IMPORTANCIA DE LA FORMACIÓN EN EL COMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS DE PUNTA ARENAS Ana Vásquez Díaz Universidad de Chile, MSc Ingeniería Geotécnica [email protected] Jacobus Le Roux Universidad de Chile, Ph.D.,University of Port Elizabeth Profesor Titular Departamento de Geología / CEGA, Universidad de Chile [email protected] Claudio Foncea Navarro SRK Consulting (Chile) S. A. MSc Ingeniería Geotécnica [email protected] RESUMEN Los suelos que cubren el área de la ciudad de Punta Arenas están constituidos en su mayor parte por sedimentos glaciales, fluvioglaciares y aluviales depositados durante las diferentes etapas del avance y retroceso del Último Máximo Glacial (UMG). El historial de carga y descarga, la forma de depósito, las estructuras inherentes, han establecido diferencias genéticas y mecánicas que han influido y determinado el comportamiento geotécnico de estos suelos. 1. INTRODUCCIÓN La zona del Estrecho de Magallanes fue sometida a eventos que modelaron y originaron una variedad de sedimentos de marcada heterogeneidad. Los avances y recesiones cíclicas de un lóbulo de hielo dejaron un conjunto de tills basales y de flujo, en tanto que la formación y represamiento de un gran lago proglacial dio lugar a depósitos glaciolacustres y relictos lineamientos costeros. Los estadios post-glaciales e inter-glaciales permitieron la formación de planicies de lavado (outwash plains), con pantanos, turbales y arcillas orgánicas. Las transgresiones y regresiones marinas, y la posterior acción fluvial de una compleja red de drenaje, depositaron y retrabajaron sedimentos aluviales y glaciofluviales. Estos depósitos heterogéneos constituyen los suelos de fundación de la zona urbana y suburbana de Punta Arenas. Las propiedades y comportamiento de estos suelos están controlados por su humedad, textura, estructura, composición mineral e historial carga-descarga. Estos factores son resultado del ambiente de depósito, diagénesis, procesos de erosión y dinámica de factores ambientales. Este trabajo resume las informaciones relevantes obtenidas en terreno a partir de observaciones de cortes y calicatas, así como de sondajes, asociándolas siempre a su formación geológica, de manera de explicar en una primera etapa los diversos comportamientos singulares encontrados en estos suelos de origen glacial. 2. HISTORIAL GLACIAL DEL ESTRECHO MAGALLANES En la zona se distinguen por lo menos cinco avances glaciares (A - E) datados con 14C e isótopos cosmogénicos (Bentley 2005, Clapperton, 1995, McCulloch, 2005a). El Último Máximo Glacial (UMG) es representado por el avance B y es caracterizado por la formación de la península Juan Mazía (figura 1), ocurriendo después de 31.250 a cal AP (años calibrados antes del presente) y culminando entre los 25.200 - 23.100 a cal AP, seguido de un avance C, de menor extensión datado entre 22.400 y 20.300 a cal AP. Un estado de avance D, igualmente menos extensivo culmina alrededor de 17.700 y 17.600 a cal AP, seguido de una retracción glacial. Un avance E, que causó un represamiento del lago entre 15.500 y 11.770 a cal AP, y cuya retracción glacial coincide con el máximo del controversial 1 período de enfriamiento abrupto denominado Younger Dryas en el hemisferio norte, constituyó el último registro de avance pleistocénico (Bentley 2005, McCulloch, 2005a). Esta dinámica glacial depositó distintos sedimentos en forma de morrenas terminales, morrenas laterales y de fondo, mientras que durante el deshielo se generaron planicies de lavado (outwash plains), y en épocas más cálidas proliferaron los turbales. Uno de los fenómenos de mayor efecto ocurrido durante las distintas etapas de glaciación fue la formación de un gran lago proglacial. El nivel bajo del mar Atlántico y las barreras de hielo entre los fiordos, al no permitir la entrada de las aguas del océano Pacifico, favorecieron el depósito de arcillas varvadas y glaciolacustres en un ambiente de agua dulce en las proximidades de las riberas del estrecho. Dataciones de una capa de tefra del volcán Reclus permitieron inferir un periodo completo de formación del lago antes de 12 640 ± 60 14C a cal AP (McCulloch et al., 2005b). 3. MORFOLOGIA DE PUNTA ARENAS La ciudad se encuentra ubicada en la ribera oeste del estrecho, en el sector nororiental de la península de Brunswick. Dentro del casco urbano, las geoformas que sobresalen son canales, lagunas, pantanos y formas lobuladas disectadas por una red hidrográfica, que al desembocar en el estrecho forma deltas arenosos. Las transgresiones y regresiones marinas, han dejado distintos niveles de terrazas con sedimentos retrabajados por el oleaje marino, como es el caso de la Punta Arenosa. Otra expresión morfológica importante, son las morrenas laterales, con orientación sur norte que con su relativo paralelismo han permitido la generación de canales marginales en épocas de deshielo. Estos cordones morrénicos corresponden a los avances B y C y terminan en canales que desaguan al Estrecho de Magallanes (figura 1). En las áreas donde la subsidencia fue mayor, se formaron lagos y proliferaron turbales. La unidad geológica que aflora en el área es la Formación Loreto, litológicamente corresponde a una secuencia de areniscas y arcillolitas de aproximadamente 800 m de espesor, de edad Eoceno Tardío (Otero et al., 2012) e interpretada como un depósito de estuario (Le Roux et al., 2010; Otero et al., 2012). Sobre estas rocas sobreyacen los depósitos cuaternarios. Las terrazas glaciolacustres, se identifican como lineamientos que guardan una continuidad y son interpretadas como relictos de bordes costeros. Su composición en cuanto a sedimentos, es de dominancia de la fracción fina. Se caracterizan por ser laminados, con estratificación cruzada y ondulitas. En la figura 1 se observa claramente el contacto entre la terraza glaciolacustre y la Punta Arenosa. En cuanto a la red hidrográfica, Punta Arenas es atravesada en sentido oeste-este, por seis cauces naturales, nombrados de sur a norte: río Los Ciervos, río La Mano, río Las Minas, estero D’Agostini o Pitet, estero Llau-Llau y estero Bitsch (figura 1). Existen además cuerpos receptores y/o almacenadores de agua, entre los que se encuentran el humedal de Tres Puentes y la laguna Lynch que actúan también como amortiguadores de agua. El río más característico de la zona es el río Las Minas que forma un valle aluvial en la parte central de la ciudad y descarga los sedimentos en una planicie deltaica. El cauce se divide en tres sectores característicos, zona alta, media y baja. Tanto la zona alta como la media (620 msnm) son de gran incisión, en respuesta al alzamiento asociado con la deglaciación del UMG y se ubican fuera del casco urbano, atravesando la Formación Loreto. En estas zonas se observan frecuentes fracturas extensionales y grandes deslizamientos rotacionales (Harambour, 2008). Dentro del área urbana, el río Las Minas reduce tanto su capacidad hidráulica como su pendiente, desembocando en el Estrecho de Magallanes. Esta zona se mantiene muy activa y registra problemas de ruptura, desborde y embancamiento de la canalización. Los sedimentos se presentan en distintos niveles de terrazas, lo que se evidencia en la población Mardones ubicada 2 en el límite urbano oeste, donde se observan aterrazamientos que muestran sucesivos eventos de socavaciones y depositaciones. Las características y variaciones del delta del río Las Minas indican que existió un descenso en el nivel del mar, ocurrido posteriormente a la formación de Punta Arenosa. Este descenso relativo del mar en relación al continente llevó a un desplazamiento hacia el sur del cauce hasta alcanzar su posición actual desembocando normalmente al estrecho (Uribe, 1982). El delta actual se mantiene activo y su influencia a partir de la parte alta de la cuenca del río Las Minas donde aflora la Formación Loreto, es considerada como un área de riesgo aluvional como se ha demostrado en inundaciones recientes (mayo 1990 y marzo de 2012). Los sedimentos granulares de relieve bajo, constituidos por arenas y gravas, se localizan principalmente en la Punta Arenosa y el delta activo del río Las Minas, que al ser geoformas recientes, incluyen subestratos de compacidades bajas y saturadas. El río La Mano se caracteriza por un ancho cauce profundo y tortuoso, pero que contrariamente al río Las Minas, tiene poca actividad hidráulica. Se encuentra en su mayor parte canalizado lo que ha permitido la existencia de edificaciones en algunos sectores en las inmediaciones de su cauce (población 18 de Septiembre, figura 1). La dinámica hidráulica difiere hacia el norte de Punta Arenas y no mantiene un patrón. Los sedimentos de suelos finos impiden la penetración del flujo, por lo resulta frecuente encontrar esteros y observar inundaciones en épocas invernales. El estero Llau-Llau, junto con el D´Agostini drena la zona norte de la ciudad y es uno de los elementos principales del sistema de evacuación y drenaje de aguas lluvias de Punta Arenas. La parte superior de la cuenca es de alta pendiente, por lo que en el límite noroeste del perímetro urbano se construyó un canal de transvase que recolecta el escurrimiento de agua en esta zona. Sin embargo, este estero es afectado por frecuentes desbordes, tal como el ocurrido en 1990 junto con el río Las Minas, que incluyó oleadas de lodo (Harambour, 2009). El cauce que atraviesa la ciudad, transcurre por una planicie de escasa pendiente. Sus riberas han sido urbanizadas sin protección, ni control adecuados, por lo que el estero ha sido sometido a intervenciones múltiples no necesariamente planificadas, ya sea por parte de la población o por entes públicos. El estero D’Agostini, el principal afluente urbano del estero Llau-Llau, presenta capacidades hidráulicas variables a lo largo de su curso, en sectores angostos son comunes los desbordes, aún con lluvias de poca intensidad. En el límite de la terraza relicta con la Punta Arenosa, el brusco cambio de pendiente ha conducido a un estancamiento del drenaje, originándose una serie de lagunas de escasa profundidad desarrolladas en un terreno plano (4 msnm) denominado estero Tres Puentes, localizado entre los esteros Bitsch y Llau-Llau en el acceso norte de la ciudad.