraciones de los radioelementos mencionados anteriormente, de esta

manera se brinda una mejor calidad de medición. En el manual de

operaciones del espectrómetro se recomienda que se calibre el aparato

periódicamente, por lo menos 1 vez al año, sin embargo, debido a que el

aparato es utilizado por diferentes profesores en la escuela para diferentes

prácticas con diversos materiales, para este estudio el instrumento se calibró

en cada salida al campo. La calibración debe realizarse con la misma pieza

de la fuente de referencia que se utiliza durante las mediciones.

El espectrómetro trae dentro de su menú la opción para calibrar el

equipo, al encenderlo con el interruptor de la parte trasera, aparecen 4



39

opciones en la pantalla, donde la primera es para medir espectroscopía y la

cuarta es para calibrar el equipo, al presionar el número cuatro en el teclado

del equipo.

5.3. Trabajo de Gabinete

En esta sección del trabajo, se realizó la investigación y búsqueda de

la información teórica para justificar este proyecto. El trabajo de gabinete es

importante porque es la fase donde puede distinguirse:

Recopilación de la información.

Clasificación y organización de los datos.

Análisis de la manera en que se elaborarán las gráficas y se

interpretarán los datos.

Finalmente la redacción del informe que contiene los resultados de la

investigación.

Para que esto fuera posible, durante el proceso de recopilación de la

información teórica se recurrió a varias tesis, tomando en consideración

únicamente los trabajos con una antigüedad máxima de 10 años; así como

también artículos y libros, entre otros, con la característica de que estuvieran

relacionados al tema de radiactividad o a la zona de estudio.

5.4. Trabajo de Laboratorio

El trabajo de laboratorio es, generalmente, una recopilación de datos

primarios, en este caso las muestras tomadas durante la exploración

geofísica, que se analizan en gabinete. Este método sirve para la

comprobación de las hipótesis anteriormente planteadas, y para la posterior

construcción de modelos y perfiles.

En esta parte de la metodología mostrada anteriormente, se realizó un

análisis de muestras de manera cualitativa, debido a que se tenía una



40

cantidad mayor a 100 muestras y se encontraban clasificadas por número de

estación y por fecha de la salida a la práctica de campo correspondiente.

En este análisis se observaron las características físicas de las

muestras, ya que en algunos casos, éstas eran muy notorias. A continuación

se mencionan algunas de las características observadas:

Color: Algunas muestras de las rocas resultaban ser más oscuras que

otras, o más rojizas e incluso blancas; esto se debía en algunos casos

a factores externos como el intemperismo, pero también eran una

manera de comprobar físicamente que las muestras eran diferentes

entre sí por su antigüedad, o su ubicación en el mapa; hubo otras que

eran de lugares muy distantes pero eran similares.

Peso: Se encontraron muestras que aproximadamente eran del mismo

tamaño pero tenían diferente peso, ya que algunas eran más porosas

que otras; también había algunas muy frágiles que se rompían

fácilmente.

Tamaño de cristales: Esta característica variaba dependiendo del lugar

de obtención de las muestras, algunos eran más pequeños que otros.

5.5. Procesamiento de Datos

El procesamiento de los datos de radiactividad y espectrometría de

rayos gamma se llevó a cabo de la siguiente manera:

Control de Calidad y vaciado de datos. Desde que se realizó la toma

de datos en campo se hizo una calibración previa del aparato como ya

se explicó, esto con el fin de obtener una información óptima; por otra

parte, durante el procesamiento de datos, en el vaciado de éstos en la

respectiva plantilla de Excel se hizo una revisión para asegurar que los

datos fueran capturados correctamente, siendo organizados por fecha

y por zona para tener una distribución correcta de ellos; sin embargo,

donde no se registró información sobre radiactividad total (nGy/h) de la



41

región los datos fueron omitidos para evitar errores en la etapa de

análisis.

Generación de mapas. Para la generación de los mapas se utilizó el

programa Surfer para crear anomalías con los datos radiactivos,

cargando la información desde la base de Excel, de cada uno de los

elementos radiactivos con sus diferentes unidades, se tomaron en

cuenta los valores mínimos y máximos para realizar la escala

respectiva de cada mapa, para no obtener información errónea que

pudiera afectar a los datos reales. Se hicieron en escalas de colores y

grises, y posteriormente se recortaron para poder visualizar

únicamente la zona del derrame. Y finalmente, se superpusieron las

imágenes con los mapas de anomalías sobre su ubicación real en

Google Earth para poder realizar una caracterización de las

propiedades radiactivas.

Relaciones entre radioelementos. Para esta parte se utilizó la gráfica

de Th-K (Dickson y Scott) que es especial para ver el comportamiento

de los elementos Torio y Potasio en las rocas ígneas y sobre ésta se

realizó un vaciado de datos para observar la litología de la zona en

relación a estos elementos.

Gráfica ternaria. Es un sistema que combina las características de un

basalto natural, donde las composiciones se pueden mostrar en un

diagrama de fase de tres componentes representadas por un triángulo

equilátero; en esta gráfica se vaciaron los datos para observar la

relación entre los radioelementos, y para ello se utilizaron las

siguientes fórmulas:

Ecuación 5.1

Ecuación 5.2



42

Ecuación 5.3

Ecuación 5.4

Donde:

K= Valor medido de Potasio en %.

U= Valor medido de Uranio en ppm.

Th= Valor medido de Torio en ppm.

Kn= Concentración relativa de Potasio.

Un= Concentración relativa de Uranio.

= Valor calculado de Potasio utilizado en la gráfica ternaria.

= Valor calculado de Uranio utilizado en la gráfica ternaria.



43

CAPÍTULO VI: ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN

GEOFÍSICA.

6.1. Datos de Espectrometría de Rayos Gamma

La radiactividad de los minerales y rocas, es obtenida mediante los

radioisótopos naturales de K, U y Th. El Potasio (K) es muy abundante y su

génesis primaria se da en rocas ígneas y metamórficas. El Uranio y el Torio,

tienen una desintegración lenta y de millones de años.

Dependiendo el contenido de radioisótopos es el tipo de roca que se

obtiene. A continuación se realiza un análisis de las gráficas realizadas para

este proyecto y los datos obtenidos en campo con el espectrómetro de rayos

gamma y el scintilómetro.

6.1. Análisis de la Gráfica K-Th

Esta gráfica (Dickson & Scott 1997) se utilizó para poder ver la litología

del derrame de basaltos, según el contenido de Torio y Potasio que contienen

las muestras obtenidas en campo.

En la Figura 6.1 se puede observar que los datos caen dentro del

rango de las rocas ígneas intermedias a básicas (intrusivas, extrusivas,

andesitas con bajo Potasio y volcánicas), y por lo tanto puede concluirse que

se en esta zona de presenta abundancia de andesitas, además de la

presencia del derrame basáltico.



44

Figura 6.1. Gráfica de K-Th para rocas ígneas

6.2 Interpretación de Gráfica de Ternarios en Basaltos

Esta gráfica fue utilizada para determinar la relación entre los elementos

de K, U y Th, utilizando las ecuaciones antes mencionadas en el capítulo V.

En la Figura 6.2 se muestra la gráfica sobre los radiométricos ternarios,

donde se puede apreciar un contenido de potasio de alrededor 50 % con

Torio y escaso contenido de Uranio.



45

Se puede observar que existen algunos datos de color amarillo que se

salen de la pirámide, y éstos, después de ser estudiados, se analizó que las

muestras que presentan esta anomalía fue por presencia de materia

orgánica, intemperismo e inclusive algunas de ellas estuvieron en contacto

directo con Carbonatos de Calcio que se encontraba en la zona.

Analizando esta gráfica pueden realizarse tres clasificaciones para el

derrame de basaltos dependiendo de los elementos radiactivos, y

despreciando los puntos amarillos, se tienen los datos con los colores verde y

azul cielo, donde éstas últimas representan a las rocas ígneas que van de

ultrabásicas a básicas, y corroborando con la gráfica de K-Th, se puede

realizar el mismo análisis. Los puntos verdes corresponden a rocas ígneas

intermedias, presentes en la zona.



46

Figura 6.2. Pirámide de Ternarios para Basaltos.

Por lo tanto se puede concluir que si se tienen diferentes tipos de

basaltos sobre el derrame, y se ubican por zonas como puede verse en la

Figura 6.3 que muestra los datos con los respectivos colores de la gráfica de

Ternarios, ubicados en Google Earth.



47

Figura 6.3. Ubicación de muestras de la pirámide de ternarios para basaltos modificada en

Google Earth. La imagen a) representa a las ígneas intermedias, la b) son las ígneas

ultrabásicas a básicas y por último la imagen c) las rocas que sus datos fueron alterados.



48

6.3. Interpretación de mapas de Potasio (K)

La mayor parte del Potasio se localiza en la arena y limo, en los suelos se

encuentra en minerales clasificados como feldespatos (ortoclasa y microclino) y

micas (biotita y moscovita).

El mapa generado (Figura 6.4) comprende un rango de 0 a 12%, y 0.04 a

3.3 cps de contenido de Potasio y si se consulta la Tabla 4.5 puede observarse

que el rango de valores de K van de 0 a 5% lo cual coincide con la escala en los

colores azules, así como también puede verse su ubicación real en la Figura 6.5

donde aparecen las anomalías sobre la zona de estudio; puede concluirse que

pertenecen a rocas ígneas intermedias que se pueden asociar a andesitas con

bajo potasio; sin embargo, se encuentra un valor en rojo de 12% de K, y esto

puede justificarse, ya que según la tabla de minerales que contienen Potasio

(Tabla 6.1), se puede asociar a ortoclasa que tiene un rango 11.8-14% (mineral

de clase 9 de Silicatos perteneciente a un feldespato con fórmula química

KAlSi3O8).

Para poder comprobar esto se consideraron datos de la tesis de Acevedo

Rodríguez C. et al., en el 2012, en el trabajo “Adquisición, procesamiento e

interpretación geológica de datos magnéticos y radiactivos en la zona de

Huejotzingo-Cholula, edo. Puebla”, donde también se observa la anomalía en el

derrame basáltico, el cual lo asocian a los depósitos piroclásticos dispersos, los

cuales son de carácter félsicos.



49

Figura 6.4. Mapas de Surfer de K en % y cps.

Figura 6.5. Imagen sobrepuesta de K en la zona de estudio (Modificada de Google

Earth).



50

Minerales que contienen Potasio

Formula química % K

Feldespatos (K, Na)AlSi3O8;(Nax,Ca1-x)Al2-xSi2+xO8(x=0.1) Álcali-feldespato (K, Na)AlSi3O8 13 Microclina KAlSi3O8 13 Ortoclasa KAlSi3O8 13 Sanidina KAlSi3O8 13 Leucita KAlSi2O6 17 Nefelina (Na, K)AlSiO4 23 Biotita K(Mg, Fe)3ALSi3O10(OH)2 8 Moscovita KAl2AlSi3O10(OH)2 8 Flogopita KMg3AlSi3O10(OH)2 8 Hornblenda (K, Na)0-1(Maca)2(Fe, Mn, Mg, Ti, Al)5(Si,

Al)8O22(OH, F)2 1

Otros Minerales-K Alunita KAl3(SO4)2(OH)6 Glauconita (K, Ca,

Na)<1(Al,Fe3+,Fe2+,Mg)2[(OH)2/Al0.35Si3.65O10]

Silvita KCl Tabla 6.1. Minerales que contienen Potasio (IAEA 2003).

6.4 Interpretación de los Mapas de Uranio (U)

Los mapas que se muestran en la imagen 6.6, comprende un rango de 0 a

30 ppm, y 0.1 a 5.1 cps, y apoyándose de nuevo en la Tabla 4.5, puede verse que

los valores de contenidos de Uranio en las rocas extrusivas van de 0 a 13 ppm,

aproximadamente relacionándolo con los colores azules a verdes, que son los

que predominan donde se encuentran las estaciones, asociándolos a andesitas

de bajo Potasio, a rocas volcánicas intermedias y máficas. En la Tabla 6.2 se

pueden identificar los minerales que contienen Uranio, sin embargo, para explicar

el por qué el salto tan abrupto en la escala hacia los valores altos entre 27 y 30

ppm, donde se puede observar se encuentran alejados de las muestra que se

obtuvieron o de igual forma se puede asociar a la mineralización de uranio,

aunque se debe mencionar que este tiende a migrar con facilidad, y las muestras

fueron afectadas por el intemperismo. En la Figura 6.7 se encuentra una imagen

de las anomalías de Uranio aterrizadas sobre la zona de estudio donde se puede

ver la distribución de los tipos de basaltos alrededor de la zona donde podría

asumirse que los valores altos pertenecen al suelo más nuevo ya que es el más

intemperizado.



51

Figura 6.6. Mapas de Surfer de U en ppm y cps.

Figura 6.7. Imagen sobrepuesta de U sobre la zona de estudio (Modificada de

Google Earth).



52

Minerales que contienen Uranio Formula química %UO2/ppm U

Uraninita, (Pechblenda) UO2

Betafita (U, Ca)(Nb, Ta, Ti)3O9.nH2O

Utonita ThSiO4 100-20000ppm

Uranosferita (BiO)(UO2)(OH)3

Torita, Uranotorita ThSiO4,(Th, U)SiO4 1-35%

Torianita, Uranotorianita ThO2(Th, U)O2 5%

Rocas de accesorios comunes que forman minerales

Xenotima YPO4 5%

Circón ZrSiO4 5%

Monacita (Th)PO4 100-20000 ppm

Alanita (Ca, Al, Fe, Mg) silicato 10-2000 ppm

Apatito Ca5(PO4)3(F, Cl, OH) 5-200 ppm

Esfena CaTiSiO5 10-500 ppm

Tabla 6.2. Minerales que contienen Uranio (IAEA, 2003).

6.5. Interpretación de los Mapas de Torio (Th)

El mapa generado a continuación (Figura 6.8) tiene un rango de 0 a 17

ppm y 0 a 1.8 cps y representa las cantidades el Torio, donde nuevamente con

ayuda de la Tabla 4.5 se puede definir que abundan las Andesitas con bajo

Potasio, así como las rocas volcánicas intermedias y máficas. En la Figura 6.9 se

encuentra una imagen que enseña las anomalías de Torio sobre la zona de

estudio, según la tabla 6.3 los valores se encuentran dentro del promedio pero

como muestra el mapa hay algunos puntos con valores altos que se pueden

asociar a rocas volcánicas félsicas o traquita.



53

Figura 6.8. Mapas de Surfer de Th en ppm y cps.

Figura 6.9. Imagen sobrepuesta de U sobre la zona de estudio (Modificada de

Google Earth).



54

Minerales que contienen Torio Formula química %ThO2

Hutonita ThSiO4 80 Torita, Uranotorita ThSiO4,(Th, U)SiO4 50,<50 Quiralita (Th, Ce, Ca)(SiO4PO4) 30 Torianita, Uranotorianita ThO2,(Th, U)O2 80,<80 Minerales de accesorios comunes Monacita (Th)PO4 10 Xenotima YPO4 0.4-1 Circón ZrSiO4 0.01-1 Alanita (Ca, Al, Fe, Mg) silicato 0.1-1 Apatito Ca5(PO4)3(F, Cl, OH) 0.001-0.1 Esfena CaTiSiO5 0.001-0.1 Epidota CaFe3+Al2O.OH(Si2O7)(Si2O4) 0.005-0.05

Tabla 6.3. Minerales que contienen Torio (IAEA, 2003).

6.6. Interpretación de los Mapas de Radiactividad Total

Para finalizar la presentación de los mapas, se muestra por último los

generados de radiactividad total tanto del espectrómetro como del scintilómetro,

Figura 6.10, donde se ven valores con rangos de 1 a 41 nGy/h, 378 a 528 cps y

de 13 a 113 cps respectivamente, y se puede notar que en las estaciones la

mayoría de las concentraciones son de valores bajos, sin embargo en la parte

sureste se ve un aumento del contenido de radioelementos que se pueden

asociar a depósitos piroclásticos del Popocatépetl basándose en la Figura 6.11

que muestra una imagen superpuesta de la radiactividad total en Google Earth.



55

Figura 6.10. Mapas de Surfer de Contenido Total en nGy/h y cps.

Figura 6.11. Imagen sobrepuesta de radiactividad total sobre la zona de estudio

(Modificada de Google Earth).



56

CONCLUSIONES

Se encontró más de un tipo de basalto en la zona de estudio y se logró

clasificarlos gracias a sus propiedades radiactivas.

Se concluyó que los derrames de basaltos pertenecen a diferentes eventos

volcánicos.

En la región estudiada se encontraron rocas ígneas máficas, intermedias y

andesitas con bajo contenido de Potasio en su mayoría.

Los métodos geofísicos radiactivos permiten identificar diferentes tipos de

litología en función de sus elementos radiactivos.

La generación de mapas de anomalías permitió correlacionar los datos y

distinguir los tipos de litología.

RECOMENDACIONES

Se recomienda realizar estudios de geoquímica y datación radiactiva, para

saber si existen diferentes eventos volcánicos.

Se observaron anomalías de posible interés en los conos del Zapotecas y

Teotón, así que se recomienda realizar un estudio geofísico en dichos conos.

Se recomienda elaborar un análisis de laboratorio elaborando láminas de

las muestras de las zonas que presentaron anomalías para tener una mejor

correlación de los datos.



57

BIBLIOGRAFÍA

- García Cruz Araceli, 2011. “Interpretación de Datos Espectrométricos de Rayos Gamma en la Región de Tecuanipan, Puebla”, ESIA Ticomán, IPN, México, D.F.

- Hernández Mogollan Héctor, 2011. “Correlación Geológica con Espectroscopia de Rayos Gamma Th, K, U; en la Región de Actopan Hidalgo Bloque 7”, ESIA Ticomán, IPN, México, D.F.

- López Ramos Ernesto, 2012, GEOLOGÍA GENERAL Y DE MÉXICO. EDIT. Trillas.

- Cornelis Klein et al. 1996, MANUAL DE MINERALOGÍA , Basado en la obra de J. D. Dana, EDIT. Reverté, S.A., Cuarta Edición.

- F. Houghton Bruce et al., 2000. ENCYCLOPEDIA OF VOLCANOES, EDIT. Academic Press.

- Cruz Atienza V., 1994-2001. “Análisis cuantitativo de formas de onda en el volcán Popocatépetl”

- Damas López D., 2011. “Adquisición, procesado e interpretación de datos espectrométricos (Torio, Potasio y Uranio) en la región de Tecuanipan, Cholula-Puebla”, ESIA Ticomán, IPN, México, D.F.

- Acevedo Rodríguez C. et al., 2012. “Adquisición, procesamiento e interpretación geológica de datos magnéticos y radiactivos en la zona de Huejotzingo-Cholula, edo. Puebla”, ESIA Ticomán, IPN, México, D.F.

- R. Crag James et al.2001. RECURSOS DE LA TIERRA. ORGIEN, USO E IMPACTO AMBIENTAL. EDIT. Pearson Prentice Hall, Tercera Edición.

- Hill, Doris K. Kolb John William, 1999. QUIMICA PARA EL NUEVO MILENIO.EDIT. Pearson Prentice Hall, Octava Edición.

- Aparicio Juárez Rosa María, 2010. “Procesamiento de Datos de Emisión de Dióxido de Azufre Obtenidos por Espectrometría de Absorción Óptica Diferencia en el Volcán Popocatépetl”. BUAP, Puebla, México.



58

- Cruz Atienza Víctor Manuel, 2001. “Análisis Cuantitativo de Formas de Onda en el Volcán Popocatépetl”. UNAM, México, D.F.

- Mori Laura, 2007. “Origen del Magmatismo Miocénico en el sector central de la FVTM y sus Implicaciones en la Evolución del Sistema de Subducción Mexicano”. UNAM, México, D.F.

- INEGI, 2005, Huejotzingo E14-B42, Carta Topográfica, INEGI, México

Escala 1:50 000.

- INEGI, 1998, Atlixco E14-B52, Carta Topográfica, INEGI, México Escala

1:50 000.

FUENTES DE INFORMACIÓN DE INTERNET

- http://www.angelfire.com/al/clublocos/popoca.html Consultado el 7 de noviembre del 2012

- http://www.semarnat.gob.mx/temas/ordenamientoecologico/Documents/documento_volcan/basestecnicas/5_riesgo.pdf Consultado el 8 de noviembre del 2012

- http://www.smithsdetection.com/esp/4736.php Consultado el 8 de noviembre del 2012

- http://www.semarnat.gob.mx/temas/ordenamientoecologico/Documents/documento_volcan/basestecnicas/5_riesgo.pdf Consultado el 24 de febrero del 2013

- http://montero.org.mx/tlaloc.htm .Consultado el 25 de febrero del 2013 - http://www.cenapred.unam.mx/es/Publicaciones/publicaciones/2012/publica

cionesVolcan/historiaActividadPopocatepetl.pdf Consultado el 25 de febrero del 2013

- http://www.lenntech.es/periodica/elementos/th.htm Consultado el 7 de octubre del 2013

- http://www.lenntech.es/periodica/elementos/u.htm Consultado el 7 de octubre del 2013

- http://www.lenntech.es/periodica/elementos/k.htm Consultado el 7 de octubre del 2013

http://www.angelfire.com/al/clublocos/popoca.html

http://www.semarnat.gob.mx/temas/ordenamientoecologico/Documents/documento_volcan/basestecnicas/5_riesgo.pdf


http://www.smithsdetection.com/esp/4736.php



http://montero.org.mx/tlaloc.htm

http://www.cenapred.unam.mx/es/Publicaciones/publicaciones/2012/publicacionesVolcan/historiaActividadPopocatepetl.pdf

http://www.cenapred.unam.mx/es/Publicaciones/publicaciones/2012/publicacionesVolcan/historiaActividadPopocatepetl.pdf

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/th.htm

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/u.htm

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/k.htm

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