Neotectónica de las fallas Ochomogo y Capellades y su relación con el sistema de falla Aguacaliente, falda sur macizo Irazú-Turrialba, Costa Rica
Neotectonics of the Ochomogo and Capellades faults and its relation with the Aguacaliente fault system, southern slopes of the Irazú-Turrialba massif, Costa Rica
Walter Montero1*, Wilfredo Rojas1, 2* & Lepolt Linkimer1, 2
*Dirección para correspondencia: Abstract ]]>
Geomorphic studies supplemented with geological information allow us to define the predominantly left-lateral strike-slip Capellades and Ochomogo faults. The Capellades fault connects with the Aguacaliente fault through the Cartago transpressive zone, including E-W folds and oblique (reverse-left lateral) faults. The Ochomogo fault is located between south San José and the southern slopes of the Irazú Volcano, is about 22 km long, and has a nearly left lateral strike slip ]]>
Keywords: Morphotectonics, neotectonics, seismicity, Irazú Volcano, Costa Rica.
Resumen
Estudios geomórficos complementados con información geológica permitieron definir las fallas predominantemente sinestrales Capellades y Ochomogo. Las fallas Capellades y Aguacaliente se conectan por medio de la zona de transpresión de Cartago caracterizada por fallas oblicuas inversas-sinestrales y pliegues de rumbos cercanos al E-W. La falla ]]>
Palabras claves: Morfotectónica, neotectónica, sismicidad, volcán Irazú, Costa Rica. Introducción
En la región ]]>
Fig. 1). Además, se ha definido un sistema ancho de fallas y pliegues activos denominado Cinturón Deformado del Centro de Costa Rica (CDCCR), donde predominan las fallas dextrales con rumbos entre N-S a NW, y fallas sinestrales, de rumbos entre E-W a NE, subsidiarias de las primeras (Marshall et al., 2000; Montero, 2001).
En este estudio se realizará un breve repaso del contexto tectónico del volcán Irazú, definiéndose las fallas Ochomogo y Capellades sobre su flanco sur (Fig. 1). Asimismo, se mostrará que ambas fallas forman parte del sistema de la falla Aguacaliente. La falla ]]>
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Contexto tectónico del Volcán Irazú
Dentro del macizo del volcán Irazú se localizan diversas fallas sobre sus flancos norte, oeste y sur (Fig. 1). ]]>
Fig. 1). Sobre el flanco norte, destaca en el sector distal del macizo, la falla Guápiles con un movimiento predominantemente inverso (Borgia et al., 1990; Montero, 2001). Dentro ]]>
Fig. 1). Montero (2003) interpretó que un salto derecho entre las fallas dextrales Atirro y Río Sucio originó la cuenca de tracción Turrialba-Irazú (definida por gris claro en Fig. 1), estructura dentro de la cual se localizan el volcán Irazú y los focos eruptivos monogenéticos. Igualmente, este último autor interpretó que fallas como la Irazú se pueden asociar con los esfuerzos tensionales que operan dentro de esta estructura transtensiva. En la zona cuspidal del ]]>
Fig. 1).
La falla Aguacaliente
Estudios previos
La falla Aguacaliente es una de las ]]>
Fig. 1), asiento de la mayoría de la población e infraestructura costarricense. Con esta falla han sido asociados diversos terremotos históricos de magnitudes intermedias (5,0 ≤ Ms ≤ 6,5), donde destacan los terremotos del 13 de abril de 1910 (00:37 y 01:05 hora local; M ~5,0 y Ms 5,8 respectivamente; epicentro del último en Figura 1) y el ]]>
s 6,1), que destruyó la ciudad de Cartago y otros poblados cercanos (epicentro en Figura 1; Montero & Miyamura, 1981; Montero et al., 2005; Montero, 2010). La falla Aguacaliente ha sido caracterizada por su movimiento predominantemente sinestral y un trazo de rumbo variable entre NW a E-W en sus diversos segmentos (Woodward & Clyde, 1993; Fernández y Montero, 2002; Montero et al., 2005; Montero & Kruse, 2006). Al oeste se inicia con el segmento de falla Salitral y ]]>
Fig. 1). Al sureste de San José tiene un rumbo entre E-W y WNW y se subdivide en dos trazas: Aguacaliente y la que se denomina en este trabajo como falla Ochomogo (Fig. 1). Al oeste de Cartago, el sector noreste de esta última falla había sido identificado por Woodward & Clyde (1993) como lineamientos de Ochomogo. Los ]]>
Fig. 1). Igualmente, se redefinirá el trazo de la falla Ochomogo mediante criterios ]]>
La falla Ochomogo y su relación con la transtensión de Cartago
Montero & Kruse (2006) consideraron que la geometría de las trazas de la falla Aguacaliente en el valle de Coris y en el sector este de los cerros de La Carpintera sugerían una estructura transtensiva. En este estudio, profundizamos en esta propuesta definiendo con nuevos ]]>
Figs. 2 y 3a). Entre los cerros de ]]>
Fig. 2). Esta última puede explicarse por el levantamiento del bloque oeste a lo largo de la falla. Asimismo, al bajar de Ochomogo, la falla cruzaría depósitos de lahares con alteración hidrotermal. Entre los ríos Arriaz y Taras se sugieren dos trazas marcadas por escarpes y entre estas una ]]>
Fig. 2). Hacia el este, se observan escarpes de falla facetados al sur incluyendo uno prominente en la margen derecha del río Reventado. Mediante un estudio de fotos aéreas con control parcial de campo, se ha logrado distinguir varios abanicos predominantemente laháricos asociados con el anterior río (AA1 a AA5 en Fig. 2). Una ]]>
Fig. 1, ver ]]>
La transpresión de Cartago y ]]>
Montero & Kruse (2006) habían planteado dos posibles alternativas para continuar la falla Aguacaliente al este de Cartago, una de las cuales sería de un rumbo NE y otra de un rumbo aproximado E-W. Aunque no se descarta la última hipótesis, porque por ejemplo en el sitio 1 (
Fig. 2) se encontraron fallas de rumbo N60°- 70°E, 60°-70°S cortando una ignimbrita en la margen derecha del río Blanquito, nuestra nueva interpretación soporta claramente la primera hipótesis de que la falla Aguacaliente se continúa al noreste mediante un relevo transpresivo ubicado entre el sur de la ciudad de Cartago y el norte de la ciudad de Paraíso, donde conectaría con la falla Capellades (ver adelante). Las evidencias a favor de esta interpretación se discuten a continuación. ]]>
Montero & Kruse (2006) discutieron ampliamente las evidencias morfológicas, geológicas y geofísicas, que les permitieron interpretar que la fila de colinas ubicada al sur de Cartago (L1 a L3 en Fig. 2), facetadas al sur, rumbo cercano al E-W y subyacidas por depósitos de lahares, se relacionan con una falla con componentes inversa y sinestral. Más recientemente, Montero et ]]>
Fig. 2), encontraron fallas con componente inversa inclinadas al norte y cortando depósitos aluviales recientes. En otra trinchera ubicada del lado norte de la anterior loma, encontraron bandas arcillosas de color gris en la parte superior de un lahar, que varían de inclinación de 20° al N en el flanco norte de la loma a sub-horizontales en la parte alta de la misma, lo cual les sugirió el plegamiento de esta unidad. Depósitos ]]>
Fig. 2). Con base en lo anterior, se interpreta que el lado sur de las lomas L1 a L3 corresponde con un frente de falla inversa inclinado al norte con componente sinestral. Es de observar que Quintanilla et al. (2008) interpretaron la presencia de la falla Aguacaliente al sur de Cartago con base en perfiles estratigráficos obtenidos de perforaciones y sugirieron una componente inversa en algunos sectores de la misma. ]]>
El frente inverso ubicado del lado sur de las lomas mencionadas anteriormente, se relevaría al noreste con una estructura antiforme que se interpreta subyacería una loma con eje de rumbo WNW, que se ubica al ESE de la ciudad de Cartago (Fig. 2). Como evidencia de la misma tenemos: 1. La existencia de esta loma morfológicamente ]]>
Fig. 2). 2. Curso anómalo del río Toyogres (indicado por flechas negras en Fig. 2). Del lado norte de la loma, el río Toyogres fluye al SSW hasta alcanzar el flanco NE de la loma, la cual bordea cambiando su curso primero al SE y luego al SSW y luego al salir de la loma tiene un curso al SSE. El anterior curso del río Toyogres en forma arqueada se considera anómalo, y sugiere el crecimiento de un pliegue anticlinal, cuya nariz ha venido desplazando el río hacia el este, provocando que el río tenga un curso con la forma ]]>
Fig. 2), lo cual indica un suavizamiento en el perfil de equilibrio del río al salir al sur de una estructura en proceso de levantamiento. Es de observar que, al sur de la loma anómala anterior, existen otras formas que pueden considerarse anómalas porque no siguen el patrón del abanico, como son una zona de aplanada subhorizontal (SA1 en
Fig. 2) y una fila con un eje de rumbo ESE (línea a trazos largos gruesos en Fig. 2), que tiene un eje ESE de rumbo similar a la loma anómala discutida previamente. Esta zona es drenada por la quebrada Zopilota y sus afluentes.
La estructura antiforme anterior se relevaría al oriente con una zona limitada por un escarpe de ]]>
Fig. 2).
El frente de levantamiento anterior se releva al este contra otro de rumbo cercano al E-W, pero con un escarpe de una altura mayor, entre 125 – 200 m. El escarpe frontal facetado al sur se suaviza al norte con una zona subhorizontal (SA3 en Fig. 2). Del lado occidental y oriental de las anteriores lomas, los drenajes muestran un patrón arqueado al oeste y este, ]]>
Fig. 2). En el sector oeste, los principales drenajes arqueados al oeste son el río Páez y una quebrada al oeste del anterior río. El río Páez muestra un desvío a la izquierda al cruzar el frente y tiene un valle ancho aguas arriba de este, incluyendo un amplio depósito aluvial sobre la margen izquierda (indicado por DAP y con simbología de líneas finas en Fig. 2), mientras que aguas abajo de la traza está ]]>
Fig. 2) se determinó una falla secundaria sinestral-inversa, de rumbo N85°W, 70°S y ]]>
Fig. 3b).
Un último aspecto llamativo es el curso al suroeste del río Reventado al disectar el abanico AA4, y luego bordear del lado oeste y con un curso ligeramente arqueado el abanico ]]>
Como se verá ]]>
La falla Capellades en la falda del volcán Irazú
La falla Capellades se inicia a lo largo de dos trazas sub-paralelas, que se relevan a la derecha, al NNE ]]>
Fig. 1). En este sector, la falla corta formas de origen volcánico caracterizadas por colinas con divisorias bajando al SE, drenadas por quebradas y ríos con valles angostos. Al norte de la finca Pandora, la traza norte muestra desvíos izquierdos al cruzar la quebrada Parruás (~0,09 km, entre flechas negras en Fig. 4; cuadro 1) y en una quebrada afluente (~0,11 km, entre flechas ]]>
Fig. 4; cuadro 1) y además se observaron quebradas descabezadas, desvío de divisorias, contraescarpes y cambios de pendiente (Figs. 4 y 5a). Hacia el este, la traza norte pierde expresión. La traza sur sigue valles lineales, desvíos de divisorias, hay posibles quebradas descabezadas, desvíos izquierdos en las quebradas Regado (~0,06 km, entre flechas grises ]]>
Fig. 4; cuadro 1) y Cipreses (~0,12 km, entre flechas blancas en Fig. 4; cuadro 1) y de la loma entre estas (Fig. 4). Depósitos fluviales recientes, posiblemente represados, se observan aguas arriba de la última quebrada. Más al NE, ]]>
Figs. 1 y 4). Debido a lo anterior, no fue posible definir el trazo de la falla Aguacaliente por unos 3 km.
Del lado oriental de ]]>
Fig. 6). Asimismo, la traza de falla atraviesa una depresión semicircular abierta al sur, de origen desconocido, pero que puede ser relacionada con un mega-deslizamiento (¿co-sísmico?), del tipo descrito por Alvarado et al. (2004) en otras partes de Costa Rica. Entre los posibles indicadores ]]>
Fig. 6). En la margen izquierda de la quebrada Presidio, se presenta un depósito aluvial, aguas arriba del cruce de la falla. Al sur de Pacayas se observa un desvío izquierdo de ~0,1 km en el río Pacayas (entre flechas negras en Fig. 6; cuadro 1) ]]>
Fig. 6; Fig. 5b). Sobre la margen derecha del río Birrís, una fila de rumbo SSW, que define el borde este de la depresión circular anteriormente mencionada, se corta al NNE contra la traza de falla (sitio 3 en Fig. 6). ]]>
Al cruzar al NE el río Birrís, la traza de falla se muestra prominente. Al sur de ]]>
Fig. 6). Dicha quebrada tiene un valle profundo aguas abajo de la falla, mientras que aguas arriba, su cauce es superficial y con un área de cuenca muy pequeña. El desplazamiento izquierdo máximo estimado es ~0,67 km (marcado por triángulos blanco y gris oscuro en Fig. 6; cuadro 1) y el mínimo es de ~0,4 ]]>
Fig. 6; cuadro 1). Linkimer (2003) propuso que la falla Pacayas, la cual consideró como un ramal del sistema de falla Navarro, originó el descabezamiento de la quebrada Honda y estimó un desplazamiento sinestral de ~0,9 km. En este estudio se propone que el descabezamiento ]]>
Fig. 6). Los valores de desvíos anteriores son difíciles de estimar, porque ambos drenajes tienen cursos sinuosos al cruzar la falla y por la presencia de ]]>
Al ENE del poblado de Capellades se sugiere una doble traza (sitio 4, Fig. 6); estas trazas desplazan una colina y muestran escarpes facetados y valles lineales. Más al NE, la traza sur se evidencia por escarpes facetados al norte y un ]]>
Fig. 6; cuadro 1 y Fig. 7a). Del lado occidental del anfiteatro de avalancha de Coliblanco (Alvarado et al., 2004), se observan dos colinas alineadas con la traza de falla y separadas por valles lineales (sitio 6 en Fig. 6 y Fig. 7b). Dichas colinas se ]]>
Fig. 6; cuadro 1). Al NE del sitio anterior se localizan otras colinas de un rumbo SSE y que sugieren estar desviadas ~0,30 km (flechas gris claro en Fig. 6; cuadro 1). ]]>
Fig. 6; cuadro 1). Más al NE, la traza de falla pierde prominencia.
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La falla Capellades en las faldas del volcán Turrialba
Este sector de la falla fue estudiado parcialmente en el campo y los resultados se basan principalmente en interpretaciones obtenidas de las fotografías aéreas. Sobre las faldas sureste y este del volcán ]]>
Figs. 1 y 8). El trazo de la falla en este sector es similar al segmento de falla Santa Cruz del sistema de falla Navarro reconocido por Linkimer (2003). La falla parece originar desvíos izquierdos al cruzar los ríos Jesús María (~0,05 km, sitio 1 en Fig. 8; cuadro 1), Aquiares ]]>
Fig. 8; cuadro 1), Guayabito (~0,3 km; entre flechas grises en Fig. 8, cuadro 1), y Guayabo (~0,3 km; entre flechas blancas en Fig. 8; cuadro 1), al igual que del talud NE de la fila ubicada entre la quebrada Loca y el ]]>
Fig. 8; cuadro 1) o de su divisoria (~0,2 km; entre rombos negros en Fig. 8; cuadro 1). Una zona deprimida, que termina en forma de herradura al oeste contra la falla, y se abre en dirección SE, sugiere haber sido originada por un mega-deslizamiento, que fue movilizado a lo largo del río Guayabito (Fig. 8). ]]>
Fig. 9). Continuando al NE, la falla origina desvíos izquierdos en los ríos Lajitas (~0,2 km; entre triángulos negros en Fig. 8;
cuadro 1), Lajas (~0,16 km; entre triángulos grises en Fig. 8; cuadro 1) y en la quebrada Caño Seco (~0,1 km; entre triángulos gris claro en Fig. 8; cuadro 1). Escarpes facetados al este se presentan a lo largo de la traza de falla en este ]]>
figura 8 (ver Fig. 1).
Discusión
Sismicidad ]]>
En la sismicidad histórica recopilada hasta el siglo XIX no se ha interpretado ningún sismo destructivo que pueda ser relacionado con la falla Capellades (Peraldo & Montero, 1994 y 1999). En el siglo XX, el terremoto del 4 de mayo de 1910 (Ms 6,1), que fue asociado con una ruptura de la falla Aguacaliente entre el valle de Coris y el sur de ]]>
Fig. 1; Montero & Miyamura, 1981), no parece haber disparado actividad de réplicas en la falla Capellades (Peraldo & Montero, 2010). Lo anterior sugiere que la ruptura al este, asociada con el anterior terremoto, se paró dentro de la zona transpresiva de Cartago, la cual actuó como una barrera geométrica. Veinte y tres años después del sismo anterior, Schaufelberger & Jiménez (1933) reportan un temblor el 22 de marzo de 1933, para el cual definieron un área mesosísmica ubicada entre Santa Cruz de Turrialba y Cartago, ]]>
Con respecto a la sismicidad ocurrida en los últimos 35 años (1975-2010), los estudios han estado enfocados en la falla Aguacaliente y su continuación al oeste (p. e., Montero & Dewey, 1982; Fernández & ]]>
figura 10. La actividad sísmica se ha localizado especialmente del lado sur de la falla Aguacaliente. Asimismo, existe una importante sismicidad cerca de los relevos transpresivos localizados al oeste de la falla Aguacaliente. Con relación a los temblores ocurridos cerca de la ciudad de Cartago, destaca que varios pueden ser relacionados con la falla ]]>
La sismicidad que puede asociarse con la falla Capellades ocurrida durante el período indicado ha sido bastante baja (Fig. 10). Se realizaron tres mecanismos focales para tres temblores ocurridos cerca de la traza de esta falla (Fig. 10).
Los numerados 1 y 2 son consistentes con una falla noreste de movimiento izquierdo, aunque el 2 también puede ser asociado con fallamiento normal de rumbo cercano al N-S. El mecanismo focal 3 tiene los planos nodales rotados en sentido contrario a las manecillas del reloj con respecto a 1 y 2, y su epicentro fue localizado unos 3,5 km al noroeste de la falla Capellades. Este mecanismo se puede relacionar con el sistema de falla ]]>
Fig. 1) o con procesos magmatotectónicos asociados al macizo Irazú-Turrialba. La relación tectónica entre las fallas Aguacaliente, Ochomogo y Capellades ]]>
Entre las fallas Aguacaliente y Ochomogo se define una zona deprimida que es ocupada por los valles de Coris y del Guarco. Hasta mediados del siglo pasado, el sector oeste del valle de Coris era una zona suamposa o lagunar, mal drenada. Los bordes de ambos valles son limitados por zonas escarpadas, especialmente evidente en el lado este de los cerros de La Carpintera. La geometría de ambas fallas define en el valle de Coris el ápice de una zona de tracción que se abre al este dentro ]]>
Es posible que en el pasado la falla Aguacaliente se extendiera originalmente más al este de lo que se muestra en las figuras 1 y 10 como se ]]>
Fig. 10) y la propuesta de que el terremoto de 1910 alcanzó a romper hasta la barrera ]]>
Posible relación de la falla Capellades y las estructuras de colapso gravitacional
Tres cicatrices de colapso gravitacional se muestran en este estudio, dos de las cuales se reportan por primera vez (Figs. 6 y 8). Las mismas se ubican cerca o a lo largo de la traza de la falla Capellades en sus sectores central y oriental. La localizada entre Pacayas y Capellades es cortada por esta ]]>
Fig. 6). La de Coliblanco se localiza al NW de la misma. En el caso de la del este de Santa Cruz, parte de su corona está a lo largo de la traza y luego se abre del lado SE de la falla (Fig. 8). La ubicación de estas cicatrices de colapso con respecto a la falla Capellades, permite suponer que pueden estar relacionadas con la actividad sísmica de la misma. Los depósitos originados por el colapso gravitacional de estas estructuras son lahares y debris ]]>
que se depositan en las depresiones ubicadas especialmente al sur y al este del macizo Irazú y Turrialba. Pavanelli et al. (2004) consideraron que los lahares y debris avalanche ocurridos en el flanco sur del volcán Irazú, se relacionan con la caída de ceniza y fuertes lluvias, o con un origen sísmico. Lahares o debris flow originados a partir de actividad sísmica fueron observados recientemente a ]]>
w 6,2) del 8 de enero del 2009 (Alvarado, 2010). Sin embargo, la relación causal entre ambos tipos de estructuras puede ser muy difícil de demostrar, dados los problemas de datación de eventos paleosísmicos que existen para las fallas activas más atrás de unos 10 ka. Asimismo, deben determinarse las edades de las estructuras de colapso y de los depósitos generados a partir del colapso. Para el debris avalanche asociado con la de Coliblanco, ]]>
Desvíos izquierdos y tasa de deslizamiento de la falla Capellades
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En el cuadro 1 se han incorporado los desvíos de diferentes formas del terreno, especialmente de drenajes, que fueron determinados a lo largo de la falla Capellades. El cuadro lista los datos que consideramos más confiables, aunque en las figuras 4, 6 y 8 se sugieren otros. Por otro lado, ]]>
Fig. 6, Denyer & Alvarado, 2007). El desvío máximo estimado es de 0,67 km y se asocia con el descabezamiento de la quebrada Honda en el curso superior del río Birrís, el cual se considera un río relativamente antiguo dentro del macizo y parece estar acorde con las edades estimadas para los depósitos volcánicos que corta. Con base en los anteriores valores, se estima una tasa de deslizamiento entre 1,1 a 3,3 mm/año. Estos ]]>
Conclusiones
Se han identificado las fallas ]]>
s 6,1; Alonso-Henar, 2011), se puede inferir que la falla Capellades presenta una mayor amenaza sísmica en el momento presente.
Agradecimientos ]]>
Este artículo forma parte de las actividades de los proyectos de investigación 830-A8-133 y 830- B1-504 financiados ambos por la Universidad de Costa Rica y el segundo también mediante el Fondo de Incentivos del Ministerio de Ciencia y Tecnología, instituciones a quienes agradecemos su apoyo. Se agradece a Elena Badilla por proporcionar los modelos de elevación digital que sirvieron de base para dibujar varias figuras y estimar mejor los valores de desvíos descritos en el ]]>
cuadro 1. Willy Salazar colaboró en la selección de los datos sismológicos. Nury Morales colaboró en el trabajo de campo. Se agradece a Guillermo Alvarado, Ivonne Arroyo y José Miguel Azañón por sus valiosos comentarios, los cuales permitieron mejorar este trabajo. Referencias
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*Correspondencia a: Walter Montero. Centro de Investigaciones en Ciencias Geológicas, Universidad de Costa Rica, Apdo. 11501-2060, Ciudad Universitaria Rodrigo Facio, Costa Rica. wmontero@geologos.or.cr Wilfredo Rojas. Centro de Investigaciones en Ciencias Geológicas, Universidad de Costa Rica, Apdo. 11501-2060, Ciudad Universitaria Rodrigo Facio, Costa Rica. Escuela Centroamericana de Geología, Universidad de Costa Rica, Apdo. 214-2060, Ciudad Universitaria Rodrigo Facio, Costa Rica. Lepolt Linkimer. Centro de Investigaciones en Ciencias Geológicas, Universidad de Costa Rica, Apdo. 11501-2060, Ciudad Universitaria Rodrigo Facio, Costa Rica. Escuela Centroamericana de Geología, Universidad de Costa Rica, Apdo. 214-2060, Ciudad Universitaria Rodrigo Facio, Costa Rica. 1. Centro de Investigaciones en Ciencias Geológicas, Universidad de Costa Rica, Apdo. 11501-2060, Ciudad Universitaria Rodrigo Facio, Costa Rica. Autor para contacto: wmontero@geologos.or.cr 2. Escuela Centroamericana de Geología, Universidad de Costa Rica, Apdo. 214-2060, Ciudad Universitaria Rodrigo Facio, Costa Rica