GEOS, Vol. 20 No. 1, p. 2-7

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INTRODUCCIN

El valle de Quertaro se ubica en la interseccin de dossistemas de fallas regionales, cada uno con varias centenas dekilmetros de largo. Uno tiene una orientacin norte-noroeste(NNW) y es conocido como Sistema de Fallas Taxco-San Mi-guel de Allende (SFTSMA) (Demant, 1978) (Fig. 1); el otrotiene una orientacin este-noreste (ENE) y se le conoce comoSistema de Fallas Chapala-Tula (SFCHT) (Johnson y Harrison,1990). Ambos sistemas se intersectan en una amplia franja queabarca al menos desde Huimilpan, Quertaro (Qro.), hasta San-ta Rosa Juregui, Qro., y desde Apaseo El Alto, Guanajuato,hasta Amazcala, Qro., (Fig. 2). Esta interseccin de sistemasprodujo un arreglo ortogonal de fallas normales que forma unmosaico de horsts, grabens y semigrabens, que culminan con elgraben de Quertaro.

En el presente trabajo resumimos algunas de las caracters-ticas observadas en las fallas de la ciudad de Quertaro y susalrededores, mencionamos la reciente sismicidad relacionada auna falla normal con rumbo NNW, que ocurri en las cercanasde Sanfandila, Qro, y mostramos ejemplos de los daos ocasio-nados a la infraestructura urbana asociados a una de estas fa-llas. Una descripcin ms completa de las fallas y geologa deesta regin y de la sismicidad relacionada a la falla de Sanfandilaser publicada en otro trabajo en preparacin (Aguirre-Daz etal.).

EL GRABEN DE QUERTARO

En la Fig. 2 es posible observar que el arreglo ortogonal defallas de los sistemas NNW y ENE produce dos orientacionesprincipales para el graben de Quertaro: una limitada por fallas

EL GRABEN DE QUERTARO, MXICO. OBSERVACIONES DE FALLAMIENTOACTIVO

Gerardo de Jess Aguirre-Daz1, F. Ramn Ziga-Dvila Madrid2, Francisco Javier Pacheco-Alvarado3, MarcoGuzmn-Speziale2 y Jorge Nieto-Obregn4

1 UNICIT, Instituto de Geologa, UNAM, Campus Juriquilla, A.P. 1-742, Quertaro, Qro., 76001, MexicoE-mail: gjad@servidor.unam.mx

2 UNICIT, Instituto de Geofsica, UNAM, Campus Juriquilla, A.P. 1-742, Quertaro, Qro., 76001, Mexico3 Servicio Sismolgico Nacional, Instituto de Geofsica, UNAM, Circuito Exterior, Ciudad Universitaria, Mxico, D.F., 04100,

Mxico4 Divisin de Ciencias de la Tierra, Facultad de Ingeniera, UNAM, Circuito Interior, Ciudad Universitaria, Mxico, D.F., 04100,

Mxico.

RESUMEN

La ciudad de Quertaro se ubica en una fosa, o graben, limitada por fallas normales NNW-SSE al occidente y orienterespectivamente, y por fallas normales ENE-WSW al norte y sur respectivamente. Algunas de las fallas NNW-SSE delgraben de Quertaro son ms jvenes que el sistema ENE-WSE, ya que las primeras desplazaron a fallas del segundo. Elsistema ENE-WSW es reportado en otros trabajos como ssmicamente activo. El sistema NNW-SSE es tambin ssmicamenteactivo; una falla NNW al sureste de la la ciudad de Quertaro registr sismicidad de hasta 3.0 durante enero y febrero de1998. Agrietamientos y hundimientos en el terreno en la parte occidental de la ciudad de Quertaro se asocian a una fallaSSE que cruza esa parte de la ciudad y a la compactacin diferencial de sedimentos por la sobreexplotacin del acufero deQuertaro. Las fallas NNW-SSE son parte del sistema de fallas Taxco-San Miguel de Allende, que a su vez es parte de laprovincia extensional de Cuencas y Sierras. El sistema ENE-WSW es parte del sistema de fallas Chapala-Tula, el cual esinterpretado por otros autores como un sistema intraarco del Cinturn Volcnico Mexicano.

103 101 99

M

Q

Ta

100 km

SMA500 km

N

CinturnVolcnico Mexicano

22

20

18

Mioceno-Plioceno

Plioceno-Cuaternario

Falla normal

VolcnPoblacin

TrincheraMesoamericana

Acambay

AljibesMezquital

Graben

SFTSMA

SFCHT

Figura 1.- Mapa ndice del sector central del Cinturn VolcnicoMexicano, y de los principales sistemas de fallas Taxco-San Mi-guel de Allende (sistema NNW-SSE) y Chapala-Tula (sistemaWSW-ENE).

Aguirre-Daz, Ziga-Dvila Madrid, Pacheco-Alvarado, Guzmn-Speziale y Nieto-Obregn

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NNW-SSE y otra limitada por fallas ENE-WSW. Para la prime-ra estructura el hombro occidental del graben est definido porlas fallas de Tlacote-Balvanera y El Pueblito-Las Taponas, y elhombro oriental por las fallas de Santa Rosa Juregui-Olveras yLa Solana-Quertaro (Fig. 2). En el segundo caso, el grabenest limitado por varias fallas de rumbo ENE-WSW tanto alnorte como al sur de la ciudad de Quertaro. Estas fallas ENE-WSW forman pequeos semigrabens con fallas con echados alsur en el hombro norte del graben y semigrabens con fallas conechados al norte en el hombro sur. La serie de semigrabens ter-mina en un graben de rumbo ENE pobremente definido, dentrodel que se encuentra la ciudad de Quertaro.

TIEMPOS RELATIVOS DE FALLAMIENTO

En el graben de Quertaro y su periferia se tienen eviden-cias geolgicas y geofsicas de que algunas fallas NNW-SSEfueron posteriores a fallas ENE-WSW. La evidencia geolgicaincluye: 1) Las fallas NNW-SSE cortan a las fallas ENE-WSW.Esto se observa claramente en varias intersecciones de estosdos sistemas de fallas. Por ejemplo, la falla Santa Rosa Juregui-Olveras corta a varias fallas ms pequeas de rumbo ENE-WSW

(Fig. 2). En el campo es notorio cmo las fallas ENE-WSWprcticamente desaparecen al pasar del bloque levantado al blo-que cado de la falla Santa Rosa Juregui-Olveras. Algunas fa-llas ENE-WSW no desaparecen del todo, como sucede con lafalla Jurica (Fig. 2), pero se observa un cambio en la altura delescarpe de la falla ENE al pasar del lado oriental al occidentalde la falla Santa Rosa Juregui-Olveras. El mismo patrn seoberva en varias intersecciones similares. 2) Algunas de las fa-llas NNW-WSW tienen escarpes frescos, relativamente pocoerosionados, como por ejemplo la falla La Solana-Quertaro,cerca del sector conocido como Centro Sur de la Ciudad deQuertaro (Fig. 3).

Por otro lado, una falla NNW, que no aflora en superficie,registr sismicidad entre enero y febrero de 1998 con magnitu-des de hasta 3.0 (G. Aguirre-Daz et al., en prep.). Los epicentrosse ubicaron cerca de la comunidad de Sanfandila, en el Munici-pio de Pedro Escobedo (Fig. 2). En base a los registros ssmicosse pudo comprobar la ruptura de una falla orientada NNW auna profunidad aproximada de 7 km. Incluso, es probable queel temblor de 1887 de Pinal de Amoles, Qro., MI = 5.3, tambinfuera causado por una falla normal orientada NNW (Suter et

Figura 2.- Mapa estructural que muestra la ubicacin del graben de Quertaro y de los sistemas de fallas que se intersectan en esta zonaformando un arreglo ortogonal de horsts, grabens y semigrabens.

a San Luis Potos

Santa RosaJuregui

La Solana

Volcn

El Alto

JuricaTlacote

Obrajuelos

QUERETARO

El Pueblito

BalvaneraNacimiento

Co.Cimatario

Co. Los TresSan Bartolom

Apaseo El Alto

Bravo

Huimilpan

Las Taponas

San Rafael

El Milagro

Los Cues

La Venta

Sanfandila

La Palma

San Juan del Ro

Juriquilla

10 km

N

Falla normal

Volcn

Poblacin

Comunidad

CarreteraLago, presa

VolcnLa Joya

Pedro Escobedo

Sandarriaga

Amazcala

Olveras

Escolsticas

El Sauz

10030' 100 15

*

Epicentros de sismos ocurridosen enero-febrero de 1998 (M

El Graben de Quertaro, Mxico. Observaciones de fallamiento activo

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al., 1996). Por lo tanto, el sistema de fallas NNW-SSE puedeconsiderarse como potencialmente activo, al menos en la cerca-na de la Ciudad de Quertaro, en cuyo caso, podra interpretarsecomo una reactivacin de fallas de la provincia de Cuencas ySierras.

ESQUEMA TECTNICO REGIONAL

El fallamiento ENE-WSW est asociado al SFCHT que esparalelo al Cinturn Volcnico Mexicano. Suter et al. (1995a)han definido a este sistema como un fallamiento intraarco, elcual es considerado ssmicamente activo (Suter et al., 1995a,1995b). Fallas sismognicas son parte de grabens y semigrabensrelativamente cercanos a la ciudad de Quertaro, como elsemigraben de Aljibes y el valle del Mezquital (Suter et al.,1995b) y el graben de Acambay (Suter et al., 1995a).

Por otro lado, el fallamiento NNW-SSE se ha considerado,por su orientacin, como parte de la provincia de Cuencas ySierras (Nixon et al., 1987; Henry y Aranda, 1992), y por lotanto ms antiguo que el fallamiento ENE-WSW, ya que se tie-

nen registros de que el fallamiento Cuencas y Sierras pudo ha-ber sucedido hace 30 Ma (Aguirre-Daz y McDowell, 1993) yen algunas partes desde hace 49 Ma (Aranda y McDowell, 1998).Estudios regionales de fallamiento activo en Mxico indicanque al norte del Cinturn Volcnico Mexicano la extensin tipoCuencas y Sierras (fallamiento normal NNW-SSE y NS) ha con-tinuado hasta el Presente (Suter, 1991), o al menos hasta elCuaternario (Henry y Aranda, 1992; Aranda y Henry, 1992).

Con base en lo anterior, se infiere que el graben de Quertaroal principio tuvo una orientacin NNW limitado por fallas anti-guas de la provincia de Cuencas y Sierras; posteriormente fueafectado por fallamiento de rumbo ENE-WSW, asociado al sis-tema intra-arco del Cinturn Volcnico Mexicano; y finalmentesucedi la reactivacin de fallas NNW y SSE, que limitan algraben de Quertaro al occidente y oriente, respectivamente.Este arreglo di como resultado un graben limitado por fallastanto al norte y sur, como al oeste y este.

Figura 3.- Falla SSE La Solana-Quertaro. a) Vista panormoica hacia el noreste del escarpe producido por la falla La Solana-Quertaroen su tramo sur, cerca del Centro Sur de la Ciudad de Quertaro. La altura del escarpe es de 160 m en su parte ms alta. Al fondo seobserva la parte oriental de la ciudad de Quertaro, que ha crecido sobre el escarpe de falla. b) Vista al sur de la falla cerca del Centro Sur,y la Central Camionera en primer plano. Ntese lo poco erosionado de la misma, la ausencia de drenajes profundos, y lo escarpado de lafalla.

Centro SurColonia Loma Dorada

a

Centro Sur

b

Volcn CimatarioFalla Quertaro-La Solana

Falla Quertaro-La Solana

Aguirre-Daz, Ziga-Dvila Madrid, Pacheco-Alvarado, Guzmn-Speziale y Nieto-Obregn

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AGRIETAMIENTOS EN LA CIUDAD DE QUERTARO

En la regin occidental de la Ciudad de Quertaro se hanregistrado agrietamientos en el terreno y subsidencia del suelo alo largo de una trasa que las autoridades locales han interpreta-do como una falla de orientacin SSE (Fig. 4). Estas grietas y lasubsidencia del terreno han ocasionado daos importantes a lainfraestructura urbana, tales como deformacin de vas impor-tantes de comunicacin, como es el caso de la Avenida 5 deFebrero (Fig. 4a), y daos a construcciones (Fig. 4b). La defor-macin del terreno en este sector de la ciudad sigue una trasaNNW-SSE, y coincide con la ubicacin de la falla Santa RosaJuregui-Olveras (Fig. 2). Sin embargo, aunque es evidente lacontinua subsidencia y deformacin del terreno a lo largo deesta trasa, no se ha registrado sismicidad para poder afirmarmovimiento a lo largo de la falla mencionada, aunque tampocose ha verificado por microsismicidad. Son varios los factoresque posiblemente intervienen para la formacin de las grietas yel hundimiento del terreno. Destacan: 1) la presencia de unafalla normal, en este caso, orientada SSE; 2) sedimentos acu-mulados sobre la falla; y 3) la compactacin diferencial de es-tos sedimentos a uno y otro lado de la falla debida a la sobre-explotacin de agua subterrnea. Esta ltima causa supone unamayor acumulacin de sedimentos sobre el bloque cado de lafalla con respecto a los sedimentos acumulados en el bloquelevantado, situacin que ocasionar una mayor compactacinen el lado cado durante la extraccin de agua subterrnea.

Excepto por la reciente sismicidad en la falla Sanfandila,no se ha reportado sismicidad notoria en las fallas que afectanla Ciudad de Quertaro. Sin embargo, no se puede descartar laposibilidad de microsismicidad a lo largo de stas, impercepti-

ble para la poblacin en lugares como la Avenida 5 de Febrero,con abundante trfico de vehculos pesados, pero que sera re-gistrada por un monitoreo ssmico sistemtico. De darse dichamicrosimicidad, sera necesario evaluar si es por actividadtectnica o por la sobre-explotacin del manto acufero, comose ha demostrado en estudios de las fallas en la Ciudad deAguascalientes (Lermo, et al., 1996) por sobre-explotacin deagua.

Aun falta realizar estudios geolgicos y geofsicos en laCiudad de Quertaro que permitan cuantificar el riesgo para lapoblacin y para la infraestructura urbana debido a las fallas deeste lugar, y la influencia de stas en el acufero que abasteceesta ciudad. Algunos de estos estudios han comenzando o estnpor comenzar. Sin embargo, es importante sealar que la carto-grafa geolgica de las fallas y el levantamiento estratigrficode la zona, documentado con fechamientos isotpicos, es el es-tudio base para los dems.

CONCLUSIONES

El graben de Quertaro est limitado por fallas ENE-WSW ensus lados norte y sur, respectivamente, y por fallas NNW-SSE en sus lados occidental y oriental, respectivamente. Apa-rentemente, primero se formaron fallas antiguas de tipo Sie-rras y Cuencas, con orientacin NNW-SSE; posteriormentese form un graben limitado por fallas ENE-WSW, que des-pus fue afectado por fallamiento NNW-SSE, formndose unnuevo graben orientado NNW sobre el anterior. Esto signifi-ca que algunas de las fallas NNW-SSE son ms jvenes que

Figura 4.- Daos en propiedades cercanas a la Avenida 5 de Febrero, en la parte occidental de la ciudad de Quertaro, causada porhundimientos en el terreno sobre la trasa de la falla Santa Rosa Juregui-Olveras, con rumbo SSE. a) escarpe de 50 cm de alto en una delas calles afectadas (la lnea punteada marca la zona deformada). La puerta que se observa a la derecha estaba originalmente al nivel dela calle, pero ahora se encuentra debajo de ese nivel; b) vista la sur de la Avenida 5 de Febrero mostrando una zona deformada (lneapunteada). Ntese el desalineamiento del muro central de la avenida al intersectar con la lnea punteada; c) daos en los muros de unaconstruccin; d) daos en una bodega en la zona industrial al oriente de la Avenida 5 de Febrero.

a

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6

b

c

d

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las fallas ENE-WSW y que el graben de Quertaro est limi-tado por fallas en las direcciones norte-sur y este-oeste.

El fallamiento NNW-SSE es considerado potencialmente ac-tivo en base a sismicidad reciente (enero-febrero de 1998) enuna de las fallas con esta orientacin cercana a Sanfandila,Quertaro., y a que corta a fallas del sistema ENE-WSW. Elfallamiento ENE-WSW pertenece al sistema intraarco delCinturn Volcnico Mexicano, que es tambin consideradossmicamente activo, aunque no se registran evidencias deactividad reciente en el graben de Quertaro.

No se descarta la posibilidad de que alguna de las fallas delgraben de Quertaro y su periferia puedan reactivarse en cual-quier momento, como fue el caso de la falla Sanfandila, loque implica un riesgo para la poblacin e infraestructura ur-bana de la Ciudad de Quertaro y comunidades cercanas.

AGRADECIMIENTOS

El presente estudio fue realizado con financiamiento delproyecto PAPIIT IN-108196 otorgado por la Direccin Gene-ral de Asuntos del Personal Acadmico de la UNAM, y conrecursos internos asignados a la Unidad de Investigacin deCiencias de la Tierra, campus UNAM-Juriquilla, por el Institu-to de Geologa, UNAM. Nuestro sincero agradecimiento al Ing.Vicente vila Durn y al Ing. Javier Carrasco Hernndez, porsu ayuda durante el trabajo de geologa de campo, y a EmilioNava Alatorre, Victor Hugo Espndola y Nikolai Shapiro por suvalioso apoyo durante el monitoreo ssmico en Sanfandila. Fi-nalmente, agradecemos a Arturo Martn y a un rbitro annimolos comentarios hechos a nuestro trabajo.

REFERENCIAS

Aguirre-Daz, G. J. y McDowell, F.W., 1993, Nature and Timing offaulting and syn-extensional magmatism in the southern Basinand Range, central-eastern Durango, Mexico: Bulletin of theGeological Society of America , v. 105, p. 1435-1444.

Aranda-Gmez, J. J., y Henry, C. D., 1992, Fallamiento cuaternariocerca de la ciudad de Durango: Naturaleza del periodo de defor-macin ms joven relacionado a extensin multiepisdica en elnoroeste de Mxico: Unin Geofsica Mexicana, Geos, v. 12, p.53-54.

Aranda-Gmez, J. J. y McDowell, F. W., 1998, Paleogene extensionin the southern Basin and Range province of Mexico:Syndepositional tilting of Eocene red beds and Oligocene volcanicrocks in the Guanajuato Mining District: International GeologyReview, v. 40, p. 116-134.

Demant, A., 1978, Caractersticas del Eje Volcnico Transmexicano ysus problemas de interpretacin. Rev. Inst. Geol. UNAM, v. 2, p.172-187.

Henry, C. D. y Aranda-Gmez, J. J., 1992, The real southern Basinand Range: Mid- to late Cenozoic extension in Mexico: Geology,v. 20, p. 701-704.

Johnson, C. A. y Harrison, C. G. A., 1990, Neotectonics in centralMexico: Phys. Earth Planet. Int., v. 64, p. 187-210.

Lermo, J., Nieto-Obregn, J., Zermeo, M., 1996, Faults and fractu-res in the valley of Aguascalientes. Preliminary microzonification:XI World Conference on Earthquake Engineering, Paper No.1651, 8 pp.

Nixon, G. T., Demant, A., Armstrong, R. L., y Harakal, J. E., 1987, K-Ar and geologic data bearing on the age and evolution of theTrans-Mexican Volcanic Belt: Geofis. Int., v. 26, p. 109-158.

Suter, M., 1991, State of stress and active deformation in Mexico andwestern Central America: in Neotectonics of North America, D.B. Slemmons et al., eds., Geological Society of America, Boulder,Colorado, Decade Map Vol. 1, 401-1421.

Suter, M., Carrillo-Martnez, M., y Quintero-Legorreta, O., 1996,Macrosesimic study of shallow earthquakes in the central andeastern parts of the Trans-mexican volcanic belt, Mexico: Bulletinof the Seismilogical Society of America, v. 86, p. 1952-1963.

Suter, M., Quintero, O., Lpez, M., Aguirre, G., y Farrar, E., 1995a,The Acambay graben: Active intraarc extension in the trans-Mexican volcanic belt, Mexico. Tectonics , v. 14, p. 1245-1262.

Suter, M., Carrillo, M., Lpez, M., y Farrar, E., 1995b, The Aljibeshalf graben, active extension at the boundary between the trans-Mexican volcanic belt and the southern Basin and Range: Geol.Soc. Amer. Bull., v. 107, p. 627-641.