Análisis estructural y morfotectónico en los municipios San Cristóbal y Candelaria, Cuba...
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7/23/2019 Anlisis estructural y morfotectnico en los municipios San Cristbal y Candelaria, Cuba Occidental: contribucin a los estudios de peligrosidad ssmica de la F
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Investigaciones Geogrficas, Boletn del Instituto de Geografa, UNAM
ISSN0188-4611, Nm. 82, 2013, pp. 7-23
Anlisis estructural y morfotectnico en los municipiosSan Cristbal y Candelaria, Cuba Occidental: contribucina los estudios de peligrosidad ssmica de la Falla Pinar
Recibido: 20 de septiembre de 2011. Aceptado en versin final: 17 de octubre de 2012.
Alexis Ordaz Hernndez*Jos Ramn Hernndez Santana**Carlos Enrique Cofio Arada*
Ana Patricia Mndez Linares**Gonzalo Galaz Escanilla***
* Universidad de Pinar del Ro, Calle Mart 270 Final, 20100, Pinar del Ro, Cuba E-mail: [email protected],[email protected]** Departamento de Geografa Fsica, Instituto de Geografa, Universidad Nacional Autnoma de Mxico, CiudadUniversitaria, 04510, Coyoacn, Mxico, D. F. E-mail: [email protected], [email protected]*** Instituto de Geologa, Universidad Nacional Autnoma de Mxico, Ciudad Universitaria, 04510, Coyoacn, Mxico,D. F. E-mail: [email protected]
Resumen.La investigacin se enfoca en revelar las princi-pales expresiones morfotectnicas del relieve, como contri-bucin al estudio de la sismicidad moderada del territorio.El anlisis morfoestructural se combina con resultados delanlisis de estructuras a escala mesoscpica, para aportarelementos sobre la direccin preferencial de los esfuerzostectnicos que determinaron el relieve contemporneo. En
total se describieron 44 afloramientos y se midieron 686elementos estructurales (fracturas de extensin, de cizallae hbridas, ejes y planos axiales de pliegues). Las interpre-taciones morfotectnicas y de ndices geomorfolgicospermitieron revelar la diferenciacin morfoestructural enbloques, transversales a la falla sinestral Pinar, de potencialcarcter sismognico y, adems, concluir sobre las direccio-
nes principales y subordinadas de los esfuerzos tectnicosque generaron las mesoestructuras del substrato y las mor-foestructuras del relieve, parmetros significativos en lacaracterizacin sismotectnica regional. Atencin especialmerece el lomo de presin generado sobre la traza de lafalla Pinar, al norte de la localidad La Conchita, el quepresenta una diferenciacin en microbloques escalonados
y desplazados horizontalmente, indicando una notable de-formacin, cuya geodinmica sugiere una amenaza ssmicapara los pueblos de San Cristbal y Candelaria.
Palabras clave:Anlisis estructural,morfotectnica, ndicesgeomorfolgicos, Cuba occidental.
Morphotectonic and structural analysis of the municipalitiesof San Cristbal and Candelaria, Western Cuba: contributionto seismic hazard studies of Pinar FaultAbstract.Te research focuses on revealing the main mor-photectonic expressions of relief, as a contribution to thestudy of moderate seismicity of territory. Morphostructural
analysis combined with results of analysis of structures, tomesoscopic scale, provide elements of the preferred directionof the tectonic forces that determined the contemporary re-
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Alexis Ordaz Hernndez, Jos Ramm Hernndez, Carlos E. Cofio, Ana Patricia Mndez y Gonzalo Galaz Escamilla
lief. A total of 44 outcrops were described and 686 structuralelements measured (extension fracture, shear and hybridfracture, axes and axial planes of folds). Morphotectonicsinterpretations and geomorphological indexes allowed toreveal morphostructural block differentiation, transverseto Pinar transcurrent fault, with potential seismogenic
character and also conclude on the main and subordinatedirections of tectonic efforts which generated the substratesmesostructures and the reliefs morphostructures, signifi-cant parameters in characterizing regional seismotectonics.
Special attention deserves the back pressure generatedon the Pinar fault trace, located to north of La Conchita,which present a differentiation in stepped microblocks anddisplaced horizontally, indicating a remarkable deformationwith characteristics seismic hazard for San Cristbal andCandelaria towns.
Key words:Structural analysis, morphotectonic, geomor-phological indices, Western Cuba.
INTRODUCCIN
Este trabajo profundiza en el conocimiento es-tructural mesoscpico del substrato geolgico ymorfoestructural del relieve septentrional de losmunicipios San Cristbal y Candelaria, en Cuba
occidental, con fines de contribucin a los estudiosde peligrosidad ssmica. El rea cubre la porcincentro-meridional de la Sierra del Rosario y delmargen norte de la Cuenca de Los Palacios, cuyafrontera tectnica es la falla de desplazamientohorizontal izquierdo, con componente normal,denominada Pinar. Esta dislocacin tectnica, delarga duracin, inicia su actividad al concluir lossobrecorrimientos laramdicos, desde inicios del Pa-legeno al presente (Cobiella, 2008), manifestandocambios cinemticos en sus desplazamientos (Co-
fio y Cceres, 2003; Cruz et al.,2007), y estandoactiva en la actualidad (McGillavry, 1970; Gordonet al., 1997). La mayora de los autores considerana la falla Pinar como la principal estructura sismo-generadora en la regin (Daz y Lilienberg, 1989;Chuy, 2002).
A diferencia de la regin suroriental cubana,ubicada en un lmite activo entre las placas Nor-teamericana y Caribe, los municipios San Cristbaly Candelaria se ubican en una zona intraplacarelativamente estable. No obstante, el 22 de enero
de 1880 se report el sismo de mayor energa enCuba occidental, con epicentro en las cercanasdel pueblo de San Cristbal, con una magnitudde 5.9 en la escala de Richter (Chuy, 2002). Ac-tualmente, los citados municipios se incluyen enla zona con intensidad MSK entre VI-VII gradosy una aceleracin horizontal de 40-90 cm/s2, parasuelos de consistencia media, con una probabilidadde ocurrencia del 15% y un tiempo de vida til de
las construcciones de 50 aos (Oficina Nacionalde Normalizacin, 1999). Esto unido a la capaci-dad de amplificacin ssmica de las formacionesgeolgicas (Ordaz et al., 2012), sobre los que sedesarrolla el principal asentamiento humano (pue-blo de San Cristbal), influyeron en la necesidad
de este trabajo.En el mundo existen mltiples ejemplos de
eventos ssmicos importantes en zonas estables.Crone et al.(1992) y Machette et al. (1993) citanun grupo de terremotos originados en reas debaja sismicidad, relacionados con la reactivacinde movimientos en las fallas, como ocurri enMarryat Creek con el sismo de magnitud 5.8, ocu-rrido el 30 de marzo de 1986 y en ennant Creek,del 22 de enero de 1988 con magnitud 6.3-6.7,ambos en Australia; y en Killari, India, el 29 de
septiembre de 1993 con magnitud 6.4 (Gahalautand Kalpna, 2003). Estos antecedentes, similares alevento ssmico de magnitud 5.9 e Intensidad VIII,ocurrido en San Cristbal en 1880, justifican larealizacin de este trabajo, en esta zona intraplacamoderadamente sismoactiva del occidente cubano,donde se han detectado contrastes geodinmicosde desplazamiento vertical entre 3 y 3.5 mm/ao, alo largo de la falla Pinar (Daz y Lilienberg, 1989).
El inicio de la etapa neotectnica es muycontrovertido en Cuba, pues algunos autores con-
sideran que oscila entre el Eoceno superior (Itu-rralde-Vinent, 1998) y el Mioceno Superior (Jain,1971), aunque existe el consenso de que comenzen el Oligoceno (Nikonov, 1979). Uno de losobjetivos de este trabajo es determinar el papel dela neotectnica en el desarrollo geomorfolgico,como contribucin a los estudios de peligrosidadssmica local, empleando el anlisis mesoscpicode estructuras del substrato y el anlisis de ndices
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geomorfolgicos y morfoestructural del relieve, ascomo sus correlaciones espaciales.
Se pretende adems, establecer comparacionesentre el campo de esfuerzo actual N50E (Cotilla ylvarez, 2001) y los esfuerzos horizontales mximosque debieron originar algunas de las estructurasestudiadas a escala mesoscpica (pliegues y fractu-ras) u otras a escala regional (morfoalineamientos).
REA EN ESTUDIO
Contexto geolgico regionalEl rea estudiada se ubica en Cuba occidental y secorresponde con las subzonas estructuro-facialesEl Rosario y Cuenca de Los Palacios (Figura 1).
La modelacin gravimtrica y los datos de pozosprofundos reflejan tres horizontes principales, biendefinidos en la subzona El Rosario (Fernndez deLara et al.,2002):
a)superficial, de 4 a 5 km de espesor, asociado ala cobertura continental alctona, con formacionesgeolgicas entre el Jursico inferior y el principiodel Eoceno medio (Figura 2); b) Intermedio, de2.5 km de espesor, representa la posible coberturacontinental autctona, de edades comprendidasentre el Jursico inferior y el Cretcico inferior
(Iturralde-Vinent, 1988, 1996); y c)profundo,
asociado a la corteza continental regional, de edadJursico inferior (Cobiella et al., 2000), cuyo topesuperior yace a unos 7 u 8 km de profundidad.
La subzona Cuenca de Los Palacios es unaestructura deprimida y monoclinal, que buzahacia el sur, con un ngulo muy suave (7 a 8),cuyo corte estratigrfico est constituido por rocassedimentarias y vulcanogenosedimentarias conaproximadamente 3 km de espesor (Ordaz et al.,2012), estando sobrepuestas discordantemente so-bre un basamento ofioltico (Cabrera et al., 2004).
Las formaciones geolgicas que afloran en lasubzona Los Palacios son sedimentos aluviales (Q2),arenas y arenas arcillosas de estratificacin horizon-tal; Formacin Guevara (Q1-21), arcillas y arcillasarenosas; Formacin Guane (N22-Q11), conglome-
rados, arenas y arenas arcillosas; Formacin PasoReal (P23-N21), calizas biognicas y biodetrticas,margas, arcillas carbonatadas con intercalacionesde areniscas; Formacin Loma Candela (P2b-3a2),calizas micrticas y biodetrticas arcillosas, interca-ladas con arcillas y conglomerados polimcticos.
Las formaciones geolgicas para la subzonael Rosario son ms consolidadas: FormacinCapdevila (Pla2), areniscas polimcticas calcreas,intercaladas con limolitas y conglomerados; Forma-cin Manacas (P21-P12mnc), areniscas, limolitas,
pedernal, conglomerados y brechas; con depsitosFigura 1. Ubicacin geogrficadel rea en estudio y subzonasestructuro-faciales, posterioresa los movimientos compresivos,originados durante el PaleocenoSuperior-Eoceno Inferior (Cofi-o, 2002). 1. erreno Zaza (subzo-na Baha Honda), 2. CinturnPlegado y Cabalgado Guanigua-nico (2A rganos y 2B Rosario),3. erreno Zaza (cuenca de Los Pala-cios), 4. Sedimentos Negeno-
Cuaternarios que cubren rocasdel Cinturn Guaniguanico,FP-Falla Pinar).
ESTADOSUNIDOS
LAS BAHAMAS
GOLFODE MXICO
MXICO
San Cristbal La Habana
Kilmetros
Camagey
Santiagode Cuba85 80
0 40
0 40
84 83
rea de trabajo
Cordillera de Guaniguanico
23
22
Baha HondaSoroa
San Cristbal
Candelaria
Guane
FP
Kilmetros
Pinar del Ro
Altur
asPizarr
osas
del no
rte
Sier
radeLos
rgano
s
Cuen
cade
Los
Palacios
Sierradel
Rosari
o1
2B
4
CUBA
23
3
2B
2A
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caticos en su parte superior; Formacin Cacaraj-cara (Km2), megaturbiditas calcreas, transicionandesde calciruditas a calcarenitas y calcilutitas en
el tope; Formacin Santa eresa (Ka1-Kcm2), pe-dernales radiolarios con lutitas, calizas y areniscas;Formacin Polier (Kbe-al1), calizas micrticas conintercalaciones de areniscas, lutitas y pedernales;Formacin Esperanza (Jt3-Kne1), calizas intercaladascon areniscas cuarzosas, limolitas carbonatadas,espordicos lentes de pedernales; Formacin Arte-misa (Jox3-Kv1), calizas micrticas, calcilutitas, limo-litas carbonosas, areniscas cuarcferas y pedernales;Formacin San Cayetano (J1-Jox3), areniscas de va-riada composicin, cuarzosas, cuarzo-feldespticas,
areniscas calcreas; y Rocas gneas (J1-2), nivelultramfico metamorfizado (tectonitas), serpenti-nitas, harzburgitas, dunitas con diferente grado deserpentinizacin y serpentinitas crisotlicas.
Sismicidad y movimientos tectnicos recientesLa falla Pinar constituye el rasgo morfoestructural ygeodinmico ms relevante del rea, con una exten-sin de 170 km aproximadamente, y una direccin
suroeste-noreste, bordea la parte sur de la cordillerade Guaniguanico, con una profundidad mxima de25 km aproximadamente (Figura 1). A esta zona
de falla se asocia el terremoto de M=5.9 grados demagnitud Richter (Daz y Lilienberg, 1989; Chuy,2002), que produjo sacudidas de VIII grados deintensidad MSK en localidades de San Cristbal yCandelaria, el 22 de enero de 1880 (Vies y Salte-ran, 1880; Salteran, 1884), as como numerososeventos ssmicos de magnitudes inferiores (Figura3), reportados en las cercanas de la falla Pinar entre1528 y 2011, segn los daos y perceptibilidad dela poblacin. El terremoto de mxima energa quepuede generar la zona simognica de la falla Pinar
es de 6.25 grados Richter aprximadamente, confocos someros entre 8 y 16 km de profundidad(Oficina Nacional de Normalizacin, 1999).
El evento ssmico ms importante de Cubaoccidental, ocurri en la noche del 22 de enero de1880. Una fuerte sacudida de unos cinco segundos,seguida de estremecimientos de entre seis y ocho se-gundos, caus la destruccin de las construccionesms slidas de los asentamientos de San Cristbal
Figura 2. Constitucin geolgica y ubicacin de los afloramientos estudiados.
0 1 2 30.5
Kilmetros
Mapa geolgico
Aluviales (Q2)
Guevara (Q1 - 2
1)
Guane (N22 - Q
11)
Paso Real (P2
3 - N2
1)
Loma Candela (P2b
-3a
2)
Capdevila (Pla
2)
Manacas (P2
1 - P1
2)
Cacarajcara (Km
2)
Santa Teresa (Ka
1 - Kcm
2)
Polier (Kb e a l
1)
Esperanza (Jt3 - K
ne1)
Artemisa (Jox
3 - Kv1)
San Cayetano (J1 - Jox
3)
Rocas gneas (J1- 2 )
Cuerpo de agua
3
2
19
7
44
42
41
3733
32
31
30
29
2726
25
2423
2120 19
1816
14 12
36
3435
383940
4
43
28
13 11
2219A
17
10
8
15
65
Soroa
Santa
Lutg
arda
La Conchita
San Cristbal
La Soledad -
San Pablo
Los Pelayos
Cinco
Pesos
Candelaria
B
afloramientos21
Fallas Geolgicas
Sobrecorrimientos
Perfil longitudinal
complejoA B
Formacin geolgica
2246'4"
2243'52"
2241'28"
A
2246'4"
2243'52"
2241'28"
838'28 '' 836'10'' 833'52" 831'31"
838'28 '' 836'10'' 833'52" 831'31"
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y Candelaria, con decenas de heridos. Entre losdaos ms importantes estuvo la destruccin totalde las iglesias de ambos asentamientos y la prisinde San Cristbal, donde se report un fallecido(Ramrez et al., 2010).
En la elaboracin de la Figura 3 se emplearon loscatlogos del Centro Nacional de InvestigacionesSismolgicas (lvarez et al., 1993 y 1999; Chuy etal., 1994), los datos instrumentales de la estacinsismolgica Soroa y documentos histricos deVies y Salteran (1880) y Salteran (1884). Cabe
destacar que la sismoestadstica reporta 26 eventosde intensidad III, cinco de III-IV, 21 de IV, seisde V, 1 de VI y uno de VIII, este ltimo corres-pondiente al sismo del 22 de enero de 1880, en elpueblo de San Cristbal.
Por otra parte, la presencia de los movimientostectnicos recientes (Daz y Lilienberg, 1989) ylas deformaciones sinestrales de las redes fluviales(Cruz et al., 2007), reflejan el carcter activo de
la falla Pinar. Segn la comparacin de las nive-laciones geodsicas (Daz y Lilienberg, 1989), laSierra del Rosario experimenta ascensos de 1 a1.5 mm/ao, mientras que las llanuras meridionalesde Cuba occidental reportan subsidencias de 0 a- 2 mm/ao, con respecto al punto geodsico nodaldel pueblo de Guane (Figura 1), considerado pordichos autores como el cero relativo para el estu-dio geodinmico del extremo occidental de Cuba,ante la ausencia de red mareogrfica confiable paradeterminar desplazamientos absolutos. Indiscuti-
blemente, estos resultados evidencian la actividadreciente de esta falla. La presencia de estructurasde esquistosidad cizallamiento y de booksehf sliding,tilingo imbrication, descritos por Cceres (1997)y Cofio (2002) en el rea, confirman el carctertranscurrente siniestro de la falla Pinar.
Figura 3. Actividad ssmica enla regin occidental de Cuba(1528-2011). En la fotografa:rasgos morfoestructurales de lafalla Pinar, (a) Escarpe tectnicode la falla Pinar en las montaas
bajas de la Sierra del Rosario, alnorte del pueblo de San Cristbal;(b) lomeros tectnico-erosivos;(c) llanuras erosivas altas, en elentorno del rea en estudio.
Candelaria
San Cristbal
Pinar del Ro
San Juan y Martnez
Nueva Gerona
KilmetrosFalla Pinar
Ciudades
0 50
23
22
-84 -83
LEYENDA
I (MSK)
> VI
V a VI
IV a V
III a IV
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RESULTADOS Y DISCUSIN
Anlisis mesoscpicoEl anlisis mesoscpico del substrato incluy ladescripcin de 44 afloramientos (Figura 2), enlos que se realizaron mediciones de elementos es-tructurales para su procesamiento e interpretacin(19 ejes de pliegues y 19 planos axiales de pliegues,559 fracturas de extensin y 89 facturas de cizallahbridas). Hacia el sur de la falla Pinar fue impo-sible la medicin de elementos estructurales dadala inexistencia de afloramientos y la presencia desedimentos no consolidados. El procedimientofue el siguiente: a)orientacin espacial del aflora-miento; b)descripcin litolgica, medicin de loselementos de la geometra y la orientacin de
los estratos (buzamiento y direccin del buzamien-to); c)identificacin de estructuras de gnesis tec-tnica, clasificacin y medicin de su orientacin.
Los trabajos geolgicos fueron generalizados yreinterpretados de la hoja g3584-85 San Cristbaldel mapa geolgico, a escala 1:100 000 (Institutode Geologa y Paleontologa de Cuba, 2004). Elprocesamiento automatizado de los datos se eje-
cut con el software Dips, con fines de elaborarestereogramas de contornos y rosetas, utilizandouna proyeccin estereogrfica equi-areal.
Datos estructuralesLos datos estructurales se midieron en 44 aflora-mientos, convenientemente distribuidos, tratandode interceptar las secuencias en distintas posiciones.Los puntos de observacin se ubicaron a lo largode los itinerarios en los mejores afloramientos, enlos que se realiz una detallada descripcin, aten-diendo a la litologa y las diferentes estructurasdisyuntivas y aplicativas observables. Se le brindespecial atencin al anlisis de vetas, fracturas ypliegues; as como a la orientacin y superposicinde estas estructuras en el tiempo. Se estudiaron
nueve puntos en el cauce del ro San Cristbal,para lograr un mejor grado de aflorabilidad de lasdistintas secuencias, con rumbo sur-norte aproxi-madamente. En las canteras Beruvides y La Murallase ubicaron otros diez afloramientos. El resto de lossitios se ubica en taludes de caminos y carreteras(Figura 2). La abla 1 muestra parte de los datosestructurales.
abla 1. Fragmento de la base de datos obtenida en los itinerarios realizados para la obtencin de datos estructurales
Afloramiento Coordenadas Datos medidos Observaciones relevantesLatitud Longitud
7 83027 224710Acimut de buzamientoy buzamiento de los estratos (S0) yde los planos de fracturas.
Abundantes fracturas deextensin con orientacin180/70, S0 020/50
38 83711 224359Acimut de buzamiento ybuzamiento de los estratos (S0)y de los planos de fracturas.
Abundantes fracturas deextensin sigmoidales condireccin SW-NE (Figura 6a)
6 83025 224712 Orientacin espacial de estructuras.Estructura de esquistosidadcizallamiento con direccinSW-NE
39 83553 224436 Orientacin espacial de estructuras.Escamas tectnicas con direccinSW-NE
32 83720 224347 Orientacin espacial de estructuras.Estructuras plegadas. Eje delPliegue: 330/38 y Plano axial050/80
33 83735 224341 Orientacin espacial de estructuras.Fallas inversas con planos defalla orientados a: 248/60 y120/50
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Figura 4. Estructuras en la Formacin Artemisa: a) pliegue isoclinal-recumbente en calizas estratificadas con pedernales;b) pliegue isoclinal con su charnela estrangulada, en calizas fuertemente fracturadas; c) fallamiento inverso en calizas,ubicado en las cercanas de la falla Pinar.
NW SE W
W
E
E
(a)
(c) (b)
Plano axial 110/30
Plano axial 170/321 m
Eje 050/20
Eje 230/18
A modo de ejemplo se presenta la descripcinrealizada en tres de los 44 afloramientos: (1) Aflo-ramiento No. 14 (latitud Norte 83110; longitudOeste 224643), se observan calizas de color grisbien estratificadas, con alternancias de pedernalesnegros (Formacin Artemisa) de edad Jursicosuperior (Oxfordiano medio)-Cretcico inferior(Valanginiano). Se observa la presencia de plieguesisoclinales-recumbentes cortados por abundantesvetas de calcita. Elementos de disposicin delpliegue son: Plano Axial 110/30 y Eje 050/20(Figura 4a); (2) Afloramiento No. 26 (latitud Norte83347; longitud Oeste 224454). Afloran cali-zas estratificadas correspondientes a la FormacinArtemisa (Figura 4b), donde las rocas estn muyfracturadas y se observa plegamiento isoclinal,
con planos axiales 170/32 y eje 230/18; (3)Afloramiento No. 34 (latitud Norte 837 52;
longitud Oeste 224334). Calizas de la FormacinArtemisa, con yacencia SO185/30, interceptadaspor fallas de movimiento inverso, con PF 120/70(Figura 4c).
Procesamiento de los datos estructuralesLos datos sobre la disposicin de los elementosse tabularon y procesaron (Figura 5) medianteel anlisis propuesto por Riedel (1929), (Figura5a), que constituye una herramienta fundamentalen geologa estructural para orientar el esfuerzoprincipal con respecto a sus estructuras asociadas(pliegues, foliacin, fallas, fracturas). Los datosanalizados sugirieron el surgimiento de fracturasbajo esfuerzos horizontales mximos (1) N315Wy la rotacin en el tiempo de estos esfuerzos, con
una variacin al N45E del mximo estrs com-presivo (1).
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La primera direccin es consistente con la gene-racin de dos sistemas de pliegues (F1y F2; Figura5b), mientras que la segunda direccin se sustentacon la generacin de otros dos sistemas (F3y F4).Las fracturas extensionales pueden agruparse endos sistemas fundamentalmente (e1 y e2; Figura5c), cuya gnesis est necesariamente asociada ados direcciones distintas de esfuerzos horizontales:N315W (1) y N45E (1). Adems, se identifica-
ron varios sistemas de cizalla hbrida, que por suposicin debieron originarse en momentos diferen-tes, en correspondencia con la variacin del NWa NE del mximo estrs compresivo (Figura 5d).
El esfuerzo horizontal mximo (1) N315Wdeterminado en este trabajo, posiblemente est aso-ciado a los desplazamientos principales reportadosen la Cordillera de Guaniguanico, que generaronsobrecorrimientos; cuyos planos principales poseen
Figura 5. Estereogramas de con-tornos para cada elemento estruc-tural mapeado. (a) Criteriode Riedel, donde f: pliegues,S: foliacin, N: fallas normales,t: fallas inversas, st: estilolitas, e:
fracturas extensionales, R1, R2,X, Y, P: fracturas por cizalla;(b) pliegues asociados a dosesfuerzos horizontales mximoscon orientaciones s1: N315W ys1: N45E; (c) fracturas exten-sionales; (d) fracturas de cizallahbridas.
(a) Criterio de Riedel (b) Pliegues
(c) Fracturas extensionales
(d) Fracturas de cizalla hbridas
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Anlisis estructural y morfotectnico en los municipios San Cristbal y Candelaria, Cuba Occidental
una inclinacin norte-noroeste, generados en elPaleoceno tardo-Eoceno temprano, durante laorogenia cubana (Pszczolkoswski, 1994).
Posterior a los sobrecorrimientos ocurridosdurante el Paleoceno superior-Eoceno inferior(Cceres, 1997), ocurre una desviacin paulatinahacia el este del estrs principal (Cofio, 2002)hasta alcanzar la direccin N45E (1), estimadaen este trabajo, y causante de la fractura de Riedelque genera la falla Pinar y activa hasta el presente(McGillavry, 1970; Gordon et al., 1997). Cotillay lvarez (2001) sugieren un campo de esfuerzoactual N50E, muy cercano a los N45E determi-nado en este trabajo.
La presencia de fracturas de extensin sigmoi-dales, con direccin SW-NE y las estructuras de
esquistosidad cizallamiento estudiadas por Cofioy Cceres (2003), (Figura 6), confirman el funcio-namiento de la falla Pinar como una gran zona deshear, con desplazamiento transcurrente siniestro.Este resultado es consistente con los alcanzados porGordon et al. (1997) y Cofio (2002).
Anlisis morfotectnico del relieveLos estudios morfotectnicos se han convertidoen una herramienta de trabajo en investigacionesaplicadas a la peligrosidad de origen tectnico. En
reas con sismicidad moderada y una tectnica ac-tiva, se hace necesaria la definicin de los esfuerzos
que originan las deformaciones actuales (Oliveraet al., 1992). A nivel mundial, se combinan mto-dos estructurales y geomorfolgicos, tales como elanlisis de poblaciones de fallas y pliegues para laestimacin de campos de esfuerzos regionales (Et-checopar et al., 1981), el estudio de deformacionesjvenes en frentes de montaa (Zovoili et al., 2004;apia, 2007; Casa et al., 2010), y la identificacinde estructuras con actividad ssmica histrica, atravs del anlisis de perfiles morfomtricos y susanomalas (Mingorance, 2006).
Para Cuba, las investigaciones morfotectnicasaplicadas a la peligrosidad ssmica se han concen-trado en el oriente cubano (Hernndez et al., 1984;Lilienberg et al., 1988, 1993), con investigacionesmorfoestructurales y sus correlaciones con las ten-
dencias de los movimientos tectnicos recientes,mediante nivelaciones geodsicas reiteradas, y conlos diferentes parmetros ssmicos regionales. Enel occidente los estudios se han enfocado al des-ciframiento de los movimientos de la falla Pinar(Piotrowska, 1978; Gordon et al., 1997; Cofio yCceres, 2003; Cruz et al., 2007), pero se adolecede la carencia de estudios sobre geomorfologatectnica.
En el anlisis morfotectnico se aplicaron losmtodos siguientes: a)interpretacin hipsomtrica
y topogrfica (Instituto Cubano de Geodesia yCartografa, 1985), a escala 1: 25 000; b)anlisis
Figura 6. Estructuras originadas por movimientos transcurrentes siniestrales de orientacin SW-NE en la zona de la fallaPinar: (a) facturas de extensin sigmoidales; (b) estructuras de esquistosidad cizallamiento.
(a) NE (b) NE
SW SW0.25 m
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estructuro-geomorfolgico para la delimitacin delas estructuras geolgicas con expresin en el relie-ve, a escala 1:25 000; c)evaluacin de la diseccinvertical del relieve (m/6.25 ha), a escala 1:25 000;d)anlisis del espectro de superficies cumbrales, ye)evaluacin de indicadores geomorfolgicos de laactividad neotectnica: ndices de incisin fluvial,de separacin de cuencas, de desarrollo de frentesde montaa, de sinuosidad de escarpes tectnicos(ablas 2 y 3) e identificacin de lomos de presin(Velandia, 2005; Figura 9c).
Los aspectos morfotectnicos y su representa-cin cartogrfica fueron abordados con el mduloSpatial Analysis, SIGArc Gis, v. 9.3.
Evaluacin de ndices geomorfolgicosLa aplicacin de los ndices geomorfolgicos de-mand el trazado del perfil longitudinal complejoA-B (Figuras 2, 7, 8 y 9), a lo largo de las superficiescumbrales mximas del frente de montaa, asocia-do al plano tectnico de la falla Pinar.
ndice de diseccin vertical o de profundidadde diseccin (Dv)En la Figura 7 se presentan ocho intervalos de laprofundidad de diseccin del relieve, reflejandoa lo largo del frente de montaa de la falla Pinaruna marcada diferenciacin en tres sectores: I - eloccidental, denominado Loma Pea Blanca-Los Pe-layos, con valores de diseccin entre 201 y 300 m,
ndice geomorfolgico Mtodo de clculo Observaciones
ndice de diseccin vertical oprofundidad de diseccin (Dv)
Dv = H2 - H1H2: altitud mxima por unidadde rea; H1: altitud mnimapor unidad de rea.
El valor de este ndice nos refleja la magnituddel corte erosivo por unidad de rea. Enlocalidades con homogeneidad litolgica, lapresencia de mayor diseccin vertical sugiereascensos neotectnicos notables.
ndice de incisin fluvial (IIF)
IIF = A / HA: ancho del valle; H:profundidad del valle, como
promedio de las alturasrelativas de los parteaguas enambas mrgenes del valle(H = H1+ H2/ 2), (apia,2007).
El valor de este ndice es inversamenteproporcional a la intensidad de la actividad
neotectnica. Ante una mayor intensidad en losascensos neotectnicos tendr valores mnimos,reflejando una tendencia a la profundizacin delvalle, como respuesta a la actividad tectnica.
ndice de separacin de cuencas(ISC)
ISC = SC / LSC: distancia de separacinentre cauces de cuencasvecinas; L: longitud de lacuenca (apia, 2007).
El valor de este ndice es inversamenteproporcional a la intensidad de la actividadneotectnica. A menor separacin de cuenca ymayor longitud, el valor se reduce, indicando eldesarrollo vertical de la cuenca.
ndice de desarrollo del frentemontaoso (IDFM)
IDFM = altura relativa del
escarpe tectnico en el frentede montaa, asociado a la falla(apia, 2007).
El valor de este ndice es directamente
proporcional a la actividad de los ascensosneotectnicos. A mayor desarrollo del frente,mayor es la misma.
ndice de sinuosidad del frentemontaoso (ISFM)
ISFM = Let / LtfLet: longitud del pie delescarpe tectnico; Ltf:longitud de la traza de la falladeterminante (Casa et al.,2010).
Relaciona la longitud del pie del frentemontaoso (escarpe tectnico) con la longitudde la traza de la falla que controla el frentemontaoso (aplicado solamente al escarpe de lafalla Pinar en este trabajo).
abla 2. ndices geomorfolgicos empleados para evaluar la actividad neotectnica
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Anlisis estructural y morfotectnico en los municipios San Cristbal y Candelaria, Cuba Occidental
y mayores de 300 m; el central, Loma de laPimienta-Collazo-Santa Lutgarda, con valoresentre 101 a 150 y de 151 a 200 m; y el oriental,del orden de 51 a 100 y de 101 a 200 m. Estadiferenciacin escalonada tambin se correspondecon las altitudes de las superficies cumbrales: ma-
yores en el occidente (620 a 640 m), intermediasen el sector central (520 a 530 m) e inferiores, enel sector oriental La Villa-La Revuelta-Soca (400 a415 m), (Figuras 7 y 8; abla 3). La diferenciacinmorfolgico-morfomtrica del relieve report estastres grandes unidades o bloques transversales, con
Bloquesmorfoestructuralestransversales en el
frente montaoso dela Sierra del Rosario
(I,, III)
Altitud derestos de
superficiescumbrales
(m)
Diseccinvertical
mxima delrelieve (m)
ndice desinuosidaddel escarpetectnica dela falla Pinar
ndice deincisin enfrentes de
montaas enla falla Pinar
(Mxs./Prom.)
ndice deseparacin
de cuencas ymicro-cuencas(Mxs./Prom.)
Alturarelativa defrentes de
montaas enla falla Pinar
(m)
Bloque occidental I 620-640Mayor de
3001.00 5,0-5,9 / 5,45 0,97-1,03 / 0,53 620-670
Bloque central II 520-530151-200 m
(200-300 m,aislado)
1.02 () 7,1-7,5 / 6,4 1,51-2,08 / 0,83 520-530
Bloque oriental III 400-415 101-150 m 1.03 9,7-13,6 / 8,77 0,83-0,97 / 0,63 330-410
Presencia de lomo de presin, con escalonamiento interno de microbloques, en segmento sinuoso de la falla Pinar.
abla 3. Evaluacin de indicadores geomorfolgicos de la actividad neotectnica
0 0.9 1.80.45
Kilmetros
Diseccin vertical
(m/6.25ha)
< 10
11 - 25
26 - 50
51 - 100
101 - 150
151 - 200
201 - 300
> 300
80
100
50
200
300
400
33
500
600
300
600
500
300
50
0
400
400
50
80
400
200
100
400
400
500
500 300
500
33
400
500 300
400
500
50050
0
200
400
80
200
500
300
400
200
500
500
400
200
600
500 200
300
200
500
500
400
400
500
500
400
400
80
300
300
300
200
80
400
400
500
300
300
400
400
400
500
300
400 5
00
200
500
A
BB
80
100
200
200
838'28" 836'10" 833'52" 831'31"
2246'4"
2243'52"
2241'28"
A
2246'4"
2243'52"
2241'28"
50
838'28" 836'10" 833'52" 831'31"
100
Perfil longitudinalcomplejo
Lmite de bloquesmorfoestructurales
A B
Curvas de nivel
Figura 7. Diseccin vertical del relieve (m/6.25 ha).
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B
4.0
3.0
2.0
1.0
H (m) 700
600
500
400
300
200
100
A
h (m/6.25 ha)
5 10 15 20 Longitud (km) 25
5 10 15 20 Longitud (km) 25
ndice de incisin hdrica
Altitud mxima de frentes de montaas (escarpas tectnicas) de la falla Pinar
ndice de separacin de cuencas y microcuencas Trazado de perfil geomorfolgico A-B, a lo largo de superficies cumbrales mximas
Lmites de bloques morfoestructuralesDiseccin vertical (m/6.25 ha)
< 10 11-25 26-50 51-100 101-150 151-200 201-300 > 300
FrenteLoma Macagua Frente
Los Pelayos-LomaPea Blanca
FrenteSanta Lutgarda
FrenteLoma de laPimienta
Frente La Villa-
La Revuelta FrenteSan Jos de
Bencomo
400 - 415 m
520 - 530 m
620 - 640 mBloque mofoestructural I
Bloque mofoestructural II
Bloque mofoestructural III
Fren
teCollazo
FrenteLomadeTinoco
FrenteSoca-SantaAna
0.63
0.80
0.55 0.57
0.90
1.63
1.14
3.423.34
2.28
1.71
2.57 2.57 2.57
1.04
0.24
0.330.36 0.13
0.620.10
0.290.15
0.44 0.570.20 0.30
0.58 0.320.10
0.38 0.57
0.900.69
0.29 0.13
0.86
0.28
0.620.41
0.60 0.390.26 0.23
0.64
Figura 8. Perfil longitudinal complejo A-B, con los valores de las superficies cumbrales mximas y la altura relativa de losfrentes de montaa, as como de los ndices de incisin fluvial, separacin de cuencas y diseccin vertical, por bloquesmorfoestructurales I, II y III.
una tendencia decreciente en la altitud, de 100a 115 m entre cada uno de los mismos, de oestea este (Figura 8). La traza del perfil A-B ocupalitologas similares de las formaciones Artemisa yPolier, compuestas por calizas micrticas, areniscasy pedernales, lo que descarta la influencia litolgicaen los grados de incisin erosiva (Figura 2).
ndice de incisin fluvial (IIF)El ndice de incisin fluvial en los frentes de monta-
a (en m) fue calculado como el cociente del anchodel valle en la parte superior del frente, asociadoa la falla Pinar, entre el promedio de las alturasrelativas con respecto al cauce, en ambas mrgenes(abla 2). Este ndice muestra menores valores enel bloque occidental (I), que varan entre 5.0 y 5.9,muy contrastantes con los del bloque central (II),entre 7.1 y 7.5, y el oriental (III), entre 9.7 y 13.6,indicando una mayor actividad neotectnica en
el bloque occidental con respecto a los otros dos,mostrando una morfologa de valles estrechos ymuy profundos (Figura 8, abla 3).
ndice de separacin de cuencas (ISC)Este mtodo fue aplicado a todas las cuencas quecortan el frente montaoso de la falla Pinar, divi-diendo la separacin lineal entre cauces vecinos,entre la longitud de la cuenca. Ante una actividadneotectnica notable, la morfologa de las cuencas
tender a un acortamiento en la distancia entre loscauces, determinando cuencas alargadas y estrechas,con un menor valor del ndice. Los valores mxi-mos (0.97-1.03) y promedio (0.53), menores enel rea, sealan al bloque occidental (I) Loma PeaBlanca-Los Pelayos (Figura 8, abla 3), como el demayor actividad neotectnica.
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Investigaciones Geogrficas,Boletn 82, 201319
Anlisis estructural y morfotectnico en los municipios San Cristbal y Candelaria, Cuba Occidental
ndice de desarrollo del frentemontaoso (IDFM)La altura relativa entre la superficie cumbral mxi-ma, asociada al escarpe tectnico de la falla Pinarcon respecto a su base, marc la expresin numricadel desarrollo neotectnico a lo largo del frentemontaoso. Los mayores valores se reportan en elbloque occidental Loma Pea Blanca-Los Pelayosentre 620 y 670 m, con diferencias sustanciales
de 100 a 140 m con respecto al bloque centralLoma de la Pimienta-Collazo-Santa Lutgarda, y de225 a 270 m con respecto al oriental La Villa-LaRevuelta-Soca (Figura 8, abla 3).
ndice de sinuosidad del frentemontaoso (ISFM)La aplicacin de los ndices geomorfolgicos ante-riores propici la delimitacin de los tres grandes
bloques morfotectnicos expresados en el relieve.A partir de este criterio se aplic el ndice de sinuo-sidad del frente montaoso (Zovoili et al.,2004;apia, 2007; Casa et al., 2010), relacionando paracada sector la longitud del pie del escarpe tect-nico con la longitud de la traza de la falla Pinar.La mayor actividad neotectnica la presenta elbloque occidental con valor de 1.0, lo que reflejauna expresin tectnica del frente, ausente de un
retroceso por los procesos geomrficos del mode-lado exgeno. Destaca el hallazgo de un lomo depresin en la localidad La Conchita (Figuras 8 y9, abla 3).
En la zona de articulacin del frente de montaade la falla Pinar con las llanuras monoclinales (100a 120 m de altitud) de la Cuenca de Los Palacios,existen algunos lomeros estructuro-tectnicos(110, 155, 170, 180 y 230 m de altitud) en las loca-
DD
DDDD
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A B
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527
Loma Los Pelayos
352
328
305
411 415
290
395
404
187
187
158
538
517
432
451 420
152531
484206
186
155
457 436 532
432
493
447
410
517
468531
546
445
574556
541
528
550442
527446
540
375
447
537
476
562
637 621
510
537
600
530
667
I
II
III
A
B
0 1 2 30.5
Kilmetros
b
d
La Conchita
Tres veredas
Cinco Pesos
Ojo deAgua
Collazo LomaTinoco
Loma Belem
Loma Redonda
Polja
El Rosario
Santa
Ro
S anFrancisco Las Ortegas
Lutgarda
La SoledadSan Pablo
LaSo
ledad
Pozo
Azul
LomadelaPimi
enta
RoHon
do
La Villa
El Brujito
LaRevu
elta
ElSo
steni
do
Soca
SoroaLa Hoya
838'28" 836'10" 833'52" 831'31"
838'28" 836'10" 833'52" 831'31"
2241'28"
2243'52"
2246'
4"
2241'28"
2243'52"
2
246'4"
Ro
SantaC
ruz
Loma Macahua
Loma PeaBlanca
Ro
Grande
Ro
San
Cris
tbal
ArroyoElLoro
a
Sierra del Rosario (frente montaoso Santa Lutgarda)
CuencadeLo
sPalacios(lla
nurasurdeP
inardelRo)
-localidadLa
Conchita-
Escalonamiento vertical y desplazamiento lateral de bloques
b
H (m)300
200
100
230
180 170110
FallaPinar
Rotacin
interna
Marcador
Rotacin de bloques por fallas internas, falla transcurrente
Soapaga, Colombia (Velandia, 2005)
C
Mofoalineamientos
Expresin por morfoelementos genticos del relieve
Tectnicas Denudativas
Por datos geolgicos
Por evidenciasgeomorfolgicas
Rasgos circulares
Falla transcurrente siniestral Pinar
Lmites de bloques morfoestructurales
Paleosismodislocaciones posibles o derrumbes
Bloques morfoestructurales transversalesI, ... ..., III
! 206
Collazo
Erosivo-fluvial
Frente de sobrecorrimientos, con reflejo en el relieve
Perfil longitudinal complejo
Superficies cumbrales (m)
Topnimos de significado gelogo geomorfolgico
Figura 9. Morfotectnica regional (a), esquema del lomo de presin La Conchita, Cuba occidental (b), lomo de presinde Soapaga, Colombia (Velandia, 2005) (c), e imagen de la posible paleodislocacin ssmica La Soledad-San Pablo (d).
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20Investigaciones Geogrficas,Boletn 82, 2013
Alexis Ordaz Hernndez, Jos Ramm Hernndez, Carlos E. Cofio, Ana Patricia Mndez y Gonzalo Galaz Escamilla
lidades de inoco, Las Ortegas, La Paila, Las Minas,El Sostenido y La Conchita (Figuras 3 y 9). En estaltima localidad, en la zona inflexiva de la fallaPinar, existen evidencias morfotectnicas de unambiente transpresivo, que ha generado un lomode presin, con deformaciones tectnicas internas,tanto verticales en forma de bloques escalonados,como horizontales delineando un contorno inden-tado (Figura 9b). Una configuracin estructuralparecida fue revelada por Velandia (2005), en lafalla transcurrente Soapaga, en Colombia (Figura9c). Esta situacin morfotectnica puede sugerirsu carcter mvil y activo, y su potencial sismo-generador. En el radio cercano a esta estructuratranspresiva existen grandes derrumbes o posiblespaleosismodislocaciones, en las localidades de La
Soledad-San Pablo y Ojo de Agua (Figura 9d).El papel de los elementos estructuro-tectnicos
del substrato geolgico en la formacin de los
rasgos morfoestructurales del relieve fue analizadomediante una correlacin entre la frecuencia yla longitud (en kilmetros) de las fracturas y losmorfoalineamientos y fallas expresadas a travsde morfoelementos del relieve de distinta gnesis(Figuras 9, 10 y 11). El anlisis refleja la frecuenciay longitud predominantes de los morfoalinea-mientos con direccin N70E, asociados con lafalla Pinar, estructura principal de la regin; y ensegundo plano, las orientaciones N40E, N340W,N350W, N60E y N10E, tanto en longitud comoen frecuencia.
Las direcciones preferenciales de las frecuenciasde las fracturas y de los morfoalineamientos reve-lan la existencia de una gran correspondencia ensus orientaciones (Figura 11), que precisamente
controlan las zonas de articulacin entre los tresbloques morfotectnicos propuestos. La frecuenciade los morfoalineamientos en la direccin de la falla
Figura 10. Direccin preferencialde los morfoalineamientos ysu longitud total: (a) bloquemorfoestructural occidental I,(b) bloque morfoestructuralcentral II, (c) bloque morfoes-tructural oriental III y (d) terri-torio montaoso total.
(a) (b)
(c) (d)
Longitud de morfoalineamientos (km)
Nmero de morfoalineamientos
N
8
6
4
4
6
8
S
N
8
6
4
4
6
8
S
N
8
6
4
2
2
4
6
8
S
N
8
6
4
4
6
8
S
W E5 4 3 2 2 3 4 5
W E5 4 3 2 2 3 4 5
W E5 4 3 2 1 1 2 3 4 5
W E
10 8 6 4 2 2 4 6 8 10
Longitud
Longitud
Longitud
Longitud
N de morfoalineamientos N de morfoalineamientos
N de morfoalineamientosN de morfoalineamientos
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Investigaciones Geogrficas,Boletn 82, 201321
Anlisis estructural y morfotectnico en los municipios San Cristbal y Candelaria, Cuba Occidental
Pinar (NE-SW) es elevada, lo que indica un origencomn a partir de los esfuerzos 1, posteriores ala orognesis cubana (Paleoceno tardo-Eoceno
temprano), (Figuras 5 y 11).
CONCLUSIONES
La poca consolidacin de las formaciones geolgi-cas terciarias en las llanuras, ubicadas al lado surestede la falla Pinar, imposibilit la identificacin ymedicin de las estructuras ms jvenes para com-prender el papel de las deformaciones neotectnicasen la formacin del relieve moderno. No obstante,
algunos elementos estructurales medidos en rocasmesozoicas, localizadas en las estribaciones mon-taosas, muy cerca a la falla Pinar, reflejan ciertacorrespondencia con los movimientos neotect-nicos y la formacin de diversos morfoelementos,como valles fluviales, escarpes denudativos y otrasformas del relieve. Esto se aprecia en la similitudentre los patrones de orientacin de fracturas ex-tensionales y de cizalla con la orientacin de los
morfoalineamientos, donde sus direcciones prefe-renciales en nmero de elementos estructurales yde morfoalineamientos destacan las orientacionesN40E, N340W, N350W, N60E y N10E, todasdel rgimen neotectnico, muy extendido en elarchipilago cubano.
Desde un ngulo geomorfolgico, la actividadneotectnica determin desplazamientos en elfrente de montaa de la falla Pinar, apreciado endiferencias del espectro de restos cumbrales en losbloques morfotectnicos expresados en el relievey tambin por sus ndices geomorfolgicos. Laactividad neotectnica determin cambios dela profundidad de diseccin, en la morfologa-morfometra de los valles fluviales, en el grado deincisin fluvial y la amplitud del desarrollo de los
frentes de montaa en los diferentes bloques.La mayor actividad neotectnica se destaca
en el bloque Loma Pea Blanca-Los Pelayos, consuperficies cumbrales entre 620-640 m; un ndicede sinuosidad de 1.0; un ndice de incisin fluvialmximo de 5.0-5.9 y promedio de 5.45; una sepa-racin de cuencas del orden de 0.97-1.03 mximo y0.53 como promedio; y altura relativa del desarrollodel frente montaoso de 620 a 670 m.
La sinuosidad de la traza de la falla Pinar, enla localidad La Conchita, ha creado un ambiente
transpresivo que ha determinado la formacinde un lomo de presin, cuyo fracturamientointerno refleja un escalonamiento de cuatro mi-crobloques con desplazamientos horizontales entreellos, siguiendo el rumbo del fallamiento. Estadeformacin sugiere una condicin estructuralde peligrosidad ssmica para los poblados de SanCristbal y de Candelaria.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen al Centro Nacional deInvestigaciones Sismolgicas, a la Universidadde Pinar del Ro, Cuba, y a los Institutos deGeofsica, Geologa y Geografa de la UniversidadNacional Autnoma de Mxico, su apoyo al pro-yecto Microzonacin ssmica del pueblo de SanCristbal. A los rbitros annimos y editores, porsus muy valiosos sealamientos y comentarios.
Figura 11. Direccin preferencial de los morfoalineamientosy de fracturas en el rea en estudio.
N
7
5
3
3
5
7
S
W 80 60 40 20 20 40 60 80 E
Nmero de fracturas en cada direccin
Nmero de morfoalineamientos en cada direccin
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Alexis Ordaz Hernndez, Jos Ramm Hernndez, Carlos E. Cofio, Ana Patricia Mndez y Gonzalo Galaz Escamilla
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