Tipos de fracturas que afectan el subsuelo de la Delegación Iztapalapa

Como se ha documentado en los incisos anteriores el fenómeno de fracturamiento en la Delegación Iztapalapa es complejo no puede describirse mediante un solo mecanismo. Se han identificado combinaciones locales entre mecanismos de fractura y procesos disparadores que determinan las características de diversos tipos de fracturas a diferentes escalas de acuerdo a condiciones geológicas específicas.

En la literatura se ha documentado el desequilibrio mecánico en materiales heterogéneos de baja resistencia y su relación con la generación y propagación de fracturas en secuencias someras (Ellstein, 1978; Holzer, 1984; Polland, 1984, Sandoval y Bartlett, 1991). El desequilibro mecánico en zonas urbanas inducido por sobrecarga estática (capacidad de carga) y dinámica (fatiga de los materiales por vibración) así como la despresurización del medio geológico debido a la extracción de los recursos naturales del subsuelo (como el agua) son los factores disparadores más importantes del fracturamiento en zonas urbanas. Sin embargo, no necesariamente son los únicos factores asociados a la generación de fracturas. Existen discontinuidades de orden mayor a la escala geotécnica que condicionan el fracturamiento del subsuelo a profundidades mayores a los 50 m.

Con los resultados obtenidos, a partir de mediciones de campo y laboratorio, se ha mostrado que las fracturas que afectan el subsuelo y la infraestructura de Iztapalapa se forman debido a mecanismos combinados con los fenómenos de subsidencia gradual y compactación diferencial entre estratos arcillosos, rocas y otros medios granulares como sedimentos y depósitos piroclástos (tobas y cenizas). De igual manera, se ha documentado que las discontinuidades en el subsuelo juegan un papel fundamental en el desarrollo del fracturamiento en zonas aparentemente no afectadas. Los reportes continuos de fracturas desde la década de 1960 en las partes norte (Peñón del Marques) y sur (San Lorenzo Tezonco) de la Delegación confirman esta hipótesis.

En la zona de Circunvalación (ZUE Sta. María Aztahuacán), la compactación diferencial entre estratos de arcilla y estratos arenosos provoca que la deformación se concentre a lo largo de las discontinuidades pre-existentes. La eventual infiltración de agua por estas zonas (meteórica o por fuga en conductos de drenaje) propicia la perdida de estructura del suelo y el desarrollo de cavidades que pueden llevar a la fractura y/o colapso del subsuelo.

En los alrededores del Peñón del Marqués se ha observado que el material que concentra la deformación superficial es una toba pumicítica que pierde fácilmente su estructura al contacto con el agua (material colapsable). Con base en la información obtenida en campo y mediante el registro de la secuencia deformada por medio de la prospección on Radar de Penetración Terrestre (RPT) se observó que este material se distribuye en la periferia del Peñón del Marques y se asocia con los sitios mas afectados por las fracturas en esta zona.

Además, en el flanco norte se observaron fallas con bloques caídos hacia el norte y escarpes con forma de herradura que sugieren un proceso de deslizamiento activo que afecta la mitad norte de manera segmentada en bloques desarticulados que presentan desplazamientos relativos diferentes. El flanco suroriental del Peñón del Marques también presenta evidencias de deslizamientos, pero el mecanismo de fracturamiento presenta características diferentes a las de la parte norte la morfologia de la deformación sugiere que el deslizamiento se encuentra controlado por una superficie de despegue con fracturas de tensión y que la masa desplazada provoca el levantamiento de la superficie hacia la parte sur.

A manera se sumario, con este trabajo se propone que las fracturas que se han cartografiado y estudiado en la cuenca fluvio-lacustre de la Delegación Iztapalapa se clasifiquen de acuerdo al proceso geológico que dió origen a la vulnerabilidad natural del medio y a la magnitud de su afectación, como se describe a continuación:

I. Fracturas por deformación diferencial de extensión variable en superficie, afectan principalmente a la secuencia sedimentaria somera. La deformación puede ser plástica o por contrastes de rígidez en zonas de contacto. Estas discontinuidades no presentan una dirección preferencial, pueden mostrarse erraticas, como en Santa Cruz Meyehualco, o propagarse de acuerdo a las condiciones de carga en superficie, generalmente bordean las zonas mas rigidas. Estas fracturas se pueden mitigar con las soluciones geotécnicas convencionales (adecuacion de cimentaciones, rellenos etc.)

II. Fracturas locales en materiales colapsables de materiales no cohesivos que generalmente forman socavamientos superficiales y se propagan por zonas de debilidad preesistentes. Estas fracturas se pueden mitigar evitando fugas e infiltraciones y rellenando con el matreial adecuado.

III. Fracturas de orden intermedio que afectan secuencias de orden hidrogeológico. Se originan por la desestabiliación mecanica que origina una extraccion excesiva de agua subterránea en zonas localizadas. La mejor medida de mitigación es el monitoreo de la deformación y del flujo de agua subterranea para, eventualmente, disminuir el caudal extraido o cambiar de sitio los pozos. IV. Fracturas de orden regional que se asocian al fallamiento del basamento rocoso.

Se propagan de profundidades mayores a los 500 m hacia la superficie buscando zonas de debilidad como contactos litologicos o fracturas pre- existentes.

6. CONCLUSIONES

En los últimos años, particularmente a partir del 2007, se han incrementado los reportes por aparición de fracturas en el subsuelo, y de agrietamientos en las construcciones. El estudio de las fracturas que se ha llevado a cabo en la Delegación Iztapalapa aproxima el problema en una perspectiva acorde a la naturaleza de los materiales. Los resultados obtenidos hasta ahora demuestran que no existe una sola solución al problema de fracturamiento que se pueda aplicar a todos los casos, por lo que las medidas de mitigación que se pretende aplicar deben considerar los procesos de generación y propagación de las fracturas.

La base de datos que se esta creando dentro del marco de colaboración academia- gobierno comprende la cartografía de las propiedades físicas y geotécnicas de los materiales y de la infraestructura civil dañada, con el objeto de conducir a mejoramientos en las políticas de construcción y urbanización en zonas de peligro geológico; así como medidas de mitigación en zonas susceptibles de aparición de fracturas. La función principal de este tipo de estudios es la creación de una cultura de convivencia con el fracturamiento que, desafortunadamente, es una problemática persistente e irreversible en la Delegación Iztapalapa y en nuestro pais.

Las fracturas en Iztapalapa se forman debido a mecanismos combinados de subsidencia gradual, compactación diferencial entre estratos arcillosos, rocas y otros medios granulares como sedimentos y piroclastos (tobas y cenizas). Las fracturas y discontinuidades pre-existentes juegan un papel fundamental en el desarrollo de la subsidencia y fracturamiento en zonas aparentemente no afectadas. Los eventos ocurridos desde Julio de 2007 hasta Diciembre de 2010 muestran que tanto se han formado nuevas fracturas en zonas donde no se habían reportado anteriormente como que las fracturas pre-existentes han renovado su actividad. Se puede concluir que el fracturamiento es un fenómeno continuo que requiere monitoreo y tratamiento constante. Las fracturas pre-existentes pueden renovar su desplazamiento aunque hayan sido tratadas y por lo tanto las medidas de mitigación aplicadas también deben de ser monitoreadas continuamente para asegurar su adecuado funcionamiento.

Los elementos fundamentales de la investigación del fracturamiento requieren un análisis detallado que permita garantizar la representatividad y certidumbre de los datos obtenidos. En este sentido este estudio es pionero y podría ser utilizado para proponer un estándar de práctica en los estudios de Ingeniería Geológica destinados a evaluar los programas de desarrollo urbano y las condiciones de construcción en la Delegación Iztapalapa. Durante esta colaboración hemos entendido que el apoyo científico para la toma de decisiones debe ser un trabajo de equipo y de retroalimentación. Esto se refiere a que se inicia con la puesta en marcha de la infraestructura y de la metodología de trabajo y una vez que se comienza a alimentar la base de datos con la información previa y con la información generada es posible apoyar a la toma de decisiones adecuada para la mitigación y prevención de este fenómeno. Finalmente esto se traduce en una disminución en la incertidumbre y en el riesgo asumido cuando se da una solución específica a una determinada problemática.

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RECONOCIMIENTOS

Agradezco el apoyo de las autoridades de la Delegación Iztapalapa del Distrito Federal y en particular del Responsable Técnico del Centro de Evaluación de Riesgo Geológico (CERG), Geog. Raúl I. Gutiérrez Calderón, y de todo su personal para la realización de