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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
UNIDAD TICOMAN
CIENCIAS DE LA TIERRA
ESTUDIO GEOLÓGICO EN LA ZONA VOLCÁNICA DE
ATIZAPÁN DE ZARAGOZA, CUENCA DE MÉXICO.
T E S I S
PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
I N G E N I E R O G E Ó L O G O
PRESENTA:
CARLOS ALBERTO MARTÍNEZ GARCÍA.
ASESORES DE TESIS
DR. ARMANDO GARCÍA PALOMO
M. EN C. FELIPE GARCÍA TENORIO
MÉXICO, D. F. FEBRERO DE 2009
Agradecimientos
A mi familia por el apoyo, especialmente a mis padres Guillermina García y Marcelino
Martínez por el amor, la confianza y el apoyo incondicional, esta es una buena
oportunidad de agradecerles todo lo que me han ofrecido y por hacer de mi una persona
de bien.
A Cynthia mi compañera, por caminar todo este tiempo a mi lado, por todo el amor, la
confianza y la paciencia, porque la culminación de este trabajo y esta etapa es en gran
parte al apoyo que me has brindado, te amo Bawuina.
Al Dr. Armando García Palomo (QEPD) por recibirme en su grupo de trabajo, porque
sin saberlo me enseño una visión diferente de la geología, este trabajo representa un
pequeño homenaje a su memoria.
Al M. en C. Felipe García Tenorio por fungir como mi asesor y ayudarme a llevar a
buen término esta tesis.
A Adrian Jiménez Haro por su amistad, por la compañía y apoyo en el campo.
A mis compañeros del SEGEOMET, por las enseñanzas y experiencias compartidas
durante dos años de trabajo.
A mis sinodales por la revisión de la tesis, al Dr. Arturo Ortiz Ubilla, a los Ingenieros
Rene Téllez, Camilo Yáñez y Roberto Hernández, por sus acertados comentarios y
sugerencias para hacer de este un mejor trabajo.
Al Dr. José Luis Arce Saldaña por brindarme asesorías cuando parecía que perdía el
rumbo del trabajo.
Al C. Diego Aparicio Aparicio encargado del laboratorio de laminado del Instituto de
Geología de la UNAM, por facilitarme el uso del mobiliario.
Al Químico Rufino Lozano por su apoyo en los análisis químicos de las muestras de
roca que se llevaron a cabo en el laboratorio LUGIS del instituto de Geología de la
UNAM.
A la Técnico académico Ma. del Consuelo Macías Romo, encargado del laboratorio de
molienda del Instituto de Geología de la UNAM, por las facilidades y la orientación
otorgadas en la utilización del mobiliario.
Hay un gran número de personas que participaron del alguna manera en este trabajo, a
todos ellos le agradezco infinitamente el haber compartido conocimientos, exper iencias y comentarios para terminar de manera satisfactoria esta tesis.
CONTENIDO
ABSTRACT
RESUMEN
1. GENERALIDADES
1.1 Introducción………………………………………………………………………….1
1.2 Antecedentes……………………………………………………………………........2
1.3 Objetivos……………………………………………………………………………..3
1.4 Metodología………………………………………………………………………….4
1.5 Localización del área de estudio……………………………………………………..7
2. TERMINOLOGÍA
2.1 Definición de volcanes………………………………………....................................9
2.2 Tipos de volcanes……………………………………………....................................9
2.3 Tipos de erupciones…………………………………………………………….......12
2.4 Tipos de depósitos…………………………………………….................................14
2.5 Consideraciones teóricas de deformación……………………….............................17
3. GEOLOGÍA
3.1 Marco Geológico Regional…………………………………………………………21
3.2 Estratigrafía de la zona Noroeste de la Cuenca de México………………………...22
3.3 Geomorfología……………………………………………………………………...27
3.4 Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza……………………….…………………30
3.5 Depósitos Piroclásticos de la Sierra de las Cruces…………………………………34
4. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL
4.1 Falla Tlayacampa…………………………………………………………………...39
4.2 Falla Chilpan………..………………………………………………………………42
4.3 Falla Buenavista….……..……………………………………………………….....45
4.4 Falla Tula-Mixuca………………………………………………………………….47
4.5 Fosa de Barrientos………………………………………………………………….49
5. PETROGRAFÍA Y GEOQUÍMICA
5.1 Petrografía……………………..…………………………………………………...51
5.2 Geoquímica…………………………………………………………………………55
6. DISCUSIÓN
6.1 Evolución Geológica de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza…………….61
7. CONCLUSIONES………………………………………………………..………….63
BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………….……………66
ANEXOS………………………………………………………….……………………71
ABSTRACT
The Volcanic Field of Atizapan de Zaragoza (VFAZ) is located in the UTM coordinates
467360 E, 2157502 N y 477663 E, 2167683 N, in the northeast of the Mexico Basin, in
the central portion of the Transmexican Belt. This area is a volcanic complex with
structure like a ring and it is divided into two areas: Atizapán andesites (north area ) and
south domes (south area). The first area has three sequences of lava with chemical
compositions like andesite-basaltic (56.83% in Si weight) to andesitic lava with
pyroxenes with calcalcaline affinity. The second sequence has two types of andesitic
lava with pyroxenes and amphiboles. Overlying these lava deposits, exist pyroclastic
ash-fall deposits interbeded with ash-flows deposits from Las Cruces Range and soils,
called in this work Pyroclastic Deposits of Las Cruces Range.
The lavas of VFAZ were located in Late Miocene- Early Pliocene due to be
cover by ash-fall pyroclastic deposits from Las Cruces Range and their ages had been
reported in 2.9 Ma.
The study area has been affected by two regional faults systems: Tula-Mixuca
Fault with NNW-SSE direction and Chilpan, Tlayacampa and Buenavista Faults with E-
O direction. The volcanoes of this area are controlled by these Faults Systems.
The VFAZ right to their geologic and geographic position, is propensity to
seismic and structural hazards, the faults to affect the rocks of the area of VFAZ are
actives and affect the most recent soils and this suggest that the area is propensity to
rockslides.
RESUMEN
La Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza (ZVAZ) está localizada entre las
coordenadas UTM 467360 E, 2157502 N y 477663 E, 2167683 N, hacia el noroeste de
la Cueca de México, en la porción central de la Faja Volcánica Transmexicana. La Zona
Volcánica de Atizapán de Zaragoza es un complejo de estructuras volcánicas dispuestas
en forma de anillo, dividido en dos zonas: Andesitas Atizapán (Zona Norte) y Domos
del Sur (Zona Sur). La primera tiene al menos tres secuencias de lavas con
composiciones químicas que van de andesítico-basálticas ricas en olivino a lavas
andesíticas ricas en piroxenos (56.6 a 61.2% en SiO2), todas de afinidad calci-alcalina.
La segunda tiene al menos dos secuencias de lavas de composiciones andesiticas ricas
en piroxenos a andesitas de anfíbol (58.8% a 60.4% en SiO2). Sobreyaciendo a estas
lavas se encuentra una serie de depósitos piroclásticos de caída de pómez, intercalados
con depósitos de flujos de ceniza provenientes de la Sierra de las Cruces y suelos,
nombrados en este trabajo informalmente como Depósitos Piroclásticos de la Sierra de
las Cruces.
Las lavas de la ZVAZ fueron ubicadas en el Mioceno Tardío-Plioceno
Temprano debido a que están cubiertas por depósitos piroclásticos de caída de pómez
procedentes de la Sierra de las Cruces y cuyas edades han sido reportadas en trabajos
previos en 2.9Ma.
El área de estudio está afectada por dos sistemas de fallas regionales: la Falla
Tula-Mixuca con dirección NNW-SSE y las Fallas Chilpan, Tlayacampa y Buenavista
con dirección E-O. Los domos de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza siguen
los controles estructurales de estas fallas.
La zona de estudio, debido a su posición geológica y geográfica, se encuentra
sujeta a peligros de origen sísmico y estructural, ya que las fallas que afectan a las rocas
de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza son activas y cortan a los suelos más
recientes sugiriendo que el área es propensa a deslizamientos de laderas.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
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1. GENERALIDADES
1.1 Introducción
La Faja Volcánica Transmexicana (FVTM) atraviesa la porción central de la
República Mexicana desde el Pacifico hasta el Golfo de México entre los paralelos 19º
y 21º de latitud norte, con una longitud que supera los 1,000 Km. Su origen ha sido
relacionado tradicionalmente a la subducción de la Placa de Cocos por debajo de la
Placa Norteamericana (Demant, 1978). La FVTM ha sido dividida en tres sectores:
Sector Oeste que va desde las costas del Océano Pacifico hasta el Graben de Colima,
Sector Central que se extiende desde la zona volcánica de Michoacán hasta la Cuenca
de México en la Sierra Nevada (Nixon et al., 1987) y el sector Este desde la Sierra
Nevada hasta el Golfo de México (figura 1.1).
La Cuenca de México localizada en la porción centro de la FVTM tiene una
orientación NNE-SSW, ocupa un área de aproximadamente 9600 Km2 y está delimitada
por los sistemas volcánicos que comprenden: la Sierra de Pachuca al norte, la Sierra
Nevada al este, Sierra de Chichinautzin al sur y la Sierra de las Cruces al oeste (Mooser,
1975, 1996; Vázquez y Jaimes, 1989) (figura 1.1).
La Sierra de las Cruces está constituida por una serie de volcanes poligenéticos
los cuales han sido construidos de subsecuentes flujos de lava, depósitos piroclásticos y
lahares (Mora et al, 1991). La actividad de los principales volcanes que conforman esta
sierra tuvo periodos alternados de actividad efusiva y explosiva desde el Plioceno hasta
el Pleistoceno y estructuralmente ha sido afectada y controlada por varios sistemas de
fallas con orientación NW-SE, NE-SW y E-W (García et al., 2007).
La Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza (ZVAZ) está ubicada en la zona
norte de la Sierra de las Cruces, al noroeste de la Ciudad de México (figura 1.1), en los
alrededores de los poblados del mismo nombre. Estudios geológicos previos (Mooser,
1992; Flores, 2006; García, 2007) realizados en esta zona consideran a esta estructura
como una Caldera debido a que muestra un arreglo morfológico en anillo, sin embargo,
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
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estos estudios no sustentan de manera clara el origen de dicha estructura. Con el objeto
de conocer el origen y evolución de esta zona volcánica, en este estudio se presenta por
vez primera, datos estratigráficos, petrológicos y estructurales con mayor detalle y se
utiliza informalmente el nombre de Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza (ZVAZ)
para esta área, basado en los nuevos levantamientos de datos volcánicos.
Figura 1. 1 Esquemas en los que se muestra la división del CVTM propuesta por Nixon
(1987), la ubicación de la Cuenca de México y la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
(ZVAZ).
1.2 Antecedentes
En los últimos 40 años, los estudios geológicos en la Sierra de las Cruces han
sido con diferentes objetivos, algunos se enfocaron a reconocer su estructura geológica
y cartografía volcánico-geomorfológica, entre otros. De los primeros trabajos realizados
en esta zona son los realizados por Mooser (1975) quien elaboró un mapa geológico de
la Cuenca de México. Ortiz y Bocco (1989) que realizaron un estudio morfotectónico en
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3
el sector norte de la Sierra de las Cruces. Alaniz et al, (1998) consideran que la Sierra
de las Cruces fue emplazada sobre un sistema de fallas alineadas Norte-Sur.
Algunos de los estudios geológicos en la zona de Atizapán son los realizados
por Mooser (1992), quien nombro a la estructura como “Caldera de Atizapán de
Zaragoza” (o también llamada Caldera del Tigre), ubicándola dentro de la Sierra de
Guadalupe y la define como una estructura semicircular de 5 Km de diámetro, que se
encuentra bisectada por la fosa Mixuca, la cual tiene una orientación NE-SW.
Posteriormente Flores (2006), retoma el nombre para la misma estructura y realiza una
descripción litológica de la Caldera además de proponer una relación estratigráfica
ubicándola en el rango de Mioceno Tardío-Plioceno Temprano. García et al, (2007)
propone tres bloques en la Sierra de las Cruces: Norte, Centro y Sur, ubicando a la
Caldera de Atizapán en el bloque Norte y relaciona los depósitos piroclásticos que están
cubriendo la parte superior de la estructura al Volcán Iturbide.
1.3 Objetivos
El objetivo central del presente trabajo fue realizar una caracterización geológica
de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza.
Para el desarrollo del presente trabajo se consideraron una serie de objetivos
particulares, que ayudaran a definir el objetivo principal, éstos son los siguientes:
Definir la estratigrafía y petrografía de la zona de estudio.
Determinar las características geoquímicas de las rocas que afloran en el área de
estudio.
Identificar los rasgos geológicos estructurales del área de estudio.
Generar un mapa geológico de la ZVAZ.
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1.4 Metodología.
La realización del presente estudio se llevó a cabo en tres etapas principales:
trabajo de gabinete, trabajo de campo y trabajo de laboratorio, los cuales se llevaron a
cabo contemporáneamente:
El trabajo de gabinete abarcó los siguientes apartados.
Compilación bibliográfica: se recopilaron libros, artículos, mapas temáticos y
publicaciones técnicas que aportaron información referente al tema y al área de estudio.
Generación de mapas temáticos: a partir de un mapa base de curvas de nivel a una
escala de 1:60 000 se procesaron en un SIG (Sistema de Información Geográfico,
ILWIS 3.3) para obtener mapas de relieve sombreado, topográfico, de pendientes y
altimétrico que aportaron información de interés para la realización del estudio.
Fotointerpretación: Se realizó análisis fotogeológico de fotografías aéreas verticales a
escala 1:40 000, para la construcción de un mapa geológico base. Se obtuvo
información de la litología del área, dimensiones de las estructuras morfológicas, así
como la identificación de lineamientos, tipos de drenaje, vegetación, etc. la información
obtenida sirvió de base para la eficiente realización del trabajo de campo.
Trabajo de campo
Ya obtenida la información del trabajo de gabinete se procedió a la verificación en
campo, esto con la ayuda de los mapas temáticos generados, el mapa topográ fico base y
el mapa fotogeológico, siendo necesarias las siguientes actividades:
Reconocimiento general de las unidades litológicas que afloran en el área de
trabajo, dimensiones y la relación estratigráfica existente entre éstas.
Reconocimiento y medición de fallas y fracturas en afloramientos para su
análisis estadístico en proyecciones estereográficas mediante el uso del software
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Spheristat 2.2, que permitieron establecer una interpretación de los eventos
tectónicos que afectaron a las estructuras volcánicas así como identificar los
posibles dominios estructurales en la zona de estudio.
Cartografía geológica a detalle de las diferentes unidades litológicas y sus
contactos, fallas y fracturas que afectan a los afloramientos.
Toma de muestras para la elaboración de láminas delgadas, análisis geoquímico
de elementos mayores y traza mediante el método de fluorescencia de rayos x.
Figura 1.2 Diagrama de flujo en el que se indica la metodología empleada para la
realización de la tesis.
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Análisis de laboratorio
Una vez obtenidas las muestras en el campo, se procedió a preparar las muestras
para realizar secciones delgadas y análisis geoquímicos. La realización de secciones
delgadas se lleva a cabo con el siguiente procedimiento:
Se corta la muestra a un tamaño que pueda manipularse en un portaobjetos.
Posteriormente se pule una de las caras de la muestra, con la ayuda de abrasivos del
número 600, para poder pegarlo al portaobjetos. Posteriormente la cara pulida de la roca
se pega al portaobjetos con resina epoxica. La muestra se tiene que dejar secar bajo una
lámpara de luz ultravioleta durante una hora. El siguiente paso fue desvastar la muestra
con una cortadora. El control final de la lámina delgada se controla con la observación
de los minerales conocidos con ayuda de un microscopio petrográfico.
El procedimiento de preparación de muestras para el análisis geoquímico es el
siguiente:
Descostre y fragmentación. Consiste en quitar todo el material de roca alterado
y romper la roca en fragmentos pequeños que puedan ser procesados en la
maquina quebradora de quijada.
Lavado de muestra. Se tiene que lavar todos los fragmentos de roca con agua
destilada o desmineralizada tallándolos con un cepillo de cerdas no metálicas,
posteriormente se bañan con acetona para que el secado sea más rápido.
Pulverización. Esta etapa se lleva a cabo en el pulverizador de tipo Herzog que
tiene su mortero que está hecho de carburo de tungsteno o acero endurecido, se
introducen los fragmentos de roca y se activa para obtener el polvo, se cuartea
un par de veces para obtener una muestra aproximada de 20 gr para
posteriormente enviarla al laboratorio de geoquímica isotópica.
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Integración de resultados.
Con los datos obtenidos de los análisis se realizó la integración de resultados y
su interpretación para llevar a buen término los objetivos planteados en la tesis.
1.5 Localización del área de estudio
La Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza (ZVAZ) está situada en el extremo
noreste de la Sierra de las Cruces, al oeste de la Sierra de Guadalupe, entre las
coordenadas (UTM) 2157502 N, 467360 E, y 2167680 N, 477643 E.
La población de Atizapán de Zaragoza se ubica en las faldas de esta zona
volcánica. La Ciudad de México se ubica aproximadamente a 13 Km de distancia al este
de la misma. Para arribar al municipio de Atizapán partiendo de la ciudad de México se
debe tomar la carretera de cuota México-Querétaro, saliendo en el libramiento
Chamapa-Lechería que se ubica a la altura de la colonia La Quebrada, con dirección a la
ciudad de Toluca. Localmente otra ruta de acceso a la ZVAZ es tomando la avenida
Mario Colín, que se convierte en Boulevard Adolfo López Mateos a la altura de la
colonia La Cañada y girando a la izquierda por la Avenida Ruiz Cortines (figura 1.3).
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Figura 1.3 Esquema en el que se muestran las vías de acceso a la Zona Volcánica de
Atizapán de Zaragoza y los nombres de las estructuras volcánicas más importantes que son
mencionadas en este estudio.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
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2. Terminología
Para una mejor compresión en cuanto a los procesos que se llevan a cabo en la
generación y emplazamiento de productos volcánicos es necesario reafirmar algunos
conceptos en cuanto a volcanología se refiere.
2.1 Volcanes
Un volcán es una estructura geológica en la que la roca fundida o fragmentada
por las altas temperaturas y gases calientes emergen a través de una abertura desde las
partes internas de la Tierra a la superficie (McDonald, 1972).
2.2 Volcanes Monogenéticos y Poligenéticos
Los volcanes pueden ser subdivididos en dos tipos: monogenéticos y poligenéticos
(Figura 2.1). Los volcanes monogenéticos son construidos por los productos de una sola
erupción o de una sola fase eruptiva (de 10 o más años) e involucran un solo tipo de
magma. Los volcanes poligenéticos son el resultado de muchas erupciones que duran
decenas o hasta cientos de miles de años, las fases eruptivas pueden estar separadas por
largos periodos de reposo, involucran diferentes tipos de magmas y están marcados por
múltiples centros eruptivos.
A) Volcanes Monogenéticos
Conos de Escoria
Los conos de escoria son de composición basáltica o andesítico-basáltica y están
formados de escorias y cenizas, pueden emitir lavas. El edificio volcánico llega a
alcanzar alturas desde su base de 200-300 m y son asimétricos, más elongados a lo largo
de la fisura en la que se emplazan, un rasgo distintivo de estos volcanes es la simple
forma geométrica cónica del edificio (figura 2.1), el cual tiene laderas con pendientes de
aproximadamente 33º.
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Figura 2.1. Tipos de vulcanismo en relación al tipo de actividad A) vulcanismo Poligenético y B)
Vulcanis mo Monogenético (modificado de CENAPRED, 2004)
Conos de Lava
Estos son volcanes que presentan erupciones de lavas viscosas que se acumulan
alrededor del cráter en forma de lóbulos y sus tamaños van de decenas de centímetros
hasta cientos de metros de altura (Figura 2.1). Regularmente los lóbulos que emiten
llegan a soldarse en la superficie del cono y tienen casi la misma apariencia que los
conos de escoria. La composición de sus lavas va de andesítica-basáltica a andesítas y
dacitas.
Maars, Anillos de Toba y Conos de Toba
Estos volcanes monogenéticos son creados por freatomagmatismo. Los Maars
tienen un cráter cuyo piso está por debajo del nivel freático, lo cual hace que formen un
lago-cráter (Figura 2.1). En contraste el anillo de toba se distingue por carecer de un
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lago en su interior, el nivel del piso de su cráter está por encima del nivel freático. En
general, ambos volcanes tienen un cráter circular el cual está rodeado por un anillo de
bajo relieve, con alturas que varían entre 10 y 40 m. Los cráteres de los Maars y anillos
de toba varían en diámetro de unos cuantos cientos de metros hasta 3 Km, pero
generalmente de 1 Km, por su parte los conos de toba son volcanes de aspecto cónico y
de pendientes externas inclinadas de más de 30º, son similares a los conos de escoria.
B) Volcanes poligenéticos
Estratovolcanes
Los conos compuestos tienen más de una fase evolucionaría en su existencia,
pero mantienen una simetría radial y una pendiente pronunc iada, están construidos por
flujos de lava viscosa y material piroclástico (Figura 2.1). Se desarrollan en periodos de
cientos o miles de años y pueden producir toda una variedad en cuanto a tipos de
magma, generan erupciones explosivas y alcanzan grandes alturas desde su base con
más de 3000 m.
Volcanes en escudo
Estos volcanes tienen un diámetro mucho mayor que su altura, se forman a partir
de la acumulación sucesiva de corrientes de lavas de composición generalmente
basáltica y en algunas ocasiones andesítica con contenidos de sílice que varían de 40 a
45% (Figura 2.1). Estos volcanes presentan pendientes suaves que varían de 2º a 10º.
Deben su nombre a la similitud que presentan con respecto a los escudos romanos. Son
los volcanes más grandes de la tierra con más de 8,000 m desde su base.
Calderas
Son depresiones volcánicas de forma circular de grandes dimensiones de más de
1 hasta 3 Km de diámetro (Figura 2.1). La formación de calderas está generalmente
asociada al vacio que se genera en la cámara magmática a partir de una erupción en
volcanes de grandes dimensiones (Merle et al, 2006). Los depósitos que forman son
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generalmente grandes volúmenes de depósitos piroclásticos, como son ignimbritas. Las
calderas pueden formarse por el colapso parcial de una ladera o cima del volcán,
formando erupciones que depositan avalanchas de escombros, la morfología de estas
calderas son en forma de herradura.
2.3 Tipos de erupciones
Erupciones Islándicas
Las erupciones Islándicas son conocidas también como de fisura con
emisiones no explosivas de grandes volúmenes, las lavas de estas erupciones son
de composición basáltica y producen extensos campos de lava y pequeños conos
de escoria (Figura 2.2).
Erupciones Hawaianas
Las erupciones Hawaianas comúnmente aparecen como ríos efusivos de lava
que generan ríos calientes de lava roja. Se caracterizan por la salida continua de lava de
baja viscosidad (Figura 2.2). El gas se libera fácilmente y la extrusión puede durar
minutos o días, los flujos de lava son muy extensos y de poco espesor. Son típicas de
volcanes en escudo (Schimncke, 2004).
Erupciones Estrombolianas
Estas erupciones están caracterizadas por una intermitente explosión o fuente de
lava basáltica de viscosidad mayor a la Hawaiana, el material proviene de un solo cráter
o fisura (Figura 2.2). Cada erupción de ésta obedece a la liberación de gases volcánicos,
lo que ocurre en varios minutos, en forma rítmica o irregular. Este tipo de erupciones
generan columnas eruptivas de hasta 10 000 m de altura (Schmincke, 2004).
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
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Figura 2.2. Clasificación de diferentes estilos eruptivos (modificada de Cas and Wright 1998).
Erupciones Vulcanianas
Estas erupciones son consideradas como muy violentas que se caracterizan por
la interacción de agua con magma (Figura 2.2). La composición de estas erupciones es
generalmente intermedia (basáltica-andesítica y andesítica), en general forman
depósitos de poco volumen, constituidos por fragmentos sólidos de lava juvenil, líticos,
cenizas y pómez (Cas y Wright, 1988).
Erupciones Plinianas
Las erupciones Plinianas son producidas por columnas eruptivas de ceniza y
gases que se extienden entre 20 hasta 50 km (Figura 2.2), en la atmósfera, el viento
puede hacer viajar a la ceniza por cientos o miles de kilómetros del volcán que la
eyectó. Dependiendo de la velocidad del viento estratosférico y de la dimensión de la
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columna eruptiva, la ceniza puede ser acarreada alrededor del mundo con una sola
erupción de este tipo (Fisher et al, 1997). Los depósitos que producen son
principalmente pómez de caída.
2.4 Tipos de depósitos
Lahares
Los lahares son un flujo rápido de una mezcla de agua y detritos de un volcán, se
dividen en flujos de detritos y en flujos hiperconcentrados. Los lahares se forman
cuando los materiales no consolidados se mezclan con el agua y comienzan entonces a
movilizarse pendiente abajo (Figura 2.3). Un flujo de detritos es una masa de lodo,
arena, grava y clastos mezclados con agua, tiene la consistencia del concreto, tienen una
concentración de sedimentos entre 70 y 90% en peso (Pierson y Costa, 1987). Los flujos
de detritos son clasificados como no cohesivos (menos del 3-5% en volumen de arcillas)
y en cohesivos (más del 3-5% de volumen en arcillas). Los flujos hiperconcentrados son
flujos diluidos en agua que tienen una concentración del 40% en sedimentos, son de
grano fino (Pierson y Scott, 1985).
Depósitos de Caída
Estos depósitos se forman a partir de nubes o columnas eruptivas de material
piroclástico (fragmentos de pómez, ceniza, fragmentos de líticos), comúnmente estos
depósitos muestran variaciones con la distancia, tanto en tamaño de partículas como en
el espesor del depósito, debido a que como son transportados por el viento, las
partículas más pequeñas alcanzan mayor distancia (Figura 2.3). Estos depósitos
presentan características muy particulares como puede ser el contacto grano a grano que
mantienen entre partículas (no tienen soporte de mesostasis), están bien clasificadas, los
espesores son uniformes y pueden mantear la superficie (Schmincke, 2004). Los
depósitos pueden ser de pómez, escorias y de ceniza.
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Figura 2.3. Esquematización de la actividad volcánica y sus depósitos. A) cámara magmática, B)
fracturas, C) conducto magmát ico, D) acu ífero, E) columna eruptiva, F) flu jo piroclástico , G) avalancha
de escombros, H) proyectiles balísticos, I) domo de lava, J) co lapso de domo de lava, K) lahar, L) flu jo de
lava, M) caída de ceniza o tefra. (CENAPRED, 2004; Guerrero, 2008).
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Depósitos de Flujos Piroclásticos
Los flujos piroclástico están definidos como una corriente de alta densidad
constituida por una mezcla de gas con piroclásticos en la que la relación de partículas y
gas es alta, y se mueve ladera abajo a velocidades supersónicas (Fisher y Schimncke,
1984). Son generados a partir del colapso de una columna eruptiva, por la destrucción
de un domo de lava o por el colapso de un frente de lava (Figura 2.3). Se emplazan a
temperaturas muy altas y están controlados por la topografía rellenando depresiones.
Las características de estos depósitos son muy peculiares ya que presentan texturas
masivas, pueden contener fragmentos de materia orgánica carbonizada, conductos
verticales que indican el escape de gases. Estos depósitos pueden llegar a emplazarse a
temperaturas muy altas llegando a solidificarse y formar un depósito muy rígido
(ignimbrita soldada). Estos depósitos se pueden clasificar en flujos de escoria, flujos de
pómez y en flujos de bloques y cenizas (Fisher y Schimncke, 1984).
Depósitos de Oleadas Piroclásticas
Las oleadas piroclásticas son denominadas corrientes de baja densidad, debido a
que las relaciones que guardan entre la cantidad de piroclastos y gases son bajas, es
decir, están constituidos por una cantidad mayor de gases que partículas (Fisher y
Schimncke, 1984). Estos depósitos alcanzan grandes velocidades y están regulados por
la topografía (Figura 2.3), estos depósitos presentan estratificación cruzada.
Avalanchas de escombros
Las avalanchas de escombros son definidos como un flujo granular, seco, de
material constituido por una mezcla de rocas y fragmentos de suelo que se mueve bajo
la fuerza de la gravedad a velocidades supersónicas y recorre grandes distancias y
proviene del colapso parcial del flanco o de la cima de un volcán (Figura 2.3). Los tipos
de colapso que las originan se clasifican en: Colapso de un flanco (se desliza solo la
ladera de un volcán), colapso de un sector (involucra la cima del volcán) (Pierson y
Scott, 1998).
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2.5 Consideraciones teóricas de deformación
Las zonas de deformación incluyen indicadores de movimiento característicos de
cada ambiente de esfuerzos, el área de estudio presenta un ambiente de tensión y para
establecer la cinemática sobre los planos de falla fueron utilizados algunos criterios de
cizalla frágil, que permiten determinar el sentido de movimiento en las zonas de falla.
Consideraciones teóricas
La cinemática en los planos de falla es obtenida a partir de criterios de cizalla
frágil, estos permiten obtener el sentido del movimiento en zonas de falla. Es importante
definir el nivel de la corteza terrestre cuando se realiza el análisis estructural, debido a
que el comportamiento de las rocas se mantiene de manera distinta y las condiciones
geológicas son distintas en cada zona de la corteza, la textura específica y las estructuras
de deformación.
Las zonas de cizalla tienen ciertas características que ayudan a reconocerlas en
campo, las cuales dependen de qué tipo de deformación se encuentra incluida. La
cantidad de deformación es generalmente más alta dentro de la zona de cizalla
decreciendo hacia el exterior. Estas zonas son típicamente planas o ligeramente
curveadas, aunque algunas veces tienen geometrías complejas.
Para documentar el sentido de desplazamiento de los bloques rocoso separados
por zona de cizalla, es necesario contar con herramientas de observación que permitan
identificar el sentido de movimiento relativo entre bloques. Las rocas que afloran en la
ZVAZ son afectadas por fallas y fracturas. Con el fin de conocer su cinemática, se
realizo el estudio y análisis de los indicadores cinemáticos los cuales permiten
identificar el sentido de las rocas en las zonas de cizalla. Los criterios se fundamentan
en los principios básicos del fracturamiento como son: clastos rotados, fracturamiento
conjugado, lentes de deformación, zonas de relevo y desplazamiento de horizontes
(Figura 2.4).
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
18
Figura 2.4 Indicadores cinemáticos característicos de la Zona Volcánica de Atizapán de
Zaragoza.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
19
Fallas
Las fallas son fracturas en la corteza a lo largo de las cuales ha tenido lugar un
desplazamiento apreciable, este puede ser a nivel microscópico o macroscópico.
Fallas con desplazamiento hacia el echado
Las fallas en las que el movimiento es fundamentalmente paralelo al buzamiento
de la superficie de falla se denominan fallas con desplazamiento hacia el echado. Los
dos tipos principales de estas se denominan fallas normales y fallas inversas.
Fallas normales
Las fallas con desplazamiento vertical se clasifican como fallas normales cuando
el bloque del techo (hanging wall) se desplaza hacia abajo en relación con el bloque del
piso (foot wall) (Figura 2.5a). La mayoría de estas fallas con desplazamiento vertical
tienen buzamientos de angulos altos, que tienden a disminuir con la profundidad.
Debido al movimiento descendente del techo, las fallas con desplazamiento vertical
acomodan el alargamiento, o la extensión de la corteza.
Fallas inversas
Las fallas inversas son fallas con desplazamiento horizontal en las cuales el
bloque del techo se mueve hacia arriba con respecto al bloque del piso (Figura 2.5b),
generalmente las fallas inversas presentan buzamiento de bajos angulos, este tipo de
fallas representan un acortamiento de la corteza debido a que son el resultado de
esfuerzos compresivos.
Fallas de desplazamiento al rumbo
Las fallas en las que el desplazamiento dominante es horizontal y paralelo a la
dirección de la superficie de la falla (Figura 2.5c), se denominan fallas de
desplazamiento al rumbo. Este tipo de fallas consisten en zonas de fracturas
aproximadamente paralelas, cuyas dimensiones son muy amplias y producen, a menudo,
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
20
valles lineales o depresiones que marcan la ubicación de las fallas de deslizamiento
horizontal.
Los indicadores de movimiento o cinemáticos en una zona de falla son
característicos de cada régimen de deformación. La documentación del sentido en el
desplazamiento de los bloques rocosos separados por zona de cizalla se realiza con
apoyo de herramientas de observación que permitan identificar el movimiento entre los
bloques.
Figura 2.5 Tipos de deformación en el nivel superior de la corteza. a) Compresión, b)
Tensión, c) Lateral.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
21
3. Geología.
3.1 Marco Geológico Regional
El Cinturón Volcánico Trans-Mexicano (CVTM) es un arco volcánico
continental con una composición predominantemente andesítico-dacítico (García,
2002), que se extiende por más de 1000 Km desde el Océano Pacifico en el estado de
Nayarit hasta el Golfo de México en el estado Veracruz, entre los paralelos 19° y 21° de
latitud norte. El origen del CVTM ha sido asociado a la subducción de la Placa de
Cocos y Rivera por debajo de la Placa Norteamericana (Pardo y Suarez, 1993).
A nivel regional el CVTM se ha dividido en tres grandes sectores con
características vulcanologícas, estructurales y petrológicas propias, siendo estos el
sector occidental, el central y el oriental (Pasquaré et al, 1987).
El sector occidental está caracterizado por la presencia de un punto triple
formado por las fosas tectónicas de Tepic-Zacoalco, Colima y Chapala (Luhr y
Carmichael, 1985). El sector central constituido principalmente por vulcanismo
monogenético de la región Michoacán-Guanajuato y, por último, el sector oriental que
está caracterizado por la presencia de grandes estratovolcanes (Demant, 1981 y Nixon et
al, 1987).
Las características estructurales y su relación con el magmatismo se ha
considerado que dos principales sistemas de fallas han originado el magmatismo dentro
del CVTM, por un lado fallas con dirección N-S y E-W. El primer sistema se le ha dado
la atribución de grandes estratovolcanes, mientras que al segundo sistema se le atribuye
la generación del vulcanismo monogenético (Alanís et al, 1998; Suter et al, 1992).
La Cuenca de México se conoce como una cuenca vulcano-tectónica irregular y
alargada (SEGEOMET, 2004) caracterizada por tres sistemas de fallas con direcciones
N-S, NE-SW y E-O, se localiza en la parte centro-oriental del Cinturón Volcánico
Trans-Mexicano (CVTM). Está delimitada por una serie de sistemas montañosos de
origen volcánico, al sur por el campo volcánico Chichinautzin y la Sierra de Ajusco, al
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
22
sudoccidente y occidente por la Sierra de las Cruces. El límite norte de la Cuenca lo
forma la Sierra de Pachuca y Tepozotlán y por el Oriente la Sierra Nevada (Enciso,
1992).
La Sierra de las Cruces está formada por una serie de estructuras volcánicas
extendidas en dirección NNW. Esta Sierra constituye un límite morfológico entre las
cuencas de México y Toluca, tiene una longitud de 110 Km, un ancho de 47 Km en la
parte norte y 27 km en la parte sur y está conformada por ocho estratovolcanes
principales: Zempoala, La Corona, San Miguel, Salazar, Chimalpa, Iturbide, La Bufa y
La Catedral. Estos volcanes tuvieron periodos de actividad desde el Plioceno hasta el
Pleistoceno (García et al, 2007), hay una gran cantidad de flujos de lava y domos de
composición andesítico-dacítica con afinidad calcialcalina (Gunn y Mooser, 1970).
Estos depósitos están alternados con flujos piroclásticos de bloques y cenizas, depósitos
de caída, flujos de detritos y lodo. Se pueden identificar colapsos gravitacionales que
originaron depósitos de avalanchas de escombros.
La Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza es un complejo con forma
semicircular que aparentemente está bisectada por una falla con dirección NNW-SSE y
se localiza en la parte Norte de la Sierra de las Cruces, colinda al Este con la Fosa de
Barrientos y la Sierra de Guadalupe y al norte con la Cuenca de Hidalgo.
3.2 Estratigrafía de la zona noroeste de la Cuenca de México
Los estudios sobre la estratigrafía de la Cuenca de México han sido
innumerables, se ha comenzado a establecer un orden entre las formaciones a partir de
las perforaciones realizadas por Petróleos Mexicanos en los pozos Texcoco-1
interpretado por Oviedo (1970), los pozos Mixuca-1 y Tulyehualco-1 reinterpretados
por Vázquez y Jaimes (1989), así como los estudios de varios Geólogos ( Fries, 1956;
Segerstrom, 1962; López, 1979; Enciso, 1992; García et al, 2000). A continuación se
presentan las principales características estratigráficas de la porción noroeste de la
Cuenca de México.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
23
Cretácico
Formación Morelos
La Formación Morelos (Fries, 1960), aflora al sur de la Sierra Chichinautzin, en el
estado de Morelos, tiene espesores máximos de 900 m. En los pozos exploratorios
realizados por Petróleos Mexicanos, Mixuca-1 y Tulheyualco-1, se ubicó a esta
formación a profundidades de 2060 y 2160 m, con espesores de 410 y 650 m
respectivamente. La Formación Morelos se ha descrito como una secuencia constituida
por calizas de color gris claro y con capas de pedernal en forma de nódulos con
estratificación que va de gruesa a masiva (Fries, 1960; López, 1979). En la porción
Suroccidental del estado de Morelos, la formación yace discordantemente sobre las
rocas de la formación Xochicalco y está cubierta en discordancia erosional por las
Formaciones Cuautla y Mexcala (Vázquez y Jaimes, 1989). En la Cuenca de México
esta formación se interdigita hacia el norte con la Formación El Doctor, la cual está
constituida por calizas relativamente puras, lentes de pedernal, capas de dolomita y de
lutita (Segerstrom, 1961).
Formación Cuautla
Propuesta por Fries (1960), consiste de una secuencia de calcarenitas de
estratificación gruesa, lentes irregulares y fragmentos angulosos de pedernal. Las calizas
varían de color café claro a gris obscuro. En general la formación tiene espesores
máximos de 750 m.
Formación Mexcala
La Formación Mexcala consiste de calizas arcillosas de coloración obscura (en su
parte inferior y de sucesión de limolitas y lutitas en su parte media y areniscas con capas
de conglomerado de grano fino en su parte superior. Presenta un espesor máximo de
1500 m (Vázquez y Jaimes, 1989), representa las rocas más jóvenes del Mesozoico con
una edad relativa que ha sido asignada al Cretácico Tardío.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
24
Figura 3.1. Columna Estratigráfica compuesta del basamento en la zona poniente de la Sierra de
las Cruces y el área de estudio.
Cenozoico-Terciario
Grupo Balsas
Descrito por Fries (1960), como un depósito formado principalmente de
conglomerado calizo compacto, conglomerado volcánico, evaporitas, calizas lacustres,
limos, areniscas y productos piroclásticos. El conglomerado calcáreo en el estado de
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
25
Morelos está formado por fragmentos de calizas, pedernal, dolomita y arcilla derivados
de las formaciones cretácicas Morelos, Cuautla y Mexcala (López, 1979).
Rocas volcánicas del Oligoceno Tardío-Mioceno Temprano.
Con este nombre se agrupan a las secuencias volcánicas que por sus
características litológicas, relaciones estratigráficas y edad, sobreyacen al Grupo Balsas
(Figura 3.1) (Vázquez y Jaimes, 1989). Dentro de este grupo se puede identificar según
su posición estratigráfica a la Riolita Tilzapotla y la Formación Xochitepec que
consta de rocas volcánicas erosionadas y fracturadas de composición andesítica a
dacítica. Estos depósitos están cubiertos por depósitos aluviales y por derrames de lavas
más jóvenes (Vázquez y Jaimes, 1989).
Rocas extrusivas del Mioceno Medio y Tardío
Se les llama así a las rocas volcánicas que difieren en composición litológica y
posición estratigráfica con respecto a las rocas volcánicas del Oligoceno Tardío-
Mioceno Temprano. La sierra de Guadalupe forma parte del conjunto de unidades de
rocas volcánicas más antiguas que afloran dentro de la Cuenca de México y solo se
observan los remanentes de los cuerpos originales. Está formada completamente de
rocas ígneas extrusivas de composiciones andesíticas a dacíticas, presentan alternancias
de brechas y lavas andesíticas y basálticas. La edad de estas rocas es de 14 a 16 millones
de años (Lozano, 1968; Jacobo, 1986) correspondiendo a una edad relativa del Mioceno
Medio. Esta sierra está formada por 9 volcanes estratificados de tipo central y presenta
varios sistemas de fallas y fracturas siendo el más notable el sistema N30E, seguido por
el sistema N45W, al que se le adjudica el emplazamiento de los volcanes que dieron
lugar a esta sierra.
Dentro de la Sierra de Guadalupe se encuentra una estructura llamada Caldera de
Barrientos, definida por Flores (2006), se trata de una estructura volcánica de
composición dacítica localizada al W de la Sierra de Guadalupe y al E de la Zona
Volcánica de Atizapán, esta estructura incluye los Cerros El Kilo, La Palma,
Tequesquinahuac, Barrientos, La Quebrada y Las Peñitas. Esta estructura está
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
26
constituida por seis unidades, de la base a la cima por lavas dacíticas, brechas de
explosión de composición dacíticas, depósitos de avalancha, lahar, flujo de pómez y en
la parte superior depósitos de ceniza acumulados en ambiente lacustre.
Formación Sierra de Las Cruces
Schlaepfer (1968), designó como Formación Las Cruces al conjunto de rocas
volcánicas que forman las Sierras de Las Cruces y Monte Alto; ésta se distribuye en
todo el límite occidental de la Cuenca de México en la que los estratovolcanes que la
forman se alinean con una dirección NNW-SSE y dividen a las Cuencas de México y
Lerma (Vázquez y Jaimes, 1989).
La Formación Las Cruces está constituida por andesitas del Mioceno Superior-
Plioceno (Mooser, 1975), cuyo espesor es cercano a los 600 m. Consiste en derrames de
lava, depósitos de flujos piroclásticos y lahares (Mooser, 1956), con edades
radiométricas obtenidas en estudios previos que oscilan entre los 3.71±0.40 Ma y
0.67±0.60 Ma. (Mora et al., 1991; Romero, 1998; Osete et al., 2000; Mejía et al., 2005).
Romero (2001) propone nombrar a la Sierra de Las Cruces como Grupo Las Cruces
debido a que está conformada por diversos productos volcánicos que viene de diferentes
fuentes que tuvieron actividad en distintos tiempos, pero cuyas lavas se intercalan. En el
mapa geológico realizado en el presente trabajo se muestran los depósitos de esta sierra
los cuales se encuentran rodeando al área de estudio y corresponden a lo que ha sido
llamado Lahar Sayavedra y flujo de pómez Chiluca provenientes de los volcanes
Iturbide y Salazar, situados al W del área de estudio.
Los flujos de pómez chiluca se caracterizan por su forma en abanico bisectado
por largos y profundos valles serpenteantes, característica de roca impermeable y de
fácil erosión. Es un depósito masivo no consolidado, constituido por pómez de color
amarillo claro y ceniza cristalina vítrea, el depósito tiene un espesor aproximado de 500
m. Este flujo es originado por una columna pliniana proveniente del volcán Salazar que
de acuerdo a las determinaciones radiométricas ha registrado edades de 3.04 ± .025 y
2.87 ± 0.15 Ma (Osete et al, 2000).
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
27
3.3 Geomorfología
Para la realización de la cartografía geológica y estructural se generaron mapas
temáticos como son el Mapa Topográfico, Altimétrico y de Pendientes. La
interpretación de éstos se presenta a continuación:
Mapa topográfico
Las curvas de nivel son de gran importancia debido a que ayudan a definir
características litológico-estructurales de una región dada, cuando la curvas se presentan
poco espaciadas y/o muy lineales indican la presencia de fallas; la forma, orientación,
espaciamiento o distribución de las curvas representarán bloques tectónicos o volcanes.
Las curvas en la ZVAZ se encuentran en formas concéntricas cerradas definiendo una
estructura en herradura. Se pueden definir dos áreas especificas, la zona norte (ZN) y la
zona sur (ZS) (Figura 3.2).
Figura 3.2 Mapa topográfico de la ZVAZ en el que se pueden observar la distribución y
rasgos principales de las curvas de nivel. (ZN) Zona Norte, (ZS) Zona Sur, (FB) Fosa de
Barrientos.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
28
Mapa altimétrico
Este mapa representa las altitudes topográficas máximas y mínimas de la zona
de estudio permitiendo visualizar algunas características morfoestructurales como son
los lineamientos, los rangos son iluminados de acuerdo a su altitud, dando tonos claros a
las zonas topográficamente bajas y tonos fuertes a las zonas más altas. Basado en la
anterior información se pueden identificar dos zonas principales: la zona norte que
representa el área de máxima altura y la zona sur que presenta las zonas de baja altura,
el Pico la Biznaga representa la zona más alta alcanzando los 2680 msnm, siendo el
punto más bajo el área de la Fosa de Barrientos con una altura de 2260 msnm (Figura
3.3). La ZVAZ tiene una forma de herradura y en esta se puede observar la diferencia de
alturas entre la ZN y la ZS de esta área siendo la segunda la de menor elevación además
del emplazamiento de los domos volcánicos en la ZS siguiendo una clara tendencia
Norte-Sur, se observan lineamientos muy claramente marcados en el área de estudio
siendo el principal NNW-SSE que corresponden a la falla Tula-Mixuca.
Figura 3.3 Mapa altimétrico de la ZVAZ en el que se observa el rasgo en anillo y los
lineamientos. (FTM) falla Tula-Mixuca.
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29
Mapa de pendientes
El mapa de pendientes tiene como finalidad reconocer la relación que hay entre
las pendientes y la forma del relieve, con este mapa se pueden identificar los diferentes
grados de inclinación del terreno. Se diferencian cuatro patrones principales de
pendientes que van de menor a mayor grado, pudiéndolas relac ionar con rasgos
geológicos como fallas o depósitos sedimentarios. El primer rango (0°-15°) está
representado por los valles que se ubican en la zona E-SE del mapa (Figura 3.4), el
segundo rango (16°-30°) corresponde a partes bajas de zonas de montañas o estructuras
erosionadas como el cerro Calacoaya o Puerto el Sapo que se ubican en las orillas de la
estructura en herradura que representa la zona volcánica de Atizapán, el tercer y cuarto
rango (31°-45° y 46°-60°) corresponden a laderas y áreas escarpadas que pueden
simbolizar zonas de falla, estos se pueden observar en el Cerro Pico la Biznaga.
Figura 3.4 Mapa de pendientes en el que se pueden observar los diferentes rangos de
inclinación de la ZVAZ.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
30
3.4 Zona Volcánica de Ati zapán de Zaragoza
Los estudios realizados previamente en esta zona se limitan a los efectuados por
Flores (2006), quien realizó una descripción general de los depósitos de la zona. Este
autor describe en la zona rocas de composición andesítica y utiliza el nombre de Caldera
de Atizapán. Sin embargo, basado en los análisis de los mapas temáticos, el análisis de
las fotografías aéreas y la comprobación de campo, se utiliza informalmente el nombre
de ZVAZ y sus características se mencionan a continuación.
El levantamiento de más de 15 columnas estratigráficas a detalle en la zona
volcánica permitió construir 2 columnas compuestas para el área (ver Anexo 1),
encontrándose que la zona norte del área está formada de la base a la cima por
secuencias de flujos de lavas y brechas volcánicas denominadas Andesitas Atizapán y
de una secuencia de depósitos piroclásticos, nombrados informalmente Depósitos
Piroclásticos de la Sierra de las Cruces (DPSC). Por otra parte, la zona sur del área de
estudio se encontró que está formada por lavas andesíticas denominadas Domos Sur
(Figura 3.5).
Andesitas Atizapán: consiste en al menos tres secuencias de lavas que fueron
emitidas de centros eruptivos que forman domos y conos de lava. De la base a la cima
son andesitas-1, andesitas-2 y andesitas-3.
Andesitas-1 (LA-1). Constituyen las rocas basales de la zona de estudio, sus
mejores afloramientos se ubican en la caseta de Madín sobre el libramiento Chamapa-
Lechería y en el puente Madín. Son andesitas de olivino de color gris obscuro,
presentan textura porfídica, mineralógicamente las rocas presentan una asociación de
cristales de plagioclasa, piroxeno y olivino. Tienen estructuras masivas en algunas y en
otras se pueden observar diaclasas de enfriamiento, con espesores que alcanzan los 4 m
(Figura 3.6). Están intercaladas con brechas autoclásticas (Br-1) de color negro de
textura porfídica, los bloques subangulares están soldados a la mesostasis afanítica, los
bloques alcanzan hasta 1 m de diámetro, el depósito tiene un espesor de 3 m. A estas
lavas les sobreyace la secuencia de lavas andesitas-2.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
31
Figura 3.5 Columna estratigráfica compuesta de los depósitos volcánicos de Atizapán que
afloran en el transecto de la carretera Chamapa-Lechería - Jorge Jiménez Cantú, en el área de la caseta
Madín.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
32
Figura 3.6 Fotografía en la que se puede observar un depósito de lavas andesíticas (LA-1)
sobreyacidas por brechas volcánicas (Br), y por unos depósitos de caída de escoria (DCE) de color
amarillo.
Andesitas-2 (LA-2). Este depósito constituye la segunda secuencia de lavas y
consiste de unos depósitos de lavas y brechas autoclásticas de composición andesítica
porfídica de piroxenos (Figura 3.7). La unidad está bien expuesta en los cerros Puerto el
Sapo, Pico la Biznaga, caseta Madín y en el puente Madín, en donde se puede observar
claramente cómo sobreyacen a las lavas andesiticas-1. Las brechas autoclásticas (Br-2)
que le sobreyacen son de color gris obscuro a negro y muestran textura porfídica, tienen
bloques subangulares que están soldados a la mesostasis de la roca y éstos tienen
diámetros que alcanzan hasta 1 m. El depósito tiene espesores de hasta 3 m en las
mismas localidades. Por su parte, las lavas masivas de esta secuencia tienen color gris
obscuro y una textura porfídica con fenocristales de plagioclasa de hasta 1 cm de
tamaño. En general, a las lavas en los afloramientos se les observo espesores de hasta 8
m.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
33
Figura 3.7 Fotografia en la que se observa la intercalacion de lavas (LA -2 y LA -3) con brechas
volcánicas (Br) pertenecientes a la ZVAZ, afloramiento cercano a la Caseta Madín.
Andesitas-3 (LA-3). Corresponden a la secuencia efusiva superior de la ZVAZ.
Consisten en una alternancia de brechas autoclásticas y lavas andesíticas masivas y
diaclasadas de texturas afaníticas. Las brechas autoclásticas de esta unidad descansan
directamente sobre las andesitas-2 (Figura 3.7). De manera general las brechas que le
sobreyacen (Br-3), tienen un color gris obscuro a negro y tienen bloques subangulares
de hasta 80 cm de diámetro, los cuales están soldados en una mesostasis afanítica. Las
lavas muestran ocasionalmente diaclasas de enfriamiento y tienen un color gris obscuro
y su textura es principalmente afanítica. Los espesores de la lava alcanzan en flujos
individuales hasta 2 m. En varios afloramientos se observó que la secuencia comienza
con brechas, seguidas de lavas en la parte media culminando con brechas autoclásticas.
Las brechas de la parte superior son de color rojo y tienen componentes líticos de hasta
1 m de diámetro. El espesor máximo observado es de 15 m.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
34
Cabe mencionar que los contactos entre las andesitas 1, 2 y 3 son concordantes
por lo que posiblemente los periodos entre cada fase eruptiva no fueron muy
prolongados
Domos sur (LDS). Consiste en lavas andesíticas de piroxenos en el Cerro Las
Palmas y de andesitas de anfíbol en los cerros Calacoaya y Madín. En general, los dos
tipos de lavas son de color gris obscuro, con estructura masiva y en algunas zonas se
observan diaclasas de enfriamiento, tienen texturas que varían de afaníticas a porfídicas
y se observan espesores que van de los 10 a 70 m en las andesitas de anfíbol y de 20 a
100 m en las andesitas de piroxeno.
3.5 Depósitos Piroclásticos de la Sierra de las Cruces
Los depósitos piroclásticos de la Sierra de las Cruces son descritos de manera
general por el Servicio Geológico Metropolitano (2005) y Flores (2006), como Lahar
Sayavedra, perteneciente a la secuencia piroclástica del Volcán Iturbide. Los depósitos
piroclásticos de la Sierra de las Cruces levantados en el presente trabajo en el área de
estudio, son secuencias complejas que cubren las laderas de la parte norte de la ZVAZ y
están conformados por 6 horizontes de depósitos de caída separados por horizontes de
flujos piroclásticos, lahares y suelos (Figura 3.8). Esta secuencia descansa en
discordancia a la secuencia de lavas de la ZVAZ.
Las secuencias de la base a la cima se nombraron Depósito de Caída 1 (DCP-1),
Depósito de Caída 2 (DCP-2), Depósito de Caída 3 (DCP-3), Depósito de Caída 4
(DCP-4), Depósito de Caída 5 (DCP-5) y Depósito de Caída 6 (DCP-6). A continuación
se describe cada uno de los depósitos. En la parte inferior casi inmediatamente de las
lavas se encontró un horizonte de caída de pómez (DCP-1), el cual presenta fragmentos
de pómez de color gris-blanco, con alto contenido de biotita, gradación normal y
múltiple, el tamaño de la pómez es de lapilli, tiene un espesor máximo de 4 m. Le
sobreyace un suelo de color amarillo parcialmente endurecido, rico en cristales de
biotita y con alto contenido de material piroclástico retrabajado, el espesor de este suelo
es de 2 m (Figura 3.9).
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
35
Figura 3.8 Columna estratigráfica compuesta de los depósitos piroclásticos que afloran en el área de
estudio sobre el lib ramiento Chamapa-Lechería.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
36
Figura 3.9 Fotografía de los depósitos de caída de pómez intercalados con suelos, afloramiento
localizado sobre el libramiento Chamapa-Lechería.
Sobre este descansa un deposito de caída de color amarillo (DCP-2) el cual
consiste de un horizonte de pómez de grano fino con alto contenido de biotita y
plagioclasa, el diámetro de los clastos varia de 1 hasta 10 cm, el depósito muestra
gradación inversa y tiene un espesor máximo de 1.50 m (Figura 3.10). A este horizonte
le sobreyace un depósito de flujo de ceniza (FC-1) retrabajado de color amarillo rico en
biotita muy alterada, con estratificación interna y cuyo espesor es de 50 cm. A éste
depósito le sobreyace un suelo de color café muy endurecido rico en cristales y
fragmentos piroclásticos retrabajados, los fragmentos tienen el tamaño de lapilli y tiene
un espesor de 3 m. Sobre este descansa un depósito de flujo de ceniza masivo (FC-2),
de color café de grano muy fino con gradación normal, tiene un espesor de 50 cm.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
37
Figura 3.10 Fotografía de los depósitos de caída de los DPSC intercalados con suelos,
afloramiento localizado sobre el Libramiento Chamapa-Lechería.
Al flujo le sobreyace un depósito de caída de pómez de color café (DCP-3),
tiene alto contenido de anfíbol y piroxeno y biotita en menor cantidad, presenta
gradación simétrica y clastos subredondeados del tamaño de lapilli fino, tiene un
espesor de 50 cm (Figura 3.10). A este depósito le sobreyace un suelo de color
amarillo semiendurecido de grano fino de 1 m de espesor con gradación interna,
sobreyacido por un depósito de caída de pómez de color rojo (DCP-4), con tamaño de
granos de lapilli fino con un espesor de 1.50 cm (figura 3.10). Este depósito está
sobreyacido por un depósito de flujo piroclástico de ceniza semiendurecido de color
amarillo (FC-3), el cual tiene bajo contenido de líticos, los cuales tienen diámetros de
hasta 3 cm, el horizonte tiene un espesor máximo de hasta 50 cm. Sobre este horizonte
descansa un depósito de caída de pómez de color amarillo-rojizo (DCP-5), con
estratificación interna, el tamaño de los granos es de lapilli, el depósito contiene líticos
accidentales de color gris y tiene un espesor máximo de 3 m (Figura 3.11).
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
38
Figura. 3.11 Fotografía de los depósitos de depósitos de caída de pómez (DCP-5 y DCP-6) con
suelos, afloramiento localizado sobre el libramiento Chamapa-Lechería.
Los DPSC están sobeyacidos por dos horizontes de suelos, el primero de
aspecto masivo y de color rojo y el segundo de grano grueso, de color amarillo, cada
horizonte tiene un espesor máximo de 1 m. A estos suelos le sobreyace un depósito de
caída de pómez de color gris (DCP-6), el cual contiene pómez muy vesículadas, el
depósito tiene alto contenido de cristales de obsidiana de color gris y biotita con
gradación normal y los granos son del tamaño del lapilli grueso, el horizonte tiene un
espesor máximo de 2 m (Figura 3.11). A éste le sobreyacen 4 horizontes de suelos que
se diferencian entre ellos por los cambios de colores que van del amarillo al rojo y el
contenido de granos de pómez se va reduciendo de la parte inferior a la superior de los
estratos, están parcialmente endurecidos y los espesores varían entre los 50 cm hasta los
4 m.
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4. Geología Estructural.
En el área de estudio se identificaron dos sistemas de fallas, el primer sistema
tiene una dirección ENE-WSW y el segundo sistema tiene una orientación NNW-SSE
(Figura 4.1), uno de los objetivos de este trabajo es asociar estos sistemas a los
existentes de manera regional en las sierras colindantes.
Sistema ENE-WSW
4.1 Falla Tlayacampa
Esta falla fue definida por el Servicio Geológico Metropolitano (2004) y está
ubicada en la zona sur del Graben de Barrientos, identificada en el cerro Tlayacampa, de
donde recibe el nombre, en los cerros Tequesquinahuac y el Kilo. En el área de estudio
se puede observar en las localidades de los Cerros Madín, Calacoaya y Las Palmas (ver
Anexo1).
Regionalmente, se trata de una estructura que presenta escarpes bien definidos
con fallas discontinuas, con arreglo en echelon con escalonamiento derecho, esta falla
está formada por segmentos y zonas de relevo de aproximadamente 2 a 3 Km y más al
oeste hacia el área de estudio se observa un escalonamiento dando una geometría
curvilínea.
Esta falla afecta a los DPSC, así como a las lavas de la ZVAZ formando de
manera local pilares y fosas, escalonamientos de fallas y sistemas conjugados (Figura
4.2). En el área de estudio se reconocieron varios indicadores cinemáticos como son
estructuras sigmoidales, harina y brecha de falla, clivaje de fractura, alineación de
clastos y desplazamientos de horizontes guía (figura 4.3), los desplazamientos de las
fallas pertenecientes a este sistema alcanzan los 5 m.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
40
jk
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
41
S
S
Horizontesdesplazados
Figura 4.2 Fotografía de los DPSC que están afectados por la Falla Tlayacampa, afloramiento
localizado en la caseta Madín, se pueden observar desplazamiento de horizontes, harina y brecha de falla
y estructuras sigmoides.
Figura 4.3 Fotografía de la Falla Tlayacampa que afecta depósitos de caída y suelos de los
DPSC, se puede observar desplazamiento de horizontes, estructuras sigmoides, de acuerdo a los
indicadores cinemáticos se interpreta un sentido de movimiento normal. Afloramiento cercano a la Presa
Madín.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
42
De acuerdo a los análisis realizados a los datos obtenidos en campo, esta falla
tiene en general una orientación N80ºE y el buzamiento de las fallas es de alto ángulo,
predominando el rango de 80º a 90º (figura 4.4), que combinado con los indicadores
antes mencionados, sugieren un sentido normal para esta falla y debido a que afecta a
los depósitos más recientes se considera una falla activa (Figura 4.5).
.
Figura 4.4 Rosetas de fractura en los que se observa la dirección general de los datos obtenidos
en campo y los angulos de inclinación de los echados pertenecientes a la Falla Tlayacampa.
4.2 Falla Chilpan
La falla Chilpan fue estudiada por Flores (2006) y define al bloque norte del
Graben de Barrientos. Esta falla fue estudiada en los cerros de Barrientos, Las Peñitas,
Lomas de Cartagena y Lomas Lindas, tiene una orientación general de N75E y es
paralela a las fallas La Quebrada y Tlayacampa (Figura 4.1).
Regionalmente esta falla tiene una longitud aproximada de 19 km y la geometría
de esta falla es en escalonamiento izquierdo y con algunas zonas de relevo que van de
0.5 a 2 Km.
La Falla Chilpan afecta a los DPSC y las lavas de la ZVAZ (Figura 4.6)
observándose los mejores afloramientos en el libramiento Chamapa-Lecheria,
presentando de manera local sistemas conjugados, fallas escalonadas, pilares y cuencas,
en las zonas de deformación se observaron indicadores cinemáticos como sigmoides
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
43
Figura 4.5 Secciones geológicas generadas a partir de la información obtenida del trabajo de campode la ZVAZ
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
44
sub-verticales, fallas conjugadas (Figuras 4.7), desplazamiento de horizontes de
hasta 3 m, clivaje de fractura, harina y brecha de falla.
Figura 4.6 Fotografía de la Falla Chilpan en la que se pueden observar fallas normales
escalonadas, se pueden identificar indicadores cinemát icos como son horizontes desplazados, harina y
brecha de falla. Afloramiento localizado en el puente Madín.
Figura 4.7 Fallas conjugadas pertenecientes a la Falla Chilpan, se puede observar el
desplazamiento de los horizontes formando angulos de aprox. 60° y 120°. Afloramiento localizado sobre
el libramiento Chamapa-Lechería.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
45
De acuerdo a los análisis realizados a los datos obtenidos en campo, esta falla
tiene en general una orientación N75ºE y el buzamiento de las fallas es de alto ángulo,
predominando el rango de 70º a 80º (figura 4.8), que combinado con los indicadores
antes mencionados, sugieren un sentido normal para esta falla y debido a que afecta a
los depósitos más recientes se considera una falla activa (Figura 4.5).
.
Figura 4.8 Rosetas de fractura en los que se observa la dirección general de los datos
obtenidos en campo y los ángulos de inclinación de los echados pertenecientes a la Falla
Chilpan.
4.3 Falla Buenavista
La falla Buenavista es propuesta por Flores (2006). En el presente trabajo, de
acuerdo al análisis fotogeológico, así como del mapa altimétrico y de pendientes, esta
falla se ubica en la zona sur del área de estudio, en el cerro Calacoaya y Las Palmas,
tiene una orientación ENE-WSW (Figura 4.1).
Esta falla presenta un arreglo en echelon izquierdo, con zonas de relevo que van
de 500 m hasta 1 km, afecta a las lavas de los Domos del Sur, es paralela a la falla
Tlayacampa. En el estudio de campo no fue posible obtener datos estructurales para
corroborar la existencia de esta falla debido a que el área donde se localiza esta
densamente poblada. En el Cerro La Palma se midieron fracturas de gran consideración
en rocas andesiticas rellenas con harina de falla dirección E-W que posiblemente
asociadas a la deformación en esta zona (Figura 4.9).
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
46
Figura 4.9 Fotografía en la que se observa un afloramiento de lavas andesíticas con diaclasas de
enfriamiento, afectadas por fracturas rellenas de material triturado (harina de falla). Afloramiento
localizado en el Cerro Las Palmas.
De acuerdo a los análisis realizados a los datos obtenidos en campo, esta falla
tiene en general una orientación N85ºE y el buzamiento de las fallas es de alto ángulo,
predominando el rango de 70º a 85º (figura 4.10), que combinado con los indicadores
antes mencionados, sugieren un sentido normal para esta falla y debido a que afecta a
los depósitos más recientes se considera una falla activa (Figura 4.5).
Figura 4.10 Rosetas de fractura en los que se observa la dirección general de los datos
obtenidos en campo y los angulos de inclinación de los echados pertenecientes a la Falla
Buenavista.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
47
Sistema NNW-SSE
4.5 Falla Tula-Mixuca
La falla Tula-Mixuca fue propuesta por Pérez (1988) a partir de los perfiles
sísmicos y los cortes litológicos obtenidos de las perforaciones de los pozos Mixuca-1 y
Roma-1 del subsuelo de la Cuenca de México.
Alaniz y Nieto (2005), realizan una reinterpretación a los datos sísmicos
obtenidos por Pérez (1988) de las perforaciones de los pozos Mixuca-1, Roma-1,
Copilco-1 y Tulyehualco-1, proponiendo la existencia de una falla normal de dirección
NNW-SSE, denominada Falla Mixuca, con una actividad en el Eoceno Tardío.
Posteriormente Guerrero (2007) propone la existencia de una falla con rumbo
NNW-SSE, en la zona noroeste de la cuenca de México asociándola a la falla Mixuca y
mencionándola como una extensión de esta misma y plantea dos reactivaciones para
esta falla, la primera en el Mioceno debido al emplazamiento de estructuras volcánicas
en la zona Norponiente de la Cuenca de México con dirección NNW-SSE y la segunda
reactivación ocurrida en el Pleistoceno, debido a que los depósitos piroclásticos y
Vulcano-sedimentarios de esta edad están afectados por esta falla.
La Falla Tula-Mixuca afecta a las Andesitas Atizapán y a los DPSC
observándose los mejores afloramientos en los depósitos cercanos a la caseta Atizapán y
en el Libramiento Chamapa-Lechería, presentando de manera local fallas escalonadas y
poniendo en contacto a las lavas de la ZVAZ con los DPSC (Figura 4.11).
Se identificaron afloramientos con indicadores cinemáticos que permitieron
identificar la presencia y el sentido de las fallas, tales como estructuras sigmoides, zonas
de deformación rellenas con brecha y harina de falla (Figura 4.12) y horizontes
desplazados.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
48
Figura 4.11 Fotografía en la que se puede observar una zona de falla del sistema NNW-SSE que pone en
contacto brecha volcánica, depósitos de caída de pómez y suelos. Afloramiento localizado en la avenida
Jorge Jiménez Cantú.
Figura 4.12 Fotografía en la que se puede observar una zona de falla del sistema NNW-SSE de
aproximadamente 10 m de deformación en la que se puede observar brecha de falla. Esta falla pone en
contacto lavas andesíticas y suelos. Afloramiento localizado cerca de la colonia Zona Es meralda.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
49
De acuerdo a los análisis realizados a los datos obtenidos en campo, esta falla
tiene en general una orientación N45ºW y el buzamiento de las fallas es de alto ángulo,
predominando el rango de 80º a 85º (figura 4.13), que combinado con los indicadores
antes mencionados, sugieren un sentido normal para esta falla y debido a que afecta a
los depósitos más recientes se considera una falla activa (Figura 4.5).
.
Figura 4.13 Rosetas de fractura en los que se observa la dirección general de los datos
obtenidos en campo y los angulos de inclinación de los echados pertenecientes a la Falla Tula-
Mixuca.
4.4 Fosa de Barrientos
La fosa de Barrientos fue definida por Mooser (1992), y se encuentra en la parte
oriental del estudio, tiene aproximadamente 20 Km de longitud, con valles que van de
los 100 m hasta los 2 Km en su parte más ancha con una dirección E-W (Figura 4.14).
La fosa de Barrientos es delimitada por las fallas de Tlayacampa hacia el sur y la
falla Chilpan en la porción norte. Esta fosa se encuentra cubierta por material aluvial
constituido por flujos de lodo y material piroclástico que sobreyacen a rocas volcánicas
del Mioceno-Plioceno. Abarca desde la Sierra de Guadalupe en el Este hasta la zona de
estudio (Flores, 2006).
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
50
Figura 4.14 Mapa estructural en el que se
muestran las fallas y lineamientos
principales de la Fosa de Barrientos y del
área volcánica de Atizapán de Zaragoza.
(Modificado de Flores, 2006)
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
51
5. Petrografía y Geoquímica
5.1 Petrografía
Para el análisis petrográfico se elaboraron seis secciones delgadas de las
muestras de rocas recolectadas en el campo pertenecientes a los flujos de lava de la
ZVAZ, tres muestras pertenecen a la zona norte (CA-03, CA-05, CA-06), dos muestras
pertenecen a la zona sur (CA-01, CA-04) y una más que se tomo de un área adyacente a
la zona de estudio perteneciente a la Caldera de Barrientos (CA-02).
Después de ser analizadas las secciones delgadas en el microscopio petrográfico,
las muestras no presentan una diversificación considerable en cuanto a la mineralogía,
pero hay otros aspectos en los que se pueden observar contrastes como es la textura y el
grado de cristalinidad. Las variaciones en las muestras son muy pocas, en general son de
color gris obscuro en roca fresca, tienen matriz afanítica y varia a porfídica en otras
muestras. Los cristales visibles son principalmente plagioclasas, piroxenos y
menormente anfíboles y olivino, los cristales tienen tamaños de hasta 4 mm en algunas
rocas.
Las rocas tienen texturas microlíticas, pilotaxiticas, traquíticas, intergranulares,
hipocristalinas y porfídicas con una asociación mineralógica que varía de plagioclasas,
piroxenos olivino en las andesitas-basálticas (CA-03) y de plagioclasas, piroxenos,
Óxidos de Fe-Ti en las Andesítas Atizapán (CA-05 y CA-06) y en las muestras de los
Domos Sur las variaciones mineralógicas son de plagioclasas, piroxenos y anfíboles
(CA-01 y CA-04) (Figura 5.1).
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
52
Figura 5.1 fotomicrografías en pares (luz paralela a la izquierda y nicoles cruzados a la derecha)
de las secciones delgadas de las lavas pertenecientes a la ZVAZ. A) microfenocristal de o liv ino
fracturado y relleno por óxidos embebido en una mesostasis con textura intergranular de la muestra CA-
03. B) fenocristal de plagioclasa fracturado con bordes de reacción de piroxeno de la muestra CA -05. C)
fenocristal de piroxeno embebido en una mesostasis de textura pilotaxitica de la muestra CA-06. D)
fenocristal de anfíbol euhedral con bordes de óxido embebido en una mesostasis con textura traquítica,
esta imagen corresponde a la muestra CA-04.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
53
En general las asociaciones minerales están embebidas en una mesostasis de
vidrio. Las plagioclasas aparecen como fenocristales (>0.5 mm), microfenocristales
(0.5- 0.05 mm) hasta como microlitos (<0.05 mm) en todas las muestras (50 -60%)
(Tabla 1) y tienen forma tabular, presentan maclado tipo Carlsbad y Andesina, son
visibles en estos cristales las inclusiones de vidrio y la textura tipo tamiz (Figura 5.2).
Los Piroxenos y Anfíboles aparecen como microfenocristales y el Olivino como
microfenocristal a fenocristal. Los Piroxenos (10 a 20%) presentes son ortopiroxenos y
clinopiroxenos y tienen formas subhedrales a anhedrales. Los Anfíboles (5 a 10%)
aparecen como fenocristales y microfenocristales, tienen formas euhedrales y hábitos
aciculares. Tanto los Piroxenos como los Anfíboles muestran ocasionalmente oxidación
a minerales opacos (con un color rojo intenso).
MUESTRA PLAGIOCLASA PIROXENO ANFIBOL VIDRIO OLIVINO OXIDO TOTAL
% % % % % % %
CA-01 60 15 20 5 100
CA-02 60 10 5 20 5 100
CA-03 50 20 10 10 5 5 100
CA-04 50 20 10 10 10 100
CA-05 60 20 15 5 100
CA-06 60 20 15 5 100
Tabla 1. Resultados de conteo modal realizado a las muestras petrográficas de la Zona Volcánica
de Atizapán de Zaragoza.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
54
Figura 5.2 fotomicrografías en pares (luz paralela a la izquierda y Nicole cruzados a la derecha)
de las secciones delgadas pertenecientes a las lavas de la ZVAZ. A) fenocristal de plagioclasa con
zoneamiento embebido en una matriz de micro litos de plagioclasa perteneciente a la muestra CA-01. B)
microfenocristales de plagioclasa y piroxeno embebidos en una matriz micro lít ica de plagioclasa
correspondiente a la muestra CA-01. C) fenocristal de plagioclasa subhedral en el que se observa el
maclado tipo Carlsbad . D) microfenocristal de plag ioclasa con textura t ipo tamiz.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
55
5.2 Geoquímica
Se realizaron seis análisis de roca total para determinar los componentes de los
elementos mayores y trazas de las muestras mediante el método de Fluorescencia de
Rayos X, (FR-X), en el Laboratorio Universitario de Geoquímica Isotópica (LUGIS) del
Instituto de Geología de la UNAM. De las muestras analizadas, tres de estas pertenecen
a las Andesitas Atizapán ( CA-03, CA-05, CA-06), dos a los Domos Sur (CA-01 y CA-
04) y una muestra (CA-02) a una lava adyacente al área de estudio perteneciente a la
Fosa de Barrientos (Tabla 2).
Los elementos mayores (SiO2, Fe2O3, Al2O3, MgO, MnO, Na2O, K2O, TiO2,
CaO, P2O5) conforman parte de un estudio integral de geoquímica debido a su
abundancia relativa y a la variabilidad que presentan en las rocas volcánicas, los
resultados obtenidos de los análisis químicos de las muestras colectadas fueron
graficados en el diagrama ¨Total Álcali vs. Silica¨ (TAS, Le Bas et al., 1986) (Figura
5.3) y SiO2 vs K2O (Peccerillo y Taylor, 1976) (Figura 5.4) previamente normalizados
al 100% en base anhidra. Las muestras en las gráficas se clasificaron químicamente
como Andesítas-basálticas y Andesítas con variaciones en contenido de SiO2 de 56% a
62%. En el diagrama de SiO2 versus K2O, las rocas presentan una afinidad calci-alcalina
con un contenido medio de potasio.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
56
Unidades Muestra SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 Suma
% % % % % % % % % % %
Lavas CA‐01 60.42 0.86 18.53 5.40 0.06 2.39 6.27 3.77 1.28 0.15 99.61
Lavas CA‐02 58.25 0.94 17.63 6.02 0.08 2.79 6.42 3.76 1.37 0.20 98.24
Lavas CA‐03 56.62 0.99 17.90 7.59 0.10 3.91 7.74 3.33 1.25 0.18 100.06
Lavas CA‐04 58.81 1.01 16.12 6.47 0.09 3.13 6.26 3.54 1.93 0.27 99.44
Lavas CA‐05 60.82 0.87 17.99 5.01 0.06 2.68 6.16 3.75 1.33 0.17 99.38
Lavas CA‐06 61.20 0.71 16.25 5.71 0.07 3.27 5.71 3.64 1.44 0.17 99.56
Unidades Muestra Rb Sr Ba Y Zr Nb V Cr Co Ni Cu Zn Th Pb
Lavas CA‐01 27 566 355 16 163 6 112 54 16 12 11 60 3 6
Lavas CA‐02 21 688 500 19 171 4 103 43 14 10 11 64 3 6
Lavas CA‐03 24 547 365 16 143 5 177 79 17 11 10 68 2 9
Lavas CA‐04 24 551 456 24 196 2 149 118 25 34 21 83 <3 5 Lavas CA‐05 26 612 324 14 165 5 105 55 3 11 9 58 3 4
Lavas CA‐06 30 584 364 16 167 4 113 90 19 32 23 76 <3 15
Tabla 2. Resultados de los análisis de roca total para elementos mayores y traza analizados en el Laboratorio Universitario de Isotopos Estables (LUGIS) del Instituto
de Geología de la UNAM bajo la asesoría del químico Rufino Lozano a las muestras de lavas de la ZVAZ. Los resultados de los elementos mayores están presentados en
porcentaje en peso. Los elementos traza se presentan en partes por millón (ppm) debido a su bajo porcentaje en la muestra.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
57
Figura 5.3 Diagrama de clasificación de rocas volcánicas TAS (Total Alcalis Silice, Le Bas et al,
1986) que grafica las muestras de la ZVAZ. La elipse representa los valores de trabajos previos realizados
a lavas y depósitos de la Sierra de Las Cruces como son los volcanes San Miguel, Ajusco, Zempoala, La
Corona, así como pómez del Bosque de Tlalpan y La Marquesa.
Figura 5.4 Diagrama de clasificación de rocas volcánicas de SiO2 vs K2O (Pecerrillo y Taylor,
1976) que gráfica las muestras de la ZVAZ. Los valores obtenidos a partir de los análisis químicos
expresados en peso (wt%) se graficaron junto a los de trabajos previos realizados en la Sierra de las
Cruces.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
58
Elementos mayores
Los elementos mayores son esenciales en un estudio de geoquímica debido a la
abundancia de estos y a la variabilidad que presentan las rocas volcánicas. Se realizaron
diagramas binarios o tipo Harker, graficando el Sílice versus los elementos mayores y
algunos elementos traza de la ZVAZ y muestras de otros complejos volcánicos
perteneciente a la Sierra de las Cruces.
En las figuras se pueden observar las variaciones en a cantidad de Sílice de las
rocas de la ZVAZ y varia de 56.8 a 61.5% en peso de SiO2. En los diagramas de forma
general, las muestras presentan correlaciones negativas en las concentraciones de CaO,
Fe2O3, MgO y TiO2 con respecto a un incremento en el contenido de Sílice y
correlaciones en el contenido de K2O y Na2O3 también con incremento en el contenido
de Sílice. Estas tendencias sugieren que procesos tales como la cristalización
fraccionada probablemente fueron importantes en la evolución de las rocas andesíticas a
partir de las rocas más básicas (andesitas-basálticas) (Wilson, 1989; Ewart, 1982). Los
valores de las muestras de la ZVAZ siguen en general una tendencia similar a las rocas
pertenecientes a la Sierra de las Cruces (Figura 5.5).
Elementos traza
Los elementos con concentraciones menores a 0.1% en peso son llamados
elementos traza, estos elementos generalmente se reportan en partes por millón (ppm),
1000ppm equivalen al 0.1% en peso.
Los valores obtenidos a partir de los análisis realizados a las rocas se graficaron
utilizando al Sílice como índice de diferenciación. Específicamente se usaron elementos
traza de alto radio iónico como el Rubidio (Rb), Estroncio (Sr) y elementos
ferromagnesianos como el Cromo (Cr) y Níquel (Ni) por presentar correlaciones
relativamente mejores. En general en los diagramas (tipo Harker) se puede observar que
el Rb y Sr siguen una tendencia positiva con respecto a los contenidos de Sílice y los
elementos ferromagnesianos Ni y Cr siguen una tendencia negativa e inclusive el Th
con respecto al incremento se Sílice (Figura 5.6). Las tendencias positivas y negativas
con respecto al incremento de Sílice de los elementos traza antes mencio nados también
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
59
son consistentes con procesos de cristalización fraccionada. Sin embargo, en general la
dispersión tanto de los elementos mayores y traza en los diagramas sugieren que los
procesos de diferenciación fueron más complejos en la evolución de la ZVAZ.
Figura 5.5 Diagramas de variación tipo Harker que confronta sílice contra óxidos mayores
para muestras de la ZVAZ. La elipse representa valores de trabajos realizados anteriormente de la Sierra
de las Cruces.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
60
Figura 5.6 Diagramas de tipo Harker que confronta sílice contra Rb, Sr, Cr y Ni para rocas de la
ZVAZ. La elipse representa valores de trabajos realizados anteriormente de la Sierra de las Cruces .
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
61
6. Discusión
6.1 Evolución de la Zona Volcánica de Ati zapán de Zaragoza
La zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza situada en la parte norte de la
Cuenca de México, está formada por una serie de aparatos volcánicos domicos y lavas
que forman una estructura en anillo. Su evolución que comenzó en el Mioceno Tardío y
finalizo en el Pleistoceno, este trabajo se ha agrupado en cuatro etapas principales.
La primera etapa durante el Mioceno-Plioceno y consistió en el emplazamiento
en su parte norte de una serie de erupciones efusivas que emitieron lavas andesiticas
basálticas (LA-1), dando inicio al vulcanismo en la ZVAZ (Figura 6.1a).
En la segunda etapa también en el Plioceno temprano sobre las lavas andesitico-
basálticas se emplazaron una secuencia de lavas y brechas andesiticas de piroxenos
(LA-2), tanto en la zona norte como en la zona sur de la ZVAZ. Este vulcanismo
efusivo siguió una dirección preferencial NNW-SSE (Figura 6.1b).
Posteriormente en una tercera etapa de crecimiento, la actividad volcánica de la
zona norte continuo con el emplazamiento de lavas y brechas de piroxenos porfídicas y
afaníticas (LA-3) siguiendo el mismo control estructural antes mencionado,
construyendo edificios domicos que alcanzaron una altura de hasta 2650msnm,
contemporáneamente en esta etapa en la zona sur de la ZVAZ se emplazaron una serie
de edificios domicos, los cuales se construyeron con lavas andesiticas de anfíbol en la
zona sur (LDS) (Figura 6.1c).
Los domos de la zona sur muestran orientación y elongación N-S,
probablemente se emplazaron siguiendo la orientación de la falla regional Tula-Mixuca,
debido a reactivaciones de la misma. Los domos alcanzaron alturas de entre 2500 y
2600 msnm, y representan junto con las andesitas de piroxenos la etapa final de
actividad de la ZVAZ. Finalmente en la cuarta etapa después de un periodo de erosión,
en el pleistoceno se emplazaron una serie de erupciones piroclásticas sucesivas
complejas (DPSC), que depositaron al menos 6 depósitos de caída de pómez y tres
flujos piroclásticos en diferentes etapas explosivas como es indicado por la presencia de
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
62
suelos entre cada horizonte piroclástico. Los depósitos procedentes de la Sierra de las
Cruces, específicamente de los volcanes Iturbide y Salazar cubrieron a la ZVAZ (Figura
6.1d).
La ZVAZ fue afectada y controlada estructuralmente por dos sistemas de fallas:
NNW-SSE y E-O desde el Mioceno hasta el reciente por reactivaciones de las fallas
regionales Tula-Mixuca, Chilpan y Tlayacampa.
Procesos de evolución magmática tales como cristalización fraccionada fueron
los procesos de diferenciación que más influyeron en las lavas andesiticas de piroxenos
y anfíbol, como es indicado en las correlaciones negativas y positivas en los diagramas
de elementos de tipo Harker.
Cabe recalcar que los rasgos morfológicos del relieve volcánico de la ZVAZ
forman una estructura en anillo que puede interpretarse como una caldera, sin embargo,
los estudios estratigráficos realizados en el presente trabajo en la zona volcánica indican
que se trata de estructuras domicas dispuestas en anillo orientadas NNE-SSW y
alineadas NNW-SSE y que no se encontraron depósitos volcánicos relacionados a
calderas, tales como flujos de pómez masivos o facies piroclásticas de calderas.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
63
A) Primera etapa B) Segunda etapa
C) Tercera etapa D) Cuarta etapa
Figura 6.1. Diagramas en los que se muestran las 4 etapas de la evolución geológica de la ZVAZ.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
64
7. CONCLUSIONES
La cartografía geológica y el trabajo de campo del área de estudio permitieron
encontrar que la ZVAZ está formada por dos principales grupos de aparatos volcánicos
andesiticos: Andesitas Atizapán y Domos del Sur, los cuales fueron construidos por tres
principales fases efusivas en los volcanes Atizapán de Zaragoza: andesitas-basálticas
(lavas 1) y por andesitas de piroxenos (lavas 2 y 3). Por otra parte, los domos del sur se
construyeron de dos diferentes fases efusivas por andesitas de piroxeno (Cerro las
Palmas) y de andesitas de anfíbol (Cerros Calacoaya y Madín). Morfológicamente los
aparatos volcánicos tienen formas domicas alargadas y de conos de lava con laderas
escarpadas en la parte alta y pendientes suaves en sus laderas inferiores y forman un
relieve en forma de anillo que puede interpretarse como una caldera volcánica, sin
embargo, los estudios estratigráficos realizados en el presente trabajo indican que se
trata de estructuras domicas dispuestas en anillo orientadas NNE-SSW y alineadas
NNW-SSE, por lo que la existencia de una caldera volcánica propuesta en estudios
anteriores no es evidente.
Las distintas lavas sobrepuestas de manera concordante indican que los eventos
que dieron lugar a estas erupciones se llevaron a cabo en lapsos de tiempo muy cortos.
La variación de las lavas andesitico-basálticos y andesiticas presentan porcentajes de
sílice que van de los 56 a 62% y las correlaciones positivas y negativas en los diagramas
interelementos de tipo Harker sugieren que uno de los principales procesos de evolución
magmática fue la cristalización fraccionada.
Se reconocieron depósitos piroclásticos que pertenecen a volcanes de la Sierra
de las Cruces, se trata de seis depósitos de caída de pómez separados por suelos,
posiblemente los depósitos de caída fueron originados por una o más erupciones de gran
magnitud, de tipo Pliniano, debido a sus espesores de más de 1 m. Probablemente la
fuente eruptiva de estos depósitos procede de los estratovolcanes más cercanos de la
Sierra de las Cruces como son el Volcán Iturbide y Salazar.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
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Las lavas de la ZVAZ fueron ubicadas en el Mioceno Tardío-Plioceno
Temprano debido a que estas están cubiertas por depósitos piroclásticos procedentes de
la Sierra de las Cruces que en trabajos previos han sido reportados en 2.9 Ma.
Se identificaron dos sistemas de fallas que afectan a la ZVAZ con direcciones E-
W representado por las fallas Tlayacampa y Chilpan, que dan lugar a la Fosa de
Barrientos, por otra parte se comprueba la existencia de la falla Tula-Mixuca con
dirección NNW-SSE. Las fallas mencionadas son normales con echados de alto ángulo
(70º a 85º), dispuestas en arreglos estructurales escalonados, fallas conjugadas, zonas de
cuencas y pilares. Se observaron indicadores cinemáticos como son horizontes
desplazados, harina y brecha de falla, estructuras sigmoidales, clastos orientados que
afirman la presencia de las fallas mencionadas.
De acuerdo a los resultados obtenidos en el área de estudio, esta se encuentra
sujeta a peligros de origen sísmico y estructural, debido a que las fallas son activas y
cortan a los suelos más recientes sugiriendo que el área es propensa a deslizamientos de
laderas. La población que habita en los alrededores de la ZVAZ se encuentra expuesta a
este tipo de peligros, además de otros como son los hidrológicos, debido a que la
población está situada en una zona de inundación por los afluentes que descienden de
las partes altas del área de estudio y de la Sierra de las Cruces.
Geología de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza
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ANEXOS
Anexo 1. Mapa de puntos de verificación
Anexo 2. Mapa Geológico de la Zona Volcánica de Atizapán de Zaragoza