ESTUDIO GEOLOGICO

Proyecto: “Pavimentación Integral de la Avenida los Álamos, Sector el Bosque del Distrito de Poroy

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3.1. ESTUDIO GEOTÉCNICO Y GEOLOGICOS23

3.1.1 GENERALIDADES En la ingeniería de carreteras, el análisis geológico, así como también el estudio de la misma constituyen fuentes fundamentales de información sobre los cuales oscila la importancia de la resistencia y durabilidad de la vía.

Es importante saber si es que la carretera proyectada va atravesar por zonas de fallas geológicas o posibles fallas, que posteriormente traería como consecuencia la inestabilidad de la estructura de la carretera, así como de los taludes.

La ubicación geográfica (13º 30’ 17’’ Latitud Sur y a 72º 01’ 00’’ Longitud oeste a partir del Meridiano de Greenwich) donde está emplazado el proyecto vial, hace que esta sea impactada por procesos geodinámicas externos como son: erosión fluvial y escorrentía superficial, esto debido a las características climáticas y topográficas que conforman la superficie del terreno, por lo que el agente principal desencadenante de estos procesos es el agua.

La información geológica fue desarrollada con el apoyo de mapas geológicos de la zona de proyecto. Para el presente ítem se tendrá como fuente de información las publicaciones del Instituto Geológico Minero y Metalúrgico (INGEMMET) teniendo como referencia el análisis geológico del Cuadrángulo de Cotabambas (28-R) y Cusco (28-S) puesto que, es en esta zona donde está emplazado el proyecto vial.

Bachiller Carlos Emilio Oviedo Vitorino Bachiller Edwin Olivera Díaz


FUENTE: Carta Geológica Nacional (Revisión y Actualización 2000 –2003) República del Perú Sector Energía y Minas (INGEMMET)

3.1.2 ESTUDIO GEOLÓGICO 3.1.2.1 GEOLOGÍA REGIONAL Se han reconocido cuatro unidades geomorfológicas o morfo estructurales regionales: Cordillera Oriental, zona intermedia Altiplano-Cordillera Oriental, Altiplano y borde NE de la Cordillera Occidental.

Geología del Cuadrangulo de Cusco. Fuente: Geología del Cuadrante del Cusco Hoja 28-S.

3.1.2.1.1CORDILLERA ORIENTALLa Cordillera Oriental ocupa la parte noreste del cuadrángulo de Cusco y principalmente el cuadrante I. Presenta relieves relativamente ondulados con alturas que varían entre 4000 y 4500 msnm, donde las laderas que forman el flanco norte del río Vilcanota son accidentadas ya que esta última se halla entre 3300 y 3150 m de altitud. En esta ladera destaca la presencia de quebradas transversales de dirección NE-SO con relieves igualmente accidentados.

Las alturas de los relieves son muy variables, así, en el límite con el Altiplano son relativamente bajas y pueden alcanzar en promedio 3200 msnm, en cambio cuando limita con la zona intermedia Altiplano-Cordillera Oriental, el relieve es muy empinado. Las partes más elevadas alcanzan 4500 msnm, destacando los cerros de Quimsa Cruz (4238 msnm) al norte y de Acopia Grande (4491 msnm) al sur. Sin embargo, en el cuadrángulo vecino de Ocongate (28-t) se encuentra el nevado Ausangate que alcanza 6372 msnm.



3.1.2.1.2ZONA INTERMEDIA ALTIPLANO-CORDILLERA ORIENTAL: ANTICLINAL DE VILCANOTA

Es una franja alargada en dirección NO-SE que separa el Altiplano al sur, de la Cordillera Oriental al norte, en los cuadrantes I, III y IV. En general, la franja es más delgada al sureste y más ancha al noroeste donde está representada por el anticlinal de Vilcanota. Esta zona expone pizarras y cuarcitas del Paleozoico inferior, calizas, margas, areniscas lutitas y volcanitas del Paleozoico superior (Grupo Copacabana y Formación Ene) y del Meso-Cenozoico (Grupo Mitu, formaciones Caicay y Huancané, Grupo Yuncaypata y formaciones Quilque-Chilca).

Las alturas máximas alcanzadas en esta zona sobrepasan los 4800 msnm y destacan particularmente las Montañas de Pachatusan, cuyas laderas norte son bastante abruptas por el desnivel en relación al río Vilcanota, en tanto que al sur es suave, incluso con presencia de mesetas como la de Huaccoto que se halla a una altura promedio de 4000 msnm.

3.1.2.1.3ALTIPLANOGran parte del cuadrángulo de Cusco se localiza en la prolongación noroeste del Altiplano y corresponde a la terminación occidental de esta unidad que viene desde Bolivia. Limita al sur con el borde NE de la Cordillera Occidental y al norte con la Cordillera Oriental mediante la zona intermedia Altiplano-Cordillera Oriental, caracterizada por el anticlinal de Vilcanota. En el Altiplano afloran rocas mesozoicas de poco espesor por comparación a sus equivalentes de la Cordillera Occidental, sin embargo, las capas rojas continentales del Terciario son muy potentes, como el Grupo San Jerónimo (> 5000 m) que además muestra la superficie más amplia de afloramientos. En el aspecto morfológico se caracteriza por ser una altiplanicie con altitudes que varían entre 3800 y 4000 msnm, aunque localmente algunas montañas pueden sobrepasar los 4400 msnm. Esta unidad está disectada por numerosos ríos y por la acción glaciar, que le dan una configuración muy agreste, a pesar de ser parte del Altiplano.

3.1.2.1.4 BORDE NE DE LA CORDILLERA OCCIDENTAL.Está localizado al SO de los cuadrantes II y III. Corresponde a una zona con relieves relativamente planos cuyas altitudes alcanzan 4000 msnm, con cumbres entre 4200 y 4300 msnm. Sin embargo, la incisión de los ríos Velille y Apurímac le da a esta unidad una topografía accidentada. Destacan las montañas de Quepuro-Tauca Orcco de dirección NNO-SSE y las Montañas de Sihuina y Quintir, entre otras, que superan los 4000 msnm. Todas estas montañas se han desarrollado sobre conglomerados de la Formación Anta del Eoceno superior-Oligoceno inferior.

El límite con el Altiplano es bastante irregular ya que corresponde a cambios de dominios paleogeográficos, controlados por fallas regionales importantes como las de dirección NO-SE Cusibamba- Acomayo y NNO-SSE Huanoquite-Accha. Estas fallas son parte del sistema Cusco-Lagunillas-Mañazo y controlan los principales sistemas de drenajes, por donde discurren los ríos Velille o parte del Apurímac.

3.1.2.2 GEOLOGÍA LOCAL En el Altiplano de Cusco (cuadrantes I y IV) que es la zona donde se encuentra el proyecto se han distinguido las siguientes unidades locales: Depresión de Cusco-Huacarpay, Meseta de Saqsaywaman, Montañas del Cusco, Serranías de Vilcaconga, Montañas de Ancaschaca, Montañas Chinchay- Ichuloma y las Montañas de Seratichin Orcco-Pumahuasi. En el cuadrante II se ha definido la meseta de Huacocha y la planicie de Pomacanchi, esta última al límite con la Cordillera Occidental.



La Depresión de Cusco-Huacarpay es alargada, con dirección NO-SE, longitud de 30 km y altura que va de 3400 a 3150 msnm; ella corresponde al actual valle del río Huatanay. El material de relleno es aluvial, lacustre y fluvial de edad pliocuaternaria. En realidad, corresponde a una cuenca de origen tectónico, ya que está controlada por las fallas aún activas de Cusco y Tambomachay. Esta depresión tiene una terminación brusca que corresponde al volcán monogenético de Rumicolca que represó el río Huatanay y formó un gran lago denominado Morkill en el Pliocuaternario .

La Meseta de Saqsaywaman se localiza al norte de la depresión de Cusco, tiene un relieve relativamente plano y su altitud varía de 3600 a 3700 msnm. El talud entre la meseta y la depresión es algo suave al oeste y más abrupto al este, y corresponde a depósitos de conos aluviales pliocenos de la Formación Chinchero (Cabrera, 1988). En la meseta afloran calizas en cuerpos discontinuos, lutitas y algo de yesos de las formaciones Maras y Ayabacas, así como cuerpos intrusivos, incluyendo El Rodadero en el famoso sitio arqueológico de Saqsaywaman. Las Montañas del Cusco se ubican al norte de la meseta de Saqsaywaman y están separadas por la falla activa de Tambomachay. Aquí afloran areniscas de la Formación Kayra que constituyen relieves prominentes como el cerro Picol que alcanza 4000 msnm.

Unidades Geomorfológicas locales del cuadrángulo del Cusco Fuente: Geología del Cuadrante del Cusco Hoja 28-S.



Las Serranías de Vilcaconga se ubican al sur de la depresión de Cusco y están conformadas por cumbres alineadas en dirección NO-SE que se prolongan hasta Acomayo, donde está el cerro Pichaquena (4867 msnm), así como al sur de Quiquijana (cerro Acuyac, 4985 msnm). Aquí afloran ampliamente las capas rojas del Grupo San Jerónimo y la Formación Punacancha, las que se hallan plegadas. Los relieves son relativamente accidentados cuando están cortados por los ríos Huatanay o Vilcanota, así como por las quebradas transversales NE-SO, si no es así, el relieve es bastante ondulado. Estas serranías están separadas parcialmente de las montañas Chinchay (4384 msnm) e Ichuloma (3966 msnm) por la pequeña depresión fluvial de Racran, y esta a su vez de las Montañas de Seratichin Orcco (4298 msnm)-Pumahuasi (4428 msnm) por la depresión Paruro-Yaurisque. En el cuadrante III, la meseta de Huacocha se localiza a una altura promedio de 4300 msnm y corresponde a una zona plana lacustre y glaciar desarrollada al límite entre las formaciones Soncco-Punacancha y Maras. La planicie de Pomacanchi es una depresión lacustre con control tectónico, allí está instalada la laguna Pomacanchi a una altura media de 3660 msnm, aunque los límites de la depresión llegan a 4000 msnm.

3.1.2.3 GEODINÁMICA El estudio de geodinámica estudia los agentes o fuerzas que intervienen en los procesos dinámicos de la Tierra. Considerando que nuestra vía es un proyecto pequeño será necesario hacer estudio de la geodinámica externa en el cual intervienen los factores y fuerzas externas de la Tierra (viento, agua, hielo, etc.), ligada al clima y a la interacción de éste sobre la superficie o capas más externas.

La geodinámica encontrada en el proyecto en estudio es mínima, por no presentar zonas críticas a mayor escala. Por lo cual hacemos una breve descripción para tener una referencia.

EROSION. - Se entiende como erosión al desprendimiento, transporte y depositacion de partículas o masas pequeñas de suelo o roca, por acción de las fuerzas generadas por el movimiento del agua en los cuales el flujo puede concentrarse en canales produciendo surcos y cárcavas.

Para este proyecto se verifico en los tramos transversales a la carretera principal presentan una erosión de tipo laminar con ligeros surcos erosivos debido que la generarse la escorrentía superficial a causa de la lluvia se produce un lavado de la superficie del terreno y formando surcos medianamente definidos en formas paralelas en todo el tramo de la vía como se muestra a continuación



Fotografía 2.3-1. Erosión en surcos medianamente definidos

Fuente: Elaboración Propia

Fotografía 2.3-2. Erosión laminar típica a lo largo de la vía

Fuente: Elaboración propia



3.1.2.4 LITOLOGIAGrupo Mitu: rocas sedimentarias y volcánicas del Permo-Triásico. Las series volcánicas afloran en el cerro Pachatusan, al nor-este de la cuenca.

Grupo Yuncaypata: unidad que pertenece al Cretácico (Albiano-Maestrichtiano), constituida por capas rojas marinas y evaporitas, en especial lutitas abigarradas, areniscas, calizas, niveles de yeso y conglomerados. Aflora al norte de la ciudad del Cusco (meseta de Saqsayhuamán) y al suroeste, en la zona de Oqopata. Por no aflorar en la zona de estudio no se da mayores detalles.

Grupo San Jerónimo: unidad perteneciente al Terciario y que se formó probablemente entre el Eoceno y el Oligoceno. Se trata fundamentalmente de capas rojas de origen continental, constituidas principalmente por una sucesión de areniscas y lutitas, con algunos niveles de conglomerados, micro-brechas y micro-conglomerados. Están divididas en tres formaciones (Sonqo, K’ayra y Punacancha) pero, por sus muy similares características petrográficas y sedimentarias, se las considera como una sola unidad para fines de análisis geodinámico y geomecánico.

Formación Rumiqolqa del Plio-Pleistoceno: rocas volcánicas shoshoníticas que afloran en Huacoto y Rumicolca.

Formación San Sebastián. Formación perteneciente al Pleistoceno o Cuaternario inferior. Está constituida principalmente por sedimentos de origen lacustre y fluvial, depositados en el antiguo lago Morkill. Los restos de estos depósitos forman terrazas localizadas al pie de los cerros del Cusco, habiendo una mayor concentración de ellas precisamente en el flanco sur del valle, y en la zona donde se proyecta la vía.

Estas series sedimentarias están constituidas por una sucesión horizontal de limos y arenas, con niveles de arcillas; igualmente se observan capas de diatomita (acumulación de restos de microfósiles).

Otros depósitos cuaternarios: en el fondo del valle y en la desembocadura de las quebradas existen diferentes depósitos sedimentarios de origen fluvial y aluvial, producto de la erosión y acarreo de los ríos y de los huaycos, respectivamente. En las faldas de los cerros existen delgadas capas de material eluvial, producto de la descomposición y disgregación de las rocas. Sólo en algunos casos este material eluvial contiene algo de materia orgánica.

Estructuras: En términos generales, el marco estructural de la cuenca del Huatanay está definido por el flanco sur del anticlinal de Vilcanota y otros pliegues asociados hacia el norte, y por una serie de pliegues, en especial el sinclinal de Arahuay, al sur. Cabrera (1986) describe las fallas normales activas del Cuaternario con rumbo SE-NO, por efecto de una tectónica de distensión N-S, entre las que se cuenta las fallas de Tambomachay, Kenqo y Pachatusan. Otros sistemas de fallas son aproximadamente perpendiculares a este sistema, con rumbos aproximados N-S (fallas de Saphy, Tankarpata, Huancaro).



3.1.2.5 TECTONICA

Mapa neotectonico del Cuadrangulo de Cusco. Fuente: Geología del Cuadrante del Cusco Hoja 28-S.

En la región de Cusco y particularmente en el cuadrángulo de Cusco existen varias fallas activas. Estas fallas han controlado la evolución tectónica y sedimentaria pliocuaternaria de la región y particularmente de las cuencas Cusco y Ccatca. Las fallas activas se hallan en la zona intermedia Altiplano-Cordillera Oriental y en el límite Altiplano-Cordillera Occidental.

Falla Tambomachay

Se ubica al norte de la Ciudad del Cusco y separa la Meseta de Saqsaywaman de las Montañas del Cusco, es decir pone en contacto las formaciones del Grupo Yuncaypata (Cretácico) con las del Grupo San Jerónimo (Eoceno-Oligoceno). Esta falla NO-SE a ONO-ESE es un accidente antiguo que ha tenido muchos juegos, al menos desde el Mesozoico, y que en el Cenozoico ha tenido comportamientos con movimientos de rumbo e inverso. En efecto, la disposición actual de las rocas indica que se trata de una falla inversa. Sin embargo, esta falla tiene evidencias de un juego cuaternario antiguo de 400 m de desplazamiento caracterizado por las facetas triangulares.

El plano de falla tiene un buzamiento entre 60 y 70° al sur, y está cubierto parcialmente por detritos de pendiente de los conos de deyección. Reactivaciones recientes de la falla Tambomachay han creado escarpas menores orientadas hacia el sur en el pie de la escarpa principal. Estas escarpas



menores se muestran a lo largo de 18 km, exhibiendo ligeramente un patrón arqueado discontinuo entre N80ºE y N125ºE. Tienen un desplazamiento promedio de 2m y un desplazamiento máximo de 4 m en su terminación más occidental, es decir a una altura de 4,100 m, en el cuadrángulo vecino de Urubamba (27-r).

Falla Pachatusan

El sistema de fallas Pachatusan está conformado por escarpas con buzamientos al sur que se extienden al pie de la montaña del mismo nombre, entre 3900 y 4400 msnm. Estas escarpas han sido talladas en las rocas volcánicas del Grupo Mitu (Triásico-Jurásico) y desplazan depósitos glaciares de morrenas y flujos del Cuaternario tardío. Estas fallas tienen una longitud de 10 km y dirección entre N130° y N140° con buzamiento entre 50 y 70°S. El desplazamiento es de 10 m como máximo. Las escarpas tienen formas en U donde ellos cortan los valles glaciares demostrando claramente un movimiento normal muy reciente. También se han observado escarpas pequeñas discontinuas, con dirección NE-SO y E-O, estas tienen bloques hundidos al este y al sur.

Falla Cusco

La fotografía aérea y las imágenes satélites muestran un alineamiento NO-SE que coincide con el piso de valle del río Huatanay, desde Cusco y hasta Saylla-Oropesa. Desde el punto de vista geológico se interpreta como una falla antigua sellada con los sedimentos cuaternarios de la Formación San Sebastián.

Esta falla separa en parte el Altiplano de la zona intermedia con la Cordillera Oriental. Actualmente esta estructura no muestra signos de reactivaciones recientes, sin embargo, durante el sismo del 21 de mayo de 1950 se observaron desplazamientos en terrenos recientes que afectaron la Formación San Sebastián.

En consecuencia, la actividad de la falla Cusco demostraría la existencia de una fuente sismogénica dentro del valle del mismo nombre, lo cual aumentaría el riesgo sísmico de la ciudad del Cusco y también de las poblaciones del Bajo Huatanay.

Falla Urcos

La falla Urcos se localiza entre Huambutío al NO y Urcos al SE, entre 3200 y más de 3600 msnm. Ella corresponde a la prolongación hacia el este de la falla Pachatusan. Tiene dirección NO-SE y limita bloques de rocas paleozoicas de la Formación Ananea con rocas meso-cenozoicas en el límite Cordillera Oriental-Altiplano. Esta falla corta el volcánico cuaternario de Cerapata cuyas lavas más jóvenes han sido datadas por K/Ar en <0.7 Ma. El río Vilcanota corta transversalmente la escarpa exhibiendo un antecedente de proceso del río. Así la geomorfología fluvial muestra un cañón escarpado donde el río Vilcanota corta un bloque emergente y muestra la unión de abanicos y terrazas aluviales con una amplia llanura del río Vilcanota donde se han desarrollado canales entrelazado. Por lo tanto, la tectónica extensional del Cuaternario parece ser responsable de la sedimentación fluvio aluvial dentro de las depresiones de Lucre y Andahuaylillas.

Falla Pomacanchi

Se localiza al norte de la laguna de Pomacanchi, donde un trazo de falla de 6 km de largo es visible en campo. La falla Pomacanchi tiene rumbo N140ºE y buzamiento entre 60 y 70 hacia el SO, con un desplazamiento de 50 m que se estima es de edad cuaternaria. Al SE tiene un segmento de dirección NE-SO que la une a otra falla de menor dimensión NO-SO. Esta falla corta abanicos aluviales



conglomerádicos relacionados posiblemente a un evento de glaciación, pero que no ha sido datado con precisión. Se estima que estos conglomerados pueden tener más de 100,000 años.

Falla Ccatca-Ocongate

La falla Ccatca-Ocongate se localiza en plena Cordillera Oriental y es el límite norte de la cuenca pliocuaternaria de Ccatca. Esta falla se ha reactivado sobre la falla antigua, en un segmento que en el cuadrángulo de Cusco tiene más de 10 km de largo en dirección NO-SE y buzamiento de 50 a 70° S. Esta falla muestra una escarpa antigua posiblemente cuaternaria de más de 20 m de desplazamiento normal.

Otras fallas activas

Existen otras fallas activas nunca antes reconocidas ni estudiadas, y que son descritas brevemente.

La falla activa San Juan de Quihuares está situada en la parte sureste de la falla del mismo nombre que tiene dirección NO-SE y buzamiento al SO de 70°. Esta falla afecta los depósitos de la Formación Paruro en contacto con la Formación Ayabacas , al igual que los depósitos cuaternarios coluviales. Tiene hasta dos trazos paralelos y discontinuos con desplazamientos mayores a 2 m.

La falla activa de Araipallpa corresponde a la parte sur de la falla Miska-Araipallpa, donde se muestra desplazamientos recientes que afectan los depósitos cuaternarios. Esta falla tiene dirección NO-SE y buzamiento al sur, con desplazamiento normal de algunos metros.

La falla activa de Cusibamba se ha desarrollado en la parte norte y central de la falla inversa Cusibamba-Acomayo que pone en contacto los intrusivos gabro-dioríticos del macizo de Colcha- Acomayo que cabalga sobre la Formación Kayra a través o no de la Formación Ayabacas. Esta falla muestra desplazamientos activos discontinuos en dirección NO-SE en los depósitos coluviales y en las rocas.

La falla activa de Accha corta las rocas de la Formación Anta en forma transversal al rumbo de los estratos, con dirección NE-SO y buzamiento al sur de 60° y desplazamientos de más de un metro. Tiene una longitud mayor a 1 km y afecta también los depósitos cuaternarios.

La falla activa de Huayna Puccara tiene dirección NNO-SSE y buzamiento al SO, y afecta a los conglomerados de la Formación Anta y a los depósitos cuaternarios coluviales. Su longitud es mayor a 1 km y su desplazamiento mayor a 3 m.

3.1.2.6 SISMICIDADDe acuerdo al Nuevo Mapa de Zonificación Sísmica del Perú, según la nueva Norma Sismo Resistente (NTE-030) modificada mediante Decreto Supremo N°003-2016-VIVIENDA.

Se concluye que el área en estudio se encuentra dentro de la zona de Sismicidad (Zona 2), existiendo la posibilidad de que ocurran sismos de alta intensidad, De IX en la escala Mercalli Modificada.

De acuerdo con la nueva Norma Tecnica NTE-030 y el predominio del suelo bajo la cimentación, se recomienda adoptar en los diseños Sismo-Resistentes, tomando parámetros, donde las fuerzas horizontales puedan calcularse de acuerdo a la relación.



Mapa de Zonificación del Perú. Fuente: NTP E-030

H= ZxUxSxCxPRd

Donde:

Factor de zona (Zona 2) : Z=0.25

Factor de suelo (S2 Suelo Intermedio) : S=1.20

Periodo que define la Plataforma del espectro : Ts=0.6

Por lo expuesto y de acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones, los diseños estructurales deberán ser antisísmicos.


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