José Alberto Batista Rodríguez
Marco Antonio Pérez Flores
Diego Martínez Carrillo
Felipe de Jesús López Saucedo
Luis Fernando Camacho Ortegón
Alejandra Guadalupe Gutiérrez Alejandro
Edgar Serrano González
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Cienciacierta #40, Octubre-Diciembre 2014
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En el noreste de México se localiza la Región Carbonífera de Coahuila, la cual cuenta con importantes depósitos de carbón mineral formados a finales del Mesozoico (Robeck et al.,1960; Brizuela, 1992). Desde el siglo XIX se ha extraído este recurso mediante una gran infraestructura subterránea y a cielo abierto.
A pesar de las investigaciones realizadas para llevar acabo la ubicación, caracterización y explotación del carbón, así como la planificación de las obras mineras, en ocasiones se desconoce la distribución en el subsuelo y las características de dichas obras. Se desconocen las relaciones entre estas obras subterráneas y las infraestructuras civiles (puentes, carreteras, complejos habitacionales, etc.), así como los posibles daños que la minería haya ocasionado o pueda ocasionar a las mismas.En la región se observan diversas afectaciones en infraestructuras, como hundimientos y agrietamientos de carreteras, casas, etc. (figuras 2 a y b). El colapso de las cavidades creadas por la minería subterránea pudiera ocasionar tales afectaciones, cuando dichas cavidades se ubican próximas a la superficie del terreno, sobre el cual se ha construido. En la cercanía de algunas de las zonas afectadas se identifican varias zonas con actividades mineras activas e inactivas (figura 1).
Los métodos geofísicos, y dentro de ellos, los métodos geoeléctricos de resistividad, en su variante de imagen eléctrica, permiten ubicar y caracterizar cavidades y zonas de agrietamiento de origen natural o antropogénica (Sheets, 2002; Tejero et al., 2002; Cardarelli et al., 2010).
Por las razones antes expuestas se desarrolla la presente investigación en el norte de la Región Carbonífera de Coahuila, para identificar y caracterizar zonas de riesgos geológicos ocasionados por la minería subterránea del carbón, a partir de mediciones de imágenes eléctricas. Inicialmente se determina la ubicación y geometría de estructuras generadas por la minería subterránea (cavidades y zonas de agrietamientos) y posteriormente se identifican las zonas más vulnerables a la ocurrencia de riesgos geológicos.
Metodología
La investigación se desarrolló en cuatro etapas. En la primera se realiza un inventario de actividades mine-ras en la región. Para esto se llevó a cabo una recopilación, revisión y análisis de información minera disponible del estado de Coahuila. Luego se realizaron verificaciones de campo y se seleccionaron las áreas de estudio. En la segunda etapa se procedió a las mediciones de campo, con el método geoeléctrico. Inicialmente se revisaron materiales geológicos, geofísicos y geoquímicos, se prepararon los trabajos de campo y se midieron las imágenes eléctricas, a lo largo perfiles paralelos a las carreteras. Una vez obtenidos los datos de campo, se realizó el procesamiento e interpretación de la información, durante la etapa tres. La investigación culmina con la identificación de las zonas más vulnerables a la ocurrencia de riesgos geológicos.
Resultados
De la revisión y análisis de información minera de la región, y los posteriores trabajos de reconocimiento de campo, se seleccionan dos sitios de estudio, en los cuales se aprecian afectaciones en las carreteras, hundimientos (figura 2a y b). El primero de estos sitios se ubica en la carretera 57, frente a la Colonia Maseca, Nueva Rosita. En el mismo se ubicaron dos perfiles de mediciones geoeléctricas a ambos lados de la carretera (figura 3). A partir del procesamiento e interpretación de las resistividades eléctricas medidas se obtienen dos modelos que se muestran en la figura 4. En los mismos se destacan varias zonas de altas resistividades eléctricas, que continúan debajo de la carretera y se ubican a menos de 5 m de la superficie del terreno. De igual manera se observan varios sistemas de fracturas, que en ocasiones alcanzan la superficie. Las zonas con estas características se pueden asociar con cavidades mineras colapsadas. Encima de la zona comprendida entre las letras Ay B, se ubica el hundimiento que se observa en la figura 2a.
En el segundo sitio, ubicado en el tramo de carretera San Juan-Palau, frente a Mina 4, se midió una línea geoeléctrica (figura 5) paralela a la carretera. El modelo obtenido muestra varias zonas de altas resistividades eléctricas, a partir de 20m de profun-didad. Encima de la zona con mayor resistividad (extremoS-SE)selocalizaelhundimientodela carretera que se muestra en la figura 2b. Las áreas en las cuales se identifican las zonas de altas resistividades, se definen como las más vulnera-bles a la ocurrencia de riesgos geológicos, ocasiona-dos por hundimientos y agrietamientos del subsuelo.
Conclusiones
A partir de imágenes eléctricas de resistividad se ubican y caracterizan estructuras en el subsuelo, que pueden estar asociadas a cavidades, zonas de derrum-besodealtosagrietamientos,generadosporla minería subterránea del carbón. Algunas de las es-tructuras del subsuelo se relacionan con deforma-ciones en superficie (hundimiento), principalmente aquellas muy someras (ubicadas a menos de 5 m de la superficie) o vinculadas con altos niveles de fracturas, próximos a la superficie. Con el análisis realizado se delimitan las zonas más vulnerables a la ocurrencia de riesgos geológicos.
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Referencias bibliográficas
Brizuela, V.L. (1992). Geología General de la zona Carbonífera de Monclova-Sabinas, Estado de Coahuila: Minerales Monclova S.A. de C.V. Tomo I, 74 p.
Cardarelli E., Cercato M., Cerreto A., Di Filippo G. (2010). Electrical resistivity and seismic refraction tomography to detected buried cavities. Geophysical Prospecting, 58, 685-695.
Robeck, R.C., Pesquera R.V., Ulloa S.A. (1960). Geología y depósitos de carbón de la región de Sabinas, Estado de Coahuila, in Sociedad Geológica Mexicana (ed.), Libreto guía de la excursión C-3 del XX Congreso Geológico Internacional: Geología a lo largo de la carretera entre el D.F. y Saltillo, Coah. Distritos mineros de Guanajuato y Ávalos Concepción del Oro-Mazapil, Zac. Minas de carbón de Monclova y Nueva Rosita, Coah., 87-115.
Sheets, R. A. (2002). Use of Electrical Resistivity to Detect Underground Mine Voids in Ohio, U. S. Geological Survey, 10 p.
Tejero, A., Chávez, R.E., Urbierta, J., Flores, E.L. (2002). Cavity detection in the southwestern hilly portion ofMexico City by resistivity imaging. Journal ofEnvironmental and Engineering Geophysics, 7, 130-139.
