Geología, geotecnia, sismología y dinámica de suelos de la Ciudad de Managua
I.
Geología
En el presente documento se plantea y examina hallazgos
relativos a las características estratigráficas y
geológicas de la Ciudad de Managua, tipología de
formaciones litológica que conforma la estructura
geológica de Managua, y datos cualitativos y cuantitativos
sobre la mismas; detalles de las propiedades geotécnicas
del subsuelo. Se presentan modelos representativos de la
organización del subsuelo en Managua desde el punto de
vista estratigráfico, entre otros. Para una mejor
visión de los conceptos plasmados en esta sección
se emplearon múltiples e importantes recursos ilustrativos
al respecto. El documento sigue el orden de contenido
según trabajo original del presente autor de este
documento citado en la
Bibliografía.
La Ciudad de Managua se asienta en una superficie plana
que se inclina suavemente hacia el lago Xolotlán (Mapa 1);
inclinación interrumpida en varios lugares por altozanos,
la mayoría de origen volcánico (Cráteres
Tiscapa, Nejapa, Asososca, Valle Ticomo y otros) (Parrales,
2001).
Pendientes del terreno en Managua. Fuente:
Ineter, 2000
Parrales, opina que subyaciendo el área se
encuentra una brecha de toba volcánica (cantera) que
pertenece a la parte superior de configuración
geológica denominada Grupo La Sierra, cubierta por
materiales piroclásticos del volcanismo Holoceno; una
secuencia que consiste de lapilli, pómez, cenizas y tobas.
Valera (1973), señala que los suelos se clasifican como
limos no cohesivos, arenas y gravas, de pobre a bien consolidados
y con diferentes grados de cementación, presentando por lo
general bajas densidades y alta porosidad.
No obstante, Parrales (2001), aclara que la
observación de la secuencia de materiales sobreyaciendo al
Grupo La Sierra está contenida en la Columna
Estratigráfica (Figura 36) propuesta por Woodward Clyde,
1975; Bice, 1973; Collin, y otros.
Secuencia estratigráfica
generalizada. Fuente: Moore, 1991
Por su parte, Johansson (1988), quién explica que
el subsuelo de Managua es relativamente homogéneo y su
comportamiento dinámico es bueno durante eventos
sísmicos, en vista que no ocurrieron grandes
efectos geológicos.
Parrales (2001), comparte el criterio del Ingeniero
Herman Taleno Delgadillo sobre la relación de las
densidades de la estratigrafía del Grupo Managua con
valores de N en cada tipo de material descrito en la Tabla
1.
Características geotécnicas
de los suelos en Managua
(Fuente: Parrales, 2001)
En breve se describe la secuencia estratigráfica
desde la base al techo resumida en la Figura 1, para la ciudad de
Managua recogida en el estudio Análisis del Comportamiento
Dinámico de los Suelos durante Sismos en el área de
Managua, de Moore (1991):
Grupo Las Sierras
Compuesto de materiales piroclásticos depositados
en ambientes continentales lacustre o de agua someras. En su
parte basal son tobas aglomeráticas, con pumicitas que se
interdigitan con areniscas de la Formación El Salto. Hacia
arriba siguen aglomerados tobáceos con pumicita
subordinada e intercalaciones delgadas de areniscas.
Continúan tobas y aglomerados de basaltos y bombas. El
techo de este grupo consiste de gruesas capas de tobas
intercaladas de lapillo. Se estima un espesor total de 650
metros.
Abanicos aluviales
Son productos de acumulación resultantes de la
erosión del Grupo Las Sierras al formarse escarpes de la
Falla Mateare y de la Falla Las Nubes. Se puede identificar dos
abanicos aluviales independientes superpuestos: uno resultante
del escarpe de Mateare (formada con dirección al Noreste)
y otro proveniente del escarpe Las Nubes (formada en
dirección Noroeste). Estos abanicos cubren la zona Sur de
la ciudad de Managua y coalescen por debajo de ellas.
Grupo Managua
Es la secuencia geológica más reciente del
área de Managua. Su espesor total es menor de los 10
metros en Managua. Consiste en secuencias de depósitos
piroclásticos provenientes principalmente de dos grupos de
volcanes: Grupo Apoyeque con los volcanes Apoyeque, Jiloá,
Chiltepe y otros menores ubicados a unos 15 km al Noroeste de
Managua. Grupo Masaya-Apoyo a unos 20km al Sureste de la
Ciudad.
Los productos provenientes de volcanes ubicados en el
área de Managua: Asososca, Nejapa y Tiscapa, se
distribuyen en áreas relativamente pequeñas, muy
cercana a los aparatos volcánicos. Se describen a
continuación secuencia estratigráfica (Figura 37)
desde el techo a la base del Grupo de Managua. Esta
descripción está basada en estudios realizados por
Woodward-Clyde (1975) y GHI (1973).
a) Suelo y aluvial del Holoceno.
Suelo geológicamente reciente. Consiste en
arcilla limo-arenosa, limo no consolidado, arena limosa y gravas.
Se presentan estratificados horizontalmente y a veces con
estratificación cruzada. Su espesor varía de 20 a
60 cm.
b) Toba El Retiro
Esta es una toba basáltica,
depositada por caída aérea, masiva y consolidada.
Es de grano fino, gris verdoso a café amarillento. Su
espesor va de 50 a 100 cm.
Hogdson (2000), definen esta unidad como
depósitos aéreos de ceniza fina basáltica,
gris verdoso, compacto que alcanzan a constituir una toba masiva
ligeramente friable, con espesores entre 20 cm a 2,5 metros con
edad entre 2,200 a 3,700 años.
Expresó, que esta unidad está superpuesta por suelo
moderno y aluvional y subyacida por suelo fósil,
pómez Apoyeque y flujo de lodo. Afirmó, que esta
unidad se caracteriza por la presencia de pisolitos, restos de
plantas y alta fracturación
Estratigrafía de Managua. Fuente: tomado de
Hogdson, 2000
c) Pómez de Jiloá y/o
Apoyeque.
Consiste en tres unidades separadas de pómez
blanca; posiblemente proveniente del volcán Apoyeque
durante el Holoceno y Pleistoceno Tardío. El material es
grueso en la base, gradando a dimensiones de ceniza cerca del
techo.
Hodgson (2000), destaca tres unidades independientes de
pómez blanco procedente del Volcán Apoyeque de edad
Holoceno – Pleistoceno. Esta fuente, opina fue reconocida
como Pómez de Jiloá por Bice en 1980, con espesor
variable entre 0 a 40 cm, cuya edad medida oscila entre 1,000 a
5,000 años, y otros autores valoran datación de
6,600 años.
d) Formación San Judas
Esta unidad está compuesta de toba consolidada,
intercalada con ceniza basáltica suelta y lapilli.
Generalmente, consiste de dos delgadas capas de lapilli
confinadas en tres capas delgadas de pómez. Su espesor
promedio es de 25 a 30 cm.
Hogdson (2000), define esta unidad como una Triple Capa
de toba bien endurecidas y friables, separadas por
depósitos de lapilli incoherentes (basáltica), cuya
edad varía entre 7,000 a 9,000 años, siendo
superpuestos por suelos fósiles.
e) Ceniza de Motastepe
Consiste en varias unidades individuales de tefra,
posiblemente provenientes del grupo de volcanes en el
alineamiento Nejapa. Su color es gris claro, partículas de
tamaño de ceniza fina a lapilli, se presentan bolones
erráticos. Se distribuye a no más de 1km al Este de
los cráteres de Nejapa. Según Hogdson (2000), se
trata de unidades individuales de ceniza lapilli fina color gris
claro, localizado a 1km al Este de la Caldera de Laguna
Nejapa.
f) Ceniza de Tiscapa
Consiste en capas intercaladas de cenizas y lapillos,
pobremente consolidadas, de color gris claro a gris oscuro. Su
distribución se restringe a las cercanías del
cráter Tiscapa, pero presume que base surges lo hayan
distribuido a una distancia de 1km. La base de la unidad se
asigna tentativamente al Pleistoceno Tardío.
Por su parte, Hodgson (2000), dijo que esta unidad es
como una inter-estratificación de capas gruesas a finas de
lapilli y cenizas de color claro a gris-oscuro, ligeramente
consolidado, superponiendo a suelo fósil por encima de
pómez.
g) Grava de Altamira
Esta es la única unidad aluvial que se puede
identificar y correlacionar de lugar a lugar. Consiste
principalmente de canales de gravas por estructuras de corte y
relleno. Fue depositada por una serie de corrientes fluyendo en
cuencas de drenaje relativamente pequeñas de
aproximadamente 1km de ancho y no mayor de 10 a 12 km de largo.
Las partículas de grava varían desde arena fina a
grava fina.
Hogdson (2000), menciona que estas se caracterizan por
la presencia de arcilla y limo, y sus variaciones desde la base
al techo en el depósito gravoso. Aseguró, que esta
grava tiene una edad del Pleistoceno (± 5,500 años)
según dataciones con radiocarbono realizada por la
Academia de Ciencias de California (USA) a vestigios antiguos de
diente de caballo, tipo Equus c.f. E. Tau.
h) Pómez Apoyo
Consiste en tres unidades separadas por suelo
fósil. Las partículas, en las dos capas superiores,
generalmente gradan de fino en la base y techo a grueso (1 a 5
cm) en el centro. La capa inferior presenta una textura uniforme
desde su piso a su techo y consiste en arena y fragmento de
pómez blanco.
Hogdson (2000), indicó que el nombre de esta
unidad litológica, obedece a la proximidad
geográfica, y al incremento de espesor de sus capas al
Volcán Apoyo, cuya actividad se remonta hace 21,000
años, siendo los espesores oscilante entre 0.5 a 1,5
metros.
i) Lapilli Masaya o Formación
Fontana de Lapilli
Es una de las formaciones más extendida y
fácil de reconocer, en el área metropolitana de
Managua. Consiste en lapilli basáltico vítreo,
color negro, libre de polvo y cenizas.
Hogdson (2000), explicó que este material fue
reconocido por vez primera en Villa Fontana, alcanzando espesores
de hasta 3 metros. Este autor, dice que se trata de lapilli negro
basáltico, libre de cenizas-polvo, suelto conteniendo de
dos a tres bandas o hilos blancos de pómez.
No siendo así, Bice (1980), quién nombra
esta unidad litológica como Lapilli Basáltico de
Masaya, con espesores entre 1 y 3 metros, aumentando su potencia
en el área de Las Nubes, al Sur de Managua teniendo como
edad medida entre 25,000 a 35,000 años.
Características geomecánica y
física de suelos potencialmente licuables vinculados con
yacimientos no metálicos en el área de
Managua.
Según datos oficiales, la ciudad de Managua
engloba aproximadamente 21 áreas de aprovechamiento minero
no metálico dedicadas a la extracción y
comercialización de volúmenes considerables de
arenas naturales.
Dicha situación sugiere que entre los materiales
geológicos y granulométricos que componen la
estructura del subsuelo de la capital, aquellos con textura
arenosa tienen mayor distribución geográfica en la
municipalidad. Por ello, las obras de ingenierías deben
construirse siguiendo las normativas técnicas vigentes en
el país, en vista que las arenas en sí constituyen
elemento importante e influyente para el efectivo desarrollo del
proceso de licuefacción durante solicitaciones
sísmicas.
De acuerdo con Obando, T. (2008), el perfil de los
suelos representativo, que constituyen las capas arenosas se
componen de lo siguiente:
a. 0 a 46 centímetros, grisáceo a oscuro
con tamaño de grano grueso a muy grueso, conteniendo
gravas friables de tamaño de grano de fino a muy
fino.
b. 46 a 56 centímetros, grisáceo a oscuro,
friables con tamaño de grano grueso a muy
grueso.
c. 56 a 156 centímetros, grisáceo a
oscuro, deleznable, tamaño de grano grueso a muy grueso.
Estas arenas ocupan espacios dentro de estratos arenosos
cementados con espesor de 2 ó 3
centímetros.
Ilustración de Sección de
suelos arenosos en Managua.
Los depósitos arenosos (Véase Anexo No 8)
se distribuyen en terrenos planos y escarpados de la ciudad,
sobre todo, se presentan buenos afloramientos en los complejos de
explotación minera no metálica que funcionan
actualmente. En algunos lugares, los materiales arenosos ocupan
pendientes máximas valoradas en 30%, en varios
kilómetros cuadrados hacia todas las direcciones
geográficas de Managua.
En el sitios del Estudio, se muestra superficialmente en
forma generalizada capa aproximadamente de 0.50m de espesor de
suelo orgánico y arena fina con contenido arenoso, seguido
de la alternancia de capas de arenas finas, medias y gruesas que
conforman un paquete de 14-16 metros de potencia. Cada una de las
capas arenosas de distintos tamaños de grano presenta
espesores individuales de 5 a 10 cm y 10 a 20cm.
Los ensayos analíticos de laboratorio
(Véase Anexo No 8) confirman lo antes mencionado, estas se
presentan a continuación en la Tabla II.1; a, b y
c:
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