GL 61A Geología de Campo II, Semestre de Otoño año 2007.(15 UD) Horas Semanales: 7.5

Profesor: Victor Maksaev, Geólogo, Ph.D.

Objetivo del curso

El curso Geología de Campo II es un curso de carácter práctico en el que el alumno debe demostrar su capacidad para realizar un levantamiento geológico, poniendo énfasis en los principios, conceptos y técnicas de levantamiento en terreno y su representación cartográfica-geológica. El mapeo geológico consiste en la representación gráfica de las características geológicas de un sector de la superficie terrestre, con su estructura y relaciones de contacto. El mapeo es fundamental para la solución de problemas estratigráficos y estructurales, así como a la prospección de recursos minerales.

Este es un curso de síntesis, donde el alumno debe aplicar todos los conocimientos básicos adquiridos durante sus estudios de la carrera de geología. Es requisito, además del trabajo de terreno, la confección de un mapa geológico, con sus respectivas secciones geológicas interpretadas (en forma consistente con el mapa y con la misma escala horizontal y vertical), la elaboración de un informe geológico de nivel profesional y la presentación de los datos obtenidos en una charla al final del semestre.

Dado que Geología de Campo II es un curso avanzado de la carrera de Geología los alumnos se suponen capacitados para realizar un levantamiento geológico de terreno (mapeo) y se espera también que sean capaces de comprender por si mismos el entorno geológico del área a estudiar y caracterizarla adecuadamente en una representación cartográfica (mapa geológico). En otras palabras, se espera que los alumnos lideren el estudio en terreno con el apoyo y guía de los profesores (cátedra y auxiliar) y no sean entes pasivos esperando instrucciones.

En este curso el objetivo primario es desarrollar en forma práctica los métodos de mapeo geológico de campo. Se realizará una salida a terreno de 14 días de duración (24 de Abril a 7 de Mayo del 2007 en la zona de la Quebrada Asientos III Región) en la cual se efectuará un levantamiento geológico a escala 1:25.000, para lo que se utilizará fotografías aéreas color a escala 1:20.000, una base topográfica 1:50:000 del Instituto Geográfico Militar y como apoyo una imagen de satélite. La información obtenida en terreno debe ser vertida en un mapa geológico con la adecuada simbología y leyenda. El trabajo de terreno deberá producir un mapa geológico que represente debidamente las unidades estratigráficas mapeadas, los cuerpos intrusivos y estructura geológica existente. Se deberá realizar la interpretación de secciones geológicas del área levantada y se redactará un informe describiendo la geología y la interpretación de la historia geológica del sector estudiado. El énfasis del informe debe ser en la presentación e interpretación de los datos obtenidos en terreno.

Mediante la experiencia del curso, se espera que los estudiantes aprendan realizando un trabajo geológico en una situación real y demuestren capacidad en lo que se refiere a

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técnicas de observación en terreno, mediciones e identificaciones suficientes como para elaborar mapas geológicos de las rocas aflorantes, sedimentos superficiales y formas del relieve. El cumplimiento de esas labores será evaluado en base al mapa geológico producido, sus respectivas secciones y columnas estratigráficas y los informes individuales preparados por los estudiantes.

Requisitos

1. La asistencia diaria y participación activa en todas las salidas a terreno y actividades relacionadas. 25% de la nota final (promedio de calificación por apreciación de profesor de cátedra y del auxiliar).

2. Mapa geológico, secciones geológicas interpretadas y columna estratigráfica respectiva. 30% de la nota final.

3. Informe final 30% de nota final.4. Presentación verbal (charla) del trabajo realizado y las conclusiones que emanan del

estudio una vez concluido (fin de semestre). 15% de la nota final.

Materiales

Los mapas serán elaborados sobre una base de fotografías aéreas, escala 1:20.000, mapas topográficos y una imagen de satélite. Estos materiales les serán entregados conforme sea necesario. El equipo de campo mínimo que necesita cada integrante del grupo se enlista en la siguiente tabla.

Equipo geológico personal (brújula, martillo, lupas, lápices, porta-mapa, etc.)Equipo adicional (por persona o grupo, previo acuerdo) Libreta de terreno Carpa para acampar (y los accesorios necesarios para lo mismo, como linterna, etc.) Lápices (duros y suaves) Gomas (duras y suaves)Saco de dormir Artículos de aseo personal Lápices de colores Ropa para campo (frío y calor; incluyendo sombrero/gorra, bototos, etc.). La zona de estudio es desértica de altura y en la época de la salida a terreno pueden haber tanto días de calor (sobre todo en las quebradas) como días de frio y viento (sobre todo en los cordones montañosos).Un buen calzado (bototos) es importante para el trabajo de terreno, ya que se debe caminar por terrenos montañosos y basta una espina de cactus clavada en un pie para limitar severamente la capacidad de moverse y realizar el trabajo encomendado.Utensilios para la comida y cubiertos Lupa (10-14X) Cantimplora Brújula con clinómetro integrado

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Mochila para trabajo de campo Martillo

Plumón (para marcar rocas) Bolsas para muestrasCorchetera o similar para cerrar bolsas

¿Qué es Geología de Campo?

La geología de campo es aquella que se desarrolla en terreno (campo) esencialmente para la obtención de datos (información geológica). Las rocas, minerales, sedimentos y suelos están en terreno y es allí donde pueden observarse. Entonces, la geología de campo consiste en los métodos para observar, describir e interpretar las estructuras y materiales de los afloramientos.

La metodología para la recolección de información en terreno depende esencialmente del propósito específico del trabajo de terreno y su escala. Algunos estudios pueden ser tan simples como visitar un afloramiento específico o cantera, realizando notas y dibujos esquemáticos de las relaciones entre ciertas rocas y/o recolección de algunas muestras. Otros trabajos requieren de varias semanas o meses de mapeo geológico, muestreo sistemático; además de una cuidadosa integración de información de terreno y datos laboratorio.

Uno de los propósitos más comunes del trabajo de campo es la confección de mapas geológicos y sus respectivas secciones. En este caso es muy importante la identificación de las rocas aflorantes (litología), la estructura de las mismas (medición de rumbo y manteo de estratos) o de la zona (medición de rumbos y manteos de fallas y/o fracturas), así como determinar su extensión areal, relaciones de contacto con otras rocas y representarlas cartográficamente en forma correcta (simbología y códigos de colores). El mapeo geológico es tan esencial que para muchos es considerado sinónimo de geología de campo.

Sin embargo, existen otros estudios de terreno que no necesariamente son de mapeo geológico propiamente tal. Por ejemplo, también es posible representar cartográficamente características específicas de las rocas como alteración hidrotermal, mineralización, estructuras o medidas estructurales, composición química, características geofísicas, etc.

En estudios de detalle es virtualmente imprescindible representar distintos tipos de información en mapas separados, los que tradicionalmente se han realizado y todavía se realizan en medios transparentes para que puedan sobreponerse encima de un mapa geológico o topográfico base para interpretar la información que representan. Sin embargo, en la actualidad existen los Sistemas de Información Geográfica (SIG o “GIS” en inglés) que son bases de datos computacionales diseñadas para el manejo de información georeferenciada. En los SIG los datos se manejan en distintas capas de información (“layers”), las que se pueden combinar a voluntad del operador de acuerdo a algún propósito específico (por ejemplo, se puede combinar datos de geología con geofísica y/o

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geoquímica). Estos sistemas permiten el manejo de grandes volúmenes de datos. Sin embargo, el geólogo sigue siendo quien debe proveer la información (datos de terreno) para incorporarla a la base de datos georeferenciada (las capas del SIG). Se debe tener en cuenta que el propósito primordial del curso de Geología de Campo es realizar un ejercicio práctico de recoger información en terreno e integrarla en un mapa geológico y las respectivas secciones, interpretándola adecuadamente. El manejo de información georeferenciada se facilita a al realizarlo en forma computacional, pero es esencial la obtención de dicha información en terreno, donde es imprescindible la observación del geólogo.

Muchas características geológicas no son obvias en terreno, por ejemplo muchos pliegues, fallas o discordancias solo pueden descubiertas por el mapeo geológico sistemático y aunque estas estructuras geológicas puedan ser eventualmente visibles en algún afloramiento ellas deben mapearse en áreas extensas para comprenderlas a cabalidad. Los mapas geológicos sirven para construir secciones geológicas que nos permiten visualizar lo que ocurre en subsuperficie y los mapas geológicos y respectivas secciones son el medio ideal de representar una gran cantidad de información para otras personas. Mucho del trabajo práctico del geólogo consiste en la interpretación y representación de información geológica en mapas y secciones a distintas escalas, independientemente que esto se realice en papel o mediante el uso de un computador en forma analógica o numérica.

Aunque el mapeo geológico es esencial para el estudio de campo, las observaciones hechas en afloramientos individuales son fundamentales. Para poder mapear rocas estas deben ser primero identificadas y se debe determinar si son representables a una determinada escala. En este curso la escala de trabajo será 1:25.000, lo que significa que 1 mm en el mapa equivale a 25 m en terreno. Esto implica que unidades de roca de pocas decenas de metros de extensión no pueden ser representadas adecuadamente en el mapa geológico a dicha escala; por ejemplo, esto es aplicable a diques, pero su eventual presencia debe ser descrita en el informe, así como su litología y su orientación preferencial si es que tienen alguna.

Muchas relaciones genéticas de las rocas solo se pueden comprender después de una observación cuidadosa de los afloramientos. Por ejemplo, si se presenta una roca ígnea concordante dentro de una secuencia estratificada de rocas sedimentarias ella puede corresponder a tanto a una colada de lava como a un sill, solo una detallada observación de uno o varios afloramientos nos puede definir cual es la alternativa correcta.

Por otra parte, una de las tareas importantes de los geólogos es realizar o supervisar muestreos en terreno. Estos pueden ir desde la recolección de fragmentos de rocas que sirvan para apoyar la descripción de las rocas en terreno con estudios más finos en gabinete mediante lupa de mayor aumento o en secciones transparentes, muestreos paleontológicos de fósiles y hasta muestreos sistemáticos de afloramientos o trincheras en el caso de yacimientos minerales o proyectos de exploración minera (en este caso usualmente para su análisis químico). Toda muestra geológica debe tener una identificación (usualmente un código y un número correlativo) y un registro que puede ser gráfico como la ubicación en un plano topográfico o numérico en coordenadas (x,y,z) o idealmente ambos. Las muestras sin identificación o sin datos de ubicación no sirven para nada y son un gasto

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inútil. Además, cualquier muestreo que realice un geólogo debe tener en consideración la representatividad de la muestra. Aunque sea un fragmento de roca para un estudio petrográfico macro o microscópico es necesario que dicho fragmento sea representativo de la unidad que se intenta describir. Es relativamente frecuente que durante el trabajo de terreno se extraigan muestras de aquellas rocas que son raras, en desmedro de aquellas que realmente son representativas de las unidades de rocas relevantes de una zona, lo que puede redundar en un sesgo respecto a la realidad geológica que se intenta representar.

El trabajo de terreno es intrínseco de la geología y no es raro que algunos geólogos, sobre todo aquellos que trabajan en exploración minera, pasen largos períodos en terreno (con todos los problemas que ello implica para la vida familiar o emocional). La observación, medición, descripción, representación gráfica y muestreo geológico debe hacerse en el campo (aunque campo pueda significar realizar observaciones en una mina bajo tierra). El geólogo debe ser capaz de recoger toda la información necesaria para el propósito específico que está realizando, mapeo geológico, estudio estratigráfico, análisis estructural, mapeo de estructuras mineralizadas, etc. Obviamente un especialista en un determinado tema podrá obtener más información de un afloramiento respecto de ese tema específico que un novato o un geólogo no especializado. Sin embargo, poner un geólogo en terreno representa un costo significativo, por lo que un geólogo debe obtener toda la información que requiere recolectar de un afloramiento en una sola visita y registrarla adecuadamente (anotarla en una libreta, obtener fotografías si corresponde o un esquema dibujado). El geólogo que debe regresar a un afloramiento porque le faltó información de una observación previa es un profesional ineficiente.

Estudios de Campo y el Método Científico.

Debido a que el geólogo está observando continuamente relaciones y haciendo interpretaciones en el campo su metodología general puede compararse al clásico método científico.

En su forma convencional, el método científico consiste en varias etapas. El investigador primero observa y recolecta datos. Entonces formula una hipótesis para explicar esos datos. Luego pone a prueba la hipótesis en todas las formas posibles, particularmente estudiando relaciones adicionales que pueden ser predecirse basadas en ellas. Si la hipótesis resiste se la considera tentativamente verificada y si no, tiene que formularse otra hipótesis y ponerse nuevamente a prueba.

En estudios geológicos es más efectivo trabajar con hipótesis múltiples de trabajo porque entonces es posible descubrir antagonismos mutuos o inconsistencias entre las hipótesis y desarrollar pruebas que necesariamente eliminaran algunas de las alternativas para consideración posterior. El poner a prueba las hipótesis es entonces un proceso de eliminación, al menos hasta que se eliminen todas las hipótesis menos una. Si se utiliza una sola hipótesis, o si una se adopta demasiado rápidamente existirá la tendencia de pasar por alto evidencia que podría descartarla. Por ejemplo, en un afloramiento de granodiorita y afloramientos vecinos de andesita, la tendencia inmediata es pensar que la granodiorita intruye a las andesitas, pero la aceptación a priori de esta relación puede pasar por alto

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otras alternativas, tales como un contacto por falla o un contacto por depositación de las andesitas sobre la granodiorita. Por lo que el geólogo debería partir considerando las tres hipótesis como posibles y de acuerdo a las relaciones observadas en terreno descartar aquellas que no son válidas.

Una razón para considerar muchas hipótesis en terreno es que los afloramientos no pueden, ni deberían ser re-visitados para probar cada nueva idea. Además, los distintos tipos de datos pueden estar tan interrelacionados que deben estudiarse en conjunto para poder entenderse. Por lo tanto, los estudios de terreno deben ir mucho más allá de un simple mapeo o recolección de muestras o estructuras. Aun una muestra de roca carecerá de significado potencial si no se selecciona a la luz de todas las características asociadas. Es necesario usar la imaginación en terreno y ser objetivo en el afloramiento (la subjetividad o asumir relaciones entre unidades de rocas conduce a conclusiones erróneas!). A veces ninguna de las hipótesis funciona porque los datos se recolectaron en base a supuestos incorrectos o porque la información fue clasificada sin consistencia en un mapa. Otras veces las hipótesis planteadas son demasiado simples para explicar eventos naturales, y deben considerarse alternativas más complejas.

A menudo se bromea en el sentido que en terreno pueden haber más interpretaciones que geólogos y mientras más geólogos hay en terreno, menos acuerdo existe respecto al significado de la geología. La razón natural de las divergencias entre geólogos deriva del hecho que un conjunto dado de datos geológicos de terreno puede interpretarse de distintas maneras, es decir es frecuente que sean factibles múltiples hipótesis. Sin embargo, es obvio que la realidad es una sola y si un geólogo no hace el esfuerzo de eliminar alternativas incorrectas todas pueden aparecer como válidas.

Por otra parte, es muy importante, tanto en terreno como en los respectivos informes geológicos, separar siempre los datos objetivos de las interpretaciones que surgen de ellos. Si en un afloramiento se encuentra una brecha, se debe determinar su ubicación, extensión, sus características petrográficas, observar dentro de lo posible sus relaciones de contacto con otras rocas circundantes y representarla adecuadamente en un mapa. La brecha y sus características físicas distintivas (tamaño de fragmentos, color, tipo y cantidad de matriz, etc.) son datos que deben ser adecuadamente presentados (descritos) en el informe. Por otra parte, la brecha puede ser producto de una explosión, de fenómenos hidrotermales, de falla, ser sedimentaria, de remoción en masa (derrumbe), etc. Por lo tanto, su origen se interpretará acorde a sus características observables y a su distribución en un plano geológico. Esto debe ser expresado adecuadamente en el informe. (¡no mezclar datos e interpretaciones en las descripciones de las unidades mapeadas!)

Interpretación de relaciones complejas.

Las características geológicas simples como las que se encuentran en libros de texto rara vez se encuentran en terreno. Incluso características geológicas que a primera vista pueden parecer simples habitualmente tendrán complejidades que aun siendo pequeñas serán importantes. Esas complejidades no son impedimentos, ellas a menudo son la clave para entender una asociación de características geológicas.

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Una de las complejidades se presenta cuando hay dos procesos han actuado al mismo tiempo. Por ejemplo la meteorización de una roca es un efecto de varios procesos químicos y mecánicos. Para comprender el proceso global es necesario entender como cada proceso actúa independientemente y entonces considerar como los procesos podrían modificarse uno al otro. Examinando varios afloramientos es probable encontrar lugares donde uno solo de los procesos es dominante.

Un segundo tipo de relación compleja es cuando hay sobreimposición de dos o más eventos geológicos. La determinación de la edad relativa a partir de este tipo de afloramientos permite determinar la historia geológica. La edad relativa se determina simplemente observando como características antiguas han sido afectadas por las más nuevas. Por ejemplo una secuencia plegada cortada por un dique; si el dique no está plegado significa que intruyó con posterioridad al plegamiento y, a su vez, el plegamiento ocurrió con posterioridad a la depositación de la secuencia plegada. La presencia de vetas mineralizadas frecuentemente revela también superposición de eventos geológicos, las vetas se forman a lo largo de fallas pre-minerales (tectónica previa) desarrolladas en rocas pre-existentes, los planos de las fallas permiten o controlan el emplazamiento de magmas a niveles corticales someros y la circulación de fluidos hidrotermales, lo que lleva a la precipitación de minerales de mena y alteración hidrotermal asociada. Esto permite reconstruir la secuencia de eventos geológicos registrados: depositación de las rocas (Ej. volcánicas) fallamiento circulación hidrotermal mineralización denudación (producto de la cual es posible observar las vetas en la superficie en la actualidad).

Un serio error que debe evitarse estudiando detalladamente relaciones de edad es concluir que ciertas características tienen una relación genética simplemente porque ellas están asociadas cercanamente en el espacio. Es fácil incurrir en éste error si la asociación calza con una teoría bien establecida. Por ejemplo, si una veta de cuarzo está asociada con rocas córneas en un área dada, será tentador concluir que el metamorfismo de contacto y la veta de cuarzo fueron producto de un mismo agente (un magma intrusivo). Sin embargo, un estudio detallado podría mostrar que la veta también se encuentra en rocas mucho más jóvenes y no estar relacionada genéticamente al metamorfismo de contacto. A lo mejor su asociación con las rocas córneas se debe a que estas se fracturan más fácilmente.

Los afloramientos son a veces tan complejos o tan escasos que no se puede llegar a conclusiones ciertas basado en el estudio de campo. Sin embargo, el estudio todavía puede ser de gran valor si las observaciones se describen en un informe en forma completa. En muchos casos un geólogo puede exponer las distintas hipótesis posibles y establecer la probabilidad de cada una. Las dudas podrían ser resueltas más adelante cuando haya más disponibilidad de datos o cuando se hagan pruebas de laboratorio o modelos matemáticos.

Planificación de una campaña de terreno

Las campañas de terreno generalmente involucran tres etapas:

Planificación (pre-terreno)Mapeo, observación y recolección de muestras (en terreno)Escritura del informe (oficina)

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La efectividad del trabajo de terreno está determinada, en gran medida, por la etapa de planificación. Hay pocos casos en los que un geólogo puede estudiar detalladamente todo tipo de datos y sus relaciones. Por lo tanto, debe seleccionar el objetivo de su estudio y planificar su trabajo de modo que se recolecten los datos más pertinentes a dicho objetivo. Por ejemplo, no tiene sentido describir detalladamente los fósiles presentes en una capa de caliza, cuando el objetivo primario es determinar su contenido de CaCO3 para su eventual uso en la fabricación de cemento. Es esencial saber cual es el objetivo de un proyecto dado; el propósito debe ser simple y claro desde el principio, como en algunos estudios de depósitos minerales. En estudios puramente científicos, el propósito debe establecerse luego de considerable lectura, discusión y pensamiento. Además, de un objetivo principal pueden existir varios objetivos subsidiarios, los cuales a menudo son difíciles de evaluar hasta que el trabajo de terreno está bastante avanzado.

Es recomendable planificar un proyecto de tal manera que el objetivo pueda ser expandido o cambiado en un grado razonable durante la campaña de terreno. Por esta razón, puede ser adecuado llevar a terreno una cantidad moderada de equipo extra y de provisiones. Aunque los pasos específicos pueden variar, las siguientes recomendaciones generales deben ser consideradas en la planificación de campañas de terreno.

1.- Determinar si otros geólogos están trabajando en o cerca del área de interés consultando a los organismos estatales y compañías y colegas apropiados. Conversar con ellos para ver si el nuevo estudio podría duplicar inútilmente un trabajo ya realizado por ellos.

2.- Acumular y estudiar informes y mapas de la región para obtener una comprensión de las características generales de la geología y la geografía. Determinar lo que se conoce, específicamente del problema y relaciones que caen dentro del objetivo específico del estudio en planificación.

3.- Visitar el área para reconocer su topografía y geología y para obtener los permisos para acampar, mapear y recolectar muestras. Si una visita no es posible, hay que hacerse una idea de estas cosas tan completa como sea posible a partir de conversaciones, discusiones o datos publicados.

4.- Determinar las escalas y cantidad de mapas y fotos aéreas del sector. Si esas no proveen una base adecuada para el mapeo geológico, hay que considerar que medios se usarán para construir un mapa. ¿Se requerirá un mapa topográfico con curvas de nivel?, ¿Cuál será la escala más pequeña que será útil?, ¿Cuál será el método de levantamiento más eficiente o le dará suficiente precisión al trabajo?

5.- Evaluar el programa y costos del proyecto. Para hacerlo efectivamente, hay que considerar no solo los procedimientos de mapeo, sino que también la calidad de exposición de las rocas, que tan accesible es el área desde el campamento base o la oficina, y en que grado el tiempo puede interferir con el trabajo de terreno (los costos pueden involucrar sueldo y viático del geólogo, sueldos del(los) ayudante(s), uso de vehículo, combustible, alimentación, pasajes, alojamiento, equipo de terreno, transporte de muestras, arriendo de animales, etc.).

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6.- Ordenar mapas, fotos aéreas y los equipos de terreno y oficina necesarios, dejando suficiente tiempo para que estos puedan ser enviados.

7.- Leer críticamente todos los informes pertinentes del área, así como libros o publicaciones que presenten ideas básicas y métodos congruentes con el proyecto. Acumular una biblioteca de terreno lo más completa posible y copie la parte de interés o haga un resumen de aquello que no puedan llevarse a terreno.

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