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TRABAJO ESPECIAL DE GRADO
CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA DE LAS ROCAS
SEDIMENTARIAS DE UN SECTOR DE LA HACIENDA EL
MARQUÉS, MUNICIPIO ZAMORA, GUATIRE, ESTADO MIRANDA
TUTOR ACADÉMICO: Ing. Ricardo Alezones.
COTUTOR: Ing. Pietro De Marco.
Presentado ante la ilustre
Universidad Central de Venezuela
Para optar al título de Ingeniero Geólogo
Castro S. Daniela C.I. 17.979.152
Rivero L. William D. C.I. 16.007.151
Caracas, Noviembre de 2010
Los abajo firmantes, miembros del jurado designados por el consejo de la Escuela de
Geología, Minas y Geofísica, para evaluar el Trabajo Especial de Grado presentado por:
Castro S., Daniela y Rivero L., William D., titulado:
“CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA DE LAS ROCAS
SEDIMENTARIAS DE UN SECTOR DE LA HACIENDA EL
MARQUÉS, MUNICIPIO ZAMORA, GUATIRE, ESTADO MIRANDA”
Consideran que el mismo cumple con los requisitos exigidos por el plan de estudios,
conducentes al título de Ingeniero Geólogo, y que ello signifique que se hacen solidarios
con las ideas expuestas por los autores, lo declaran APROBADO.
Profesor 2
Profesor 1
Profesor 3
Castro S., Daniela.
Rivero L., William D.
CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA DE LAS ROCAS
SEDIMENTARIAS DE UN SECTOR DE LA HACIENDA EL
MARQUÉS, MUNICIPIO ZAMORA, GUATIRE, ESTADO MIRANDA
Tutor Académico: Prof. Ricardo Alezones. Cotutor: Pietro de Marco. Tesis. Caracas,
U.C.V. Facultad de Ingeniería. Escuela de Geología, Minas y Geofísica. Departamento de
Geología. Año 2010, 149 p.
Palabras Clave: Rocas sedimentarias, Formación Guatire, cerámica, arcilla.
Resumen. El objetivo de este estudio es la caracterización geológica de las rocas
sedimentarias que constituyen el subsuelo de un sector de la hacienda El Marqués, Guatire,
estado Miranda y a su vez evaluar el potencial de estas rocas como materia prima en la
industria alfarera. A partir del levantamiento geológico y del análisis de nueve (9) sondeos
geotécnicos que se realizaron en la zona de estudio se pudo conocer que el subsuelo está
constituido predominantemente por sedimentos poco consolidados como: limolitas
arcillosas, limolitas arenosas, arenisca lodosas y conglomerados polimícticos poco
cementados; también se encontraron carbonatos de mezcla. Estos sedimentos de origen
fluvio-lacustre, conforman capas subhorizontales donde los planos de estratificación tienen
orientación: N65E 15N y pertenecen exclusivamente a la Formación Guatire (PliocenoPleistoceno).
Para evaluar la calidad de los sedimentos detríticos estudiados como materia prima
en la industria alfarera se utilizaron ensayos de Difracción de Rayos X, análisis químicos,
análisis granulométricos, peso unitario, contenido de humedad natural y plasticidad.
Además se elaboraron probetas que fueron cocidas a temperaturas cercanas a los 950°C
para determinar la contracción lineal, absorción y los colores de cocción; características
indispensables para determinar la aptitud de las rocas estudiadas como materia prima.
Los estudios granulométricos y de plasticidad demuestran
la presencia de
materiales plásticos (limolitas arcillosas y arenosas). Mediante la Difracción de Rayos X se
determinó una composición mineralógica bastante homogénea constituida esencialmente
por cuarzo y minerales de arcilla como la illita, caolinita y montmorillonita, con presencia
de calcita en la mayoría de las muestras. Por su parte los materiales no plásticos (areniscas
friables) poseen una granulometría diversa, en ocasiones con clastos tamaño grava. Estas
areniscas están compuestas mineralógicamente por fragmentos de roca metamórficos,
cuarzo y feldespatos. Los análisis químicos arrojaron cantidades aceptables de óxido de
aluminio (9-14%) que es el principal constituyente de los materiales plásticos. El óxido de
hierro se encuentra en proporciones adecuadas (4-9%), su contenido influye directamente
en la coloración roja que caracteriza a los ladrillos y tejas. Por otro lado se registró un bajo
contenido de álcalis lo que resulta favorable y el óxido de calcio presentó
una
concentración promedio de 12% cuando su valor recomendable es de 0-2%, por ello se
recomienda ajustar las cantidades de carbonatos mediante técnicas industriales a la hora de
diseñar la pasta cerámica.
En términos generales las características físicas y químicas de las limolitas y las
areniscas que conforman el depósito estudiado permiten afirmar su potencial como materia
prima para la fabricación de productos pesados en la industria alfarera tales como: ladrillos,
tejas y baldosas. Estas rocas conforman un volumen de material de aproximadamente
5.027.737 m3 dentro del cual un 42% corresponde a limolitas, 37% a las areniscas, 16%
corresponde a conglomerados y un 5% a carbonatos de mezcla.
AGRADECIMIENTOS
Universidades, Institutos y Empresas:

Universidad Central de Venezuela: Escuela de Geología, Minas y Geofísica,
Fundación amigos de la Facultad de Ciencias.

Consultora GEOMIN C.A.

I.U.T.R.C. Dr. „Federico Rivero Palacio‟ (FUNDATEC): Centro de asistencia a
la industria cerámica y al laboratorio de mecánica de suelos.
Profesores:

I.U.T.R.C. Dr. „Federico Rivero Palacio‟: Jesús Batista (Dpto. Tecnología de los
materiales), Lenis Rodríguez (Dpto. Construcciones Civiles).

Universidad Central de Venezuela: Pietro De Marco, Ricardo Alezones, David
Mendi, Lenin González, Enzo Caraballo, Luis Fajardo y Carolina Machillanda.
Familiares y amigos:
A mi madre, María P. Lozano Q. sin ella jamás habría podido llegar escribir estas
líneas porque gracias a su ayuda y la de mi hermano Iván V. Rivero L. puede dedicarme
plenamente a estudiar esta carrera y llegar hasta este punto sin interrupciones. A mi
eficiente compañera de tesis Daniela Castro S. con quien compartí esta experiencia, y a
toda la Familia Sistiaga por su apoyo incluyendo a Flyschberto Antonio. A mis compañeros
que hicieron su aporte en la realización de esta tesis o que simplemente estuvieron allí
dando apoyo, en orden alfabético son los siguientes: Arevalo J., Barreto J., Corniel Y.,
Correa B., Espinoza A., Gamboa B., Ichaso A., Nevado F., Pernía S., Prato M., Reyes Z.,
Rivas D., Sánchez A., Tirado K., Torres C., Villegas G., entre otros.
William Rivero
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a la Universidad Central de Venezuela, específicamente al Departamento de
Geología, Minas y Geofísica y a la Facultad de Ciencias, a la Consultora GEOMIN C.A, al
Instituto Universitario Tecnológico Dr. “Federico Rivero Palacio”
A los profesores Pietro De Marco, Ricardo Alezones, David Mendi, Lenin González,
Ruthman Hurtado, Carolina Machillanda, Enzo Caraballo y Luis Fajardo de la U.C.V. Al
profesor Jesús Batista y a Lenis Rodríguez del I.U.T. A Arturo Espinoza por su
colaboración con las secciones finas.
A mi familia, especialmente a mis abuelos Raúl y Mercedes, que han estado conmigo en
todo momento de mi vida y que más que abuelos han sido padres; a mis papas Thays y
Javier que sin su ayuda y apoyo no hubiese sido posible lograrlo…
A mi compañerito estrella Will que logramos aguantarnos y entendernos en “casi” todo
momento y a su mami.
A mi Flysch que me interrumpía a cada segundo pero siempre estuvo conmigo..
A mis demás familiares y amigos que me dieron ánimo y fuerza en los momentos
más difíciles como Raúl, Vale, Raulito, Tamy, Mencia, Pulita, a mi bro, mi negrita Zadi,
mis primas Nana, Nore, Nelbys, Nena y Thami, a mi Fercho, a Mariale, a Jhonda, a
Dennys, a mis amigos del laboratorio adjunto Walter y Alí, a Karlita, a Saraí, a Andrés y en
general a todas las personas que estuvieron conmigo en este momento tan importante en mi
vida.
Dani
Castro & Rivero
1. Introducción
1. INTRODUCCIÓN
1.1
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En los últimos años la ciudad de Guatire (junto a Guarenas) ha experimentado un
acelerado crecimiento y desarrollo, originado por la expansión y sobrepoblación de la
ciudad de Caracas. Por lo tanto, conforman uno de los ejes de desarrollo más importantes
de esta región debido a las actividades industriales que se realizan en ellas.
Según la Cámara Venezolana de la Construcción desde el año 2006, las dificultades
para conseguir algunos materiales se han agudizado y han afectado la continuación y
terminación de algunas obras de infraestructura así como la realización de soluciones
habitacionales.
Reportes recientes indican que en el sector de la construcción se registran problemas
de abastecimiento, especialmente con agregados (piedra y arena) y productos de arcilla
(bloques y tejas). De acuerdo a la información que maneja la Cámara Venezolana de la
Construcción, para el año 2010, el consumo de los materiales de arcilla es de 2,5 millones
de toneladas, mientras que la producción se ubica en 2 millones de toneladas y la demanda
de piedra y arena se encuentra en 12 millones de toneladas, mientras que la producción está
en 10 millones de toneladas.
Tomando en cuenta que la ciudad de Guatire experimenta un crecimiento
poblacional importante, se puede asumir que el déficit de productos de arcilla y agregados
para la construcción, continuará en aumento hasta encontrar nuevos yacimientos que
permitan la extracción de la materia prima adecuada, por ello la necesidad de realizar un
trabajo de caracterización mineralógica y de determinación de las propiedades físicas de los
minerales arcillosos que explotan las industrias alfareras en la zona de estudio.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
1
Castro & Rivero
1.2
1. Introducción
JUSTIFICACIÓN
La ciudad de Guatire se encuentra ubicada sobre un conjunto de rocas
sedimentarias, de ambiente lacustre, pertenecientes a la Formación Guatire. Esta formación
se caracteriza por presentar los siguientes litotipos: limolitas, limolitas arcillosas y areniscas
de grano finos, que constituyen más del 50% del volumen de esta formación. Debido a la
presencia de estas litologías, surge la necesidad de caracterizar geológicamente las rocas
que afloran en el sector, específicamente en la hacienda el Marqués, ya que potencialmente
pueden ser utilizadas en la industria alfarera local que representa una de las actividades
comerciales de mayor producción en la zona.
1.3
OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo General
Realizar la caracterización geológica de las rocas sedimentarias de un sector de la
hacienda el Marqués, Guatire, municipio Zamora, estado Miranda.
1.3.2 Objetivos Específicos
 Realizar el levantamiento geológico de superficie de la zona de estudio.
 Realizar análisis petrográficos y Difracción de Rayos X (muestra total) a las
muestras recolectadas para su caracterización mineralógica y textural, tanto a las
muestras de mano recolectadas en afloramiento como a las muestras obtenidas a
partir de nueve sondeos exploratorios (roto-percusión) ejecutados en la zona de
estudio.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
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Castro & Rivero
1. Introducción
 Caracterizar geológicamente las muestras obtenidas mediante ensayos de
laboratorio. En esta investigación se realizaron los siguientes ensayos para
caracterizar las muestras según sus propiedades físicas: humedad natural, límites de
consistencia (plástico y líquido), peso unitario, gravedad específica, granulometría
por tamizado, granulometría por sedimentación, análisis del tamaño de partículas
por difracción laser, hinchamiento libre, contracción por cocción, capacidad de
absorción de agua y color de cocción.
 Realizar cortes geológicos longitudinales y transversales de la zona de estudio.
 Elaborar el mapa geológico a escala 1:1.000 con todos los resultados obtenidos.
 Elaborar un modelo tridimensional del depósito con los datos obtenidos del
levantamiento geológico de superficie y de las campañas de perforación.
 Estimar volumen del depósito.
1.4
UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LA ZONA DE
ESTUDIO
El área de estudio se localiza en la región nor-central de Venezuela; específicamente
en la Cordillera de la Costa, Serranía Litoral, población de Guatire, en un sector de la
hacienda El Marqués, ubicada al norte del Rió Guarenas a nivel del sector Vega Arriba.
Limitada por las coordenadas UTM 19P E766821.03 - N1157105.47, E766663.45 N1156865.10, E767119.45 - N1156832.16, E767060.04 - N1156640.17. Abarca un área en
planta de aproximadamente 10.000 m2. La figura 1.1, muestra la ubicación de la zona
estudiada.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
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Castro & Rivero
1. Introducción
UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LA ZONA DE ESTUDIO
N
Figura 1.1 Mapa de ubicación. La zona de estudio se encuentra en el recuadro N°1.Tomado de
Google Earth.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
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Castro & Rivero
1. Introducción
1
N
Punto
Este
Norte
1
766821.03
1157105.47
2
766663.45
1156865.10
3
767119.45
1156865.10
4
767060.04
1156640.17
2
3
4
Figura 1.1 (Continuación)
5
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
5
Castro & Rivero
1. Introducción
1.5
ANTECEDENTES Y TRABAJOS PREVIOS
 Wehrmann (1972) cartografió la zona de la Colonia Tovar hasta Guatire,
incluyendo parte de la cuenca del Río Grande o Caucagua, sitio por donde
pasa la autopista Caracas-Guarenas.
 Asuaje (1972), realizó un trabajo sobre la geología de la zona Guatire- Cabo
Codera, en la cual continúa la cartografía hacia el este del Esquisto de
Chuspita.
 Picard (1976), realizó un estudio geológico de la cuenca Guarenas-Guatire,
evaluando la sedimentación continental intracordillerana de Venezuela,
mediante la descripción de la fisiografía, estratigrafía y paleografía de la
zona.
 González de Juana et al. (1980,) realizó un estudio de la cuenca Guarenas–
Guatire, agrupando la información suministrada por Picard (1976),
indicando que la formación Guatire es discordante sobre la Asociación
Metasedimentaria Caracas en un graben asimétrico limitado por fallas esteoeste.
 Alarcón (1990), realizó un reconocimiento geológico y prospección de
arcillas de uso industrial en la región de Quibor-Sanare estado Lara,
mediante el estudio de la geología de superficie, identificación de los tipos
de arcilla, origen composición y concentración de dichas arcillas; con la
finalidad de estimar las reservas para cada tipo de arcilla en base a la
cartografía.
 Nyakairu et al. (2001), realizaron un estudio sobre la geoquímica, la
mineralogía y las características sedimentológicas de los depósitos de arcilla
del centro de Uganda para determinar su composición, origen de las rocas, la
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
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Castro & Rivero
1. Introducción
depositación, y la posible utilización en la industria alfarera local,
determinando que poseen características adecuadas para la fabricación de
ladrillos.
 Bernal et al. (2003), desarrolló una metodología de trabajo para establecer el
denominado “Análisis próximo” para calcular la composición mineralógica
cuantitativa de minerales arcillosos simples e interestratificados y de los
demás minerales presentes en las arcillas con base en los datos obtenidos en
el análisis químico y en el de difracción de rayos X, relacionando, el tipo de
mineral arcilloso con su comportamiento en el proceso cerámico.
 Arias (2004), elaboró un estudio de minerales de arcilla presentes en
muestras de sedimentos superficiales y núcleos de la fachada atlántica
venezolana, con el fin de correlacionar cambios mineralógicos y procesos
geológicos, para ello realizó la identificación mineralógica de una serie de
muestras, a través de difracción de rayos X y se determinó la mineralogía de
la fracción menor a 2 micras.
 Azuarte (2004), describió y caracterizó geológicamente, las litologías
presentes a lo largo de la sección Guatire - Caucagua, en busca de
diferencias o similitudes entre las unidades ya cartografiadas que ameriten o
no distintas denominaciones, asimismo, realizó una caracterización
geotécnica para estudiar los macizos rocosos de los diferentes taludes.
 Varela (2007), caracterizó geomecánicamente los materiales de un área
ubicada entre los sectores de Aragüita y una zona cercana a la quebrada
Obispo a lo largo de la autopista de oriente “Gran Mariscal de Ayacucho”,
estado Miranda, con la finalidad de evidenciar el comportamiento
geotécnico de estos materiales dentro del cuerpo de los terraplenes a nivel de
subrasante.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
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Castro & Rivero
1. Introducción
 Vieira et al. (2007), investigaron las características generales y propiedades
tecnológicas de un grupo de arcillas obtenidas en el norte de la
Estado de Río de Janeiro, Brasil. Éste estudio es destinado a la aplicación de
las
arcillas
en
la
cerámica,
como
ladrillos
y
techos
azulejos. Basándose en análisis por difracción de rayos X, composición
química, distribución de tamaño de las partículas, análisis térmico,
plasticidad, contracción lineal y absorción de agua.
 Chacón & Guevara (2008), realizaron la caracterización geomecánica y un
modelado en 3D de los macizos rocosos correspondientes a las obras
subterráneas que conforman el tramo sub-urbano del Sistema Caracas –
Guarenas – Guatire (SCGG). Se estudiaron las características mineralógicas
y texturales de las muestras obtenidas en el levantamiento de campo, para su
posterior evaluación mediante ensayos de laboratorio y secciones finas, con
la finalidad de realizar un perfil geomecánico y un mapa geológico.
 Chiang et al. (2008), realizaron una investigación en la que se estudió la
factibilidad de construcción de ladrillos producidos a partir de sedimentos
reservorio de sinterización usando una serie de temperaturas determinadas y
adiciones de arcilla. Los resultados experimentales indican que el aumento
de la temperatura de sinterización
disminuye la absorción de agua y
aumenta la contracción, densidad y resistencia a la compresión
de las muestras sinterizadas.
 Miró & Viete (2009), realizaron el estudio neotectónico en la cuenca
neógena Guarenas-Guatire, estado Miranda, a partir del análisis de geología
de superficie clásica. Mediante la identificación y caracterización de las
unidades litoestratigráficas aflorantes en la zona de estudio, así como las
evidencias estructurales pueden establecer la evolución tectónica de la
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
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Castro & Rivero
1. Introducción
cuenca
en
estudio.
Realizaron
un
inventario
de
las
evidencias
geomorfológicas de fallas activas y mediciones microtectónicas tanto en la
cuenca como en sus márgenes para determinar la evolución tectónica de la
misma.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
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Castro & Rivero
1. Introducción
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
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Castro & Rivero
2. Metodología
2.
METODOLOGÍA
El desarrollo del proyecto se llevó a cabo en cuatro etapas, que incluyen una
secuencia de actividades de oficina y de campo encaminadas a la ejecución de una
investigación geológica que permita caracterizar y cartografiar las rocas
sedimentarias pertenecientes a la formación Guatire que afloran en un sector de la
hacienda el Marqués y evaluar la calidad de estas rocas como materia prima para la
industria alfarera.
2.1
ETAPA I: Pre-campo
Antes de llegar a campo conviene investigar un poco acerca de la zona que se
pretende explorar y sobre las rocas y estructuras geológicas que se pueden encontrar
allí para que la actividad de campo resulte más productiva y satisfactoria.
A continuación se presentan las fases de esta etapa:

Recopilación, análisis e integración bibliográfica de la literatura geológica
que incluyan la formación Guatire dentro de su investigación, así como
trabajos de otras regiones relacionados con el uso industrial de minerales de
arcilla utilizados en la alfarería para conocer exactamente las características
del material que se busca.

Recolección de las fotografías aéreas a escala 1:50.000 de la misión 172 del
año 1961 y de la información cartográfica y topográfica a escala 1:5.000
elaborados por el Instituto Geográfico Venezolano Simón Bolívar,
específicamente las hojas 54 y 58, de la localidad de Guatire estado Miranda
y un mapa topográfico actualizado a escala 1: 1.000 suministrado por la
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
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Castro & Rivero
2. Metodología
empresa GEOMIN C.A que abarca exclusivamente la zona de interés e
incluye las modificaciones topográficas antrópicas más recientes. Este mapa
topográfico se utilizó como la base de la representación de los aspectos
geológicos del área de estudio.

Identificación y delimitación generalizada de la zona de estudio utilizando la
información recolectada en la fase anterior; de igual forma se identificaron
posibles afloramientos en drenajes y taludes de corte, utilizando para ello las
fotografías aéreas y las características del relieve apreciables en los mapas
topográficos con el fin de encontrar rocas recientemente expuestas.
 Planificación de itinerarios para el reconocimiento geológico de la zona de
estudio, esta fase incluye las tareas de toma de información geológica en cada
uno de los posibles afloramientos existentes el sector con el fin de reconocer
características litológicas y aspectos estructurales aplicando métodos y
técnicas para efectuar mediciones que permitan definir las posiciones de estos
puntos característicos del terreno que puedan ser representados en un mapa.
2.2
ETAPA II: Campo
Se corroboró en campo las interpretaciones generadas a partir de la lectura
crítica de los trabajos previos y del análisis de las fotografías aéreas y de los mapas,
tanto topográficos como geológicos obtenidos en la Etapa I. Durante esta segunda
etapa se realizaron las siguientes actividades:
 Levantamiento geológico de la zona de estudio con el fin de evaluar la
estratigrafía local, su geometría y orientación espacial, a partir de siete (7)
taludes de corte que han expuesto la roca y permiten estudiar gran parte de la
secuencia litoestratigráfica del sector estudiado. Para complementar la
información estratigráfica se cuenta con nueve (9) sondeos exploratorios,
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
11
Castro & Rivero
proporcionados
2. Metodología
por
la
consultora
GEOMIN
C.A.,
que
alcanzaron
profundidades de hasta 30 m y que en total suman 201 m de perforación y
permiten conocer la estratigrafía donde las rocas no afloran directamente.
Durante el levantamiento geológico, se hizo énfasis en la descripción visual
del tipo de roca, su mineralogía, color meteorizado, color fresco, grado de
consolidación y meteorización, presencia de fósiles y espesor de cada capa.
Asimismo, se realizaron mediciones de rumbo y buzamiento a los planos de
estratificación y a las estructuras de deformación.

Campaña de muestreo en campo orientada primordialmente a la
recolección de rocas sedimentarias blandas de grano fino como arcillitas,
limolitas y rocas de grano un poco más grueso como wacas friables que
contienen gran cantidad de matriz de minerales de arcilla; A su vez, se
recolectaron rocas duras, cementadas, que pueden ser estudiadas en secciones
finas bajo el microscopio. En total fueron tomadas veintiocho (28) muestras
de mano distribuidas a lo largo de toda la columna estratigráfica y que son
representativas de toda la variedad litológica aflorante en la zona. Las
muestras fueron extraídas directamente de los afloramientos. Estas veintiocho
(28) muestras de mano se caracterizaron visualmente en campo y se
dividieron en dos grupos: muestras arenosas y muestras limo-arcillosas, para
ser sometidas a ensayos de laboratorio con la finalidad de evaluar la calidad
de las rocas para su uso industrial.
Todos los procedimiento ejecutados en esta segunda etapa se realizaron con la
finalidad de recolectar la mayor cantidad de datos geológicos representativos en la
zona estudiada para la elaboración de un mapa geológico a escala 1:1.000 que
contenga toda la información adquirida luego del levantamiento en campo y de la
evaluación exhaustiva de los núcleos procedentes de los nueve sondeos. En este
mapa geológico serán representados datos litológicos y estructurales de la zona de
estudio. En el siguiente mapa (Figura 2.1) se muestra la ubicación específica de las
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
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Castro & Rivero
2. Metodología
muestras de superficie recolectadas en campo y de las nueve perforaciones realizadas
en este sector.
Figura 2.1 Ubicación de las muestras de mano y de los sondeos geotécnicos.
2.3 ETAPA III: Trabajo de Oficina y Laboratorio
En oficina:
 Organizar los datos obtenidos en campo y analizar la correspondencia de estos
datos con la información bibliográfica recolectada en la primera etapa.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
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Castro & Rivero

2. Metodología
Con la información recolectada en campo se elaboró una columna
estratigráfica generalizada de la zona de estudio, a partir de la correlación de
todos los afloramientos levantados en la segunda etapa y de los sondeos.

Elaborar un mapa geológico a detalle a escala 1:1.000. Utilizando como base
para la cartografía geológica la columna estratigráfica elaborada en la fase
anterior y los datos de orientación espacial de las capas obtenidos en campo.
Incluye las tareas de dibujo del mapa mediante el uso de computadoras.

Realizar los cortes geológicos y columnas litoestratigráficas a partir del mapa
geológico, con la finalidad de representar la secuencia litológica, los espesores
y la disposición espacial de las capas en el subsuelo.

Estimar las reservas del material explotable en la zona de estudio.
En Laboratorio:
 Análisis de las seis (6) rocas cementadas seleccionadas utilizando el
microscopio petrológico para estudiar los cortes finos de roca bajo luz normal
y polarizada para obtener información de sus minerales constituyentes,
textura, posibles fuentes de sedimentación y sus características diagenéticas.
 Selección y clasificación definitiva de las muestras que serán sometidas a
ensayos de laboratorio, tanto de las muestras de mano obtenidas en campo
como de las muestras obtenidas en los nueve (9) sondeos exploratorios,
ejecutados a roto-percusión con recuperación de muestras continuas - a cada
metro, de las que se recuperaron más de 230 núcleos cilíndricos, de hasta 16
cm de largo por 5 cm de diámetro en muestras tomadas a percusión y núcleos
con porcentaje de recuperación de hasta el 90% en muestras rotadas. La
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
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Castro & Rivero
2. Metodología
siguiente tabla (Tabla 2.1) muestra el número de perforación, su profundidad
y la cantidad de testigos recuperados tanto a percusión como a rotación.
Tabla 2.1: Perforaciones y profundidades respetivas
Perforación
Profundidad
(m)
Testigos
(percusión)
Testigos
(rotación)
Total
Testigos
1
2
3
4
5
6
7
8
9
24
30
19
21
18
19
23
25
22
19
20
20
9
13
17
16
11
23
12
16
2
12
11
4
10
13
9
31
36
22
21
24
21
26
24
32
Total
201
148
89
237
 Caracterización, mediante ensayos de
laboratorio, de las muestras
representativas de las litologías que afloran en el área de estudio. De las
muestras de mano y de los núcleos recuperados en las perforaciones se
seleccionaron las muestras definitivas de rocas blandas (Lutitas y areniscas
friables) para someterlas a los siguientes ensayos: difracción de rayos X,
hinchamiento Libre, granulometría por tamizado, por sedimentación y por
técnicas laser, límites de consistencia y gravedad especifica, que permitieron
distinguir los atributos físicos y químicos propios de cada muestra. También
se
realizaron
algunos
ensayos
especiales
para
determinar
algunas
características intrínsecas de estas rocas como material industrial, entre ellas
se analizó la contracción lineal, el índice de absorción y el color de cocción.
Los siguientes ensayos para la adecuada caracterización de las muestras y
núcleos:
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
15
Castro & Rivero
2. Metodología
 ENSAYOS FÍSICOS:
-
Granulometría
Tamizado por vía seca:
Método de ensayo propuesto por la Norma ASTM D 422-63.
Instrumentos y equipos:
 Horno de temperatura controlada, capaz de mantener una temperatura
constante de 110° C ± 5°C.
 Balanza con apreciación: 0,01g. (Balanza Electrónica, Marca: Ohaus,
Modelo: Explorer, Capacidad: 4.100g).
 Juego de tamices estandarizados: 3”, 2”, 1 ½”, 1”, 3/4”, 3/8”, N° 4, N°10,
N°16, N° 30, N°50, N°100, N°200.
 Tamizadora mecánica.
 Recipientes.
 Cepillos para limpiar tamices.
Muestreo:
 Según el tamaño máximo de la muestra se empleará una cantidad mínima de
peso seco, según la tabla dada en el artículo 5.1.1 de la Norma ASTM 42263.
Procedimiento:
 Se pesa la muestra.
 Se coloca la muestra en un recipiente y se agita con fuerza para conseguir la
completa suspensión de los finos.
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Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
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2. Metodología
 En la zona habilitada para el lavado de la muestra, se coloca el tamiz N°200 y
se vierte el contenido de la muestra en pequeñas cantidades, se procede a lavar
hasta que el agua no arrastre finos.
 Se calcula el nuevo peso de la muestra para determinar la masa de finos.
 Se coloca la muestra en el horno para secar.
 Se vierte el material en la columna de tamices previamente ensamblados y
dispuestos de arriba abajo, en orden decreciente de tamaños de abertura con el
fondo y la tapa. Es necesario incorporar el tamiz 200.
 Se traspasa el material proveniente de cada tamiz a recipientes previamente
pesados y se determina y registra la masa de las diferentes fracciones de
material retenido, asimismo, se calcula masa del material encontrando en la
bandeja de fondo (P).
 Se transcriben los pesos retenidos por tamiz en una planilla en la que luego se
pueda calcular:
 Se calculan los porcentajes de grava (gruesa y fina), de arena (gruesa, media y
fina) y de finos.
 Se clasifica el material según la Norma ASTM (1935).
Tamizado por vía húmeda:
Instrumentos y equipos:
 Horno de temperatura controlada, capaz de mantener una temperatura
constante de 110° C ± 5°C.
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2. Metodología
 Balanza con apreciación: 0,01g. (Balanza Electrónica, Marca: Ohaus,
Modelo: Explorer, Capacidad: 4.100g).
 Defloculante o agente dispersante.
 Tamiz N° 10 y N° 200.
 Varilla de Vidrio.
 Recipientes.
Muestreo:
 Se utiliza 150 gr de material pasante del tamiz #10.
Procedimiento:
 Se seca y se determina el peso de la muestra.
 Se coloca la muestra con agua y el defloculante en un recipiente.
 Se procede a agitar vigorosamente con una varilla de vidrio hasta crear la
suspensión de las partículas.
 Se tamiza repetidamente hasta que el agua pasante esté limpia.
 Se determina el peso de la muestra retenido en cada tamiz.
 Se seca la muestra lavada y se calcula la masa.
 Se calcula el porcentaje de finos mediante la siguiente expresión:
-
Gravedad Específica
Método de ensayo propuesto por la Norma ASTM D 854.
Instrumentos y equipos:
 Balanza con apreciación: 0,01gr (Balanza Electrónica, Marca: Ohaus,
Modelo: Explorer, Capacidad: 4.100g).
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18
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2. Metodología
 Picnómetro con capacidad mínima de 250 ml.
 Horno de temperatura controlada, capaz de mantener una temperatura
constante de 110° C ± 5°C.
 Tamiz N° 4.
 Termómetro con apreciación de 0,1°C.
 Sistema de Vacío, con una bomba capaz de generar 100mmHg de presión de
vacío absoluta.
 Recipientes.
Muestreo:
 Se selecciona capacidad suficiente según el volumen del picnómetro y según
la clasificación del material, en este caso 35 gr de material, pasante por el
tamiz N° 4.
Procedimiento:
o Calibración del picnómetro.
 Se pesa el picnómetro seco.
 Se pesa el picnómetro con agua y se mide la temperatura.
 Se calcula la calibración mediante la siguiente expresión:
Donde:
Vp= Volumen del picnómetro a la temperatura de calibración.
Mpw, t = peso del picnómetro + agua a la temperatura de calibración.
Mp= peso promedio del picnómetro seco a la temperatura de calibración.
ρw,c = densidad del agua a la temperatura de calibración.
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2. Metodología
 Se pesa la muestra y se registran los datos.
 Se coloca la muestra en el picnómetro y se pesa.
 Se añade aproximadamente 2/3 de agua destilada y se extrae el aire de la
muestra mediante el uso de la bomba de vacío, por una hora.
 Se completa con agua destilada hasta la marca, se secan los bordes del
picnómetro, se pesa la muestra y se toma la temperatura.
 Se determina el peso del picnómetro más el agua a temperatura de ensayo:
Donde:
Mpw,t = peso del picnómetro + agua a la temperatura de ensayo.
ρw,t = densidad del agua a la temperatura del ensayo.
 Se calcula el valor del peso específico (G), mediante la siguiente expresión:
Donde:
ρs = densidad de la fase sólida del suelo.
ρw,t = densidad del agua a la temperatura del ensayo.
Ms= Peso del suelo seco.
Mpws,t = peso del picnómetro + agua + suelo a la temperatura de ensayo.
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-
2. Metodología
Granulometría por Sedimentación
Método de ensayo propuesto por la Norma ASTM D 422.
Instrumentos, equipos e insumos:
 Horno de temperatura controlada, capaz de mantener una temperatura de 110°
C ± 5°C.
 Balanza con apreciación: 0,01g. (Balanza Electrónica, Marca: Ohaus,
Modelo: Explorer, Capacidad: 4.100g).
 Tamiz N° 10.
 Agitador eléctrico estandarizado.
 Hidrómetro 152H estandarizado.
 Cilindro de sedimentación.
 Termómetro con apreciación de 0,5°C.
 Cronómetro.
 Agente dispersante (Hexametafosfato de Sodio).
 Agua destilada.
Muestreo:
 Según el artículo 5.1.2, 65 gr aproximadamente para suelos limosos o
arcillosos pasante del tamiz N° 10.
Procedimiento:
 Se seca la muestra y se calcula el contenido de humedad.
 Se prepara el agente dispersante (125 ml), mediante una solución al 4%
normal de Hexametafosfato de sodio (40 gr de soluto / 1 l de solución), la cual
se deja reposar por 24 horas.
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2. Metodología
o Determinación de la corrección compuesta de las lecturas del
hidrómetro.
 Se prepara una solución de 125 ml del defloculante más agua destilada hasta
completar 1 litro.
 Se mide la temperatura y cuando esta sea constante, se inserta el hidrómetro y
se espera un intervalo de tiempo hasta que este adquiera la misma temperatura
del líquido.
 Se procede a tomar la lectura en el tope del menisco formado en el cuello del
hidrómetro, así como la temperatura del líquido.
o Dispersión de la muestra.
 Se coloca la muestra en un recipiente con la solución y se deja reposar por un
período de 16 horas.

Se transfiere la muestra al vaso de dispersión, añadiendo agua destilada hasta
completar la mitad de capacidad del recipiente.
 Se agita el equipo durante un minuto.
o Mediciones con el hidrómetro
 Inmediatamente después del proceso de dispersión, se transfiere toda la
muestra al cilindro de sedimentación.
 Se añade agua destilada hasta completar un volumen de 1 litro.
 Se tapa el extremo del cilindro, con un tapón hermético y se agita
invirtiéndolo hacia abajo y hacia arriba, durante un minuto.
 Se coloca el cilindro sobre una superficie nivelada y se introduce el
hidrómetro con mucho cuidado tratando de no perturbar el medio.
 Se contabiliza el tiempo desde que se coloca el cilindro sobre la superficie.
 Se introduce el hidrómetro y se toman las lecturas del hidrómetro en los
siguientes intervalos: 0.5, 1, 2, 5, 15, 30, 60, 250 y 1440 min.
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2. Metodología
o Procesamiento de datos
 Se corrige las lecturas del hidrómetro sumándole la corrección por menisco:
Donde:
R= Lectura del hidrómetro.
R´= Lectura corregida.
Cm= Factor de corrección por menisco. (Hidrómetro: 152H = 1)
 Se determina la profundidad efectiva L.
 Se estima el diámetro de las partículas (D), según la siguiente expresión:
Donde:
K= Constante que depende de la temperatura de la suspensión y de la gravedad
específica de las partículas de suelo. (Tabla 3 de la norma).
T = Lapso de tiempo desde que se inicia el proceso de sedimentación hasta que se
hace la lectura.
 Se determina el factor de corrección por temperatura C t para cada una de las
lecturas realizadas, según la tabla V-3, pág 54 de UGAS (1985).
 Se vuelven a corregir las lecturas corregidas del hidrómetro R´´, considerando
la corrección por agente dispersante y punto cero (C d) y la corrección por
temperatura (Ct), mediante la siguiente ecuación:
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23
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2. Metodología
Donde:
Cd = Lectura realizada en la calibración + C m + Ct; que vendría a ser la corrección
compuesta.
o Cálculo del porcentaje de suelo en suspensión parcial
 Se calcula el factor de corrección de humedad hidroscópica:
Donde:
Ws= Peso de la muestra secada al horno.
Wsa= Peso de la muestra secada al aire.
 Se determina el peso seco (W)
 Se calcula el porcentaje de suspensión parcial (%Sp):
Para el Hidrómetro 152H
Donde:
a= factor de corrección de la densidad.
o Cálculo del Porcentaje de suelo en suspensión parcial
 Se determina mediante la siguiente expresión:
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-
2. Metodología
Análisis del tamaño de partículas por difracción laser
Instrumentos, equipos e insumos:
 Mastersizer 2000.
 Agitador eléctrico estandarizado.
 Espátula.
 Recipiente.
 Agente dispersante (Hexametafosfato de Sodio al 40%).
 Agua destilada.
Muestreo:
Material pasante del tamiz N°10.
Procedimiento:
 Se coloca a deflocular la muestra con el agente dispersante y se deja reposar
por un lapso de 24 horas.
 Se realiza la corrección del Mastersizer 2000, mediante la estabilización
automática y análisis del agua a utilizar.
 Se agita la muestra durante 2 minutos.
 Se coloca la muestra hasta la marca visualizada en pantalla y se enciende el
difractómetro laser, bajo las siguientes condiciones:
o Rango de medida: 0.02 a 2000 micras.
o Tecnología de Difracción de luz Láser y compensación por teoría MIE
según Norma ISO13320-1 de noviembre 1999.
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2. Metodología
o Incluye Láser de He-Ne combinado con una fuente de luz azul de
estado sólido de baja longitud de onda para la medida a alta resolución
de partículas submicrónicas.
 Se esperan alrededor de 15 segundos y el Mastersizer determina la
granulometría de la muestra mediante dos gráficas, una expresa la curva de la
frecuencia y la otra la frecuencia acumulada. Con estos datos se evalúa la
muestra a través de parámetros como: diámetro promedio, diámetro al 10%,
diámetro al 90% y clasificaciones modales.
 ENSAYOS FÍSICOS QUE DEPENDEN DE LA HUMEDAD
DE LOS SEDIMENTOS
-
Límites de consistencia (líquido y plástico)
Límite Líquido (LL):
Método de ensayo propuesto por la Norma ASTM D 4318.
Instrumentos y equipos:
 Horno de temperatura controlada, capaz de mantener una temperatura de 110°
C ± 5°C.
 Balanza con apreciación: 0,01g. (Balanza Electrónica, Marca: Ohaus,
Modelo: Explorer, Capacidad: 4.100g).
 Tamiz N° 40.
 Equipo de Casa Grande (copa, ranurador, calibrador)
 Recipientes.
 Espátula.
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26
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2. Metodología
Muestreo:
 150-200 gr de material pasante del tamiz N° 40.
Procedimiento:
 Se añade agua a la muestra y se amasa.
 Se deja reposar por 1 hora.
 Se rellena la cuchara de Casa Grande con una capa uniforme de 1 cm de
espesor, apisonándola en el fondo con movimientos circulares mediante la
espátula evitando así que la muestra atrape burbujas de aire.
 Se hace un surco con el ranurador desde el interior hasta el borde dejando un
canal limpio y claro.
 Se cuenta el número de golpes (N) para que el surco se cierre
aproximadamente 12 mm.
 Se determina mediante el ensayo anterior la humedad del suelo.
 Se repite el procedimiento desde el tercer paso, limpiando y secando
previamente la cuchara y disminuyendo el contenido de humedad de la
muestra, hasta obtener 2 ensayos en los cuales el número de golpes necesarios
para el cierre de la ranura esté en los rangos de 15 a 20 y de 20 a 30.
 Se registran los datos en una planilla y se calcula el porcentaje de humedad.
 Se calcula el valor del límite líquido para ambos ensayos, mediante la
siguiente expresión:

Con ambos resultados se calcula un valor promedio.
Límite Plástico (LP):
Método de ensayo propuesto por la Norma ASTM D 4318.
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27
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2. Metodología
Instrumentos y equipos:
 Horno de temperatura controlada, capaz de mantener una temperatura de 110°
C ± 5°C.
 Balanza con apreciación: 0,01g. (Balanza Electrónica hidrostática, Marca:
Ohaus, Modelo: Explorer, Capacidad: 4.100g).
 Tamiz N° 40.
 Recipientes.
 Espátula.
Muestreo:
 150-200 gr de material pasante del tamiz N° 40.
Procedimiento:
 Se añade agua a la muestra y se amasa.
 Sobre una superficie lisa, con la mano, se elaboran cilindros de 3 mm de
diámetro.
 Se repite el procedimiento hasta que el cilindro se agriete durante el proceso
de amasado.
 Se reúnen los trozos de los cilindros en un recipiente y se pesan.
 Se determina el contenido de humedad, secándolo en el horno y éste valor
obtenido corresponde al límite plástico.
Índice de Plasticidad (IP):
 Se determina mediante la siguiente expresión:
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28
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2. Metodología
 Posteriormente, se ubican los valores obtenidos, límite líquido e índice de
plasticidad, en la carta de plasticidad propuesta en la Norma ASTM D24B7.
-
Humedad natural
Para la realización de este ensayo se siguieron las recomendaciones de la
norma ASTM D2216-7.
Instrumentos y equipos:
 Balanza con apreciación: 0,01g. (Balanza Electrónica, Marca: Ohaus,
Modelo: Explorer, Capacidad: 4.100g).
 Recipientes.
 Horno de temperatura controlada, capaz de mantener una temperatura de 110°
C ± 5°C.
Procedimiento:
 Se coloca la muestra en el recipiente.
 Se determina su peso.
 Se coloca en el horno de 18 a 24 horas a una temperatura de 110°C.
 Se determina de nuevo el peso de la muestra.
 Se calcula el porcentaje de humedad mediante la siguiente expresión:
Donde:
Wm: Peso de la muestra en su estado natural.
Ws: Peso de la muestra en seco.
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29
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-
2. Metodología
Peso Unitario
Según la norma BS (Británicas) 1377, parte 2: 1990, se proponen tres
metodologías, en este caso se utilizará, el método de inmersión en agua.
Instrumentos y equipos:
 Balanza
hidrostática
con
apreciación:
0,01g.
(Balanza
Electrónica
Hidrostática, Marca: Ohaus, Modelo: Adventurer, Capacidad: 5.100g).
 Parafina solo para uso histológico.
 Fuente de calor: Hornilla Eléctrica.
 Recipientes.
Procedimiento:
 Se toma una cantidad representativa del material y se calcula el contenido de
humedad.
 Se determina el peso de la muestra y se registra el resultado obtenido.
 Se funde la parafina y se sumerge la muestra en el impermeabilizante,
tratando de cubrirla totalmente.
 Al estabilizarse la temperatura de la muestra y solidificarse la parafina, se
vuelve a pesar la muestra parafinada.
 Se sumerge la muestra en agua y se determina el peso sumergido.
 Se calcula el valor del peso unitario, mediante la siguiente expresión:
Donde:
A = Peso de la muestra de suelo.
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30
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2. Metodología
B = Peso de la muestra de suelo + Parafina.
γparafina = 0,89 gr/cm3 a temperatura ambiente (22-24 °C)
-
Hinchamiento libre
Instrumentos y equipos:
 Cilindro Graduado.
Muestreo:
 Se utilizan aproximadamente 30 g de material pasante del tamiz #200.
Procedimiento:
 Se coloca la muestra en el cilindro graduado y se mide su volumen.
 Se completa con agua destilada hasta 100 ml.
 Se deja reposar la muestra por 24 horas.
 Se mide de nuevo el volumen de la muestra y se calcula el porcentaje de
hinchamiento mediante la siguiente expresión:
-
Contracción por Cocción
Ensayo propuesto según la Norma ASTM C-326.
Instrumentos y equipos:
 Horno de temperatura controlada, capaz de mantener una temperatura
constante de 110° C ± 5°C.
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31
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2. Metodología
 Mortero.
 Espátula.
 Rodillo.
 Recipiente.
 Vernier.
Muestreo:
 Se utiliza aproximadamente 60 g de material pasante del tamiz 200.
Procedimiento:
 Se coloca la muestra en un recipiente y se añade agua hasta obtener una
consistencia plástica.
 Se deja reposar por un período de 12 horas.
 Se amasa de nuevo el material y se realizan paralelepípedos de 10x1x1 cm.
 Se rotulan las muestras y se dejan reposar por 24 horas, etapa de curado.
 Se colocan las muestras en el horno a una temperatura constante de 100° C
por un lapso de 24 horas, etapa de secado.
 Se mide la longitud de la muestra y se registran los datos, se calcula el
porcentaje de contracción a los 110° C, mediante la siguiente fórmula:
 Se llevan al horno por 9 horas, en las cuales las primeras 8 horas la
temperatura se va incrementando hasta llegar a 950° C y la última hora se
mantiene constante, etapa de cocción.
 Se evalúa de nuevo la longitud de la muestra y se registran los datos
obtenidos, utilizando la fórmula:
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2. Metodología
 Para calcular el porcentaje de contracción se utiliza la siguiente expresión:
-
Capacidad de Absorción de agua
Instrumentos y equipos:
 Balanza con apreciación: 0,01g. (Balanza Electrónica, Marca: Ohaus,
Modelo: Explorer, Capacidad: 4.100g).
 Hornilla eléctrica.
 Recipiente.
 Paño.
Muestreo:
 Para este ensayo se utilizan las probetas elaboradas en el ensayo de
contracción.
Procedimiento:
 Se determina el peso inicial de la muestra (M1).
 En un recipiente con agua y asegurando que las probetas permanezcan
completamente sumergidas, se calientan a 100°C durante una hora.
 Al transcurrir este tiempo, se dejan reposar hasta que las muestras se
encuentren a temperatura ambiente.
 Con un paño húmedo, se seca la superficie de las probetas y se determina de
nuevo el peso de la muestra (M2).
 Se calcula el índice de absorción mediante la siguiente expresión:
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-
2. Metodología
Difracción de Rayos X
 Análisis de muestra total
Instrumentos y equipos:
 Difractómetro de polvo θ:2θ, marca: Bruker, modelo: D8 Advance de
anticátodo de Cu.
 Portaobjeto.
 Espátula.
Muestreo:
 Se utiliza la cantidad de muestra necesaria para 1 gr de material pasante del
tamiz #200.
Procedimiento:
 Se coloca la muestra en el portaobjeto.
 Se coloca en el difráctometro por un lapso de 28,66 min cada muestra, bajo las
siguientes condiciones:
o Voltaje x Corriente= 45 Kv x 20mA
o Ángulo de la Rendija = V20/V20
o Ángulo de barrido= 2θ = 2° a 88°
o Velocidad= 3°/min
o Incremento de picos= 0,1.
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Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
34
Castro & Rivero
2.4
2. Metodología
ETAPA IV: Redacción del informe final y
elaboración de mapas finales.
En esta fase final se integró la información obtenida por investigación
bibliográfica, compilación cartográfica, levantamientos de campo y los trabajos de
laboratorio y oficina, en un informe final, donde se exponen las conclusiones y
recomendaciones en cuanto al potencial de explotación de la zona que se ha
estudiado.
Se efectuó el mapa geológico final a escala 1:1.000 con los perfiles del
subsuelo obtenidos, mediante el uso de AutoCAD 2010 y se estimaron las cantidades
de material explotable en la zona de estudio, a través del método de las secciones
transversales.
Finalmente, se elaboró un modelo tridimensional del depósito, utilizando el
programa AutoCAD Civil 3D Land Desktop Companion 2008.
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Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
35
Castro & Rivero
3. Geología Regional
3.
3.1
GEOLOGÍA REGIONAL
GEOLOGÍA DE LA CUENCA DE GUARENAS-GUATIRE
Según Picard (1976), la cuenca Guarenas-Guatire es una cuenca cerrada, con área de
drenaje que incluye rocas metamórficas en zonas de la facies de esquistos verdes de la
Cordillera de la Costa. La distribución geográfica de sedimentos dentro de la cuenca
muestra dos zonas: una de influencia norte con conos aluviales piemontinos, que
interdigitan hacia el sur con la segunda zona, de sedimentos fluviales y lacustres con cierta
proporción de carbonatos. El análisis de paleocorrientes indica la existencia de dos campos
de corrientes correlacionables con las zonas sedimentarias. La cuenca lacustre que dominó
la sedimentación de la Formación Guatire se formó en el Plioceno y fue rellenándose de
norte a sur y de oeste a este, dejando una paleopendiente sureste para el régimen fluvial que
continuó después del relleno del lago.

Formación Guatire
Picard (1976), indica que a la Formación Guatire se le designan los sedimentos
poco consolidados de suave buzamiento expuestos en la cuenca Guarenas- Guatire. La
unidad consiste en gravas y conglomerados mal consolidados en capas de más de 1 m de
espesor, que pasan progresivamente a areniscas y limolitas laminadas y lutitas hacia el
centro de la cuenca.
La localidad tipo según González de Juana et al. (1980), se encuentra en la carretera
Caucagua- Guatire entre el contacto discordante sobre las rocas metamórficas presentes en
el sitio El Rodeo, hasta el contacto con los aluviones del río del Norte, unos 500 m antes de
Guatire. La sección se caracteriza por seis secuencias de conglomerados e intercalaciones
de areniscas y limolitas.
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36
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3. Geología Regional
Según Picard (1976), las secuencias se inician con un conglomerado grueso
polimíctico, mal escogido de unos 5 a 10 m de espesor; disminuyendo el tamaño de grano
progresivamente hacia la base. Asimismo, indica que la localidad tipo no caracteriza a la
unidad. Hacia el suroeste hay mayor proporción de carbonato de calcio, con capas de
calizas, margas y conglomerados cementados, y hacia el centro de la cuenca hay espesas
capas de lutitas.
En cuanto a la descripción litológica, la Formación Guatire está formada en un 32%
por conglomerados polimícticos, a veces cementadas con carbonato de calcio; 26% de
areniscas, areniscas líticas y limolitas laminadas; 40% de lutitas hacia el centro de la cuenca
y un 2% de calizas fosilíferas con Hemisinus guatirensis. Picard (1976), describe cada
tipología litológica de la siguiente manera:
-
Conglomerados y Gravas: se presentan en capas de espesor variable de
hasta 3 m y en paquetes de hasta 50 m. Los conglomerados son polimícticos, mal
seleccionados, a veces cementados, con matriz variable entre arena fina – arcilla,
impartiendo a la roca colores que varían de gris amarillento a gris verdoso claro. La
composición de los cantos es variable; hacia el suroeste dominan los esquistos
cuarzo-micáceos y filitas, cuarzo y algunos cantos de esquistos calcáreos y calizas,
generalmente están cementados. Hacia el resto de la cuenca los cantos son de
gneises félsicos, granito, esquistos cuarzo-micáceos, rocas verdes, cuarzo,
feldespato y mica.
-
Areniscas y Limolitas: las areniscas de esta formación, se presentan en
capas de pobre estratificación interna, con espesores variables, colores que varían de
gris amarillento o amarillo moderado a grises verdosos o amarillos verdosos claros,
con cierto grado de oxidación. Son generalmente areniscas líticas arcósicas mal
escogidas, con un alto porcentaje de matriz y cemento de calcita micrítica. Los
granos son de cuarzo, feldespato potásico y plagioclasas, con fragmentos líticos
variables de esquisto cuarzo-clorítico, muscovítco, epidótico o calcáreo, cuarcita,
granito y fragmentos bioclásticos. La cementación se produce irregularmente, bien
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
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37
Castro & Rivero
3. Geología Regional
sea paralelamente a la estratificación o en concentraciones irregulares de aspecto
concrecional dentro de las capas. Las areniscas son mal escogidas con asimetría
hacia los finos.
Las limolitas, a veces se encuentran cementadas, hasta con 30% de calcita micrítica,
bien escogidas y laminadas. La laminación está marcada por laminillas micáceas. Es
frecuente encontrar superficies de laminación y capas delgadas marcadas por
limonita en espesores de hasta 3 cm. También hay limolitas arcillosas, y en el
suroeste de la cuenca se encontraron restos de plantas, totalmente oxidados.
-
Lutitas: están situadas al suroeste de Guatire, donde aflora una secuencia
arcillosa casi horizontal recubierta por unos 8 m de secuencia fluvial. Las lutitas
pueden sobrepasar los 20 m de espesor, tienen estratificación interna y su color
varía de gris amarillento a gris amarillento moderado. La composición es caolinita
con clorita. Hacia el suroeste las lutitas son calcáreas, de colores gris amarillento y a
veces abigarrados; presentan efectos de meteorización diferencial que producen
capas con aspecto “arriñonado” botroidal.
-
Calizas: están restringidas al suroeste de la cuenca y se presentan en capas
menores de 50 cm con desarrollos de hasta 2 m son de colores gris oliva claro
amarillento, afaníticas, con fósiles de Hemisinus de 2 a 3 mm de longitud. Están
compuestas por calcita micrítica con bioclastos, a veces cuarzo y feldespato y raras
veces limonita.
En las calizas del suroeste de las cuencas hay fósiles de Gasterópodos,
representando una fauna fluvio-lacustre de probable edad Plioceno-Pleistoceno.
González de Juana et al. (1980), indican que los fósiles encontrados no son
diagnósticos y que su edad puede ser Pleistoceno Temprano. La Formación Guatire es
erosionalmente discordante sobre la Asociación Metasedimentaria Caracas, muy
posiblemente sobre el Esquisto de Las Mercedes, en un graben asimétrico limitado por
fallas este-oeste, en forma similar al Valle de Caracas.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
38
Castro & Rivero
3. Geología Regional
Según Picard (1976), la distribución estratigráfica de los sedimentos de la
Formación Guatire se relaciona con la fisiografía y geología de la fuente de sedimentos.
Hacia el norte abundan los conglomerados, areniscas y limolitas raramente cementados
provenientes de la Cordillera de la Costa, acumulados como conos aluvionales piemontinos
que cubren gran parte de la cuenca. Hacia el suroeste hay una franja de rocas clásticas
cementadas por calcita, lutitas y limolitas calcáreas, calizas fosilíferas y limolitas con
vegetales fósiles; esta asociación puede representar el borde sur de la cuenca lacustre,
influenciada por la fuente de sedimentos en el Esquisto de Las Mercedes expuesta en la Fila
de Mariches. Hacia el centro de la cuenca, coincidiendo con la zona más profunda, hay
acumulación de lutitas recubiertas por la secuencia fluvial.
Relieve
Según Miró & Viete (2009) se pueden distinguir dos unidades de relieve en la
región Guarenas-Guatire. (Figura 3.1)
Una depresión sedimentaria que se muestra en la figura 3.1 marcada en verde
intenso con una altitud que varía entre los 200 y 400 msnm. Se trata de una zona
topográficamente deprimida con una línea de pendiente que desciende hacia el sureste.
Los contrafuertes montañosos
conforman los cuerpos rocosos que bordean la
cuenca, exhiben un paisaje escarpado con pendientes de intermedia a altas > 40%. Hacia el
norte las se encuentra la cadena litoral Ávila-Cabo Codera, con alturas que oscilas entre los
600 y 2700 msnm. Hacia el sur de la cuenca se encuentra el macizo de Los Altos de
Mariche con alturas que van de los 600 a los 2400 metros sobre el nivel del mar.
Fuentes de sedimentos
Urbani (2005), sintetizó las unidades ígneas y metamórficas de la cordillera de la costa.
Correlacionando esta información con el mapa geológico D-8 a escala 1:100.000 elaborado
por la Creole Petroleum Corporation, donde aparecen cartografiados los cuerpos rocosos
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
39
Castro & Rivero
3. Geología Regional
que bordean la depresión de Guarenas Guatire se puede inferir que las fuentes de
sedimentación corresponden a los siguientes litodemos:
Napas de la Serranía del Litoral

Napa Ávila
Ávila, Asociación Metamórfica. (Ávila, Complejo).
Esta asociación está constituida por el Metagranito de Naiguatá, el Augengneis de
Peña de Mora y el Complejo de San Julián.

Napa Caracas
Asociación Metasedimentaria Caracas. (Caracas, Serie, Grupo)
De esta asociación actúan como fuente de sedimentación el Esquisto de Las Brisas
y el Esquisto de Las Mercedes.
Figura 3.1: Modelo de elevación digital de la cuenca Guarenas-Guatire. Se indican las unidades
igneometamórficas de la cordillera de la costa. Km: Esquisto las Mercedes. Klb; Esquisto Las
Brisas, gnp: Augengneis de Peña de Mora. Tomado y modificado de Miró & Viete (2009).
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
40
Castro & Rivero
3.2
3. Geología Regional
GEOMORFOLOGÍA LOCAL
Según Miró & Viete (2009), la cuenca de Guarenas-Guatire corresponde a un valle
intramontano limitado geográficamente por dos unidades de relieve de pendiente media-alta,
como son la cordillera de la Costa, al norte de la zona en estudio, y los Altos de Mariche al
sur, formando una especie de rombo alargado, de 3-7 km de ancho, por 16 km de largo, con
una orientación aproximada de N70°W.
Miró & Viete (2009), han dividido la cuenca de Guarenas-Guatire según la variación
de la pendiente del relieve que existe entre los distintos cuerpos topográficos, tomando en
cuenta la geometría que estos exhiben, la litología que presentan, el tipo de contacto entre
unidades y la extensión que cubren (Figura 3.1), obteniéndose dos unidades principales que
se subdividen a su vez en:


Contrafuertes Montañosos

Montañas

Mesetas Altas
Depresión Sedimentaria

Rampas piemontinas

Mesetas Bajas

Planicie Aluvial
El área de estudio concerniente a este trabajo se encuentra ubicada específicamente
al sur de la hacienda el Marqués (Figura 3.2 y Figura 3.3), y geomorfológicamente está
enmarcada dentro de las mesetas bajas en la depresión sedimentaria descritas por Miró &
Viete (2009).
La unidad esta modelada por el drenaje, formando en ocasiones valles amplios, o
como en el caso de la población de Guatire, formando valles más estrechos, esculpiendo la
forma amesetada que presenta.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
41
Castro & Rivero
3. Geología Regional
Figura 3.2 Panorámica en dirección N40°W aproximadamente, mostrando el contraste de altura
entre las diferentes unidades. Se señala con líneas oscuras las zonas escarpadas y al curso de agua principal
(Río Guarenas). Tomado Miró & Viete (2009).
La litología de la unidad está constituida por sedimentos de la Formación Guatire
poco cementados, representado por limos, arenas y arcillas de colores claros, y remanentes
de depósitos torrenciales y coluviales (Miró & Viete (2009)).
Esta unidad muestra la forma de un sinclinal abierto, relacionado con los
movimientos de levantamiento-subsidencia de la región y las fallas que bordean y definen
los límites de la cuenca sedimentaria.
3.3
GEOLOGÍA HISTÓRICA
Estudios realizados por Miró & Viete (2009) permiten resumir la geología histórica
de la cuenca como se describe a continuación.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
42
Castro & Rivero
3. Geología Regional
La Cuenca Guarenas-Guatire tiene inicio previo al límite Plio-Pleistoceno cuando
ocurre la apertura de la cuenca sedimentaria producto de la tectónica asociada a los
procesos orogénicos de la Cordillera de la Costa y la Serranía del Interior Central.
Durante el Plio-Pleistoceno comienza la depositación de facies piemontinas,
fluviales y lacustres correspondientes a la Formación Guatire, discordantes sobre rocas
metamórficas de edad Cretácico.
La sedimentación se produce por la acumulación de conos aluvionales piemontinos,
conformadas por conglomerados basales, provenientes de los bordes montañosos, siendo
más notorio el aporte del macizo montañoso norte, y de depósitos fluviales y lacustres en
las partes más bajas de la depresión.
Hacia la zona oriental de la cuenca existía un lago que fue progresivamente
restringiendo su área hacia el sureste por el continuo aporte sedimentario proveniente de el
norte y oeste hasta desaparecer por completo, culminando así con la depositación de la
Formación Guatire (Figura 3.3).
Durante el Pleistoceno Tardío, los movimientos tectónicos estuvieron presentes,
generando estructuras sedimentarias tipo “slumps” (a gran escala) hacia el sureste de la
cuenca.
Para el Pleistoceno Medio comienza la depositación de las primeras unidades
morfoestratigráficas cuaternarias hacia los bordes de la cuenca, caracterizadas por depósitos
piemontinos, y empieza el registro de deformación dúctil y frágil de tipo transcurrente
dextral, producto de la actividad tectónica de la región, tanto en la Formación Guatire como
en las recientes unidades morfoestratigráficas depositadas.
Durante el Pleistoceno Tardío, los movimientos tectónicos estuvieron presentes,
generando estructuras sedimentarias tipo “slumps” (a gran escala) hacia el sureste de la
cuenca. Para el Pleistoceno Medio comienza la depositación de las primeras unidades
morfoestratigráficas cuaternarias hacia los bordes de la cuenca, caracterizadas por depósitos
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
43
Castro & Rivero
3. Geología Regional
piemontinos, y empieza el registro de deformación dúctil y frágil de tipo transcurrente
dextral, producto de la actividad tectónica de la región, tanto en la Formación Guatire como
en las recientes unidades morfoestratigráficas depositadas.
Miró & Viete (2009), establecen que actualmente, la región mantiene la actividad
tectónica que viene ocurriendo desde el Pleistoceno Medio según las evidencias
geomorfológicas, sismológicas y tectónicas observadas, sin embargo, no se tiene evidencias
de deformación tectónica en las unidades morfoestratigráficas mas jóvenes. La
sedimentación aluvional impera desde el Pleistoceno Temprano en los cauces actuales de
los ríos y quebradas de la región.
Zona de Estudio
LEYENDA
Superasociación Ávila
Asociación Metasedimentaria Caracas
Sinclinal
Falla transcurrente con componente
normal
Formación Guatire
Figura 3.3: Corte estructural simplificado de la cuenca Guarenas-Guatire. Tomado de Miró & Viete
(2009).
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El
Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
44
Castro & Rivero
4. Marco Teórico
4.
MARCO TEÓRICO
Según Grande (inédito), una roca se define como un agregado natural de granos o
cristales de minerales (como cuarzo, micas, feldespatos, anfíboles, etc.) y/o mineraloides
(como vidrio volcánico, ópalo, carbón, etc.). La mayoría de los componentes de las rocas
corticales comunes son silicatos de varias clases estructurales, siendo especialmente
abundantes los tectosilicatos (cuarzo, feldespatos, feldespatoides y plagioclasas) y los
filosilicatos (micas y arcillas). Algunas rocas, como las calizas, están formadas mayormente
por carbonatos de Ca-Mg, mientras que las evaporitas están formadas por haluros, sulfatos,
boratos o nitratos de Na, K, Mg o Ca. Los sulfuros y los óxidos también entran a formar
parte de las rocas comunes, algunas son tan ricas en estos componentes que constituyen
cuerpos de mena.
4.1
ROCAS SEDIMENTARIAS
4.1.1

Rocas terrígenas
Principales grupos litológicos
Según Tucker (2003), para la identificación de rocas sedimentarias en campo, se
necesitan dos características principales tales como la composición mineralógica y el
tamaño de grano.
Las rocas terrígenas están constituidas primordialmente por granos (en especial
silicatos y fragmentos de roca). Este tipo de rocas presentan características como
estratificación, estructuras sedimentarias o superficies de estratificación, fósiles, etc. Entre
las rocas terrígenas más comunes se encuentran las areniscas, los conglomerados, las
brechas y lutitas. Tucker (2003) describe estas rocas de la siguiente manera:
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
45
Castro & Rivero

4. Marco Teórico
Las areniscas están compuestas por granos con diámetros entre 1/16 y 2
mm. Sus constituyentes principales son: fragmentos de roca, granos de
cuarzo, granos de feldespato, matriz y cemento. La matriz consiste en
minerales de arcilla y en cuarzo con tamaño limo (4 a 62 μm), en la mayoría
de los casos estos granos, de fino tamaño, pueden ser depositados
singenéticamente con los granos de arenas o pueden formarse por la
descomposición de granos inestables y precipitan dentro de los poros
durante el proceso diagenético. Por su parte el cemento es precipitado
alrededor y entre los granos también durante el proceso diagenético. Los
cementos más comunes son el cuarzo, la calcita y los óxidos de hierro.

Los conglomerados y brechas, también conocidos como ruditas, consisten en
clastos mayores a 2 mm, más redondeados en los conglomerados, más
angulosos en las brechas, en una matriz arenosa y/o lodosa. El tipo de clastos
y la textura (que tiene que ver con el tamaño de grano y su distribución,
morfología y características superficiales de los granos y la fábrica de los
sedimentos) son los factores más importantes a la hora de describir este tipo
de rocas. Los conglomerados oligomícticos están constituidos por un solo
tipo de clastos mientras que los polimícticos están conformados por varios
tipos de clastos.

Lutitas es un término general utilizado para describir rocas constituidas
predominantemente por sedimentos tamaño limo (4 a 62 μm) y arcilla (<4
μm). El término limolita y arcilita se refieren a rocas sedimentarias
dominadas por limo y arcilla respectivamente. Las lutitas se encuentran
constituidas en su mayoría por minerales de arcilla y granos de cuarzo
tamaño limo, están pobremente estratificadas sus colores son muy variables
así como su contenido fósil.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
46
Castro & Rivero
4. Marco Teórico

Clasificación de las rocas según su composición granulométrica
En general las rocas se encuentran constituidas por mezclas de granos tamaño lodo,
arena y grava. En la figura 4.1 y 4.2 se muestra un sistema de para clasificar las rocas
terrígenas según las proporciones de sus granos constituyentes.
González de Vallejo 2002, indica que la clasificación granulométrica o
granulometría, hace referencia a la medición y gradación de los materiales sedimentarios,
en cuanto a su tamaño se refiere, mediante el cálculo de la abundancia de cada uno de los
tamaños. En geología, este análisis granulométrico permite diferenciar diversas clases de
materiales independientemente de su naturaleza química tomando en cuenta solo el tamaño
de las partículas (Apéndice IX), donde Gravas/ruditas (> 2 mm), arenas/areniscas (0.06- 2
mm), limo/limolita (0.06-0.002 mm) y arcilla/arcilita (<0.002 mm). Por su parte, Tucker
(2003) clasifica los sedimentos compuestos por arcilla, limo y arena con el diagrama
ternario que se muestra a continuación en la figura 4.1
Figura 4.1: Clasificación propuesta por Tucker (2003) para clasificar rocas constituidas por
mezclas de arena, limo y arcilla. Donde S es arenisca, A es arcilita y L es limolita. Las letras minúsculas
denotan la condición s arenoso, l es limoso y a es arcilloso.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
47
Castro & Rivero
4. Marco Teórico
Así mismo Tucker (2003) clasifica los sedimentos compuestos por grava, arena y
lodo con el diagrama ternario que se muestra a continuación en la figura 4.2
Figura 4.2: Clasificación propuesta por Tucker (2003) para clasificar rocas constituidas por
mezclas de grava, arena y lodo. Donde A es arenisca, L es lutita, G es conglomerado. La letra minúscula a
denota la condición de arcilloso, l es lodoso y g gravoso.
4.1.2
Rocas de origen bioquímico
Según Tucker (2003) entre las más comunes se encuentran las calizas y dolomías.
Las calizas están compuestas por más de 50% de CaCO 3 y el método estándar para
identificarlas en campo es aplicando ácido clorhídrico (HCL) diluido al 10%, si es
carbonática, la roca mostrará efervescencia. Las dolomías están constituidas por más de 50%
de CaMg(CO3)2. Su reacción al HCL es más lenta que en el caso de las calizas. Para ambos
tipos litológicos los detalles solo pueden ser revelados a través de su estudio en secciones
finas bajo el microscopio.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
48
Castro & Rivero
4. Marco Teórico

Precipitados químicos
Tucker (2003), refiere que los más comunes son precipitados de hierro y evaporitas.
Por ejemplo el yeso, es una evaporita mineral que ocurre generalmente como nódulos o
pequeños cristales dentro de lutitas. Evaporitas como la anhidrita y la halita pueden ser
encontradas en áreas más áridas.
Por su parte los precipitados de hierro se pueden presentarse en forma estratificada,
en nódulos y en varios tipos de reemplazamientos. Generalmente presenta colores que van
de amarillo rojizo a tonos pardos.
Los nódulos son precipitados químicos desarrollados generalmente en lutitas,
usualmente de calcita, dolomita, siderita o pirita. Los fósiles pueden fracturarse y
convertirse en nódulos por la presión litostática al ser soterrados.

Clasificación de rocas compuestas por mezclas de carbonatos y
siliciclástos
Mount (1984), menciona que muchos depósitos marinos y continentales contienen
un espectro de sedimentos que son de composición mixta Los procesos responsables de esta
mezcla se pueden agrupar en cuatro categorías: (1) Tormentas esporádicas y otros eventos
periódicos extremos, donde se da la transferencia de sedimentos de un ambiente de depósito
a otro, (2) facies de mezcla, donde los sedimentos se mezclan a lo largo de los límites
difusos entre facies contraste, (3) mezcla in situ, donde la fracción compuesta de carbonato
proviene de esqueletos de organismos calcáreos, autóctonos o no, que se acumulan en el
interior de los sustratos siliciclásticos, y (4) fuente de mezcla, donde se forman las mezclas
en función del levantamiento y la erosión de terrenos de la cercana fuente de carbonato.
Mount (1984), propuso un sistema de clasificación descriptiva utilizando cuatro
componentes: (1) sedimentos siliciclásticos (granos de cuarzo y/o feldespato tamaño arena
etc.), (2) lodo no carbonático (mezclas de limo y arcilla), (3) granos carbonáticos o
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
49
Castro & Rivero
4. Marco Teórico
aloquímicos (peloides, ooides, bioclastos e intraclastos con tamaños > 20 μm) y (4) lodo
carbonático (o micrita, con un tamaño < 20 μm). La clasificación se muestra en la figura
4.3.
Figura 4.3: Clasificación descriptiva para rocas compuestas por carbonatos y siliciclastos.
4.2
ARCILLAS
García & Suárez (2000) establecen que el término arcilla se utiliza con diferentes
significados, mineralógicamente, engloba a un grupo de minerales, filosilicatos en su mayor
parte, cuyas propiedades físico-químicas dependen de su estructura y de su tamaño de
grano. Sedimentológicamente, es un término granulométrico, que abarca los sedimentos
con un tamaño de grano inferior a 2m y desde el punto de vista económico son un grupo
de minerales industriales con diferentes características mineralógicas y genéticas y con
distintas propiedades tecnológicas y aplicaciones.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
50
Castro & Rivero
4. Marco Teórico
Según Arias (2004), la nomenclatura para la clasificación de los minerales de arcilla
ha sido un tema ampliamente discutido, sin embargo en Tabla 4.1 se da un esquema de
clasificación en donde los filosilicatos son divididos en grupos, conteniendo subgrupos
dioctaédricos y trioctaédricos; y cada subgrupo a su vez se divide en especies minerales.
Tabla 4.1: Clasificación de los minerales de arcilla según la AIPEA.
Tipo de capa
1:1
Grupo
Subgrupo
Caolinita-
Caolinita
Caolinita, dickita,halloysita
serpentina
Serpentina
Crisotilo, lizardita, amesita
Pirofilita-
Pirofilita
Pirofilita
talco
Talco
Talco
Esmectita
dioctaédrica
Esmectita
trioctaédrica
Vermiculita
dioctaédrica
Vermiculita
trioctaédrica
Montmorillonita, beidelita
Esmectita
Vermiculita
2:1
Mica *
Mica frágil
Clorita
Especie Mineral
Saponita, hectorita, Sauconita
Vermiculita dioctaédrica
Vermiculita trioctaédrica
Mica dioctaédrica
Muscovita, paragonita
Mica trioctaédrica
Flogopita, biotita, lepidolita
Mica frágil
dioctaédrica
Mica frágil
trioctaédrica
Margarita
Clintonita, anandita
Clorita dioctaédrica
Donbasita
Clorita
ditrioctaédrica
Cokeita, sudoita
Clorita trioctaédrica
Clinocloro, chamosita, nimmita
* El estatus de la illita (o hidromica), sericita, etc. debe ser dejado abierto hasta el presente, debido a que
aún no está claro en qué nivel de la tabla deba ser clasificada.
La composición de las arcillas puede ser muy variable y pueden clasificarse según
los diversos tipos utilizados diferentemente en la industria. A continuación se describen un
poco los minerales de arcilla que son más utilizados en la industria alfarera:
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
51
Castro & Rivero
4. Marco Teórico
- Caolinita (Al4[Si4O10](OH)8)
Cornelius K. & Cornelius H. (1997), establecen que la caolinita es el principal
constituyente del caolín o de la arcilla. Es un mineral de origen supergénico, que se produce
por la meteorización o alteración hidrotérmica de los minerales de aluminio,
particularmente feldespatos. Es la arcilla de mayor pureza y posee muchas aplicaciones:
fabricación de vajillas, refractarios y lozas, la industria del papel y del caucho.
Según Das (1999), la caolinita consiste en capas repetidas de láminas elementales de
sílice-gibbsita y cada capa es aproximadamente de 7.2 Å de espesor y se mantienen unidas
entre sí por enlaces hidrogénicos. La caolinita ocurre como placas, cada una con una
dimensión lateral de 1.000 a 20.000 Å y un espesor de 100 a 1.000 Å. El área superficial de
las partículas de caolinita por masa unitaria es aproximadamente de 15 m 2/g.
Krynine & Judd (1975), establecen que las caolinitas forman arcillas muy estables a
causa de que su estructura inexpandible se opone a la introducción de agua en sus retículos
y al consiguiente efecto desestabilizador de ésta. Además, cuando están húmedas, no son
sino moderadamente plásticas y tienden a poseer un coeficiente de fricción interna mayor
que el de cualquier otro mineral arcilloso. Por lo general, a menos que contengan impurezas
capaces de expansión, las caolinitas no están en sí mismas, sujetas a expansión o
hinchamiento cuando se saturan.
En cuanto a sus características más resaltantes se encuentran: son estables,
inexpansibles, poseen mediana plasticidad, ángulo de fricción interna alta; cuando se
encuentra impura son inestables y expansibles.
- Illita (K1-1.5Al4[Si7-6.5Al1-1.5 O20](OH)4)
Cornelius K. & Cornelius H. (1997), establecen que el termino illita se refiere a los
minerales micáceos de la arcilla. Posee menos silicio sustituido por aluminio, contienen
más agua que la caolinita y tienen parte del potasio sustituido por calcio y magnesio.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
52
Castro & Rivero
4. Marco Teórico
Das (1999), indica que la illita consiste en una lámina de gibbsita enlazada a dos
láminas de sílice, una arriba y otra abajo. Las capas de illita están enlazadas entre sí por
iones de potasio y cada capa posee un espesor de 10 Å aproximadamente. La carga negativa
para balancear los iones de potasio proviene de la sustitución de aluminio por silicio en las
láminas tetraédricas. Las partículas de illita tienen generalmente dimensiones que varían
entre 1.000 y 5.000 Å y espesores de 50 a 500 Å. La superficie específica de las partículas
es aproximadamente de 80m2/g.
Sus características más resaltantes son: medianamente inestables, medianamente
inexpansibles, mediana plasticidad, ángulo de fricción interna media.
- Grupo de las Esmectitas ((0,5Ca,Na)0,7(Al,Mg,Fe)4[(Si,Al)8O20](OH)4nH2O)
Arias (2004), define la esmectita como un grupo de minerales, dioctaédricos y
trioctaédricos, todos ellos con la propiedad de expandir o contraer su estructura
manteniendo sus propiedades cristalográficas intactas. La expansión tiene lugar con
moléculas de agua o algún compuesto orgánico.
Besoain (1985) indica que variaciones químicas, dentro de esta estructura
esencialmente similar, diferencian un grupo de minerales que conservan una serie de
propiedades comunes conocido como grupo de las esmectitas. Este grupo incluye especies
dioctaédricas como la montmorillonnitas ((Na,Ca)0.3(Al,Mg)2Si4O10(OH)2.nH2O), la nontronita
(Na0.3Fe3+2(Si,Al)4O10(OH)2.nH2O),
trioctaédricas
como
la
la
beidelita
sauconita
((Na,Ca0.5)0.3Al2(Si,Al)4O10(OH)2.nH2O)
(Na0.3Zn3(Si,Al)4O10(OH)2.4H2O),
la
y
saponita
((Ca/2,Na)0.3(Mg,Fe2+)3(Si,Al)4O10(OH)2.4H2O) y la hectorita (Na0.3(Mg,Li)3Si4O10(F,OH)2). Se
puede considerar que mientras las especies trioctaédricas se basan en la estructura del talco,
las dioctaédricas se basan en la estructura de la pirofilita.
Según Das (1999), la motmorillonita posee una estructura similar a la illita, es decir
una lámina de gibbsita intercalada entre dos láminas de sílice. Existe sustitución isomorfa
de magnesio y hierro por aluminio en las láminas octaédricas. Los iones de potasio no están
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
53
Castro & Rivero
4. Marco Teórico
presentes como en el caso de la illita y una gran cantidad de agua es atraída hacia los
espacios entre las capas. Poseen dimensiones laterales de 1.000 a 5.000 Å y espesores de 10
a 50 Å, donde el espesor de cada capa varía entre 12 y 17 Å; la superficie específica es de
aproximadamente 800 m2/g.
Krynine & Judd (1975) asocian la inestabilidad de este mineral a su estructura e
indican que esta propiedad aumenta con la presencia de agua. De hecho, las moléculas de
agua atraídas se insertan con facilidad entre ellas causando hinchamiento o expansión. Las
montmorillonitas así humedecidas poseen una gran plasticidad y un bajo coeficiente de
fricción interna.
Estas arcillas son muy inestables, medianamente inexpansibles, alta plasticidad,
ángulo de fricción muy baja, sometidas a fuertes agrietamientos cuando se encuentra en
proceso de desecación.
4.2.1 Propiedades Físico-Químicas
García & Suárez (2000) mencionan que las aplicaciones industriales de este grupo
de minerales radican en sus propiedades físico-químicas. Dichas propiedades derivan,
principalmente, de:

Su extremadamente pequeño tamaño de partícula (inferior a 2 μm)

Su morfología laminar (filosilicatos)

Las sustituciones isomórficas, que dan lugar a la aparición de carga en las láminas y
a la presencia de cationes débilmente ligados en el espacio interlaminar.

Superficie específica: se define como el área de la superficie externa más el área de
la superficie interna (en el caso de que esta exista) de las partículas constituyentes,
por unidad de masa, expresada en m2/g. Las arcillas poseen una elevada superficie
específica, muy importante para ciertos usos industriales en los que la interacción
sólido-fluido depende directamente de esta propiedad.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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54
Castro & Rivero

4. Marco Teórico
Capacidad de Intercambio catiónico: se puede definir como la suma de todos los
cationes de cambio que un mineral puede adsorber a un determinado pH.

Capacidad de absorción: Algunas arcillas encuentran su principal campo de
aplicación en el sector de los absorbentes ya que pueden absorber agua u otras
moléculas en el espacio interlaminar (esmectitas) o en los canales estructurales
(sepiolita y paligorskita).

Hidratación e hinchamiento: la hidratación y deshidratación, ocurren con
independencia del tipo de catión de cambio presente, el grado de hidratación sí está
ligado a la naturaleza del catión interlaminar y a la carga de la lámina. La absorción
de agua en el espacio interlaminar tiene como consecuencia la separación de las
láminas dando lugar al hinchamiento. Este proceso depende del balance entre la
atracción electrostática catión-lámina y la energía de hidratación del catión.

Tixotropía: se define como el fenómeno consistente en la pérdida de resistencia de
un coloide, al amasarlo, y su posterior recuperación con el tiempo. Las arcillas
tixotrópicas cuando son amasadas se convierten en un verdadero líquido. Si, a
continuación, se las deja en reposo recuperan la cohesión, así como el
comportamiento sólido. Para que una arcilla tixotrópica muestre este especial
comportamiento deberá poseer un contenido en agua próximo a su límite líquido.
Por el contrario, en torno a su límite plástico no existe posibilidad de
comportamiento tixotrópico.

Plasticidad: Las arcillas son eminentemente plásticas. Esta propiedad se debe a que
el agua forma una envoltura sobre las partículas laminares produciendo un efecto
lubricante que facilita el deslizamiento de unas partículas sobre otras cuando se
ejerce un esfuerzo sobre ellas. Generalmente, esta plasticidad puede ser cuantificada
mediante la determinación de los índices de Atterberg (Límite Líquido, Límite
Plástico y Límite de Retracción). Estos límites marcan una separación arbitraria
entre los cuatro estados o modos de comportamiento de un suelo sólido, semisólido,
plástico y semilíquido o viscoso.
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4. Marco Teórico
4.2.2 Aplicaciones industriales
Según López et al. (2003) las arcillas que contienen menos de dos por ciento de
óxido de hierro y de titanio con una composición aproximada Si 2O5Al2(OH)4 se denominan
caolín y es un grupo utilizado en la industria cerámica. Las arcillas que contienen más de
dos por ciento de óxido de hierro y de titanio y los elementos Ca, Mg y K son las más
abundantes y pueden ser utilizadas en otras ramas de la industria como, por ejemplo, en la
fabricación de bloques, baldosas y tejas.
En general las que se utilizan para fabricar materiales de construcción se les
denomina arcillas impuras, arcillas para la construcción o arcillas comunes, están
compuestas por dos o más minerales de arcilla, generalmente illita y Caolinita, con
importantes cantidades de otros minerales que no son filosilicatos (carbonatos y cuarzo
principalmente).
Según Grande (inédito), las arcillas son minerales muy solicitados. Las arcillas
impuras se usan en alfarería, para fabricar ladrillos y bloques de construcción, las más puras
(caoliníticas) sientan las bases de prósperas industrias de cerámicas, baldosas, porcelanas,
pinturas, vajillas y lozas.
Elías (2001), indica que las arcillas utilizadas en la industria alfarera no tienen una
composición mineralógica definida. Durante el proceso de transporte pueden haberse
mezclado con fundentes tales como Ca, Fe, Mg, o fragmentos de roca mineral (feldespatos,
granitos, etc.).
Esencialmente, la fracción plástica se compone de caolinita incluyendo un silicato
más ácido como la illita e impurezas. La fracción más gruesa o desgrasante se compone por
arena fina predominantemente cuarzosa. El siguiente gráfico (Figura 4.4) muestra las
proporciones de arcilla limo y arena utilizada en la fabricación de bloques y tejas.
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4. Marco Teórico
Figura 4.4: Diagrama triaxial para el diseño de pastas cerámicas en la industria alfarera. Tomado y
modificado de Elías (2001).
Según Herraiz (1985) el principal desgrasante utilizado es la arena de cuarzo, con
una granulometría aproximada siguiente:
-Para tejas: 70% con tamaños de grano entre 0,2 y 0,5 mm
-Para Ladrillos huecos: 70% de granos con tamaño entre 0,3 y 1 mm
-Ladrillos macizos: 70% de granos con tamaño entre 1 y 4 mm
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4. Marco Teórico
Así mismo indica que las arenas lavadas son mas desgrasantes que las arcillosas y
que la presencia de granos calcáreos en las arenas la hace inutilizable, a causa de roturas
producidas en la cocción.
Herraiz (1985) y Rodríguez (1998) indican que la composición química debe estar
comprendida entre los siguientes límites:
Tabla 4.2: Límites de composición química
Componentes
Si02
Al2O3
Fe2O3
TiO
CaO
MgO
K2O
Na2O
Pérdida al fuego
4.3
Porcentajes
65 - 83 %
9 - 21 %
3 – 6,1 %
1%
0,5 - 2 %
0,9 – 1,8 %
1-3%
0,2 - 2 %
3-4%
ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN
La caracterización de las rocas en campo, permite en la mayoría de los casos hacer
clasificaciones acertadas de las rocas analizadas, sin embargo, para caracterizar las
muestras con mayor precisión es necesario someterlas a ensayos de laboratorio que
permiten determinar las características intrínsecas de las rocas, tales como, la composición
mineralógica y propiedades físicas que permiten clasificarlas de manera adecuada.
Para su uso comercial en la alfarería, las
rocas son extraídas, pulverizadas y
posteriormente mezcladas con agua para formar una pasta con la que se elaboran las piezas
cerámicas, es por ello que aunque se trata de rocas con características diagenéticas
definidas, al ser procesadas industrialmente se comportan como un material disgregado
cuyas partículas constituyentes pueden ser considerados físicamente como sedimentos
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4. Marco Teórico
sueltos, por ello, se debe analizar las características intrínsecas de las partículas que
conforman la roca, por lo cual los ensayos de laboratorio tienen como objetivo clasificar las
propiedades físicas y composición mineralógica de los sedimentos que constituyen las
rocas en la zona estudiada. Por otra parte, las características más importantes para
seleccionar el material adecuado para la elaboración de piezas de arcilla son la plasticidad,
la contracción y la absorción, y estas propiedades a su vez dependen de la mineralogía y de
su distribución granulometría.
Para conocer las propiedades antes mencionadas se procedió a realizar los ensayos
que se presentan a continuación.
4.3.1 Ensayos Físicos

GRANULOMETRÍA
Rodríguez (2009) indica que el objetivo principal de este ensayo consiste en
determinar la distribución por tamaño de las partículas de una muestra, en función de su
peso.
Se aplican básicamente tres metodologías:
 Tamizado:
-
Vía seca: se emplea cuando el material predominante es granular y el
porcentaje de finos es menor al 5%. El método consiste en tamizar
mecánicamente o manualmente cierta cantidad de muestra, para luego
determinar los pesos retenidos en cada uno de estos. (Figura 4.5)
-
Vía húmeda: se emplea cuando la fracción fina es importante, mayor o igual
al 5%. Permite conocer el porcentaje de la muestra total que pase por el tamiz
# 200 para conocer el porcentaje de partículas finas.
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4. Marco Teórico
 Análisis por sedimentación: se utiliza cuando interesa conocer la distribución
por tamaños de la fracción fina.
Vargas y otros (1992), indican que este ensayo es utilizado para determinar
cuantitativamente la distribución de tamaños de partículas más fina que el tamiz N°200
(0,074 mm), los valores obtenidos se expresan en porcentajes.
Figura 4.5: Tamices utilizados para el ensayo de granulometría

GRAVEDAD ESPECÍFICA
Ugas (1985), define la gravedad específica, como la relación entre el peso unitario
de las partículas sólidas y el peso unitario del agua destilada a una temperatura de
referencia.
Rodríguez (2009), establece que esta constante física depende de la composición
mineralógica del suelo y es empleada en relaciones gravimétricas y volumétricas para
calcular otros parámetros de importancia, tales como, porosidad, relación de vacíos,
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60
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4. Marco Teórico
saturación. También se utiliza como variable en los cálculos de ensayos de consolidación,
densidad relativa y análisis de partículas por el método de sedimentación.
Vargas y otros (1992), indican que este ensayo se utiliza para el cálculo de
propiedades como densidad y relación de vacíos, sin embargo también es empleado para la
realización el ensayo de granulometría por sedimentación, siendo este un valor
adimensional.
En la siguiente imagen se muestra el picnómetro como instrumento mediante el cual
es posible calcular la gravedad especifica de los sedimentos que constituyen un suelo o de
rocas que pueden ser disgregadas fácilmente (Figura 4.6).
Figura 4.6: Uso del picnómetro para la determinación de la gravedad específica.
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
4. Marco Teórico
GRANULOMETRÍA POR SEDIMENTACIÓN
Según Rodríguez (2009), el objetivo principal de este ensayo es determinar la
distribución por tamaños de las partículas finas de una muestra. En virtud de que el tamaño
de grano de los finos impida su tamizado, se han desarrollados métodos indirectos para
estimar la granulometría de estas partículas.
Das (1999), indica que el análisis hidrométrico se basa en el principio de la
sedimentación de granos en agua. Cuando una muestra se dispersa en agua, las partículas se
asientan a diferentes velocidades, dependiendo de sus formas, tamaños y pesos. Por
simplicidad, se supone que todas las partículas son esferas y que la velocidad de las
partículas se expresa por la Ley de Stokes:
Donde ν es la velocidad; ρs la densidad de las partículas del suelo; ρw la densidad
del agua; η la viscosidad del agua y D el diámetro de las partículas del suelo
A partir de esta relación se aplican una serie de principios, ecuaciones y
sustituciones que permiten expresar el diámetro de las partículas en función de los valores
de K, L y t; donde:
K es una función de Gs y η que dependen de la temperatura de la prueba.
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4. Marco Teórico
Donde Gs es la Gravedad específica; L la profundidad efectiva (profundidad medida
desde la superficie del agua hasta el centro de gravedad del bulbo del hidrómetro) y t el
tiempo
En este caso se utilizó un hidrómetro ASTM 152H, el cual mide la densidad de los
sólidos en la vecindad de su bulbo a una profundidad L, en un tiempo t; y con estos datos es
posible calcular el porcentaje de muestra por peso más fino que un cierto diámetro (Figura
4.7).
Figura 4.7: Ensayo de granulometría por sedimentación, utilizando el hidrómetro 152H
Según Vargas y otros (1992), este ensayo es utilizado para determinar
cuantitativamente la distribución de tamaños de partículas de un suelo más fino que el
tamiz N° 200 (0.074 mm) y los valores obtenidos se encuentran expresados en porcentajes.

ANÁLISIS DEL TAMAÑO DE PARTÍCULAS POR DIFRACCIÓN
LASER
Según Skoog (2008), la información del tamaño de las partículas es muy importante
para muchos proyectos de investigación y procesos industriales, por esa razón existen
varias técnicas analíticas que se encargan de proveer los datos relacionados con este
aspecto, entre éstas se encuentra el análisis a través de métodos laser, en el cual se
suspenden las muestras en un medio en el que los granos son insolubles, en este caso, agua.
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63
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4. Marco Teórico
La suspensión de las partículas inhibe también cualquier fuerza cohesiva que puede generar
la coagulación o aglomeración de las partículas.
La difracción laser es uno de los métodos de empleo más común para medir
tamaños de partícula y distribuciones de tamaño de 0.1 µm a 2.000 µm. El principio de los
analizadores de partícula que utilizan dispersión de rayos laser es el siguiente: el haz
proveniente de un láser de onda continua, por lo común de He-Ne, es colimado y se hace
pasar por la muestra donde las partículas provocan la dispersión. El haz se enfoca después
sobre un sistema de detectores donde se mide el patrón de dispersión el cual se analiza a
modelos teóricos para dar la distribución del tamaño de partículas. Algunos instrumentos
verifican la concentración de partículas en el haz por medio de un detector
de
oscurecimiento. Tan pronto como las partículas entran en el haz, bloquean parte de la luz y
la dispersan sobre los elementos del sistema de detectores. La fracción de la luz atenuada
por dispersión, absorción o ambas, se relacionan con la concentración de partículas en el
haz.
Para la realización de este ensayo se utilizó el Mastersizer 2000, que se puede
apreciar en la Figura 4.8:
Figura 4.8: Mastersizer 2000, Centro de Asistencia a la Industria Cerámica, IUT.
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4. Marco Teórico
Según Di Stefano (2009) los métodos de granulometría por sedimentación dan
resultados poco fiables de las partículas menores de 1 micra pues las partículas de arcilla no
son esféricas como lo supone el ensayo sino más bien en forma de láminas. En su estudio
utilizaron 228 muestras de suelos y llegaron a la conclusión de que los resultados obtenidos
mediante el uso del hidrómetro y de la difracción laser son similares para el contenido de
arena, pero en cuanto a las arcillas se refiere el método del hidrómetro sobreestima las
cantidades de las partículas tamaño arcilla.
4.3.2 Ensayos físicos que dependen de la humedad de los
sedimentos
 LÍMITES DE CONSISTENCIA (LÍQUIDO Y PLÁSTICO)
Rodríguez (2009), establece que el objetivo de este ensayo es determinar el
contenido de humedad de una muestra de suelo fino, para el cual este cambia su estado de
consistencia.
Se emplean para clasificar rigurosamente los suelos finos mediante la carta de
plasticidad, con el límite líquido e índice de plasticidad.
Ugas (1985), define por consistencia el grado de cohesión de las partículas de un
suelo y su resistencia a aquellas fuerzas exteriores que tienden a deformar o destruir su
estructura.
Un suelo de grano fino puede existir en un estado cualquiera de consistencia, dicho
estado depende de la cantidad de agua en el sistema trifásico: suelo, aire y agua. Atterberg
(1911) definió las fronteras de cuatro estados de consistencia en términos de tres límites.
Ugas (1985), define y describe los límites de consistencia y el Índice de Plasticidad,
de la siguiente manera:
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-
4. Marco Teórico
Límite de Contracción
Contenido de humedad para el cual cesa la disminución del volumen de la masa del
suelo, aún cuando el contenido de agua continúe disminuyendo.
-
Límite Plástico
Mínimo contenido de humedad que permite amasar una muestra en cilindros de
3mm de diámetro sin que se rompan o desmoronen. Éste límite, tiene importancia práctica,
ya que la manipulación del suelo y la ejecución de obras de tierra es más fácil en ese estado.
-
Límite Líquido
Contenido de humedad para la cual, dos secciones de una muestra moldeada del
mismo separadas por una ranura de dimensiones estándar, alcanza a penas a tocarse, sin
unirse, al someterla al impacto de 25 golpes bien definidos en el aparato de A. Casagrande
(Figura 4.9). De forma general los materiales granulares tienen límites líquidos bajos o
pueden no presentarlo. Los suelos de límite líquido elevado son siempre de grano fino y
contienen muchos minerales absorbentes de agua.
Figura 4.9: Ensayo de límite líquido con la cuchara de Casagrand
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-
4. Marco Teórico
Índice de Plasticidad
Es el valor numérico de la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico, es
decir: el índice de plasticidad es una medida de su capacidad de desarrollar cohesión.
Mientas mayor sea la plasticidad, se podrá alcanzar valores más elevados de cohesión,
además el índice de plasticidad es utilizado en la clasificación de los suelos.
Según González de Vallejo (2002), la granulometría proporciona una primera
aproximación para identificar los sedimentos, pero a veces queda poco claro (arena limoarcillosa, por ejemplo), por lo que se utilizan los índices, derivados de la agronomía, que
definen la consistencia de un suelo en función de su contenido de agua a través de la
determinación de la humedad que no es más que el peso del agua del suelo dividido por el
peso del suelo seco (el peso de agua se determina por la diferencia del peso del suelo antes
y después de secarlo en una estufa el tiempo necesario para que se evapore el agua). Luego
de determinar el valor de los límites, se puede obtener un punto representativo de cada
muestra de suelo en la carta de plasticidad de Casagrande, estudiando la relación del límite
líquido con el índice de plasticidad.
A partir de diversos estudios prácticos, Casagrande definió que los suelos con un
límite líquido mayor a 50, son de alta plasticidad; por debajo de este valor los suelos se
consideran de baja plasticidad. También definió una línea “A”, que resulta paralela a la
dirección con que, en esa carta, se ordenan las muestras de un mismo terreno. Con estos
parámetros se logran definir varias zonas representadas en la figura 5.35 (del capítulo de
resultados y análisis), las cuales son: arcillas de baja plasticidad (CL), arcillas de alta
Plasticidad (CH), limos y suelos orgánicos de baja plasticidad (ML-OL) y limos y suelos
orgánicos de alta plasticidad (MH-OH), estos suelos se definen mejor en la Tabla 4.3.
Vargas y otros (1992), indican que este ensayo es utilizado para determinar el límite
líquido y la plasticidad de los materiales, donde los valores se encuentran expresados en
porcentajes.
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4. Marco Teórico
Tabla 4.3: Sistema unificado de Clasificación de suelos de grano fino. Tomado y modificado de
González de Vallejo (2002)

Limos inorgánicos y arenas muy finas, polvo de
líquido menor a 50
roca, arenas finas limosas o arcillosas con ligera
plasticidad
CL
Arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media,
arcillas con grava, arcillas arenosas, arcillas
limosas
OL
Limos orgánicos y arcillas limosas orgánicas de
baja plasticidad
MH
mayor a 50
con límite líquido
Limos y arcillas
Suelos de granos finos
Limos y arcillas con límite
ML
Limos orgánicos, suelos limosos o arenosos
finos micáceos o con diatomeas, suelos limosos
CH
Arcillas inorgánicas de plasticidad elevada,
arcillas grasas.
OH
Arcillas orgánicas de plasticidad media a alta.
Relación entre los límites de Atterberg y la composición mineralógica de
la fracción arcillosa
Skempton (1953), probó que los límites de Atterberg están relacionados con la
capacidad de adsorber agua sobre la superficie de las partículas de suelo. En general, se
estima que esta actividad en la superficie de la partícula individual es fundamental para
tamaños menores que dos micras (0,002 mm). Según este razonamiento, definió una
magnitud que llamó actividad:
Actividad = IP/ % < 2μ
De sus estudios Skempton (1953) estableció lo siguiente:

La actividad de la montmorillonita es alta. Ejemplo, A = 7,20

La actividad de la illita es media. Ejemplo, A = 0,90
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Castro & Rivero

4. Marco Teórico
La actividad de la caolinita es baja. Ejemplo, A = 0.38
La Figura 4.10 (a y b) muestra unos resultados obtenidos en muestras preparadas
con distintos porcentajes de partículas inferiores o superiores a 2μ. En (a), varios suelos
naturales se dividieron en dos fracciones por el tamaño de 2μ y a continuación ambas
fracciones se volvieron a combinar a voluntad. Los resultados del diagrama (b) se
obtuvieron con minerales arcillosos mezclados con arena de cuarzo. En ambos gráficos se
observa cómo el aumento de fracción arcillosa inferior a 2μ produce un incremento del
índice de plasticidad.
Figura 4.10: Relación entre el índice de plasticidad y la fracción arcillosa.
Los números entre paréntesis indican la actividad de cada arcilla, puede afirmarse
que a mayor actividad más importante será la influencia de la fracción arcillosa en el
material que las contenga.

HUMEDAD NATURAL
Ugas (1985), define el contenido de humedad (ω) como la relación entre el peso de
agua en la muestra (Wω) y el peso de la muestra secada al horno (WS) a una temperatura
constante de 105 ± 5°C durante 24 horas o hasta que no se registre variación del peso. Si el
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69
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4. Marco Teórico
suelo contiene material orgánico la temperatura debe ser no mayor a 60°C para evitar
alterar las sustancias que lo constituyen.
El secado a 105 °C evapora tanto el agua libre como el agua absorbida en los poros;
el agua químicamente ligada (agua estructural) permanece en los minerales que constituyen
la muestra.
Vargas y otros (1992), establecen que este ensayo es utilizado para determinar el
contenido de humedad de los suelos y se expresa en porcentaje.

PESO UNITARIO
Según Rodríguez (2009), el objetivo de este ensayo es determinar la relación entre
el peso y el volumen de una muestra de suelo imperturbada.
Los pesos unitarios pueden variar según el estado natural del suelo in situ, por lo
que es una propiedad que debe medirse con la mayor precisión posible. Esta magnitud da
cuenta de cuan compactado está el material según el tipo de suelo, teniendo así una idea de
la resistencia del material; puede variar entre 1,3 gr/cm 3 (estado muy suelto) a 2,3 gr/cm3
(estado muy compacto).
La norma BS (Británica) (1990), propone tres metodologías:
-
Método de la medida lineal: aplicado a muestras a los que se les puede dar
una geometría regular.
-
Método de inmersión en agua: indicado para muestras con geometría
irregular. También se le conoce como el peso específico de Bulk.
-
Método por desplazamiento de agua: indicado para muestras con
geometría irregular.
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70
Castro & Rivero

4. Marco Teórico
HINCHAMIENTO LIBRE
Según Rico & Castillo (2006), el ensayo de hinchamiento tiene como objetivo
principal determinar la expansividad o aumento de volumen de una muestra. Si se tiene una
muestra expansiva, el hinchamiento que experimentan al humedecerse, depende de las
condiciones de compactación. Mientras más seca está la muestra, mayor es la posibilidad
de que esta se hinche o colapse. El fenómeno de cambio de volumen en una muestra
arcillosa es resultado directo de la disponibilidad y variación de la cantidad de agua que él
posea.
Krynine & Judd (1975), indican que existen tres causas básicas del hinchamiento de
los suelos. Una es el resultado de una combinación del rebote elástico y, a veces de la
recuperación del contenido en humedad de las masas de suelos sujetos a compresión
después de la desaparición de esta fuerza. Las otras dos causas dependen de la propiedad
que poseen algunas arcillas de atraer el agua con intensidad, y de retenerla después con un
aumento conjunto de volumen como consecuencia.
La capacidad de expansión de la arcilla depende en forma primordial de su
proporción en montmorillonita y de la de algunos tipos de illita presentes en ella. La causa
básica de la dilatación reside en la atracción y absorción del agua por las redes cristalinas
susceptibles de expansión de las arcillas. (Krynine & Judd, 1975).
Rico & Castillo (2006), indican que este se ensayo se obtiene realizando una prueba
que consiste en formar una muestra de un volumen inicial determinado de suelo, secado al
aire, formada con la parte del material pasante del tamiz N°40 y en introducirla en un
cilindro graduada de 100 cm3, se toma la lectura del volumen del suelo seco, se llena de
agua el cilindro graduado, se agita, y luego se mide el nuevo volumen de la muestra cuando
llega al fondo de la probeta (Figura 4.11).
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71
Castro & Rivero
4. Marco Teórico
Figura 4.11: Ensayo de hinchamiento libre
Un suelo con porcentaje de expansión alto puede tener una expansión libre mayor
que 100%, mediante este factor Rico & Castillo (2006), los clasifica de la siguiente manera
(Tabla 4.4):
Tabla 4.4: Clasificación de suelos expansivos. Tomado y modificado de Rico y Castillo (2006)
Potencial de hinchamiento
Hinchamiento libre (%)
Muy alto
>100
Alto
>100
Medio
50 – 100
Bajo
<50
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72
Castro & Rivero

4. Marco Teórico
CONTRACCIÓN POR COCCIÓN
Reinoso (2006), indica que la contracción por la cocción de la arcilla presenta gran
interés, ya que cuanto mayor sea la contracción, mayor será la dificultad de mantener los
productos acabados dentro de las tolerancias permitidas. Asimismo, cuando aparecen altas
contracciones se aumenta el peligro de agrietamiento al estar las piezas dentro del horno.
Existen algunas teorías que intentan explicar las causas de contracción de cocción
cuando está presente una fase vítrea producto del cambio mineralógico que sufren las
partículas de arcilla por la acción de la temperatura. Se ha desarrollado la teoría llamada de
la membrana rígida (o a largada), que intenta explicar la contracción de secado, en un
intento por extender su aplicabilidad en este caso. Las fuerzas de contracción son
producidas por la fase vítrea que actúa en la superficie de los capilares. Las altas
velocidades de contracción tienen lugar solamente cuando hay cierta cantidad de fase vítrea
presente en el material.
Según Morales (2005), durante el proceso de cocción de la pasta arcillosa ocurren
tres importantes procesos, primero, se elimina el agua de los intersticios entre partículas.
Las partículas, por las tensiones producidas tienden a aproximarse unas con otras,
produciendo una primera contracción en toda la masa. Segundo, se elimina el velo de agua
que envuelve las partículas. Las partículas se aproximan más hasta tomar contacto entre si y
comienzan a formarse huecos, produciendo otra contracción, pero menor que la primera.
Tercero, el agua de absorción y capilaridad, se elimina dejando huecos debidos a la
resistencia de la trama de las partículas.
Vargas y otros (1992), definen este ensayo como la disminución de la masa de un
suelo cuando se reduce el contenido de agua desde un porcentaje dado hasta el límite de
contracción, siendo éste último el contenido máximo de humedad por debajo del cual una
reducción del contenido de agua no causará una disminución de volumen de la masa del
suelo, se expresa en porcentaje
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73
Castro & Rivero
4. Marco Teórico
Entonces al culminar el proceso de cocción es posible determinar la contracción
que sufrió la pasta arcillosa durante este proceso midiendo directamente con un vernier la
contracción lineal como se muestra en la siguiente Figura 4.12.
Figura 4.12: Ensayo de Contracción por cocción. Medición de las probetas luego del proceso de
cocción.

CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE AGUA
Según Cultrone et al. (2004), las rocas y muchos materiales de construcción están
compuestos por agregados minerales y espacios vacios. Estos espacios vacios (poros y
fisuras) van a definir las propiedades mecánicas de las piezas terminadas así como su
comportamiento antes las condiciones ambientales, cuando son utilizadas con fines
estructurales u ornamentales.
La porosidad y así como el tamaño de los poros determinan la capacidad para
almacenar fluidos y permitir su circulación dentro de la pieza, lo que favorece su rápido
deterioro. Por ello la porosidad es considerada un parámetro para predecir la durabilidad de
los diferentes materiales de construcción especialmente de los bloques y tejas que estarán
expuestos a la intemperie.
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74
Castro & Rivero
4. Marco Teórico
La absorción de las piezas de arcilla cocidas entre los 700 y 1100 C
está
relacionada con su composición mineralógica. Cultrone (2004) realizó un estudio donde
las muestras contenían cantidades variables de carbonatos y demostró que la presencia o
ausencia de estos influye directamente en la porosidad final de las piezas de arcilla, en la
textura de las piezas, así como en sus propiedades mecánicas. La presencia de carbonatos
en la materia prima promueve la formación de fisuras y de poros de hasta 1 μm de radio
cuando los ladrillos son cocidos entre los 800 y 1000 C. Por su parte la ausencia de
carbonatos disminuye la porosidad pero se incrementan la formación de poros con radio
mayor a 1 μm.
4.3.3 Difracción de Rayos X
Arias (2004) indica que la aplicación fundamental de la Difracción de Rayos X es la
identificación de la composición mineralógica de una muestra cristalina. La difracción está
basada en las interferencias ópticas que se producen cuando una radiación monocromática
atraviesa una rendija de espesor comparable a la longitud de onda de la radiación X.
Krynine & Judd (1975) establecen que la ordenación atómica de los copos de arcilla
puede determinarse por los métodos de Difracción de Rayos X, ya que suministran los
medios para poder medir el espaciado entre los planos atómicos, es decir entre el grosor de
la lámina, de esta forma las observaciones practicadas suministran algún dato por lo que se
refiere a la forma de las partículas de arcilla.
Estas distancias se miden en Å (diezmillonésima de milímetro). En este ensayo, la
muestra, previamente reducida a polvo se monta en un pequeño pedestal ligado a su vez a
una base de rotación constante. Se lanza un haz de Rayos X sobre ésta y el haz refractado
se registra en un detector. Cada línea corresponde a una reflexión de cada una de las
diferentes series de planos atómicos existentes en el mineral. El espesor de una lámina es de
5,05 Å para las láminas octaédricas y de 4,93 Å para las tetraédricas. Lo cual arroja un
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75
Castro & Rivero
4. Marco Teórico
número de 50 millones de láminas, como promedio, por pulgada de espesor de arcilla. La
siguiente imagen (Figura 4.12), muestra un difractómetro de rayos x de polvo, marca:
Bruker, modelo: D8 Advanced.
Figura 4.13: Difractómetro de Rayos X del instituto de ciencias de la tierra, escuela de Geoquímica,
Universidad Central de Venezuela.
Arias (2004), establece que el análisis de muestra total, determina la mineralogía
total de la muestra y politipos de minerales de arcillas, y se utilizan las tablas del Joint
Committee on Powder Difraction Standards (JCPDS) para un reconocimiento de los
minerales presentes en la roca.
4.3.4 ESPECTROSCOPIA DE EMISIÓN DE PLASTA ACOPLADA
INDUCTIVAMENTE (ICP-OES)
Según Nolla et al. (2003) la espectroscopia de emisión optica de plasma acoplado
inductivamente (ICP-OES) se basa en la vaporización, disociación, ionización y excitación
de los diferentes elementos químicos de una muestra en el interior de un plasma.
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76
Castro & Rivero
4. Marco Teórico
Durante el proceso de desexictación de los átomos neutros e iones en el interior de
un plasma, se producen las emisiones de radiación electromagnética en la zona del UVvisible. Estas radiaciones, características de cada elemento, se separan en función de su
longitud de onda y finalmente se mide su intensidad. La selección de la longitud de onda
permite determinar el metal presente en la muestra cualitativamente, mientras que la
intensidad de la radiación emitida proporciona la intensidad para poder cuantificarlo.
En el ICP -OES los iones generados emiten radiación a la longitud de onda
característica de cada uno de los elementos presentes en las muestras, la cual es transmitida
a través del sistema óptico hacia un detector, donde la imagen capturada se convierte a
señales de intensidad para cada elemento y consecuentemente a sus concentraciones en la
muestra. Se trata de una técnica adecuada para concentraciones mayoritarias (%) o partes
por millón.
4.4
Textura de Rocas Clásticas
Según Navarro (1999) la textura de las rocas clásticas está determinada por el
tamaño, morfología y arreglo de sus constituyentes.
La irregularidad de los clastos en muchas ocasiones hace difícil describir su forma,
y en general se puede decir que los estudios morfológicos tienden a definir su geometría en
forma aproximada. Un condicionante importante de la forma de los clastos es su morfología
original que a su vez depende de la roca madre, su composición, dureza, diaclasamiento y
también de las características de los agentes de transporte.
El transporte sedimentario produce el desgaste de los clastos, con la destrucción
progresiva de aristas y vértices, en su tendencia a alcanzar una configuración mínima de
superficie para un volumen dado. A pesar de esta tendencia general hacia la forma esférica,
con frecuencia no se alcanza ese resultado final, fundamentalmente debido al
condicionamiento que representa la forma primitiva del clasto. Así se suelen tomar como
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77
Castro & Rivero
4. Marco Teórico
estadios finales además de la esfera, el disco, el cilindro y la lámina. Idealmente, la forma
de los clastos debe ser estudiada en forma tridimensional, sin embargo existen métodos que
permiten trabajar en el plano, y son aplicables, por ejemplo, al estudio de cortes delgados.

FORMA DE LOS CLASTOS
Según Navarro (1999), el estudio tridimensional de los clastos se realiza definiendo
tres ejes en un clasto. El diámetro mayor (A), el diámetro intermedio (B) y el menor (C)
que pueden ser perpendiculares entre sí y que pueden o no cortarse en un punto (Figura
4.14).
Figura 4.14: Concepto y medida de los diámetros de un guijarro. Izquierda, el eje b en posición,
centro, el eje c en porción y derecha el guijarro en perspectiva. Tomado de Krumbein, (1941).

ESFERICIDAD
Navarro (1999), describe esta propiedad como la similitud de un grano respecto a
una esfera. Una esfericidad perfecta tiene un índice de esfericidad de 1, aunque de acuerdo
a varios estudios realizados, la mayoría de los granos sedimentarios se encuentran dentro
del rango de 0.6 y 0.7, es común, que para estudiar este parámetro se utilice cartas de
comparación visual.
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78
Castro & Rivero
4. Marco Teórico
Los factores que afectan la esfericidad son: volumen original, comportamiento
hidráulico, fragilidad, estratificación, clivaje o fractura, tamaño de grano y el transporte
selectivo dependiendo del tamaño. Powers (1982) presenta una tabla para comparar
visualmente la esfericidad y también la redondez de los clastos como se muestra en la
figura 4.15
Figura 4.15: Determinaciones gráficas para estimar redondez y esfericidad. Tomado de Powers
(1982)

REDONDEZ
Según Navarro (1999), se refiere al grado de angularidad que presentan aristas y
vértices de un clasto. La redondez no corresponde a un concepto de forma como la
esfericidad, sino de configuración del clasto que tiende a la forma superficial esférica como
estado final. Como medidas cuantitativas se han propuesto varias expresiones, pero la
utilizada en trabajo de investigación es la medición cualitativa propuesta por Powers (1982).
Generalmente estas mediciones se realizan sobre proyecciones (fotografía, dibujo, etc.)
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79
Castro & Rivero
4. Marco Teórico
como se muestra en la Figura 4.15. Algunos de los factores que afectan la redondez son: la
viscosidad del fluido o medio, el agente de transporte, velocidad y distancia a que es
transportado un grano y la textura del fondo.

CURVA DE FRECUENCIA
Navarro (1999), define la curva de frecuencia como una curva continua, suave y
cerrada que se determina por la unión de las marcas de clase dentro del histograma de
frecuencia. Con este parámetro se establece la asimetría y el escogimiento de la muestra.
La asimetría puede ser positiva o negativa, positiva indica que la energía promedio
del agente de transporte se desplazó hacia valores más bajos que el predominante, mientras
que la asimetría negativa revela que los cambios de la energía promedio a cambiado a
valores más altos.
Según la tendencia de la curva de frecuencia se puede definir la curtosis, esta puede
ser:
-
Platicúrtica: Mal escogimiento
-
Mesocúrtica: escogimiento moderado
-
Leptocrtica: Excelente escogimiento

ETAPAS DE MADUREZ TEXTURAL
Según Navarro (1999) la madurez textural está definida por el grado de
escogimiento, redondez y contenido de matriz según el esquema de la Figura 4.16. Una
roca texturalmente madura presenta buen escogimiento y un buen redondeamiento de los
granos, además, de un contenido de matriz que no debe superar el 5%.
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80
Castro & Rivero
-
4. Marco Teórico
Inmadura: sedimentos con más del 5% de matriz y granos angulares
pobremente escogidos.
-
Submadura: menos del 5% de matriz y granos angulares pobremente
escogidos.
-
Madura: menos del 5% de matriz con granos angulares bien escogidos.
-
Supermadura: menos del 5% de matriz (o sin ella) con granos bien
escogidos y redondeados.
Figura 4.16: Clasificación de la madurez textural. Modificado de Folk (1951).

PARÁMETROS GRANULOMÉTRICOS
Navarro (1999), indica que se extraen a partir de los gráficos estadísticos utilizados
para representar la distribución granulométrica en los sedimentos. En algunos casos, el
tamaño de grano promedio y el escogimiento no se pueden determinar fácilmente por
inspección visual de las curvas de tamaño de grano. Para solventar estas desventajas los
métodos matemáticos permiten dar un tratamiento estadístico de los datos de tamaño. Para
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81
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4. Marco Teórico
el cálculo de los tamaños granulométricos se trabajará con los percentiles Ø 95, Ø84, Ø75, Ø50,
Ø95, Ø25, Ø16 y Ø5.
-
Mediana
Navarro (1999), la define como el tamaño que tiene el 50% de los granos gruesos y
el 50% de los granos finos, es decir, indica el tamaño medio, el nivel de energía del
ambiente sedimentario. Se calcula directamente de la curva acumulada, es el tamaño
obtenido con la intersección entre la curva y el percentil 50.
-
Coeficiente de escogimiento
Indica el grado de escogimiento de la muestra y el nivel de fluctuación en la energía
de la corriente basándose en la variedad de tamaños que depende en gran medida del
tiempo de transporte que ha sufrido el sedimento y su extensión.
Según Folk (1951):
En la tabla 4.5 se muestra la escala de escogimiento propuesta por Folk (1951).
Tabla 4.5: Grados de escogimientos según Folk. (*). Tomado de la guía de la laboratorio de sedimentología,
Navarro (1999)
σ1
Grado de escogimiento
<0.35
Muy bien escogido
0.35-0.50
Bien escogido
0.50-0.71
Moderadamente bien escogido
0.71-1.00
Moderadamente escogido
1.00-2.00
Mal escogido
2.00-4.00
Muy mal escogido
>4.00
Extremadamente mal escogido
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Castro & Rivero
-
4. Marco Teórico
Coeficiente de asimetría
Navarro (1999), indica que se utiliza para interpretar las tendencias de energía
promedio del agente de transporte y se clasifica mediante los datos suministrados en la
Tabla 4.6. Es una medida independiente de la selección e indica predominio de una
población respecto a la otra. La asimetría es un parámetro que relaciona la separación de los
extremos de la población con la media. De esta forma existen dos tipos de asimetría según
exista un exceso de partículas gruesas (asimetría negativa) o finas (asimetría positiva).
Cuando la muestra tiene predominancia de fracciones finas, la asimetría tendrá
valores positivos o mayores de 1. Si predominan las fracciones gruesas, será negativo o
menor de 1.
Tabla 4.6: Grados de asimetría. Tomado de la guía de la laboratorio de sedimentología, Navarro (1999)
SK1
Asimetría
1.0 a 0.30
Muy asimétrica hacia tamaños finos
0.30 a 0.10
Asimétrica hacia tamaños finos
0.10 a -0.10
Casi asimétrica
-0.10 a -0.30
Asimétrica hacia tamaños gruesos
-0.30 a -1.0
Muy asimétrica hacia tamaños gruesos
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Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
5.
RESULTADOS Y ANÁLISIS
5.1 GENERALIDADES
A partir de los resultados obtenidos en el estudio geológico de superficie se elaboró
una columna estratigráfica con los datos litológicos derivados del levantamiento de siete (7)
afloramientos pertenecientes a la zona de estudio y de nueve (9) sondeos exploratorios a
roto-percusión, con recuperación de muestras a cada metro, que suman más 201 m de
perforación; las planillas de perforación se encuentran en el apéndice XVI.
La naturaleza discontinua de los afloramientos hizo necesario establecer relaciones
geológicas, a partir de inferencias geométricas, y el uso de capas guía para correlacionar
cada uno de los afloramientos y así generar la sección estratigráfica compuesta que se
encuentra representada en el Anexo A.1 donde se muestra los diferentes litotipos
encontrados en el área de estudio.
La columna estratigráfica generalizada constituye el documento básico del trabajo
estratigráfico, en el que se basaron casi todas las interpretaciones y donde se muestra la
ubicación exacta de las muestras de mano y de las perforaciones dentro de la secuencia
sedimentaria. De las veintiocho (28) muestras de mano recolectadas en campo y de los
doscientos treinta y siete (237) testigos obtenidos en los sondeos geotécnicos se
seleccionaron muestras representativas de todos las litologías que constituyen el subsuelo
del sector estudiado para someterlos a ensayos de laboratorio que permitieron
caracterizarlas y definir algunas propiedades físicas de interés industrial.

Marco geológico regional
La cuenca Guarenas-Guatire es una cuenca intermontana, de origen tectónico
controlada por la falla Tacagua-Ávila hacia el norte y la Falla Guarenas hacia el sur (Miró
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5. Resultados y Análisis
& Viete, 2009). Se trata de una depresión enclavada en la Cordillera de la Costa, Serranía
Litoral, Napa Caracas. Se encuentra rodeada por un relieve topográfico de pendientes
intermedia a altas > 40%, que unido a mecanismos de meteorización y erosión, han
permitido la acumulación de los sedimentos que rellenaron la cuenca en un ambiente
sedimentario continental fluvio-lacustre.

Estratigrafía general
Los depósitos sedimentarios encontrados en la zona de estudio alcanzan
aproximadamente 68 m de espesor y pertenecen exclusivamente a la Formación Guatire
(Plioceno-Pleistoceno). Las características litológicas de las rocas aflorantes permiten
agrupar en tres unidades litoestratigráficas informales que fueron representadas en el mapa
geológico (Anexo A.2):

Unidad de limolitas y areniscas, conforma la parte basal de la columna
estratigráfica, consiste principalmente en sedimentos de origen lacustre,
predominando el porcentaje de limolitas que pueden ser masivas o
laminadas;
con
presencia
de
paleocanales,
arenas
gravosas
y
ortoconglomerados polimícticos.

Unidad de limolitas y areniscas carbonáticas , corresponde a limolitas
calcáreas, areniscas e intercalaciones de limolitas, areniscas y carbonatos
de mezcla, con abundantes nódulos y aglutinaciones calcáreas; las capas se
presentan de masivas a laminadas con material carbonáceo rellenando las
diaclasas.

Unidad de conglomerados y areniscas, está constituida por sedimentos
lacustres poco consolidados, que en ocasiones presentan estructura laminar,
abundantes precipitaciones de óxidos de hierro y sedimentos aluviales, de
origen torrencial (conglomerados), que forman capas que alcanzan hasta 8
metros de espesor.
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5. Resultados y Análisis
Las rocas de esta secuencia sedimentaria son de colores claros que van del gris
amarillento al gris verdoso. El relieve presenta poco desarrollo de suelo y una capa vegetal
que no supera los 30 cm de espesor.

Descripción litológica general
A partir del levantamiento geológico, se determinó que las rocas con mayor
abundancia son las limolitas, que ocupan un 42% del volumen total, en ocasiones estas
limolitas son arenosas o arcillosas y pueden contener carbonato de calcio en forma
aglutinada o en forma nodular.
Las areniscas comprenden un 37% del volumen del
depósito estudiado, en general son friables, contienen matriz limo-arcillosa y en ocasiones
clastos de hasta 4 cm de diámetro. Los conglomerados polimictimos ocupan un 16% del
volumen total de la columna estratigráfica, están constituidos por fragmentos de rocas de
variada composición que pueden alcanzar hasta los 20 cm en su eje mayor; estos
fragmentos se encuentran embebidos en una matriz limo-arenosa, presentan
baja
compactación y cementación localizada en forma nodular. Los carbonatos de mezcla se
presentan generalmente en capas con espesores que van de 0.15 a 0.8 m, representan un 5%
del volumen total, en ocasiones forma intercalaciones con areniscas y limolitas.
Durante el estudio geológico, se observaron laminaciones de óxido de hierro
(limonita) originados en la fábrica depositacional. También se observan sulfatos, como el
yeso, rellenando diaclasas, que evidencian períodos de sequía dentro de la cuenca,
propiciando la precipitación de este mineral posterior al proceso de depositación.

Fuentes de sedimentos
Las rocas sedimentarias que constituyen el subsuelo de la zona estudiada están
constituidos por granos que van del tamaño arcilla hasta fragmentos de roca que pueden
alcanzar hasta 20 cm en su eje mayor. Estos fragmentos de rocas se utilizaron para inferir
las posibles fuentes de sedimentos y consisten principalmente, en orden de abundancia en
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Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
cuarzo, esquistos cuarzo-muscovíticos, esquistos cuarzo-feldespático, gneises y augengneis,
esquistos cuarzo-calcítico-grafitosos y metagranodioritas.
Revisando el Atlas Geológico de la Cordillera de la Costa, el mapa geológico D-8
de la Creole Petroleum Corporatión y ubicando la cuenca Guarenas-Guatire dentro de este
contexto geológico-regional se pudo determinar que, teóricamente, las rocas que afloran al
norte de la cuenca, corresponden al macizo El Ávila, el cual está conformado por las rocas
del Asociación Metamórfica Avila y de la Asociación Metasediementaria Caracas
(Esquistos de Las Brisas y de Las Mercedes). La topografía al norte de la cuenca es
abrupta y exhibe pendientes elevadas y un gran número de drenajes que desemboca en la
cuenca. Entre los más importantes destacan el Río Guatire y el Río del Norte que pueden
transportar las rocas meteorizadas que soportan la parte más alta de la cordillera que
consisten primordialmente en rocas metaígneas, gneises y esquistos de variada composición.
Por otra parte las pendientes del flaco sur y oeste son menos pronunciadas, pero
también cuentan con un número de quebradas importantes que desembocan en la cuenca y
que pudieron aportar sedimentos provenientes de la Asociación Metasedimentaria Caracas,
específicamente al Esquisto de Las Mercedes (sur) y el Esquisto de las Brisas (Suroeste)
cuya litología típica son los esquistos cuarzo-feldespaticos, filitas, metaareniscas,
metaconglomerados, esquistos cuarzo-calcáreo-muscovitico-grafitosos. En la siguiente
figura se muestran los fragmentos de roca más abundantes encontrados en campo (Figura
5.1)
Figura 5.1: Clastos aluviales de origen torrencial. En sentido horario comenzando por el fragmento que se
ubica arriba a la derecha: Augengneis, cuarcita, gneis cuarzo feldespáticos y esquisto cuarzo micáceo.
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87
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
Por su parte la mayoría de los fragmentos de roca tamaño arena están constituidos
por cuarzo, granos de feldespato, fragmentos de roca metamórfica (Gneis cuarzo
feldespático, esquisto cuarzo micáceo, esquisto grafitoso) como se muestra en la figura 5.2
A; por otra parte fue posible diferenciar fragmentos de arenisca de grano fino cementadas
en la muestra M 20 perteneciente a la unidad III figura 5.2 B.
Figura 5.2 A.
Figura 5.2 B.
Figura 5.2: A: Sedimentos tamaño arena y grava (hasta 2 cm diámetro) luego del lavado de la arenisca
friable (M- 05) correspondiente a la unidad I. B: arenisca friable M-20 luego del lavado, presenta
fragmentos de arenisca cementados.
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88
Castro & Rivero

5. Resultados y Análisis
Características estructurales locales
Estructuralmente la zona estudiada se caracteriza por la presencia de capas
subhorizontales basculadas hacia el centro de la cuenca donde los planos de estratificación
poseen orientación: N 65º W 15º N. Según Miro & Viete (2009) esta zona representa el
flanco sur de un sinclinal que se ubica en la hacienda El Marqués.
-
Fallamiento
A partir de las revisiones bibliográficas, la interpretación fotogeológica y el
levantamiento en campo se detectó la presencia de algunas fallas que afectan la zona
estudiada. La falla Guarenas, de carácter regional, y otra falla denominada F1 que
representa una falla local como se muestra en la siguiente figura:
Figura 5.3: Fallamiento en la zona de estudio. Tomado y modificado de Google Earth.
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Castro & Rivero
-
5. Resultados y Análisis
Falla F1
La falla F1 presenta la siguiente orientación N 50º W 75º N. En la figura 5.4 se
puede apreciar como una capa pseudohorizontal de arenisca con grava (a la derecha de la
foto) entra en contacto con capas de
limolitas de mayor buzamiento que luego se
horizontalizan progresivamente hacia el este. Se interpretó esta estructura como un pliegue
de arrastre que evidenciaría la componente normal de esta falla. Por tratarse de rocas
friables no fue posible apreciar las características de el plano de falla, por ello no se tienen
evidencias tangibles de su movimiento general, sin embargo, revisando
los estudios
neotectónicos de Miró & Viete (2009), en la cuenca de Guatire, se determinó que la falla F1
es transcurrente dextral. Por ello, aunque la falla solo aflora en el punto mostrado en la
figura 5.3 (marcado con una cruz) se prolongo siguiendo la tendencia que estos autores
proponen en su investigación.
Figura 5.4: Falla F1. Nótese el pliegue de arrastre que evidencia la componente normal de esta
falla dextral. A la derecha de la fotografía se aprecia una capa subhorizantal de una arenisca friable con
grava y matriz limosa, mientras que en la parte central de la fotografía se evidencian las capas deformadas
por el movimiento de la falla.
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Castro & Rivero

5. Resultados y Análisis
Falla Guarenas
Las características descritas en la literatura acerca de la Falla Guarenas son las
siguientes: Whermann (1972) indica que la Falla Guarenas es transcurrente dextral, tiene
un rumbo N 60º W, cuya formación estaría asociada a la reactivación de las fallas del
Caribe, tales como las fallas de Oca y el Pilar, señalando además que esta estructura afecta
a los sedimentos pliocenos de la cuenca Guarenas-Guatire.
5.2
DESCRIPCIÓN DE UNIDADES INFORMALES
En campo se realizó el levantamiento geológico de la zona de estudio con el fin de
evaluar la estratigrafía local, su geometría y orientación espacial, a partir de siete (7)
taludes de corte que han expuesto la roca y permiten estudiar gran parte de la secuencia
litoestratigráfica del sector estudiado. Para complementar la información estratigráfica se
cuenta con nueve (9) sondeos geotécnicos que permiten conocer la estratigrafía donde las
rocas no afloran directamente.
Durante el levantamiento geológico, se hizo énfasis en la descripción visual del tipo de
roca, su mineralogía, color meteorizado, color fresco, grado de consolidación y
meteorización, presencia de fósiles y espesor de cada capa. Asimismo, se realizaron
mediciones de rumbo y buzamiento a los planos de estratificación y a las estructuras de
deformación.
En campo se clasificaron las rocas en función del tamaño de sus clastos. Por tratarse de
rocas friables, se utilizó la clasificación propuesta por Tucker (2003) para dar nombre las
rocas constituidas por sedimentos con tamaño de grano arena, limo y arcilla así como otras
rocas clásticas constituidas por sedimentos de mayor tamaño como grava, arena y lodo. De
esta clasificación derivan los nombres de las rocas utilizados en esta investigación tales
como: “limolitas arcillosas, limolitas arenosas, areniscas gravosas”, entre otras, que son los
nombres más comunes utilizados para clasificar las rocas encontradas en campo.
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91
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
En el siguiente mapa (Figura 5.5) se muestran la ubicación de los siete (7)
afloramientos, de los sondeos geotécnicos y de las muestras de mano que se recolectaron en
cada una de las unidades informales que se describen luego del mapa.
1.156.650
1.157.150
766.600
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92
Figura 5.5: Mapa de ubicación de los sondeos geotécnicos, las muestras de mano y de los afloramientos.
767.150
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis

Unidad III: Unidad de limolitas y areniscas
Conforma la parte basal de la columna estratigráfica y está conformada por los
afloramientos 5, 6 y 7, con un espesor de 14,9 m ocupando 22% del espesor total de la
columna estratigráfica.
Figura 5.6: Afloramiento 5, 6 y 7. Izq. Columnas estratigráficas de afloramientos 5, 6 y 7. Der. Vista
de los afloramientos en campo, de arriba hacia abajo 5, 6 y 7 respectivamente.
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93
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
Las limolitas pueden alcanzar espesores de hasta 2 m y representan el 12% del
volumen del tramo analizado. Estas limolitas pueden presentar laminación paralela, óxido
de hierro, yeso, nódulos calcáreos y en su mayoría contienen arena fina. De este porcentaje,
4% poseen diaclasas rellenas de material carbonáceo. Se aprecian moldes de bivalvos de
hasta 1 cm. Los colores varían de gris amarillento a gris verdoso o verde oliva.
Figura 5.7: Muestras de Superficie, Unidad III. Sup. Izq. Limolita con nódulos calcáreos (M-27).
Sup. Der. Limolita arenosa (M-23). Inf. Limolita verde oliva con material carbonáceo oscuro rellenando
diaclasas (M-28).
Las areniscas ocupan 7% de dicha unidad de los cuales 4% son gruesas con clastos
tamaño grava, con espesores de hasta 1,5 m y el 3% restante son areniscas de grano fino a
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94
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
medio. Las areniscas son friables, poseen una matriz limosa, frecuentemente se presentan
oxidadas, con colores que varían de gris claro a pardo claro.
Se observan paleocanales como se muestra en la figura 5.8, también niveles
conglomeráticos entre las areniscas.
Figura 5.8: Paleocanal, consiste en arenisca con grava en matriz limo-arenosa.
En esta secuencia aparecen capas de conglomerados polimicticos que constituyen 3%
del volumen de estos afloramientos, indicando un ambiente de alta energía, observándose
clastos subangulosos a redondeados que pueden superar los 10 cm de diámetro, estos
fragmentos son de cuarzo, esquistos cuarzo muscovíticos, esquistos cuarzo plagioclásicos,
gneises cuarzo feldespático y augengneises en una matriz que varía de arena gruesa a limo;
presenta características muy similares a los aludes torrenciales que se describen más
adelante en la Unidad I.

Unidad II: Unidad de limolitas y areniscas carbonáticas
Esta unidad corresponde con el afloramiento 3 y posee un espesor de 20,12m, está
compuesto esencialmente por limolitas calcáreas, areniscas y una intercalación de areniscas,
carbonatos de mezcla y limolitas cuyo tope es la capa que se resalta en la figura 5.9 de
donde se extrajo la muestra M-16. Se encuentra ubicado en la parte central de la columna
estratigráfica generalizada.
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Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
Figura 5.9: Unidad II. Izq. Columna estratigráfica del afloramiento 3. Der.
Ubicación de la capa M-16 en afloramiento 3.
Las limolitas arcillosas calcáreas comprenden un 12% del volumen total de este
afloramiento se presentan en capas de espesor variable de hasta 1,80 m. De este porcentaje,
6% presenta nódulos de material calcáreo de hasta 1 cm de diámetro. Pueden ser de
masivas a laminadas. Ver figuras 5.10 y 5.11.
Figura 5.10: Muestras de superficie, Unidad II. Izq. Limolita arcillosa con nódulos calcáreos (M19). Der. Limolita con arena fina y nódulos calcáreos (M18).
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Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
Las areniscas constituyen el 9% del volumen de este afloramiento. Se trata de
areniscas líticas con fragmentos de rocas metamórficas de hasta 4 cm de diámetro, son
friables, de grano fino a grueso y se presentan en capas de espesores variables de hasta 2
metros. Son calcáreas y presentan laminación paralela. Frecuentemente oxidadas, con
colores que varían de crema a pardo grisáceo.
Se observa una alternancia que constituyen 8% de esta unidad, compuesta por
carbonatos de mezcla, areniscas de grano medio a grueso y limolitas con un espesor de 5,5
m. La limolita alcanza espesores de hasta 40 cm, presenta bandeamientos y laminaciones de
óxido de hierro, se observan bioclastos de Gasterópodos y Bivalvos reemplazados por
óxido de hierro, de hasta 2 mm, con color fresco pardo grisáceo y color meteorizado pardo
oscuro. Las capas de arenisca alcanzan unos 20 cm de espesor, con color fresco verde
grisáceo y color meteorizado pardo oscuro. El carbonato de mezcla presenta espesores de
hasta 30 cm.
Figura 5.11. Limolita con aglutinaciones calcáreas que se ven en color blanco sobre la roca.
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5. Resultados y Análisis

Unidad I: Unidad de conglomerados y areniscas
Figura 5.12: Unidad I. Izq. Columnas estratigráficas correspondientes a los afloramientos 1, 2 y 4.
Der. Sup. Afloramiento 1, capa M-06, Cent. Afloramiento 2, Inf. Afloramiento 4, capa guía M-06 con la cual
se correlacionaron los afloramientos 1 y 4.
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5. Resultados y Análisis
Esta unidad tiene un espesor de 33,7 metros, está constituida por limolitas, areniscas,
conglomerados polimícticos y carbonatos de mezcla. Se definió al correlacionar los
afloramientos 1, 2 y 4, ocupando 49% del volumen total.
Las areniscas representan un 20% del volumen de esta unidad, se presentan en capas
de espesores variables de hasta 3 m, con estratificación interna pobre (horizontal), dominan
las areniscas líticas de grano fino a medio, friables, con matriz limo-arcillosa, se presentan
en colores que van del gris claro al pardo claro. Hacia la parte superior de esta secuencia se
aprecia un nivel conglomerático de 50 cm de espesor, compuesto por fragmentos de rocas
metamórficas (en su mayoría cuarzo, esquistos y gneises) de hasta 12 cm de diámetro, en
una matriz arenosa, el cual se utilizó como capa guía para correlacionar los Afloramientos 1
y 4 (Figura 5.13). Una de las características más resaltantes de esta unidad es la presencia
de precipitaciones de óxido de hierro que forman ''costras'' de 1 a 2 cm de espesor, y se
interestratifican con las areniscas de esta unidad.
Figura 5.13: Afloramiento 1. Nivel conglomerático utilizado como capa guía para la correlación de
dos afloramientos. Clastos de hasta 15 cm de rocas metamórficas como esquistos cuarcitas, gneis y
anfibolitas.
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5. Resultados y Análisis
Las limolitas representan un 15% del volumen de esta secuencia, se presentan en
capas de espesores variables de hasta 2,8 m, pueden ser masivas o presentar laminación
paralela, en ocasiones contienen granos tamaño arena y muscovita, se disgregan fácilmente
con las manos. Se presentan en tonos que van de crema a pardo verduzco. Las limolitas que
posen una matriz arcillosa ocupan 1%, y sus colores varían entre gris claro al verde oliva.
Frecuentemente presentan bandeamientos de óxido de hierro y nódulos calcáreos.
Figura 5.14: Muestras de superficie. Unidad I. Izq. Limolita arenosa con laminación paralela, óxido
de hierro y abundante muscovita (M-04) Der. Limolita arcillosa con tonos grises y verdes (M-07).
Dentro de esta secuencia se aprecia una disposición cíclica de areniscas, limolitas y
conglomerados polimícticos que representan el 12% de la unidad I (Figura 5.15). Las
características texturales de los sedimentos permiten relacionarlos genéticamente; los
fragmentos de roca que pueden alcanzar los 20 cm de diámetro, pueden ser angulosos o
subredondeados, de prismaticos a subdiscoidales, presentan un muy mal escogimiento,
además es posible apreciar superficies erosivas entre los conglomerados y las limolitas.
Todas estas características permiten inferir que estos sedimentos pudieron ser depositados
por una serie de aludes torrenciales con flujo turbulento y con la energía suficiente para
transportar clastos de hasta 20 cm de diámetro formados en su mayoría de cuarcita,
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5. Resultados y Análisis
esquistos cuarzo muscovíticos, esquistos cuarzo plagioclásicos, gneises, augengneis y rocas
metaígneas en una matriz que varía de arena gruesa a arcilla. En general los sedimentos
exhiben baja compactación pero pueden presentar cementación en concentraciones
irregulares de aspecto nodular dentro de las capas que pueden alcanzar hasta 1 m de
diámetro y que en ocasiones se desprenden de los afloramientos.
Figura 5.15: Sedimentos aluviales que evidencian períodos torrenciales. Sup. Der. Sedimentos
tamaño grava. Inf. Izq. cementación de sedimentos. Inf. Der. Areniscas líticas. Se utilizaron como capa guía.
Los carbonatos de mezcla constituyen el 2% del volumen de estos afloramientos. La
capa de mayor espesor posee 80 cm y presenta un diaclasamiento botroidal. Contienen
bioclastos, fósiles de Gasterópodos de hasta 2 cm de longitud y se utilizó como capa guía
para correlacionar los afloramientos analizados (M-06 Figura 5.16), posee una textura
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5. Resultados y Análisis
criptocristalina, ya que los cristales no se aprecian a simple vista; presenta tonalidades de
gris verde claro a gris amarillento. En algunos casos los fósiles se encuentran disueltos y
reemplazados por óxido de hierro.
Figura 5.16: Muestra de superficie, Unidad I. Carbonato de mezcla con diaclasamiento botroidal.
Capa guía utilizada para correlacionar los afloramientos 1 y 4 (M-06)
5.3 DESCRIPCIÓN PETROGRÁFICA
El análisis petrográfico se basó en el estudio de las rocas competentes, cementadas,
con un tamaño de grano apropiado para determinar la composición mineralógica y
propiedades texturales bajo el microscopio.
Se realizaron seis (6) secciones finas que son representativas de la variedad
litológica cementada aflorante en la zona y se muestran en la Tabla 5.1. Cuatro (4) de estas
muestras se tomaron directamente de los afloramientos y dos (2) son obtenidas de los
sondeos de perforación. La descripción individual de cada una de las rocas se encuentra
detallada en el apéndice I.
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5. Resultados y Análisis
Tabla 5.1: Descripción petrográfica. Tipos litológicos.
N°
N°
Afloramiento Perforación
Muestra
Clasificación
litológica
M6
Micrita arenosa
4
M 15
Arenisca micrítica
4
M 16
Micrita arenosa
3
M 17
Micrita arenosa
3
P5 - R3
Metagranodiorita
P-05
P7 – R25
Micrita arenosa
P-07

Micrita Arenosa (M-06 – M-16 – M-17 - P7-R25)
Las muestras M-06, M-16, M-17 y P7-R25, están compuestas por ortoquímicos ≈
58%, extraclastos ≈ 39% y aloquímicos ≈ 3%, según la clasificación propuesta por Mount
(1984), son micritas arenosas. Los ortoquímicos están compuestos de cemento, en su
mayoría microespato, y matriz (micrita). Los aloquímicos, están conformados por
fragmentos de rocas carbonáticas y pellets, sin embargo en la sección M-17 se observan
moldes de Gasterópodos. Los extraclastos en orden de abundancia son de cuarzo
monocristalino y policristalino metamórfico, feldespatos y fragmentos de roca, presentando
muscovita, circón, epidoto, biotita y clorita como minerales accesorios.
Las muestras P7-R25 y M-16, tienen un tamaño de grano que oscila entre 0,02 a 2
mm, mientras que las secciones M-06 y M-17 poseen granos de menor tamaño, el mínimo
es de 0,01 mm y el máximo varía entre 0,30 y 0,70 mm respectivamente, presentando todas
las rocas un escogimiento de pobre a moderado, granos sub-angulares a sub-redondeados y
esfericidad media, indicando poco transporte. Los contactos son de tipo “flotante” (P7-R25
grano-matriz y M-16 grano-cemento) y tangencial; los cuales son el resultado del
empaquetamiento original. Los componentes mayoritarios son los ortoquímicos,
conformado por micrita y cemento microespato. La muestra P7-R25 tiene 35% de matriz y
17% de cemento, abarcando 52% de la sección fina. En las secciones restantes, predomina
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5. Resultados y Análisis
el microespato,
M-16 con 55% y M-06 con 32%; siendo los porcentajes de micrita
respectivos 6% y 29%. La muestra M-17 posee 45% de cemento microespato, y no presenta
matriz en su composición. (Figura 5.17).
Figura 5.17: Microespato y micrita. Muestra M-06. NX y NP
Las muestras P7-R25 y M-16, poseen 42% y 35% de extraclastos respectivamente,
predominando los fragmentos de rocas metamórficas con un 14% aproximadamente entre
los que destacan los fragmentos de esquistos, filitas y pizarras; formados por cuarzo,
muscovita, plagioclasas, granate y epidoto. (Figura 5.18 y 5.19)
Figura 5.18: Fragmentos de rocas metamórficos. Muestra P7-R25. NX y NP
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5. Resultados y Análisis
Figura 5.19: Fragmentos de rocas metamórficos. Muestra M-16. NX y NP
Ambas muestras poseen aproximadamente 10% de cuarzo metamórfico, en la
muestra M-16 es mayoritariamente monocristalino y en P7-R25 policristalino.
Los feldespatos potásicos y las plagioclasas, se observan con inclusiones micáceas y
de cuarzo policristalino metamórfico, abarcando 12% en P7-R25 y 5% en M-16.
Se observa hematita, epidoto, clorita, biotita, muscovita y circón (Figura 5.20)
como mineral accesorio, ocupando 5% de P7-R25 y 7% de M-16, en ambas secciones las
micas se encuentran orientadas.
Figura 5.20: Circón en grano de cuarzo. Muestra M-16. NX y NP
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5. Resultados y Análisis
Dichas muestras presentan una variabilidad textural (Figura 5.21 y 5.22), este factor
se logra apreciar más en la sección M-16, en la cual el tamaño de grano varía de tamaño
arena a limo.
Figura 5.21: Variabilidad granulométrica, granos tamaño arena. Muestra M -16. NX y NP
Figura 5.22: Variabilidad granulométrica, granos tamaño limo. Muestra M -16. NX y NP
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5. Resultados y Análisis
La muestra M-06 posee 37% de extraclastos, a diferencia de las muestras anteriores
predomina el porcentaje de cuarzo monocristalino metamórfico con un 20%.Los cristales
de muscovita abarcan 4% y los fragmentos líticos 4%
y de éste porcentaje 3% son
metamórficos (esquistos) y 1% son rocas sedimentarias carbonáticas. El feldespato potásico,
representado por ortosa, corresponde al 2%, al igual que el porcentaje de plagioclasa, en
algunos casos estos componentes se observan con inclusiones micáceas, posiblemente de
muscovita (Figura 5.23). Se observa biotita, clorita, epidoto y circón como mineral
accesorio.
Figura 5.23: Plagioclasa con inclusiones micáceas. Muestra M-06. NX y NP
Las micas no poseen orientación preferencial y se observa una variabilidad en el
tamaño de los granos, indicando una sedimentación turbulenta (Figura 5.24).
Figura 5.24: Variabilidad en el tamaño de grano, fragmento metamórfico. Muestra M -06 NX y NP
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5. Resultados y Análisis
La muestra M-17 está compuesta por 45% de cemento microespato, 40% de
extraclastos, 4% de porosidad (3% móldica y 1% por disolución) y 3% de aloquímicos. Los
extraclastos se componen mayoritariamente por cuarzo monocristalino y policristalino
metamórfico ocupando 16% de la sección fina, y por material micáceo, muscovita,
abarcando 12% de la roca. Las micas no poseen orientación preferencial y se encuentran
reemplazadas por carbonatos. Se observa biotita, como mineral accesorio y en algunos
casos altera a clorita (Figura 5.25).
Figura 5.25: Biotita alterando a clorita. Muestra M -17. NX y NP
Los fragmentos líticos (Figura 5.26), en este caso metamórficos, poseen una textura
propia de los esquistos, ocupan 8% de la muestra y se componen de cuarzo policristalino,
plagioclasas y feldespatos potásicos con inclusiones micáceas, epidoto, y circón.
Figura 5.26: Fragmentos metamórficos. Muestra M- 17. NX y NP
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5. Resultados y Análisis
Figura 5.27: fragmentos líticos, se aprecia epidoto y clorita en esta fotografía.
A escala petrográfica se pudieron identificar moldes de Gasterópodos, los cuales
poseen en su estructura interna cemento carbonático tipo espato originado por
recristalización de la matriz carbonática posiblemente por cambios de pH producidos a
través de la descomposición de materia orgánica (Figura 5.28).
Figura 5.28: Moldes de Gasterópodos. Muestra M- 17. NX
El porcentaje de porosidad restante, se puede apreciar por la disolución de la matriz
carbonática que posteriormente permite el desarrollo de cemento microespato (Figura 5.28).
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5. Resultados y Análisis
Figura 5.29: Porosidad por disolución y formación de cemento. Muestra M -17. NX y NP

Arenisca Micrítica (M-15)
El estudio petrográfico de la muestra M-15 permite su clasificación como arenisca
micrítica, el tamaño de los granos es prácticamente homogéneo, varía entre 0,02 y 0,05 mm,
los granos son subangulares y poseen una esfericidad media, predominando el contacto
grano-cemento.
En esta muestra el componente principal son los extraclastos ocupando 56% de la
roca. Predominan los clastos de cuarzo monocristalino metamórfico con 25%, se consiguen
también cristales de muscovita abarcando 14% de la muestra, (Figura 5.29), producto
esencialmente del proceso de compactación y a medida que este se incrementa por aumento
de la presión de soterramiento, continúa la deformación de estos minerales.
Las plagioclasas y los feldespatos potásicos, ocupan 5% de la muestra. Los
fragmentos líticos ocupan 3%, de los cuales 2% corresponden a fragmentos sedimentarios y
1% a fragmentos metamórficos. Se observa hematita, epidoto y circón como minerales
accesorios.
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5. Resultados y Análisis
Figura 5.30: Deformación de granos dúctiles. Muestra M -15. NX
El porcentaje de ortoquímicos abarca el 44% de la sección fina, compuesto por
microespato, se puede apreciar un escalonamiento de la calcita sobre los granos, formado
por el reemplazamiento de calcita por cuarzo (Figura 5.30), en el cual el pH juega un papel
importante en el control de la estabilidad inversa entre el cuarzo y la calcita. Modificando la
fábrica original de las areniscas por una fábrica de naturaleza secundaria soportada por
cemento, la cual queda evidenciada por una profunda corrosión y el englobamiento
irregular de los granos de silicato cuyo delineamiento original, puede a veces visualizarse
debilitante a través del reemplazo.
Figura 5.31: Escalonamiento de calcita. Muestra M-15. NX.
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5. Resultados y Análisis
La fracción carbonática de las rocas que se han analizado hasta el momento bajo el
microscopio, pueden tener su origen en la disolución de los esqueletos de diversos
organismos, como Gasterópodos y Bivalvos, pudiéndose observar en muestras de mano y al
analizar las secciones finas. Pero también, al estudiar las rocas pertenecientes al Esquisto
las Mercedes se evalúa la posibilidad de que ésta fracción se pudo originar
por el
transporte de rocas calcáreas.

Metagranodiorita (P5-R3)
La muestra P5-R3, es perteneciente un canto extraído del alud torrencial ubicado a
los 40 metros en la columna estratigráfica y mediante la utilización del triángulo QAP, se
pudo denominar como una metagranodiorita. Los componentes principales de esta muestra
son plagioclasas 43%, cuarzo metamórfico 31%, feldespatos (ortosa y microclino) 15%,
clorita 5%, epidoto 3%, leucoceno 2%, muscovita 1%, circón <1%, granate <1% y se
pueden observar vetas de material carbonático. (Figura 5.31)
Figura 5.32: Componentes principales de la muestra P5-R3. NX y NP
La plagioclasa se presenta en porfidoblastos y debido a la alta densidad de
inclusiones (Figura 5.32), presentan una textura poiquiloblástica, los cristales poseen forma
anhedral a subhedral, con bordes corroídos y con inclusiones micáceas, en algunos casos
puede estar alterada a epidoto. Puede estar como inclusión dentro del feldespato potásico.
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112
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5. Resultados y Análisis
Figura 5.33: Plagioclasa con inclusiones micáceas. Muestra P5-R3. NX
El cuarzo es metamórfico, de cristales anhedrales, de hábito granudo con bordes
irregulares. Puede estar como inclusión dentro de los feldespatos o dentro de agregados
junto con ese mineral. Puede presentar textura de flujo entre los cristales de plagioclasa.
El feldespato potásico es fundamentalmente ortosa y microclino, se presenta en
porfidoblastos anhedrales, de bordes irregulares. Puede tener inclusiones micáceas,
posiblemente muscovita y también inclusiones de minerales del grupo del epidoto.
La clorita generalmente es producto de alteración de la biotita. Se reconoce la
variedad penninita por tener extinción radial y ser de color ligeramente azulado. Junto con
la biotita suelen aparecer rellenando fracturas, García (1994) sugiere que puede ser
originado por fluidos hidrotermales.
Los minerales del grupo del epidoto (Figura 5.33) son de hábito prismático y de
cristales subhedrales a euhedrales. Pueden ser producto de alteración de la plagioclasa o
estar asociados a bandas micáceas.
La muscovita se presenta en granos anhedrales a subhedrales aislados o en bandas
micáceas, también como inclusión dentro los feldespatos.
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5. Resultados y Análisis
Figura 5. 34: Cristales de epidoto y clorita rellenando fracturas. Muestra P5-R3. NX y NP
Al completar la descripción petrográfica de esta muestra se puede comprobar que es
proveniente del Metagranito de Naiguatá, que según Barboza y Rodríguez (2001), forma
parte de la Asociación Metamórfica Ávila, ubicándose en su mapa como un cuerpo de
granito en la Fila Maestra, cabeceras del río Naiguatá y mencionan que este tipo de roca, se
encuentra como cantos rodados en las quebradas que drenan del pico Naiguatá. También
señalan una mineralogía de cuarzo (36,5%), feldespatos (37%), biotita (11,5%), muscovita
(7,5%), epidoto (5%), clorita (2,5%) y trazas de apatito, turmalina, circón, hematita,
magnetita y granate, igualmente indica cantos rodados de metagranito localizados en
diversas quebradas y ríos, deduciendo que puede haber una amplia variedad de este tipo de
rocas, desde metagranodiorita hasta metamonzonita.
5.4
ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN
Las propiedades físicas y químicas de las partículas que constituyen las rocas
estudiadas se determinaron mediante el uso de ensayos que pueden clasificarse en tres
grupos. Estos ensayos permiten caracterizar las rocas que constituyen la secuencia
estratigráfica estudiada y evaluar la calidad del material para su uso en la industria alfarera.
El
primer grupo de ensayos va dirigido a determinar aquellas propiedades que solo
dependen del tamaño, forma y distribución de las partículas. Todas estas propiedades
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114
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5. Resultados y Análisis
petrográficas resultaron sumamente útiles para clasificar las muestras seleccionadas. Los
ensayos que se llevaron a cabo para determinar las propiedades físicas de este primer grupo
fueron los siguientes: granulometría por tamizado y por el método del hidrómetro,
granulometría laser, descripción cualitativa y cuantitativa de la fracción gruesa que
compone cada muestra determinando su tamaño, forma y mineralogía. El segundo grupo de
estos ensayos permite conocer algunas propiedades índice que dependen de la humedad de
las partículas que constituyen las muestras, ofreciendo datos cuantitativos para su
caracterización y para evaluar las propiedades fundamentales que permiten definir la
aptitud de estos materiales para su utilización en la industria alfarera. Para determinar estas
propiedades se realizaron los siguientes ensayos: contracción lineal, humedad, límites de
consistencia, peso unitario, hinchamiento libre, capacidad de absorción de agua y el color
de cocción. El tercer grupo de ensayos va dirigido a identificar los minerales presentes
mediante la difracción de rayos X y para conocer su composición química mediante la
técnica de espectrometría de emisión óptica con plasma inductivamente acoplado.
En la tabla 5.2 se observa los tipos de ensayos de caracterización y la cantidad
respectiva de muestras procesadas.
Tabla 5.2: Ensayos de Caracterización
Ensayo
N° de Muestras
Granulometría
Gravedad Específica
Granulometría por sedimentación
Análisis del tamaño de partículas por difracción laser
Límites de Consistencia
55
22
22
4
30
Humedad Natural
Peso unitario
Hinchamiento libre
Contracción por cocción
Capacidad de absorción de agua
105
46
21
16
15
Difracción de Rayos X (muestra total)
Análisis Químicos
20
10
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115
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5. Resultados y Análisis
5.4.1 Ensayos Físicos

GRANULOMETRÍA
El tamaño de grano de un sedimento clástico da indicios de la medida de la energía
promedio de depositación, además, es la base fundamental para dar nombre a las rocas
detríticas. En campo se realizó la caracterización visual de las rocas extraídas de los
afloramientos estimando los tamaños y las proporciones de los granos que las componen.
Sin embargo, por tratarse de rocas friables, fue posible determinar en laboratorio, con
mayor exactitud, los tamaños de grano que coexisten en cada una de las cincuenta y cinco
(55) muestras ensayadas y sus proporciones. Las siguientes tablas ilustran las proporciones
de grava, arena y finos que constituye cada una de las muestras analizadas en la unidad I:
Areniscas y conglomerados.
Tabla 5.3: Resultados del ensayo de Granulometría para muestras extraídas de la unidad I (Unidad
de gravas y conglomerados). Utilizando el sistema de clasificación Grava-arena-lodo de Tucker (2003): Azul
oscuro: Lodo; Azul medio: Lodo arenoso; Azul claro: Arena lodosa. Blanco: Grava lodosa
Muestra % Grava % Arena % Finos
Muestra % Grava % Arena % Finos
U1-P7S6
0
0
100
U1-P5 S12
0
45
55
U1-P8 R15
0
0
100
U1-M4
0
50
50
U1-M2
0
1
99
U1-P7 S9
0
50
50
U1-P7 S11
0
1
99
U1-P5 S16
3
62
35
U1-P3 S2
0
2
98
U1-P8 S1
4
62
34
U1-P7 R12
0
4
96
U1-P5S8
0
71
29
U1-M11
0
8
92
U1-P7 S20
19
56
25
U1-P8 R18
0
8
92
U1-P8 S3
15
63
22
U1-M9
0
10
90
U1-P5S4
7
82
11
U1-P8 S11
0
13
87
U1-M3
2
81
17
U1-M13
0
21
79
U1-M10
5
79
16
U1-M7
2
24
74
U1-M5
8
81
11
U1-P8 S7
1
39
60
U1-P7 S4
29
28
43
(En el apéndice II se especifican las fracciones de arena fina, media y gruesa)
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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116
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5. Resultados y Análisis
Con los resultados obtenidos en este ensayo fue posible diferenciar las muestras
cuyo componente principal son las arenas y por otro lado las muestras cuyo principal
constituyente son los sedimentos de grano fino, con tamaño de grano inferior a 0,075 mm.
Como se puede apreciar en la tabla 5.3 cerca del 50% de las muestras poseen una fracción
mayoritaria de lodo (limo y arcilla) y pueden contener entre 0-45% de arena y entre 0-2%
de grava. Un 19% de las muestras se clasificaron como limo arenoso. El resto de las
muestras está compuesta en su mayoría por clastos tamaño arena y grava; pueden contener
de 11-50% de finos. Cabe destacar que de las muestras recuperadas en las perforaciones
solo pueden contener tamaños máximos de 4 cm de diámetro porque el muestreador del
tipo Cuchara Partida, solo tiene 5 cm de diámetro. En campo se pudo determinar que los
fragmentos de roca pueden alcanzar hasta los 20 cm de diámetro por lo que las
proporciones de grava pueden ser mayores a los que muestran estos resultados.
Tabla 5.4: Resultados del ensayo de Granulometría para muestras extraídas de la unidad II. Unidad
carbonática. Utilizando el sistema de clasificación Grava-arena-lodo de Tucker (2003). Azul oscuro: Lodo;
Azul medio: Lodo arenoso; Azul claro: Arena lodosa.
Muestra % Grava % Arena % Finos
Muestra
% Grava % Arena % Finos
U2-P4R10
0
0
100
U2-P6 S20
0
29
71
U2-P6 S8
0
0
100
U2-P3 S22
0
32
68
U2-P8 R21
0
1
99
U2-P8 R23
0
35
65
U2-P1 S23
0
2
98
U2-P6 S10
10
45
45
U2-P5 R22
0
4
96
U2-P4S3
2
55
43
U2-P3 S17
0
6
94
U2-P4S1
4
58
38
U2-P9 S2
0
1
99
U2-P6 S15
3
65
32
U2-P4S5
1
27
72
U2-P4S4
8
70
22
En la unidad II, un 69% de las muestras están dominadas por una fracción fina, son
menos arenosas que la unidad anterior (0-35%). Así mismo las muestras con mayor
fracción de arena presentan menos grava que en la unidad I y mayor porcentaje de finos
(22-45%).
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117
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
Tabla 5.5: Resultados del ensayo de Granulometría para muestras extraídas de la unidad III.
Unidad de limolitas. Utilizando el sistema de clasificación Grava-arena-lodo de Tucker (2003). Azul oscuro:
Lodo; Azul medio: Lodo arenoso; Azul claro: Arena lodosa.
Muestra % Grava % Arena % Finos
Muestra % Grava % Arena % Finos
U3-M28
0
1
99
U3-P9 S31
7
26
67
U3-M23
0
3
97
U3-M20
2
48
50
U3-P1 R25
0
3
97
U3-P2 S18
0
60
40
U3-M22
0
5
95
U3-P9 S28
0
68
32
U3-M26
0
6
94
U3-P9S19
5
59
37
U3-M27
0
10
90
U3-P9 S6
4
71
25
U3-P9 R23
2
15
83
-----
-----
-----
-----
Por su parte de las muestras seleccionadas que corresponden a la unidad III cerca
de un 70% están dominadas por una fracción fina (lodos y lodos arenosos) y el resto de las
muestras están constituidas en su mayoría por sedimentos tamaño arena con una fracción
fina que va del 25-40% y en general estas muestras presentan las menores proporciones de
gravas de todas las unidades.
Mineralógicamente, la mayor parte de los constituyentes detríticos de estas
areniscas friables son los fragmentos de roca y otras partículas siliciclásticas, generadas a
partir de las rocas metamórficas que bordean la cuenca por meteorización, erosión y
transporte de los sedimentos.
Los granos en la mayoría de las areniscas están compuestos por 50-60% de
fragmentos de roca metamórficos entre ellos esquistos cuarzo micáceos, esquistos
grafitosos, filitas cuarzo micáceas y gneis cuarzo feldespáticos. Los granos de cuarzo
constituyen el segundo componente de estas areniscas con contenidos que van de 15-60%.
Los feldespatos constituyen del 5-10% de las areniscas estudiadas, el resto se encuentra
constituido por muscovita y óxidos de hierro. Cabe también se encontraron clastos
cementados de areniscas dentro de algunas muestras se areniscas friables.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
118
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
Las arcillas utilizadas en la alfarería son las menos puras en la industria cerámica.
En realidad no se trata solo de arcilla sino de una mezcla de arena, limo y arcilla; donde los
granos de arena funcionan como desgrasantes disminuyendo el exceso de plasticidad en las
pastas cerámicas, brindando mayor trabajabilidad a la misma, aportando mayor durabilidad
y previniendo la retracción de las piezas de cerámica. Por ello, la presencia de arenas en el
depósito puede resultar beneficiosa, ya que también puede ser utilizada como materia prima
en la industria alfarera.
Los granos tamaño arena de minerales como el cuarzo y los feldespatos son
empleados como materiales no plásticos, que sirven para reducir la plasticidad
(desgrasantes) y prevenir roturas de los productos cerámicos ya cocidos porque actúan
como “esqueleto armazón” o soporte de la forma cerámica pues la forma que se imprime a
los materiales cerámicos en crudo se sostiene hasta el final del proceso con solo pequeñas
variaciones en el tamaño; por ello las arenas constituidas por feldespatos y cuarzo que
coexisten con las limolitas arcillosas del depósito estudiado también pudieran ser utilizadas
como materia prima.
La forma de las partículas se determinó mediante el examen visual detallado de las
mismas. Con el uso de una lupa de 10X se pudo obtener datos relativos a los granos de
arena que constituyen las muestran analizadas. Se pudo precisar que los granos de arena
tienden a ser de subangulosos a subredondeados con formas de grano predominantemente
prismáticas, subprismáticas y subdiscoidales.
El
escogimiento y la
simetría
se calcularon mediante
los parámetros
granulométricos a partir de las curvas acumuladas que se muestran en el apéndice III. Los
resultados son presentados en la tabla 5.6 donde es posible apreciar que la gran mayoría de
los sedimentos arenosos, presentan un escogimiento de malo a muy malo y siendo en la
mayoría de los casos asimétricas a muy asimétricas hacia tamaños finos, lo que indica que
las muestras contienen cantidades importantes de matriz por lo que se puede afirmar que
estas areniscas son inmaduras texturalmente.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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119
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
Tabla 5.6: Parámetros granulométricos de las areniscas de la zona de estudio.
Escogimiento
Muestras
Mediana
U1-M10
U1-M3
U1-M5
U1-P5S16
U1-P5S4
U1-P5S8
U1-P7S20
U1-P7S4
U1-P8S1
U1-P8S3
U2-P4S1
U2-P4S3
U2-P4S4
U2-P6S10
U2-P6S15
U3-P2S18
U3-P9S19
U3-P9S28
U3-P9S6
1,05
1,85
0,40
2,30
0,50
2,40
0,50
1,10
2,75
0,80
5,65
3,15
1,90
2,65
2,30
2,85
2,30
2,95
2,20
M.M.E
E.M.E
X
X
X
X
X
X
X
Asimetría
M.A.F
A.F
C.A.
A.G
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
M.M.E: Muy mal escogido; E.M.E: Extremadamente mal escogido, M.A.F: Muy asimétrica hacia tamaños finos,
A.F: Asimétrica hacia tamaños finos, C.A: Casi asimétrica, A.G: Asimétrica hacia tamaños gruesos.

GRAVEDAD ESPECÍFICA
Para la realización de este ensayo se siguió la metodología descrita en la Norma
ASTM D 854, en donde la magnitud de la gravedad específica es adimensional y
generalmente varía entre 2,50 a 2,80, siendo las arcillas ricas en mineral de hierro las que
poseen mayor gravedad específica.
La gravedad específica es un factor auxiliar que se emplea para determinar otras
propiedades de los sedimentos como son la porosidad, relación de vacíos, entre otros.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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120
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
En este caso la gravedad específica se calculó principalmente como parámetro para
calcular la velocidad de caída de las partículas en el seno de un fluido viscoso en el ensayo
de sedimentación, método del hidrómetro, que está basado en la ley de Stokes.
A partir del ensayo de granulometría, se seleccionaron veintidós (22) muestras
representativas cuyo porcentaje de finos compone más de la mitad del peso de la muestra,
de manera de cubrir toda la variedad litológica de la zona de estudio de forma que quedaran
distribuidas con uniformidad dentro de la sucesión estratigráfica.
Del ensayo de gravedad específica se obtuvieron los siguientes resultados (Tabla
5.7):
Tabla 5.7: Resultados del Ensayo de Gravedad Específica
Muestra de mano
U1- M 07
Gravedad
Específica
Muestra (SPT)
Gravedad
Específica
2,81
2,72
U2-P4R10
U2-P5R22
2,53
2,53
2,66
2,71
U2-P6S8
U1-P8 S11
2,51
2,58
2,60
2,66
U2-P8R15
U2-P8R21
2,66
2,67
2,69
2,60
U3-M 22
U3-M 26
2,76
2,61
U3-P1R25
2,60
2,53
U3-M 27
U3-M 28
2,76
2,50
U2-P1S23
2,67
U3-P9R23
2,70
U1-M 11
U1-M 13
U1-M9
U1-M2
U1-P7R12
U1-P7R11
U1-P7S6
U2-P9S2
(En el apéndice IV se muestran con mayor detalle los datos del ensayo )
Las diferencias entre las densidades de las muestras analizadas depende de la
variación en la composición mineralógica de las partículas que las componen debido a que
teóricamente cuanto mayor son las partículas, menor es su densidad. De la misma manera
va aumentando el contenido en Fe, Ca y Mg hacia las fracciones más finas, lo que puede
otorgarles mayores densidades. Además las partículas más pequeñas, como las arcillas en
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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121
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
forma de láminas, tienden a acomodarse de forma apretada, por ello tienen menor relación
de vacío; por lo que en términos generales a mayor gravedad específica se espera encontrar
mayores cantidades de arcilla.

GRANULOMETRÍA POR SEDIMENTACIÓN
El método del hidrómetro (ASTM 152H) fue utilizado para hacer la determinación
indirecta de los diámetros y las proporciones de las partículas que pasan a través de la malla
#200 (0,074 mm).
A partir del ensayo de granulometría por lavado y tamizado se
seleccionaron veintidós (22) muestras representativas obteniéndose los resultados que se
muestran a continuación en la tabla 5.8. Los datos detallados de este ensayo se muestran en
el apéndice V.
Tabla 5.8: Ensayo de Granulometría por Sedimentación en muestras de la unidad I. Azul oscuro;
Limo; Azul medio: Limo arenoso; Azul claro: Limo arcilloso
Muestra
Arena
%
Limos
%
Arcillas
%
Muestra
Arena
%
Limos
%
Arcillas
%
U1-P7 S6
1
76
23
U1-M11
8
68
24
U1-M13
16
74
10
U1-P8 S11
2
66
32
U1-M9
15
73
12
U1-M7
15
60
25
U1-M2
2
75
23
U1-P7 R12
4
54
42
U1-P7 R11
2
75
23
U1-P8 R15
2
61
37
Tabla 5.9: Ensayo de Granulometría por Sedimentación en muestras de la unidad II. Azul oscuro;
Limo; Azul medio: Limo arenoso; Azul claro: Limo arcilloso
Muestra
Arena
%
Limos
%
Arcillas
%
Muestra
Arena
%
Limos
%
Arcillas
%
U2-P5 R22
2
81
17
U2-P9 S2
2
69
29
U2-P4 R10
2
67
31
U2-P8 R21
2
57
41
U2-P6 S8
0
63
17
U1-P1 S23
2
57
41
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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122
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
Tabla 5.10: Ensayo de Granulometría por Sedimentación en muestras de la unidad III. Azul oscuro;
Limo; Azul medio: Limo arenoso; Azul claro: Limo arcilloso
Muestra
Arena
%
Limos
%
Arcillas
%
Muestra
Arena
%
Limos
%
Arcillas
%
U3-M28
1
87
12
U3-M26
6
78
16
U3-M27
5
86
9
U3-P9 S23
24
67
9
U3-M22
8
81
11
U3-P1 R25-R26
3
55
42
Las curvas granulométricas se muestran en el apéndice III y representan los
porcentajes de sedimentos que pasan a través de cada tamiz en las ordenadas y los
diámetros de las partículas en el eje de las abscisas, a escala logarítmica.
El diagrama ternario para el diseño de pastas cerámicas en la industria alfarera
(Figura 4.4) indica que tanto el limo como la arcilla, son utilizados como material plástico
para elaborar el “barro” empleado en la elaboración de bloques y tejas; las características
granulométricas de las muestras analizadas parecen ser adecuadas para que este material
sea utilizado como elemento plástico en la elaboración de pastas cerámicas.

ANÁLISIS
DEL
TAMAÑO
DE
PARTÍCULAS
POR
DIFRACCIÓN LASER
Los tratamientos químicos y mecánicos que reciben las muestras antes de realizar el
análisis granulométrico, en especial el método del hidrómetro, suelen dar lugar a tamaños
de grano efectivos que pueden llegar a ser muy diferentes a la distribución granulométrica
original de las muestras ensayadas por este método. Incluso aunque pudiera obtenerse una
curva granulométrica “exacta”, su valor sería solamente limitado porque los valores que
arroja este ensayo solo son aproximados.
La realización de este ensayo no forma parte
formal de esta investigación. La razón de incluir cuatro (4) análisis de tamaño de partícula
mediante la difracción laser es por la imprecisión de las curvas granulométricas que se
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123
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
obtienen utilizando el hidrómetro de concentración para los sedimentos finos. La
elaboración de este ensayo fue posible gracias al laboratorio de materiales cerámicos
FUNDATEC, departamento de tecnología de los materiales del IUT Dr. Federico Rivero
Palacio R.C. Por ello solo se realizaron cuatro ensayos a modo de comparar los resultados
obtenidos por medio de las hidrometrías y se muestran en el apéndice VI.
Para la realización de éste ensayo de laboratorio se utilizó el medidor de tamaño de
partícula MASTERSIZER 2000 de Malvern-Instruments. Este equipo utiliza la tecnología
de difracción de luz para obtener tamaños de partícula en un rango de medida entre 20
nanómetros y 2 milímetros.
En la tabla 5.11 se muestran los resultados obtenidos por ambos métodos para las
cuatro muestras ensayadas.
Tabla 5.11: Presenta los resultados obtenidos mediante la granulometría sedimentación y mediante
difracción laser
Muestra
% Arcilla (< 2
% Limo (< 75
Ensayo
μm)
μm)
% Arena (>75 μm)
Mastersizer 2000
7
93
0
Hidrómetro 152H
11
81
8
Mastersizer 2000
3
86
11
Hidrómetro 152H
11
73
15
Mastersizer 2000
3
87
10
Hidrómetro 152H
9
86
5
Mastersizer 2000
3
91
6
Hidrómetro 152H
16
77
7
M22
M13
M27
M26
El primer ensayo fue realizado a la muestra M22, en el cual no aparece reflejado el
porcentaje de arena al utilizar el Mastersizer, la causa es que solo se permite introducir en
el aparato una cantidad muy pequeña de la solución que contiene las partículas de suelo en
suspensión (cerca de 1 ml). En este caso la arena precipito rápidamente al fondo del envase
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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124
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
y la muestra que se introdujo en el tanque del Mastersizer solo contenía partículas de limo y
arcilla en suspensión. Se colocó este ejemplo para que se tenga especial cuidado al
momento de introducir la muestra, de tal manera que se emplee un método adecuado en el
cual se puedan analizar todos los tamaños de grano que contenga la misma.
Para las muestras M13, M27 y M26 se registran más partículas tamaño arcilla por el
método del hidrómetro, lo que puede influir en los resultados obtenidos en la actividad de
las arcillas dependiendo de la fracción de partículas, ya que en general los valores
obtenidos por hidrometrías sobreestiman las proporciones de arcilla.
De igual forma se pudo corroborar que las muestras ensayadas poseen mayor
porcentaje de fracción limosa, existiendo diferencias entre las cantidades de arena y arcilla
reportadas mediante los dos métodos. Desde el punto de vista de la eficiencia en laboratorio,
se ha comprobado que el análisis de partícula por difracción láser es muy superior.
5.4.2 Ensayos físicos dependientes de la humedad de los sedimentos

PLASTICIDAD
Los límites de Atteberg se utilizan para determinar las propiedades índices para los
sedimentos cohesivos. Por ello, este ensayo se realizó con la finalidad de identificar,
clasificar y agrupar las muestras de grano fino según su límite plástico, líquido y su índice
de plasticidad. Para determinar esta propiedad se utilizó el método indirecto o método de
Atterberg, siguiendo la norma ASTM D 4318, en la cual se considera una pasta de finos y
agua que se seca progresivamente cuando pasa del estado líquido al plástico y finalmente al
sólido. Los límites de consistencia, principalmente el límite líquido y el límite plástico
dependen de la composición mineralógica de la fracción arcillosa, pero también de la
cantidad de arcilla contenida en la muestra. En la industria alfarera es importante conocer el
rango de humedad en la que los limos y las arcillas se comportan en estado plástico, pues
en el proceso de extrusión es necesario que la pasta cerámica tenga la trabajabilidad óptima
la cual depende directamente el contenido de la pasta.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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125
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
En la siguiente figura se puede apreciar la clasificación de las treinta y una (30)
muestras seleccionadas utilizando la carta de plasticidad propuesta por la Norma ASTM
D24B7, utilizando los valores de límite líquido e índice de plasticidad obtenidos en los
ensayos que se muestran en el apéndice VII.
Figura XXX Carta de Plasticidad
Figura 5.35: Carta de plasticidad con los valores obtenidos en los ensayos.
Como ya se mencionó anteriormente los límites de Atterberg se relacionan
directamente con la cantidad de agua absorbida sobre la superficie de las partículas de las
arcillas, por ello puede esperarse que la cantidad de agua absorbida sea directamente
proporcional a la cantidad de arcilla presente en cada muestra. Cuando el índice de
plasticidad tiene valores menores de 10 indican baja plasticidad; según Vieira (2005) un
índice de plasticidad de menos de 10 no es apropiado para la elaboración de cerámica por
presentar problemas de agrietamiento durante el proceso de extrusión por la baja plasticidad
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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126
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
del material. Por su parte valores cercanos a los 20 indican alta plasticidad. En cuanto al
límite líquido valores superiores a 50 indican alta plasticidad.
De las muestras analizadas solo 4 poseen un índice de plasticidad menor a diez.
Según Vieira (2005), las pastas cerámicas deben tener un límite líquido entre 10-30% y un
índice de plasticidad entre 18-30. En general los límites líquidos de las muestras analizadas
se ubican en los rangos intermedios, altos y muy altos.
Las muestras con alto índice de plasticidad absorben una mayor cantidad de agua lo
que puede traer como consecuencia problemas de contracción a la hora de efectuar la
cocción de las piezas de arcilla por la eliminación del agua. Estos limos y arcillas de alta
plasticidad deben ser mezclados con desgrasantes o agregados arenosos para reducir la
plasticidad de la pasta cerámica, en general se trata de granos de cuarzo o feldespatos que
se agregan a la mezcla, para que el “barro” utilizado en la elaboración de piezas de arcilla
tenga una trabajabilidad adecuada, donde la elasticidad sea nula, es decir, que mantenga las
deformaciones provocadas sin sufrir agrietamiento.
Skempton (1953) establece una relación entre los límites de Atterberg y la
composición mineralógica de las partículas menores a dos micras. Conociendo el índice de
plasticidad y el porcentaje en peso de la fracción arcillosa, obtenida en los ensayos de
granulometría por sedimentación, se puede calcular la actividad de las arcillas y a partir de
esta estimar el tipo de minerales de arcilla que predomina en cada muestra analizada.
En la tabla 5.12 se puede apreciar la actividad de las arcillas que constituyen las
muestras analizadas, con ello se pudo estimar el tipo de mineral de arcilla que predomina
en cada una de las muestras. Los datos del índice de la fracción arcillosa y los índices de
plasticidad se encuentran en los apéndices V y VII respectivamente. Los resultados
mostrados, fueron calculados con las fracciones arcillosas obtenidas mediante el ensayo de
sedimentación con el hidrómetro 152H. Como se mostró en el apartado anterior el
hidrómetro 152H tiende a engrosar las cantidades de arcilla presentes en cada muestra por
lo que se puede esperar que la actividad de todas estas arcillas sea un poco superior a las
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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127
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
que están registradas en dicha tabla y puedan contener cantidades mayores de
montmorillonita en el caso de las muestras donde predominan las illitas o mayor cantidad
de illita en las muestras donde aparentemente predominan los minerales de arcilla del grupo
de las caolinitas
Tabla 5. 12: Actividad de las arcilla pertenecientes a la Formación Guatire (hacienda el marqués)
ordenadas de manera descendente según su actividad.
U3-M22
Índice de
plasticidad
8
Fracción <
2 µm
11
0,73
Grado
actividad
Baja
U3-M28
9
12
0,75
Normal
Caolinita
U1-M09
12
15
0,80
Normal
Caolinita
U2-P8 R21
33
41
0,80
Normal
Caolinita
U1-P7 R12
34
42
0,81
Normal
Caolinita
U2-P1 R25-R26
34
42
0,81
Normal
Caolinita
U2-P1 S23
35
41
0,85
Normal
Caolinita
U2-P8 R18
36
37
0,97
Normal
Illita
U1-M11
24
24
1,00
Normal
Illita
U1-P8 S11
35
32
1,09
Normal
Illita
U2-P4 R10
34
31
1,10
Normal
Illita
U1-M07
28
25
1,12
Normal
Illita
U2-P9 S2
33
29
1,14
Normal
Illita
U3-M26
19
16
1,19
Normal
Illita
28
23
1,22
Normal
Illita
U3-M27
12
9
1,33
Alta
Illita
U1-M13
15
10
1,50
Alta
Illita
U2-P5 R22
26
17
1,53
Alta
Illita
U3-P9 S23
14
9
1,56
Alta
Illita
U1-M02
36
23
1,57
Alta
Illita
U1-P7 S6
38
23
1,65
Alta
Illita
U2-P6 S8
28
17
1,65
Alta
Illita
Muestra
U1-P7 R23
Actividad
Mineral de arcilla
mayoritario
Caolinita
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128
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
Según Gonzalo et al. (2002) una actividad normal es de 0,75 a 1,25. Más de 1,25 es
alta y menos de 0,75 es inactiva. La actividad de las arcillas supone cohesión, expansividad
y plasticidad. La Figura 5.36 muestra la actividad de las arcillas analizadas y tienden a
ubicarse entre la línea que separa las arcillas illíticas y las caoliníticas
Figura 5.36: Representación gráfica de la actividad de las arcillas. Este parámetro lo ha expuesto
Skempton (1953) como la pendiente de la línea que relaciona el índice de plasticidad con su contenido de
minerales tamaño arcilla.
A partir de la actividad de las arcillas se puede estimar que la fracción fina de las
siete (7) primeras muestras de la tabla 5.12 está constituida por minerales del grupo de las
caolinitas. En general los minerales de este grupo presentan una actividad baja, cuya
estructura no es expansiva, por no admitir agua en sus retículos. Estas arcillas son
moderadamente plásticas, de mayor permeabilidad y mayor fricción interna.
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129
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
Por otro lado las últimas quince (15) muestras que aparecen en la tabla 5.12 tienen
una fracción fina que según su actividad parecen estar constituidos principalmente por
minerales del grupo de la illita cuya actividad es de 0,9. Su coeficiente de fricción interno y
la permeabilidad son menores que la caolinita pero menores que la montmorillonita. Las
muestras que presentan una actividad > 0,9 pueden contener minerales del grupo de las
esmectitas que otorga mayor actividad a la arcilla, lo que se traduce en mayor expansividad,
plasticidad y mayor porcentaje de contracción al secarse lo cual no es muy favorable en las
piezas de arcilla lo cual favorece su agrietamiento luego de la cocción.

HUMEDAD NATURAL
En este ensayo de caracterización se estudia la relación existente entre el peso de
agua y el peso seco contenido en la muestra. Según su contenido de humedad, las muestras
analizadas se encuentran en estado sólido, presentan humedades naturales entre medias y
altas con un porcentaje de humedad promedio de 17,17%. En la tabla 5.13 se indican la
distribución de las muestras según el contenido de agua que se presenta naturalmente en las
mismas y se agrupan en rangos que van desde humedades bajas a muy altas. En el
apéndice VIII se muestran las gráficas de humedad que resultaron de las campañas de
perforación en la zona de estudio de donde fueron extraídos los valores de humedad para
las muestras recuperadas a percusión.
Tabla 5.13: Ensayo de humedad natural.
H U M E D A D
Perforación
Baja
Media
Alta
Muy alta
P1
------------
S0, S2, S3, S22
S1, S4, S5, S7, S10,
S13, S14, S23, S24,
-----------
P2
S20, S1, S2, S3,
S4,
S6, S7, S9, S10, S12,
S13, S18, S19, S21,
S23, S35
S15, S16, S17, S27,
S29, S30, S34
S26, S33
T
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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130
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
Tabla 5.14: Continuación
Perforación
Baja
Media
Alta
Muy alta
S1
-----------
P3
------------
S5, S7, S9,
S0, S2, S3, S4, S6,
S8, S10, S11, S13,
S14, S15, S17,
S21, S22, S23
P4
S0, S1, S3, S4
S2,S15, S9,S19
---------------
P5
-------------
S0, S1, S4, S8,
S12
S2, S15, S16,
S18
P6
S1, S3, S5, S7
S0, S2, S4, S10
S8, S9, S14,
S15, S18, S19,
S20
S12
P7
S0
S1, S2, S4, S56,
S9, S10, S11,
S12, S20, S23,
S5, S7, S18,
R19, S22
-------------
P8
S0, S1, S3, S4,
S6
S2, S5, S7, S8
S11, R14
S10
P9
-------------
S0, S1, S2, S3,
S6, S7, S8, S12,
S19, S21
S4, S14, S25,
S27, S28, S31
S5, S18

PESO UNITARIO
Este ensayo se realizó para determinar las relaciones volumétricas y gravimétricas
de las muestras para definir su grado de compactación. La metodología empleada en este
ensayo se llevo a cabo a través de la norma BS 1377, Parte 2. El peso unitario en rocas
sedimentarias puede variar entre 1,3 gr/cm3 (estado muy suelto) a 2,3gr/cm3 (estado muy
compacto), por ello, este dato puede resultar útil para determinar que tan compactas se
encuentran las rocas estudiadas, además puede resultar útil para calcular el factor de
esponjamiento a la hora de extraer el material del depósito.
Las muestras fueron agrupadas según sus pesos unitarios obteniéndose los
siguientes resultados (Tabla 5.15)
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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131
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
Tabla 5.15: Resultados del Ensayo de Peso Unitario
Muestras
Peso Unitario
Muestras
Peso Unitario
U1-M 02
2,47
U2-P2 S10
2,11
U1-M 12
2,13
U2-P2 S12
2,05
U1-M 03
2,71
U2-P2 S16
2,17
U1-M 07
2,22
U2-P2 S6
2,29
U1-M 08
1,85
U2-P3 S11
2,06
U1-M 09
2,45
U2-P3 S14
1,93
U1-P5 R9
2,09
U2-P4 S1
1,99
U1-P5 S1
1,98
U2-P4 S5
2,14
U1-P7 R24
2,46
U2-P5 R19
2,02
U1-P7 R25
2,4
U2-P6 S8
2,24
U1-P7 R8
2,61
U2-P6 S9
2,15
U1-P7 S1
2,19
U2-P8 R23
2,26
U1-P7 S2
1,97
U2-P8 R24
2,21
U1-P7 S22
2,07
U3-M 21
1,85
U1-P7 S5
2,17
U3-M 24
2,05
U1-P8 R18
2,01
U3-M 26
2,52
U1-P8 R19
2,05
U3-M 27
2,47
U2-P1 R17
2,45
U3-P1 R25
2,07
U2-P1 R18
1,98
U3-P1 R27
1,91
U2-P1 R6
2,11
U3-P2 R20
2,49
U2-P1 S22
2,01
U3-P2 R25
2,5
U2-P1 S3
U2-P1 S9
2,2
U3-P2 S30
2,13
2,13
U3-P9 R15
2,52
(En el apéndice X se muestra con mayor detalle los datos de este ensayo)

HINCHAMIENTO
A partir del cálculo de la actividad de las arcillas se pudo estimar cuales muestras
pueden contener potencialmente minerales del grupo de las esmectitas y de allí se
seleccionaron las muestras para realizarles este ensayo. Los minerales de arcilla del grupo
de las esmectitas al entrar en contacto con el agua tienden a expandirse y a aumentar su
volumen porque las partículas individuales de arcilla ligan el agua absorbida a su estructura,
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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132
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
por ello este ensayo sirve para estimar cuales muestras pueden contener cantidades
apreciables de minerales de arcilla de este grupo. La tabla 5.16 muestra los porcentajes de
hinchamiento que experimentaron cada una de las muestra al ser sumergidas en agua
durante 24 horas.
Tabla 5.16: Resultados del ensayo de hinchamiento libre
Muestra
Lectura inicial
Lectura Final
% Hinchamiento
U2-P1 S23
10
16
60
U1-M02
10
18
80
U3-M22
12
15
25
U1-M07
13
24
85
U1-M11
11
18
63
U1-M13
10
11
10
U1-P7 R11
11
14
27
U1-P7 R12
10
22
100
U1-P7 S5-S9
10
14
40
U2-P9 S2
10
13
30
U2-P4 R10
10
16
60
U2-P5 R22
11
17
54
U2-P6 S8
10
21
110
U2-P8 R15
10
18
80
U2-P8 R21
10
11
10
U2-P8 S11
10
14
40
U3-M26
10
15
50
U3-M27
10
14
40
U3-M28
10
11
10
U3-P1 R25-R26
10
11
10
U3-P9 R23
10
17
70
El hinchamiento de las arcillas es consecuencia de la hidratación y deshidratación
del espacio interlaminar de las esmectitas, y su importancia es crucial en los diferentes usos
industriales. Este tipo de mineral contiene un excedente de agua en el cristal y en presencia
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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133
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
de agua puede hincharse hasta 16 veces su volumen; al secar, produce un encogimiento,
de entre el 10-13% en el secado, cuando el máximo tolerable en la alfarería es del 6-10%
por ciento.
La expansión máxima fue registrada en la muestra P6S8 cuya expansión fue de casi
el doble de su volumen inicial. Todas las muestras presentaron alguna expansión, que en su
expresión mínima alcanzaban solo un 10% de su volumen inicial, por lo que a partir de este
método experimental se puede intuir que todas las muestras contienen cierta cantidad de
minerales del grupo de las esmectitas.
Figura 5.37: Ensayo de hinchamiento, muestra P6S8, la cual presentó mayor porcentaje de
expansión

CONTRACCIÓN Y COLOR DE COCCIÓN
Determinando la variación de una de las dimensiones de las probetas elaboradas con
la mezcla de arcilla y agua, y siguiendo el método descrito en la norma ASTM C-326 se
hizo la determinación de esta propiedad.
A partir del material pulverizado se construyeron probetas (largo 10 cm, ancho 1 x
alto 1 x cm), los cuales fueron secados a 110°C en una estufa de laboratorio, hasta llevarlas
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134
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
a una temperatura de 950°C, con un tiempo de permanencia de 60 minutos. Una vez
cocidos los ladrillos, se midió la longitud final de estos y se determinó la contracción lineal
que presentaban, el color y la textura de la pieza cocida, los datos obtenidos se pueden
apreciar en la tabla presentada a continuación.
Tabla 5.17: Ensayo de Contracción por Cocción. Colores tomados de tabla Munsell Soil Color chart
1975.
Contracción a
los 110°C (%)
Contracción a
los 950°C (%)
Contracción
Total (%)
Colores de
Cocción
(950°C)
U1-M11
3,45
0,02
3,47
Amarillo Rojizo
U1-M13
6,29
0,73
7,02
Marrón Rojizo
U1-M4
2,79
0,64
3,43
Amarillo Rojizo
U1-P7 S2
10,50
0,76
10,50
Rojo
U1-P7 S5
9,55
0,72
11,26
Rojo Claro
U2-P1 R18
10,50
1,06
11,56
Rojo Claro
U2-P1 R6
8,75
1,75
10,50
Rojo
U2-P1 S23-S24
6,60
0,64
7,24
Rojo Claro
U2-P6 S9
9,20
1,82
11,02
Rojo Claro
U2-P8 R18
12,10
5,91
18,01
Rojo Claro
U2-P8 R23
3,65
2,07
5,72
Rojo
U3-M24
11,88
1,70
13,58
Rojo
U3-M26
5,78
0,17
5,95
Rojo Claro
U3-M28
12,44
1,44
13,88
Rojo
U3-P1 R25-R26
9,15
2,53
11,68
Rojo Claro
U3-P9 R 22
8,99
0,42
9,41
Amarillo Rojizo
Muestra
La cocción confiere a los productos sus propiedades definitivas, que serán las que a
fin de cuenta permitirán comercializar el producto final. Por ello es de suma importancia
controlar y predecir la variación de tamaño que sufrirán las piezas de arcilla luego del
proceso de cocción. Según Liberto (1964) la contracción lineal puede variar entre 5-10%.
En la tabla 5.12 se puede observar que algunas muestras superan el 10% de contracción
lineal al quemado. Es necesario recordar que todas las muestras sometidas al ensayo de
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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135
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
contracción lineal se elaboraron con material pasante del tamiz #200 por ello tienen un
porcentaje de contracción alto porque al no contener material desgrasante la contracción
aumenta significativamente ya que los granos de arena sirven de soporte en las piezas de
arcilla y evitan la contracción y el agrietamiento. Los minerales de arcilla del grupo de las
esmectitas son los que presentan mayor problemas de cambio volumétrico por ello las
muestras que presentaron mayores contracciones lineales deben contener mayores
proporciones de este tipo de mineral.
En cuanto a los colores se refiere, el material crudo exhibe tonos que van del crema
a los verdes, en la figura 5.38 se observan los colores típicos de las piezas de arcilla antes
de ser llevadas al horno. Luego de la cocción a 950
las piezas adquieren una coloración
que va del pardo al rojo ladrillo. Las muestras que contienen muscovita en su constitución
mineralógica luego de la cocción presentan el brillo característico de este mineral.
Figura 5.38: Colores crudos de las muestras
Generalmente las arcillas que contienen Fe2O3 viran al color rojo luego de la
cocción. A medida que se aumenta la temperatura de cocción, el color se oscurece, en parte
porque la fase vítrea disuelve más óxido de hierro. La figura 5.39 muestra los colores de las
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136
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
muestras luego de permanecer cerca de 9 horas en el horno con una temperatura máxima de
950
.
Figura 5.39: Colores de cocción.

CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE AGUA
Las especificaciones sobre el porcentaje de absorción en piezas de arcilla solo es
relevante aquellas que estarán expuestas a la intemperie. Según el análisis realizado a las
muestras el promedio de absorción es de 22,79%. La Norma Venezolana COVENIN 2-78
especifica que para el caso de los bloques de arcilla el porcentaje de absorción no debe
superar el 20%.
En la Tabla 5.18 se encuentran los porcentajes de absorción de cada una de las
muestras ensayadas. El material utilizado para elaborar las briquetas consistió en su
mayoría de partículas pasantes del tamiz #200 y al igual que en el ensayo de contracción al
no contener material desgrasante la absorción aumenta significativamente ya que los granos
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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137
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
de arena presentan baja porosidad y permeabilidad lo que contribuye a que las piezas de
arcilla absorban menos agua luego del proceso de cocción.
Tabla 5.18: Ensayo de absorción de agua
Muestra
% Porcentaje de
Absorción
Muestra
% Porcentaje de
Absorción
U3-M22
25,78
U3-P1 R26
18,58
U1-M13
41,99
U2-P1 R18
24,77
U3-M26
23,62
U2-P6 S9
24,93
U1-M11
27,24
U1-P7 S5
26,52
U3-M24
16,75
U2-P8 R12
27,30
U3-M28
5,68
U2-P1 R6
32,60
U3-P1 S23
20,22
U1-P7 S2
12,72
U1-M07
13,13
-----
-----
5.4.3 ENSAYOS DE DIFRACCIÓN DE RAYOS X
La identificación mineralógica cualitativa se ha realizado mediante difracción de
rayos X (DRX). Un total de veinte (20) muestras de roca se sometieron a este ensayo,
mediante el análisis de roca total, para así identificar la mineralogía total de la muestra y
politipos de minerales de arcilla; los difractogramas generados en los ensayos se muestran
en el apéndice XIII. Los análisis de difracción de rayos X se llevaron a cabo en el
Laboratorio del Instituto de Ciencias de la Tierra, Facultad de Ciencias de la Universidad
Central de Venezuela. De cada muestra de roca se seleccionó una cantidad de muestra,
finamente molida hasta una granulometría inferior a 200 mallas (74 μ), que luego fue
homogeneizada cuidadosamente, de forma que la proporción analizada fuera representativa.
Se preparó la muestra en un soporte, una placa de aluminio con una ventana circular, donde
se colocó la muestra y se presionó después con otra placa de aluminio, consiguiéndose así
una superficie plana. Para todos los análisis se empleó un difractómetro de rayos X de
polvo, marca: Bruker, modelo: D8 Advanced, ajustado a 45 Kv x 20mA. Las condiciones
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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138
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
de las corridas y ajustes son las siguientes, intervalo de barrido2θ: 2 - 88°, velocidad de
escaneo de 3°/min.
En la siguiente tabla se muestra cualitativamente los minerales presentes en cada
muestra analizada.
Tabla 5.19: Resultados del ensayos de Difracción de rayos X. (Q) Cuarzo, (Ca) Calcita, (M)
Montmorillonita, (C) Caolinita, (I) Illita, (A) Albita, (Ar) Aragonito.
Muestra
Q
Ca
U1-M11
U1-M13
U1-M07
U1-P7 R14
U1-P7 S2
U1-P7 S5-S9
U1-P8 R15
U2-P1 R18
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
U2-P1 R6
U2-P1 S23-S24
U2-P2 S7-S9
U2-P5 R22-R24
U2-P6 S8
X
X
X
X
X
X
X
U2-P8 R23
U3-M22
U3-M26
U3-M27
U3-M28
U3-P1 R25-R27
U3-P9 R22
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Componentes mineralógicos
M
C
I
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
A
Ar
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Los resultados muestran que los principales minerales identificables en los
difractograma son cuarzo, calcita, aragonito, albita y minerales de arcilla como caolinita,
illita y del grupo de las esmectitas. De manera general la composición mineralógica de las
rocas estudiadas sigue un patrón común. Donde la totalidad de las muestras presentan
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
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139
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
cuarzo e illita en su composición mineralógica y la mayoría de ellas presentan carbonatos
como minerales constituyentes.
A partir de los difractogramas se pudieron identificar tres familias de minerales de
arcilla que coexisten dentro de las muestras analizadas: caolinita, illita y esmectita
(montmorillonita) y la presencia de minerales como el cuarzo, plagioclasas (albita) y minerales
calcáreos como la calcita y el aragonito.
Para la elaboración de ladrillos comunes y tejas, suelen utilizarse materiales
arcillosos compuestos predominantemente por illita y caolinita, con un porcentaje menor de
montmorillonita y clorita, a los que se agregan cuarzo y otros minerales detríticos de grano
fino.
Como se mencionó en el párrafo anterior, la caolinita y la illita son los principales
constituyentes plásticos de las pastas cerámicas. La caolinita posee baja plasticidad, seca
rápidamente pero no ofrece buena resistencia mecánica. La presencia de minerales de
arcilla del grupo de las esmectitas (montmorillonita) debe ser limitada pues en el proceso
cerámico la presencia de minerales de este tipo aún cuando aumentan la plasticidad de la pasta,
no es conveniente porque en el secado los objetos moldeados pierden volumen y se deforman,
por eso su uso debe ser cuidadosamente controlado; por ello, los productos cerámicos no
deben tener arriba de un tres (3%) o cinco (5%) por ciento de minerales de arcilla
expansivos. El índice de plasticidad de los minerales de la illita es menor que el de las
esmectitas, pero su plasticidad aumenta a medida que disminuye el tamaño del grano; la
presencia de potasio en la estructura de la illita le comunica cierto poder fundente en el proceso
cerámico.
Así mismo, el cuarzo y otros minerales detríticos como la albita fueron registrados
mediante el ensayo de difracción de rayos X. Los minerales como la albita (Na Al Si3O8)
pueden presentar alguna plasticidad pero muy baja, por eso se pueden considerar
antiplásticos o desgrasantes, pues son minerales que tienen temperaturas de fusión aun más
altas que el cuarzo y permanecerán estables durante el proceso de cocción. Las partículas
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
140
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
de sílice no presentan plasticidad y por eso son usadas comúnmente como antiplástico
además reducen la contracción. Los cristales de cuarzo cambian su estructura cristalina a
573ºC produciendo cambios de volumen lo cual puede afectar el producto cerámico. Por
eso debe programarse una menor velocidad de calentamiento entre 500 y 600ºC cuando se
efectúa el proceso cerámico para que la pasta que los contiene no sufra rupturas por esa
situación.
Los análisis de rayos X también arrojaron como resultado la presencia de calcita y
aragonito en las muestras analizadas. Este mineral no debe superar el 10% en peso en las
pastas cerámicas y debe estar triturado para su utilización. Esta clase de minerales ejercen
una acción fundente muy enérgica en las pastas cerámicas rebajando la temperatura de
cocción.
Según Velasco (2005) el carbonato cálcico se descompone durante la cocción, a
temperaturas por encima de los 850 ºC, liberando anhídrido carbónico y formando óxido de
calcio, según la reacción química:
CaCO3
CaO + CO2
El óxido de calcio resultante reaccionará, durante la cocción, con la sílice y la
alúmina presentes formando silicatos y silicoaluminatos (wollastonita, anortita, gehlenita).
Sin embargo, parte del óxido de calcio podría no reaccionar si se encuentra en partículas
muy grandes o debido a falta de sílice libre en esa zona, aunque hay que destacar que un
grano grueso de carbonato cálcico deja en el ladrillo un residuo de cal sin reaccionar, por
simples razones cinéticas de las reacciones que tienen lugar a altas temperaturas y por la
limitada superficie de reacción que ofrece dicho grano.
El óxido de calcio (cal viva) se hidrata con facilidad, de acuerdo con la siguiente
reacción, que es fuertemente exotérmica.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
141
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
CaO +H2O
Ca(OH)2
Cal viva
Cal apagada
Al producirse el “apagado” de la cal se origina un gran desprendimiento de calor y
lo que es más importante, un aumento del volumen del nódulo de cal, desarrollándose
fuertes presiones sobre la zona que rodea al nódulo, que, si está próximo a la superficie de
la pieza, hará que estalle y se forme un pequeño cráter, conocido como desconchado por
caliche como ocurrió con la briqueta elaborada con la muestra P4 R10 que se muestra en la
siguiente Figura 5.40.
Figura 5.40: Formación de granos de cal al utilizar materia prima no triturada. Nótese que luego de
la cocción de las piezas de arcilla los nódulos calcáreos sufren cambios químicos y volumétricos que
producen fracturas en las piezas de arcilla.
Los carbonatos pueden provenir de las limolitas arcillosas pero también de los
desgrasantes, actuando como antiplástico en las pastas crudas, la presencia de calcita no
reduce el encogimiento en el secado tanto como la sílice, mientras que el aragonito dentro
de las arcillas puede tener algunos beneficios en el producto final.
Cuando una arcilla exenta de cal se le van añadiendo cantidades crecientes de
CaCO3 (5-10%), se alteran notablemente sus principales propiedades, pues la contracción
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
142
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
va disminuyendo con la presencia de minerales calcáreos y también puede aumentar su
resistencia a la compresión hasta un 10%.
Aunque en los difractogramas no se detectó la presencia de minerales de óxidos de
hierro, en campo se observó la presencia de este tipo de minerales rellenando diaclasas,
fisuras y en delgadas capas de óxido de hierro, lo que influye en la coloración final de las
piezas de arcilla. Además, también funcionan como fundentes, disminuyendo la
temperatura de vitrificación de las piezas de arcilla, mejorando la impermeabilidad y
aportando resistencia mecánica y dureza a las piezas.
Así mismo, se encontraron vetas de yeso en algunas capas de la secuencia
sedimentaria, indicando periodos de sequía en la cuenca. Según Hsu, 1972, los sulfatos
precipitan cuando se ha evaporado cerca de 1/5 del volumen del agua contenida en la
cuenca. Este mineral es muy poco soluble en agua. Esta impureza de la arcilla es la que con
mayor frecuencia forma depósitos salinos en los ladrillos crudos, formando manchas
superficiales o permanentes, hasta que por acción de la humedad salen a la superficie
formando las eflorescencias.
5.4.4 ANÁLISIS QUÍMICOS
Los resultados de los análisis químicos fueron suministrados por la Consultora
GEOMIN C.A. Se analizaron en el Instituto Nacional de Geología y Minería mediante la
técnica instrumental analítica ICP-OES (Espectometría de emisión óptica con plasma
inductivamente acoplado), esta técnica es utilizada en química analítica para la
determinación de análisis multielementales, lo que permite realizar determinaciones
cuantitativas de elementos.
La composición química encontrada para cada muestra analizada fue comparada con
la establecida como “ideal” para uso directo en la alfarería común, (Tabla 4.4); para
establecer la aptitud o no del mineral para su uso en cerámica. A parte de la composición
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
143
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
química aproximada, mostrada en la tabla 5.20 la materia prima debe tener un bajo
contenido de material orgánico para que en el proceso de la cocción no queden espacios
vacíos por el consumo de este material, según Alvarado (2002). A continuación se
presentan los resultados obtenidos:
Tabla 5.20: Resultados de análisis químicos.
Muestra
Al2O3
Fe2O3
MgO
SiO2
Na2O
K2O
CaO
TiO2
P1 S2-S4
13,75
6,88
3
42,55
1,11
1,55
10,54
0,8
P1 S7-R6
12,78
7,44
3,67
38,78
0,42
1,28
13,12
0,8
P1 R18-S21
12,68
3,77
1,49
65,1
3,31
1,95
5,24
0,52
P2 S12-R14
13,05
7,3
2,65
34,22
1,45
1,24
11,8
0,79
P2 S25-S28
9,9
4,2
1,76
36,74
1,53
1,12
19,39
0,53
P3 S10-S12
13
7,18
3,47
30,92
0,36
1,27
14,53
0,79
P3 S15-S17
14,69
4,88
2,4
42,27
3,2
2,33
5,01
0,68
P4 R15-R16
12,12
5,45
2,94
47,22
1,76
1,72
12,54
0,61
P4 S7-R11
13,01
9,29
3,19
25,24
0,75
1,21
14,08
0,09
P6 S17-S18
11,47
3,46
1,39
59,17
2,81
1,73
8,7
0,48
En la tabla 5.20 se observa que los componentes mayoritarios de las muestras
analizadas son sílice y óxido de aluminio. El contenido de sílice varía entre 25 y 66% con
un promedio de 50.12%. El óxido de aluminio varía entre 9 y 14%. Al comparar los
valores registrados para estos óxidos con los valores requeridos mostrados en la Tabla 4.4,
ninguna de las muestras de esta formación presentan contenidos de sílice suficiente para
ser empleadas directamente como materia prima para alfarería común. Se le debe añadir
cuarzo, como desgrasante, para completar las proporciones requeridas; sin embargo, todas
las muestras cumplen con el tenor de Al2O3. En cuanto al óxido de hierro algunas muestras
superan el valor máximo recomendado pero en promedio alcanza cerca de un 5% por lo que
se encuentra dentro del rango recomendado y lo que asegura una coloración rojiza de las
piezas luego del proceso de cocción. El óxido de calcio tiene un promedio cercano al 12 %
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
144
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
siendo el contenido de CaO muy elevado cuando el máximo recomendado es de hasta el
2%. El MgO se encuentra ligeramente por encima de los valores recomendados y los demás
óxidos de elementos alcalinos si se encuentran dentro de los valores permitidos por lo que
se espera no tener problemas de eflorescencia en las piezas terminadas.
5.5
VOLUMEN APROXIMADO DEL DEPÓSITO
Para el cálculo promedio del volumen del depósito se empleo el método de las
secciones transversales, determinando el área aproximada para cada unidad litológica
informal utilizando calculada a partir de los perfiles geológicos y multiplicándola por la
longitud entre los perfiles (Anexo 3), mediante este procedimiento se estimó un volumen
total de 5.027.737 m3.
Los valores correspondientes para cada unidad litológica son los siguientes:
Tabla 5.21: Volumen aproximado para cada Unidad Informal
Unidad
Unidad I
Unidad II
Unidad III
Área
aprox. (m2)
4307,26
4913,35
2603,98
Espesor
aprox. (m)
405
427
455
Volumen
aprox. (m3)
1.744.440
2.098.590
1.184.706
El mapa topográfico utilizado para la realización del mapa geológico se encuentra
actualizado e incluye todas las modificaciones topográficas antrópicas, lo cual disminuye el
margen de error con respecto al cálculo del volumen.
Asimismo, se logró estimar el volumen correspondiente para los diferentes litotipos
estudiados, a partir del porcentaje total de cada litotipo estimado en cada unidad litológica
informal. La tabla 5.22 muestra los volúmenes estimados:
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
145
Castro & Rivero
5. Resultados y Análisis
Tabla 5.22: Volumen aproximado para cada tipo litológico
Litotipo
Porcentaje
total (%)
Volumen
aproximado (m3)
Limolitas
42
2.111.650
Areniscas
37
1.860.263
Conglomerados
16
804.438
Rocas carbonáticas
5
251.387
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda
El Marqués, Guatire, Municipio Zamora, Estado Miranda.
146
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6. Sumario, Conclusiones y Recomendaciones
6. SUMARIO, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En este estudio se caracterizaron las rocas sedimentarias pertenecientes a una
sección de la Formación Guatire (Plioceno-Pleistoceno), que conforman el subsuelo de un
sector de la hacienda El Marqués, Guatire, estado Miranda. Se examinaron características
sedimentológicas, petrográficas, físicas y químicas, mediante diversos ensayos de
laboratorio que permiten evaluar la calidad del material como materia prima en la industria
cerámica. Las conclusiones obtenidas a partir de esta investigación son las siguientes:
La sección estratigráfica estudiada en la cuenca Guarenas-Guatire está constituida
por 68 metros de rocas poco consolidadas, pertenecientes exclusivamente a la Formación
Guatire. Las sedimentos que formaron estas rocas fueron depositados en un ambiente
fluvio-lacustre esto se evidencia por la variación granulométrica que exhibe cambios
graduales de condiciones aluviales (presencia de superficies erosivas y aumento en el
tamaño de los clastos derivados de la erosión de los sistemas montañosos asociados) a
condiciones lacustres (depositación de sedimentos finos con laminación paralela, presencia
de rocas de origen bioquímico, precipitación de óxidos de hierro y de yeso).
Los litotipos que constituyen el depósito son los siguientes:
 Limolitas, pueden ser masivas o laminadas, en ocasiones suelen ser
arcillosas o por el contrario arenosas, frecuentemente calcáreas y pueden contener
óxidos de hierro y material carbonáceo.
 Areniscas lodosas friables, se presentan masivas o con laminación paralela y
inmaduras tanto textural como mineralógicamente.
 Paraconglomerados polimícticos formados por la acumulación de aluviones
sobre las zonas piemontinas provocados por lluvias esporádicas, pero torrenciales.
 Carbonatos de mezcla, de los cuales 80% fueron clasificados como micritas
arenosas, el porcentaje restante como arenisca micrítica. Esta rocas, mediante la
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El Marqués, Guatire,
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147
Castro & Rivero
6. Sumario, Conclusiones y Recomendaciones
descripción petrográfica, evidencian procesos diagenéticos como recristalización,
cementación y en algunos casos disolución de granos.
La difracción de rayos X permitió determinar que las lutitas están compuestas por dos
o más minerales de arcilla, generalmente illita y caolinita con presencia de minerales del
grupo de las esmectitas y de otros minerales que no son filosilicatos como cuarzo,
plagioclasas y carbonatos. Otros minerales que constituyen las rocas estudiadas son
muscovita, óxidos de hierro y sustancias orgánicas. Sin embargo este procedimiento solo
evalúa las muestras de manera cualitativa, por lo que se recomienda un análisis de
Difracción de Rayos X de la fracción menor a 2 μ para conocer cuantitativamente las
fracciones de cada tipo de arcilla.
Mediante la realización de los distintos ensayos de caracterización se confirmó el
potencial de las rocas estudiadas para la fabricación de productos pesados en la industria
alfarera tales como: ladrillos, tejas y baldosas. Los minerales de arcilla más abundantes en
las lutitas encontradas en el depósito son la illita y la caolinita; ambas constituyen el
material plástico y por la presencia de oxido de hierro las piezas de arcilla viran al rojo
luego del proceso de cocción, lo que resulta favorable. Por otro lado la fracción de arena,
presente en las areniscas lodosas friables, está constituida por partículas líticas, cuarzosas
y/o feldespáticas y puede ser utilizada como material antiplástico. Sin embargo hay que
tener presentes ciertas consideraciones:
-
Los análisis químicos demuestran que los componentes mayoritarios son la sílice y
el óxido de aluminio que son los componentes principales de las pastas cerámicas;
pero el óxido de calcio arrojó un promedio de 12% siendo una cantidad bastante
elevada debido a que el máximo valor recomendado es 2%; por ello es necesario
ajustar su contenido con técnicas industriales pues los carbonatos aumentan la
porosidad y permeabilidad de las piezas cerámicas, evitando su vitrificación luego
de la cocción lo que influye directamente en su ‘calidad técnica’, es decir, su
resistencia mecánica
a los esfuerzos, al desgaste, al ataque químico, dureza,
impermeabilidad, etc.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El Marqués, Guatire,
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148
Castro & Rivero
-
6. Sumario, Conclusiones y Recomendaciones
Se registró la presencia de yeso en forma de vetas en una capa de limolita arcillosa;
la inclusión de este sulfato inorgánico en la pasta cerámica podría causar
eflorescencias en las piezas de arcilla; por ello se recomienda verificar que el
contenido de sulfatos se encuentre dentro del rango permisible para prevenir
eflorescencias.
El mapa topográfico, utilizado como base para generar el mapa geológico, se
encuentra actualizado e incluye las modificaciones de carácter antrópico más recientes;
esto permitió estimar el volumen del depósito mediante el método de los polígonos
mediante el cual se obtuvo un volumen aproximado de 5.027.737 m3, del cual 2.111.650
m3 corresponden a limolitas, 1.860.263 m3 a areniscas, 804.438 m3 a conglomerados,
251.387 m3 a rocas carbonáticas.
Caracterización Geológica de las Rocas Sedimentarias de un Sector de la Hacienda El Marqués, Guatire,
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