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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS
Y AMBIENTAL
CARRERA DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA
ZONIFICACIÓN DE PELIGROS DE FLUJOS DE LODO (LAHARES) ASOCIADOS AL
VOLCÁN COTOPAXI CANTÓN RUMIÑAHUI ZONA 7
Trabajo de Titulación para la obtención del Título de Ingeniera Geóloga
AUTOR: Parra Jiménez Amparo Victoria
TUTOR: Msc. Jorge Eduardo Bustillos Arequipa
Quito, octubre 2016
2016
DEDICATORIA
A MI MADRE QUE CON SU AMOR, ESFUERZO Y TENACIDAD ME
HA BRINDADO EL APOYO MORAL Y EMOCIONAL EN MIS
PROYECTOS PROFESIONALES Y PERSONALES
A MI HERMANO QUE HA SIDO UN AMIGO INCONDICIONAL,
BRINDÁNDOME UN HOMBRO EN EL CUAL HE CONFIADO
MUCHO DE MI VIDA
A MI PADRE QUIEN ME HA ENSEÑADO EL VALOR DE LA
HONESTIDAD Y EL TRABAJO DURO
AL RESTO DE FAMILIARES QUE HAN ESTADO PENDIENTES DE
MI DESARROLLO PERSONAL Y PROFESIONAL
A MIS AMIGOS Y COMPAÑEROS POR SIEMPRE AYUDAR Y
APOYAR LAS INICIATIVAS ESTUDIANTILES DURANTE MI
CARRERA
iii
AGRADECIMIENTOS
Principalmente a Dios por darme la capacidad para poder
estudiar y culminar mi carrera
A todas las personas y entidades que han hecho posible la
realización de este trabajo.
iv
AUTORIZACIÓN DE AUTORÍA INTELECTUAL
Yo, AMPARO VICTORIA PARRA JIMÉNEZ, en calidad de autora del trabajo de
investigación: “ZONIFICACIÓN DE PELIGROS DE FLUJOS DE LODO
(LAHARES) ASOCIADOS AL VOLCÁN COTOPAXI CANTÓN RUMIÑAHUI
ZONA 7”, autorizo a la Universidad Central del Ecuador hacer uso de todos los
contenidos que me pertenecen o parte de los que contiene esta obra, con fines
estrictamente académicos o de investigación.
Los derechos que como autor me corresponden, con excepción de la presente
autorización, seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los
artículos 5, 6, 8; 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su
Reglamento.
Asimismo, autorizo a la Universidad Central del Ecuador para que realice la
digitalización y publicación de este trabajo de investigación en el repositorio virtual, de
conformidad a lo dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior.
Quito, a 25 de octubre de 2016
Amparo Victoria Parra Jiménez
CI: 1724306426
Telf. 0987922277
Email: [email protected]
v
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y
AMBIENTAL
CARRERA DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA
APROBACIÓN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN POR PARTE DEL TUTOR
Yo, Jorge Eduardo Bustillos Arequipa , en calidad de tutora del trabajo de titulación:
“ZONIFICACIÓN DE PELIGROS DE FLUJOS DE LODO (LAHARES) ASOCIADOS AL
VOLCÁN COTOPAXI CANTÓN RUMIÑAHUI ZONA 7”, elaborado por la señorita
AMPARO VICTORIA PARRA JIMÉNEZ, estudiante de la carrera de Ingeniería en Geología,
de la Facultad de Ingeniería en Geología, Minas, Petróleos y Ambiental de la Universidad
Central del Ecuador, considero que el mismo reúne los requisitos y méritos necesarios en el
campo metodológico y en el campo epistemológico, para ser sometido a la evaluación por parte
del jurado examinador que se designe, por lo que lo APRUEBO, a fin de que el trabajo del
proyecto Investigativo sea habilitado para continuar con el proceso de titulación determinado
por la Universidad Central del Ecuador.
En la ciudad de Quito a los 5 días del mes de Octubre.
------------------------------------------
Jorge Eduardo Bustillos Arequipa
Ingeniero Geólogo C.C: 0502513658
TUTOR
VI
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y
AMBIENTAL CARRERA DE INGENIERÍA DE MINAS
APROBACIÓN DEL TRABAJO DE TITULACIÓN POR PARTE DEL TRIBUNAL
El Delegado del Subdecano y los Miembros del proyecto de investigación denominado:
“ZONIFICACIÓN DE PELIGROS DE FLUJOS DE LODO (LAHARES) ASOCIADOS AL
VOLCÁN COTOPAXI CANTÓN RUMIÑAHUI ZONA 7”, preparado por la señorita PARRA
JIMÉNEZ AMPARO VICTORIA, egresada de la Carrera de Ingeniería en Geología, declaran
que el presente proyecto ha sido revisado, verificado y evaluado detenida y legalmente, por lo
que lo califican como original y auténtico de la autora.
En la ciudad de Quito DM a los 25 días del mes de Octubre del 2016.
____________________
Ing. Francisco Viteri
DELEGADO DEL SUBDECANO
___________________ __________________
Ing. Liliana Troncoso. Ing. Rafael Alulema
MIEMBRO MIEMBRO
VII
CONTENIDO
RESUMEN.….………………………………………………………………………………………………………..………………………….XIII
ABSTRACT..….…………………………………………………………………………………………………………………………………..XV
1 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................................... XIV
1.1 ESTUDIOS PREVIOS ........................................................................................................................... 1
1.2 JUSTIFICACIÓN .................................................................................................................................. 6
1.3 OBJETIVOS......................................................................................................................................... 7
1.3.1 OBJETIVO GENERAL .......................................................................................................................... 7
1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................................................... 8
1.4 ALCANCE............................................................................................................................................ 8
1.5 CARACTERIZACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO ................................................................................. 9
2 MARCO GEOLÓGICO GENERAL ........................................................................................................... 11
2.1 MARCO GEODINÁMICO..................................................................................................................... 11 2.2 ARCO VOLCÁNICO ECUATORIANO ....................................................................................................... 13
Cordillera Occidental. .............................................................................................................................................. 13 Cordillera Real .......................................................................................................................................................... 13 Valle Interandino. .................................................................................................................................................... 14 Tras Arco ................................................................................................................................................................... 14
2.3 VOLCÁN COTOPAXI .......................................................................................................................... 16 2.4 Actividad Eruptiva Histórica ................................................................................................... 19 2.5 Actividad eruptiva actual ....................................................................................................... 23
3 MARCO METODOLÓGÍCO ................................................................................................................... 25
4 LAHARES O FLUJOS DE LODO ............................................................................................................. 26
5 CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS DEL CANTÓN RUMIÑAHUI Y DEL CAUCE DEL RÌO SANTA
CLARA ........................................................................................................................................................... 30
5.1 Contexto Morfoestructural..................................................................................................... 30 5.2 Contexto Morfoclimático........................................................................................................ 35 5.2.1 Sistema Morfoclimático Regional .......................................................................................... 35 5.2.2 SISTEMA MORFOCLIMÁTICO LOCAL. ..................................................................................... 36
Terrazas Aluviales. ................................................................................................................................................... 36 Coluvial...................................................................................................................................................................... 37 Valle fluvial en “V” ................................................................................................................................................... 38 Paisaje colinado con cimas alargadas y vertientes moderadas........................................................................... 38 Vertientes Abruptas (45 – 75% rango de pendiente) ........................................................................................... 39
5.3 Parámetros Morfométricos .................................................................................................... 42 La Cuenca del Río Santa Clara ................................................................................................................................. 42
5.3.1 Parámetros Generales ................................................................................................................ 43 Perímetro (P) ............................................................................................................................................................ 43 Área de la cuenca (A) ............................................................................................................................................... 43
5.3.2 Parámetros De Forma ................................................................................................................ 44 Factor de forma (F) .................................................................................................................................................. 44 Coeficiente de compacidad (Kc) ............................................................................................................................. 45
5.3.3 Parámetros de Relieve ................................................................................................................ 46 Pendiente de la cuenca hidrográfica...................................................................................................................... 46 Criterio de Alvord ..................................................................................................................................................... 46 Criterio del Rectángulo Equivalente....................................................................................................................... 47 Software Aplicado (ArcGis) ..................................................................................................................................... 50
VIII
Pendiente del cauce principal................................................................................................................................. 50 Método I. Pendiente uniforme del cauce.............................................................................................................. 51 Método II. Taylor y Schwarz. (Villón, 2002)........................................................................................................... 51 Pendiente del cauce principal en la Zona 7 del cantón Rumiñahui. ................................................................... 53 Longitud del cauce principal (L) del río Santa Clara. ............................................................................................ 54 Orden de drenaje ..................................................................................................................................................... 54 Densidad de drenaje................................................................................................................................................ 56 Curva hipsométrica .................................................................................................................................................. 57
5.4 Análisis de Pendientes de la zona 7........................................................................................ 60 5.5 Lahares Históricos en la Zona 7 del Cantón Rumiñahui. ........................................................ 62
6 DISCUSION ........................................................................................................................................... 72
7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES............................................................................................. 77
CITAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................................................ 79
ANEXOS ........................................................................................................................................................ 83
ANEXO A ....................................................................................................................................................... 84
UBICACIÓN DE HERVEO RESPECTO AL NEVADO DEL RUIZ ........................................................................ 84
ANEXO B ....................................................................................................................................................... 85
ERUPCIONES HISTÓRICAS DEL VOLCÁN COTOPAXI Y VEI. (MODIFICADO DE MOTHES ET AL, 2004) ...... 85
ANEXO C ....................................................................................................................................................... 86
RESUMEN DE LOS PRINCIPALES LAHARES HISTÓRICOS QUE FLUYERON POR LOS DRENAJES DEL
NORTE, SUR Y ESTE DEL VOLCÁN COTOPAXI .............................................................................................. 86
ANEXO D ....................................................................................................................................................... 87
UBICACIÓN DE LOS PUNTOS DE CONTROL EN CAMPO PARA EL ANÁLISIS GEOMORFOLÓGICO............. 87
ANEXO E ....................................................................................................................................................... 88
MAPA DE UBICACIÓN DE DEPÓSITOS LAHARÍTICOS EN LA ZONA 7.......................................................... 88
IX
CONTENIDO DE FIGURAS
Figura 1.1: Ubicación regional del área de estudio. en el recuadro en rojo se muestra el área que
abarca la zona 7 del cantón Rumiñahui ...................................................................................................... 10
Figura 2.1: Configuración geodinámica del arco ecuatoriano en la convergencia de las placas de Nazca
y Sudamérica. los Andes son delimitados por el contorno 2000m (gris oscuro) y los principales
volcanes cuaternarios por pequeños triángulos. gsc = Galápagos centro de expansión; DGM = Dolores-
Guayaquil mega falla (ubicación aproximada). (Modificado de Hall et al., 2008) ................................... 12
Figura 2.2: Distribución de volcanes continentales de Ecuador a lo largo de dos ejes principales (líneas
discontinuas), además del grupo de tras arco. (Modificado de Hall et al., 2008) .................................... 15
Figura 2.3: Mapa geológico del Cotopaxi I (Modificado de Hall y Mothes, 2007).................................... 17
Figura 2.4: Mapa geológico de la actividad riolítica del Cotopaxi IIA y la subsecuente actividad
andesítica del Cotopaxi IIB. (Modificado de Hall y Mothes 2007). ........................................................... 19
Figura 4.1: Esquema morfológico que muestra la estructura del depósito de un lahar. (Modificado de
Pierson, 1986) .............................................................................................................................................. 26
Figura 5.1: Mapa de fallas regionales activas, el cuadro en rojo indica área de estudio, líneas de color
amarillo indican fallas activas. (Modificado de Eguez et al., 2003). ......................................................... 32
Figura 5.2: Mapa estructural de la cuenca del río Santa Clara, en donde las líneas en rojo muestra los
principales lineamientos topográficos de la cuenca. ................................................................................. 34
Figura 5.3: Mosaico de fotografías aéreas del cantón Rumiñahui. Escala 1:5000. IGM. el cuadro en rojo
muestra aproximadamente el área que cubre el cantón Rumiñahui. ...................................................... 35
Figura 5.4: Mapa geomorfológico de la Zona 7 del cantón Rumiñahui en donde se representa los tipos
de colinas y el tipo de vertientes ................................................................................................................ 41
Figura 5.5: Ubicación de la cuenca del río Santa Clara, delimitada por línea de color rojo. se observa
también los poblados por donde atraviesa la misma. (Modificado de Google Earth). ........................... 42
Figura 5.6: Cuenca del rÍo Santa Clara, en donde se observa el drenaje tipo subparalelo y
subdendritico. .............................................................................................................................................. 43
Figura 5.7: Perfil del río Santa Clara aplicando el método Taylor y Schwarz, obtenido en el software
Autocad ........................................................................................................................................................ 52
Figura 5.8: Perfil longitudinal río Santa Clara, se observa que la cota máxima es de 2652m.s.n.m y la
mínima es de 2586m.s.n.m. ........................................................................................................................ 54
Figura 5.9: Orden de drenaje cuenca del río Santa Clara obtenida en el software arcgis, usando el
criterio de Sthahler (1964) .......................................................................................................................... 55
Figura 5.10: Zonificación de la cuenca del río Santa Clara en 20 rangos altitudinales para realizar el
cálculo de la curva hipsométrica. ................................................................................................................ 58
Figura 5.11: Curva hipsométrica (Villodas 2008), en las abscisas se ubica el porcentaje de área sobre la
altura relativa, mientras que en las ordenadas la altura (cota altitudinal), a la derecha de la imagen se
encuentra la descripción de cada tipo de curva que puede resultar. ....................................................... 59
Figura 5.12: Curva hipsométrica de la cuenca del río Santa Clara, la cual es obtenida el porcentaje del
área acumulada que está por encima de una cota altitudinal, dando como resultado una cuenca
erosiva .......................................................................................................................................................... 59
Figura 5.13:. Mapa de pendientes de la Zona 7 del cantón Rumiñahui, usando la clasificación de
pendientes según Van Zuidam (1986). ....................................................................................................... 61
X
Figura 6.1: Mapa de amenaza por lahares en la Zona 7 del cantón Rumiñahui, (Municipio de
Rumiñahui, 2015). ........................................................................................................................................ 72
Figura 6.2: Perfiles al norte y centro de la Zona 7con dirección O – E, donde se evidencia la orientación
de la pendiente hacia el occidente y la zona plana cerca al cauce del río Santa Clara ............................ 74
Figura 6.3: Perfil al sur de la Zona 7con dirección O – E, donde se evidencia la orientación de la
pendiente hacia el occidente y la terraza antigua en la zona plana cerca al cauce del río Santa Clara .. 74
Figura 6.4: Mapa geomorfológico de la zona 7, líneas en rojo indican ubicación de los perfiles al norte,
centro y sur de la zona................................................................................................................................. 74
Figura 6.5: Mapa de potenciales zonas seguras y zonas potenciales de inundación ............................... 76
Figura A. 1 Ubicación de los puntos de control en campo para en análisis geomorfológico................... 87
Figura A. 2 Ubicación de depósitos laharíticos en la zona 7 ...................................................................... 88
XI
CONTENIDO DE FOTOGRAFÍAS
Fotografía 2.1: Volcán Cotopaxi tomada desde el Parque Nacional Cotopaxi, donde se observa la
cicatriz del colapso sectorial ocurrido hace ~ 5ka (Yanasacha), (Foto: D. Garzón, 2016) ........................ 16
Fotografía 2.2: Emisión de ceniza de la explosión freática del 14 de agosto del 2015. (Foto: La
Republica EC)................................................................................................................................................ 23
Fotografía 2.3: Flujo de lodo que bajo por el flanco occidental del cono del volcán, la tarde del 28 de
agosto del 2015. (Foto: D. Andrade.) .......................................................................................................... 24
Fotografía 5.1: Las líneas en rojo muestran los diferentes niveles de terrazas en el margen izquierdo
del río Santa Clara (UTM-WGS-84: 787030 / 9959692) ............................................................................. 36
Fotografía 5.2: La línea en rojo delimita un coluvial localizado a la margen derecha del río Santa Clara.
(UTM-WGS-84: 787250 / 9959128) ............................................................................................................. 37
Fotografía 5.3: Vista aguas arriba del río Santa Clara desde el Barrio San Fernando, líneas en rojo
indican la típica forma de un valle fluvial. (UTM-WGS-84: 787213 / 9958224) ....................................... 38
Fotografía 5.4: Paisaje colinado a la margen derecha del río Santa Clara en el barrio San Fernando.
(UTM-WGS-84: 787340 / 9958224) ............................................................................................................. 38
Fotografía 5.5: líneas verticales en rojo evidencian pendientes con vertientes abruptas, a la margen
derecho río Santa Clara. barrio Carlos Gavilanes (UTM-WGS-84: 785817 / 9962306) ............................ 39
Fotografía 5.6: Vista panorámica de la zona 7 donde se observa el paisaje colinado y la zona plana.
tomada desde el barrio Jatumpungo. (UTM-WGS-84: 786296 / 9958908) .............................................. 39
Fotografía 5.7: Depósitos laharíticos, líneas en rojo separan eventos de 1768, suelo y 1877. tomada en
el barrio San Fernando al sur de la zona 7 del cantón Rumiñahui (UTM-WGS-84: 787298 / 9958378).. 63
Fotografía 5.8: Depósitos laharítico, línea en rojo separa eventos de 1866 y cangahua tomada en el
barrio San Fernando al sur de la zona 7 del cantón Rumiñahui (UTM-WGS-84: 787322 / 9958374) ..... 64
Fotografía 5.9: Flujos de lava en la margen izquierda del río Santa Clara. tomada en el barrio San
Fernando al sur de la zona 7 del cantón Rumiñahui (UTM-WGS-84: 787322 / 9958374)........................ 65
Fotografía 5.10: Flujo laharitico de 1877 en la margen izquierda del río Santa Clara. tomada en el
barrio San Fernando al sur de la zona 7 del cantón Rumiñahui (UTM-WGS-84: 787322 / 9958374) ..... 66
Fotografía 5.11: Depósito laharítico, líneas en anaranjado separan al suelo del evento eruptivo de
1768. tomada en el barrio San Fernando calle Pedro Moncayo (UTM-WGS-84: 786841 / 9959390) ..... 67
Fotografía 5.12: Depósitos laharíticos, líneas en rojo separan distintos eventos de 1768, cangahua y
suelo. tomada en el barrio San Fernando al norte de la zona 7 del cantón Rumiñahui (UTM-WGS-84:
787298 / 9958378) ....................................................................................................................................... 68
Fotografía 5.13: Depósito laharítico, líneas en rojo separan al suelo y la cangahua del evento eruptivo
de 1768. tomada en el barrio San Fernando calle río San Pedro sector “La Canchita” (UTM-WGS-84:
786908 / 9958842) ....................................................................................................................................... 69
Fotografía 5.14: Depósito laharítico, líneas en rojo separan a la cangahua del evento eruptivo de 1768.
tomada en el barrio San Fernando sector colegio Galieo Galilei (UTM-WGS-84: 786795 / 9959788) .... 70
Fotografía 5.15: Restos de fósiles Coprinisphaeridae Ecuatorianense. tomada en el barrio San
Fernando sector colegio Galieo Galilei (UTM-WGS-84: 786795 / 9959788) ............................................. 70
XII
CONTENIDO DE TABLAS
Tabla 5.1: Unidades geomorfológicas existentes en la zona 7, con su respectiva área y el porcentaje
que representa ............................................................................................................................................. 40
Tabla 5.2: Forma de la cuenca en función al factor de forma. (Modificado de Villón, 2002). ................. 44
Tabla 5.3: Índice de Gravelius para la evaluación de la forma (Modificado de Ortiz, 2004). .................. 45
Tabla 5.4: Tipo de terreno en función de la pendiente. (Modificado de Villodas, 2008). ....................... 46
Tabla 5.5: Datos obtenidos con el criterio de Alvord................................................................................. 47
Tabla 5.6: Datos obtenidos con el criterio del rectángulo equivalente. ................................................... 48
Tabla 5.7: Resultados obtenidos mediante un SIG con el criterio del rectángulo equivalente............... 49
Tabla 5.8: Cálculo de la media y mediana para la pendiente .................................................................... 50
Tabla 5.9: Clasificación de la pendiente (Modificado de Villón 2002). ..................................................... 51
Tabla 5.10: Resultados obtenidos para la pendiente del cauce por el método de Taylor y Schwarz ..... 53
Tabla 5.11: Relación de la densidad de drenaje modificado de:
http://es.slideshare.net/valmisarandaaraujo/parametros-cuenca-delimitacin-clculos ......................... 56
Tabla 5.12: Rangos de clasificación de la densidad de drenaje (Modificado Sinchi, 2010) ..................... 56
Tabla 5.13: Resultados obtenidos con el criterio del rectángulo equivalente. ........................................ 59
Tabla 5.14: Clasificación de pendientes (Modificado de Van Zuidam 1986). ........................................... 60
Tabla 5.15: Área por rango de pendiente calculado en metros cuadrados y porcentaje que representa
en la zona 7 del cantón Rumiñahui. ............................................................................................................ 62
XIII
TEMA: “Zonificación de peligros de flujos de lodo (lahares) asociados al Volcán Cotopaxi
cantón Rumiñahui zona 7”
Autor: Amparo Victoria Parra Jiménez
Tutor: Jorge Eduardo Bustillos Arequipa
RESUMEN
La zona 7 del cantón Rumiñahui se encuentra atravesada por el río Santa Clara, drenaje por el
cual fluyeron los lahares generados en la erupción de 1877 del volcán Cotopaxi. Los lahares son
los fenómenos más peligrosos asociados a la actividad del volcán en la zona de estudio, debido
a la ubicación vulnerable de esta y a las características de dichos fenómenos (i.e. volumen de
material y alta velocidad que pueden alcanzar).Considerando que existe una insuficiente
planificación de ordenamiento territorial de asentamientos urbanos del país y al no contar con
suficiente información e insumos técnico-científicos para planificación, prevención, mitigación
en caso de un proceso eruptivo similar al ocurrido en 1877, es necesario realizar un estudio
sistemático para la definición de zonas seguras e inundables en el área de estudio. El presente
trabajo utiliza criterios geológicos y geomorfológicos, relacionados a la potencial generación de
flujos de lodo ante una eventual erupción del volcán Cotopaxi, con la finalidad de materializar
dicho diagnóstico. Se elaboró una base de información científica relacionada a la actividad
histórica del volcán Cotopaxi y flujos de lodo o lahares primarios que han fluido hacia la zona
norte del cantón Rumiñahui, se realizó una caracterización geomorfológica de la zona 7, se
analizó los criterios morfoestructurales locales y regionales de la cuenca del río Santa Clara, se
estableció las características hidrológicas de la cuenca mediante cálculos morfométricos y se
evaluó los lugares de emplazamiento del lahar de 1877.
PALABRAS CLAVE: CANTÓN RUMIÑAHUI, VOLCÁN COTOPAXI, LAHARES,
SANTA CLARA, ZONA 7.
XIV
TITLE: “Zonificación de peligros de flujos de lodo (lahares) asociados al Volcán Cotopaxi
cantón Rumiñahui zona 7”
Author: Amparo Victoria Parra Jiménez
Tutor: Jorge Eduardo Bustillos Arequipa
ABSTRACT
Zone 7 of the canton Rumiñahui is crossed by the Santa Clara River drainage which lahars
flowed generated during the 1877 eruption of Cotopaxi volcano. Lahars are the volcanic
phenomena that represents the greatest hazard in the study area due to its vulnerable location
and the intrinsic characteristics of the floodings (i.e. their volume and high speed they can
achieve). Whereas there is not sufficient land use planning for emplacement of urban
infrastructure and technical-scientific information is needed for planning, prevention, mitigation
to face an eruptive process similar to that occurred in 1877, a systematic study for the
identification of flood and safe zones is highly required. This study makes a first diagnostic of
these areas based in geological and geomorphological studies, related to the potential generation
of mudflows as consequence of Cotopaxi eruptions. A database of scientific information, related
to the historical activity of Cotopaxi volcano and its mudflows or primary lahars which have
flowed into the northernmost canton Rumiñahui, was developed, a geomorphological
characterization of the zone 7 was performed, local and regional morphostructural criteria were
analyzed at Santa Clara river basin, the hydrological characteristics of the basin were
established by morphometric calculations and the deposits of the1877 lahar were evaluated.
KEYWORDS: CANTON RUMIÑAHUI, COTOPAXI VOLCANO, LAHARS, SANTA
CLARA, ZONA 7.
I CERTIFY that the above and foregoing is a true and correct translation of the original document in Spanish.
___________________________
Jorge Eduardo Bustillos Arequipa Certified Translator
ID: 0502513658
1
1 INTRODUCCIÓN
1.1 ESTUDIOS PREVIOS
Corominas y Martí (2015) realizaron un estudio comparativo de los planes de actuación frente al
riesgo volcánico en Chile, Costa Rica, El Salvador, Ecuador, España, México y Nicaragua para
dar a conocer si el nivel socioeconómico de un país tiene relación con la eficacia de los sistemas
de prevención del riesgo volcánico que utilizan. Para lo cual analizan 4 aspectos principales: 1)
información general sobre el conocimiento del riesgo, 2) planes de prevención y vigilancia, 3)
planes de emergencia y gestión y 4) planes educativos. Estos autores resaltan de su
investigación los siguientes puntos:
• En El Salvador y Nicaragua se contabilizaron al menos 5 investigaciones, España y
México disponen de más de 15 publicaciones. Algunos de estos documentos son de lenguaje
netamente científico, que generalmente no mencionan rutas de evacuación y planes de
emergencia. Sin embargo, los manuales editados permiten el entendimiento al público en
general sobre el fenómeno y las recomendaciones de cómo actuar en el ámbito familiar y/o
comunal en caso de una erupción volcánica.
• En la mayoría de los países estudiados los recursos materiales y personales son
considerados insuficientes, es por eso que se encuentran en la posición de pedir recursos para
contratar y formar más especialistas y ampliar la red de monitoreo volcánico;
Excluyendo a España, porque consideran que los recursos personales y materiales son
redundantes.
• De forma general, mencionan que son pocos los mapas que existen de peligro
volcánico. La metodología usada integra información histórica, cartografía geológica y
programas de simulación. Consideran que los resultados son más o menos precisos, tomando en
cuenta los trabajos previos de los que se dispone, el material, el personal y, como factor
limitante, el presupuesto.
• Señalan que en el Ecuador el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional
(IGEPN) mantiene un plan de divulgación de peligros volcánicos a distintos niveles, y han
publicado temas volcánicos en revistas nacionales y extranjeras, con la intención de dar a
conocer la información científica a las autoridades y población.
2
• Concluyen que ningún país de los analizados dispone de estudios exhaustivos de
percepción del riesgo volcánico, en el campo de la seguridad de las comunidades que se
encuentran en zonas de peligro volcánico en América Latina se cuenta con estudios en
Nicaragua, Colombia, Perú y Ecuador.
En el caso Nicaragua y el volcán Concepción, se realizó el análisis del peligro por flujos
piroclásticos en el área del volcán y sus alrededores con el objetivo de establecer rutas de
evacuación para los pobladores de la isla Ometepe, la Isla de Ometepe está localizada dentro del
Gran Lago de Nicaragua, cubriendo un área de 276 km2 y una población aproximada de 35 000
habitantes (2015).
En el caso Perú y el volcán Misti, el grupo de vulcanología del Instituto Geológico Minero y
Metalúrgico (INGEMMET), elaboró escenarios eruptivos para el volcán, los cuales ayudan a
simular una situación de emergencia por reactivación del volcán. La ciudad de Arequipa al año
2015 tiene aproximadamente 1 000 000 de habitantes, el cráter del volcán Misti se encuentra a
18 km del centro de la ciudad y durante los últimos años gran parte de la ciudad ha crecido
hacia áreas cercanas al volcán.
Para la zonificación de los peligros volcánicos realizados en el volcán Misti se efectuó una
recopilación y posterior interpretación de toda la información geológica existente del volcán;
además se realizó el análisis e interpretación geológica de fotografías aéreas e imágenes
satelitales Landsat TM y ASTER. Los trabajos de campo consistieron en el cartografiado
geológico-volcanológico a escala 1/25 000, el levantamiento de columnas tefroestratigráficas y
el muestreo de productos volcánicos.
El mapa de peligros volcánicos asociados al volcán Misti elaborado por el INGEMMET,
evidencia que varios elementos vitales (agua potable, hidroeléctricas, puentes, autopistas, etc.),
se encuentran en áreas de alto peligro
El INGEMMET ha brindado asesoramiento permanente en el distrito de Alto Selva Alegre
(ASA) en: 1) la identificación de zonas de alto peligro volcánico en el distrito de ASA, 2) el
establecimiento de los niveles de evacuación, para que esta se dé de forma ordenada priorizando
las zonas de mayor peligro y 3) el asesoramiento en la identificación de óptimas y seguras rutas
de evacuación a nivel distrital y provincial, además de los puntos de albergues.
En el caso de Colombia, el riesgo más probable del volcán Nevado del Ruiz es que erupciones
pequeñas con flujos piroclásticos puedan desestabilizar los glaciares y generar lahares. Si
únicamente se fundiera el 10% del hielo, podría producir flujos de lodo (lahares) de más de 200
3
millones de m3, cantidad similar a la del flujo que enterró a Armero en 1985 y ocasionó más de
20 000 víctimas (70% de la población de ese año). Los lahares pueden alcanzar velocidades
de100 km/h por los valles de los ríos. En el estudio de Corominas y Marti, 2015 se menciona
que las estimaciones muestran que unos 500 000 habitantes de los valles de los ríos Combeima,
Chinchiná, Coello-Toche, y Gualí están en zona de riesgo, y 100 000 de ellos son considerados
en alto riesgo.
La cabecera municipal de Herveo está localizada al norte del departamento de Tolima (Anexo),
al 2010 comprende una población aproximada de 9142 habitantes según el POT del Municipio
de Tolima, está ubicada en la parte NE del volcán Nevado del Ruiz. Esta población se
encontraría afectada por la expulsión de ceniza, gases y avalanchas en la cuenca del río Gualí,
este cañón serviría de drenaje para los lahares generados en una erupción del volcán. Para la
implementación de medidas de evacuación se planteó realizar un estudio de la geomorfología y
pendientes, se tomó en cuenta los rangos de clasificación de pendientes dados por
CORTOLIMA (Corporación Autónoma Regional del Tolima) y el cálculo se realizó con la
ayuda de un SIG (ILWIS 3.2).
En la publicación Perturbation and melting of snow and ice by the 13 November 1985
eruption of Nevado del Ruiz, Colombia, and consequent mobilization, flow and deposition
of lahars de Pierson et al. (1989), describen el proceso de interacción del glacial con flujos
piroclásticos y como esta interacción produjo el lahar catastrófico que afectó a la población de
Armero en la base del volcán Nevado del Ruiz en 1985. Los autores determinan la velocidad de
los lahares y concluyen que fueron rápidos en los cañones superiores empinados del volcán, y
más lentos conforme aumenta la distancia al nevado, además analiza como la profundidad y la
pendiente del canal influye para que el flujo laharítico aumente o disminuya.
En el caso de Ecuador y el volcán Cotopaxi, el IGEPN por decreto presidencial (2003) es el
ente encargado del monitoreo y vigilancia instrumental del volcán. Los estudios realizados por
varios de sus investigadores han permitido que el Ecuador cuente con el mapa de peligros del
Cotopaxi zona sur y norte desde los años ochenta y escala 1:50.000. Su última actualización se
realizó en el año 2013.
Entre las investigaciones más recientes se cuenta con:
Chronology and dispersal characteristics of recently (last 5000 years) erupted tephra of
Cotopaxi (Ecuador): implications for long- term eruptive forecasting de Barberi et al.
(1995). Este estudio presenta una propuesta para la historia eruptiva del volcán Cotopaxi,
4
mencionan que la parte más antigua del volcán es el denominado PaleoCotopaxi o pico
Morurco. La etapa inicial fue caracterizada por erupciones explosivas largas con depósitos de
caída de ceniza y caídas plinianas riolíticas. Dataciones de los fragmentos de obsidiana de estos
flujos piroclásticos dan una edad de 500 ka (mil años). Proponen además que el volcán presenta
un largo descanso y reanudó su actividad hace 10 ka-15 ka antes del presente (AP), e inicia con
al menos tres grandes erupciones plinianas riolíticas, seguida de una fase de consolidación de
cono que se caracteriza por la emisión de lava andesítica y material piroclástico.El crecimiento
del cono fue interrumpido hace 5ka AP, por un episodio de falla de pendiente que produjo un
colapso del flanco NE, del cual resultó una avalancha de escombros en la cabecera del Río Pita
(Smyth and Clapperton, 1986), después de ese episodio la cicatriz ha sido rellenada y la simetría
del cono se ha restaurado.
Los autores detallan también las erupciones históricas del volcán (desde 1534) y los fenómenos
volcánicos que estas han desencadenado. La actividad eruptiva del Cotopaxi durante los últimos
5ka ha mostrado una amplia gama de estilos eruptivos con emisiones de lava, y erupciones
violentas de tipo pliniana.
En la investigación titulada CHARACTER, STRATIGRAPHY AND MAGNITUDE OF
HISTORICAL LAHARS OF COTOPAXI VOLCANO (ECUADOR) de Mothes, et al.
(2004) determinan que desde 1534, el Volcán Cotopaxi, ha experimentado cinco ciclos
eruptivos: 1532 - 1534, 1742 - 1744, 1766 - 1768, 1853 – 1854 y 1877 - 1880 con al menos 13
erupciones con un índice de explosividad volcánica VEI de 3-4, todos estos eventos con
afinidad andesítica. Debido a la fusión del casquete glaciar por flujos piroclásticos, lahares
voluminosos se formaron y fluyeron por los sistemas fluviales más importantes del volcán,
como son el río Pita (al Norte), Cutuchi (al Sur) y Tambo (al Este). En la publicación se indica
que estos fenómenos ocurrieron en todos los ciclos eruptivos de los últimos 2 ka, siendo el lahar
más distintivo el de la erupción del 26 de junio de 1877. En este estudio se detalla los análisis
granulométricos del lahar de 1877 y los depósitos más antiguos del siglo XVIII, además muestra
que los depósitos de lahares se caracterizan por presentar clastos bien sorteados. Los flujos de
escombros granulares son no cohesivos (<5% de partículas de tamaño de arcilla) cerca de la
fuente y estaban en el proceso de transformación de flujo hiperconcentrados en puntos distales.
También se especifica el cálculo de velocidad indirecta de lahares en base a run-ups que osciló
entre 5-23 m / s.
Para el caso específico del lahar del 26 de junio de 1877, en el río Pita, se ha calculado que su
velocidad variaba entre 50 y 82 km/h en el curso alto, y entre 20 y 30 km/h en el Valle de los
Chillos, su caudal pico fue de 50 000 y 60 000 m3/s, y el volumen total transportado a través de
5
los canales de los ríos Pita y San Pedro estuvo entre los 60 a 75 millones de m3
aproximadamente
Mothes et al. (2004) analizan distintos escenarios para la generación de lahares de eventos
eruptivos de magnitudes variables; demostraron que la fusión de la nieve/hielo en todo el sector
norte del glaciar (4,7 km2) a una profundidad de entre 4 y 8 m durante una erupción de VEI 4 o
mayor, generaría suficiente agua para producir un volumen de lahar de 60 a 120 millones de m3
para el flanco N-NE. Erupciones más pequeñas (VEI 2-3) asociados con eventos explosivos de
pequeño volumen de tipo estromboliano, posiblemente generarían flujos piroclásticos de corta
duración o lavas que tendrían mínimos efectos sobre el glaciar. Samaniego (2004) calcula que
los volúmenes de lahar totales de 15-30 millones de m3 para el drenaje norte sería un resultado
probable para escenarios de eventos más pequeños, y que dispersiones y extensiones
volumétricas de estos lahares sería menor que los ocurridos en el caso de 1877.
Producto de la reactivación del volcán Cotopaxi entre 2001 -2002 se realiza el ESTUDIO DE
EVALUACIÓN DE IMPACTOS SOBRE LA INFRAESTRUCTURA DE LA EMAAP-Q
Y FACTIBILIDAD DE LAS OBRAS DE MITIGACIÓN ANTE UNA EVENTUAL
ERUPCIÓN DEL VOLCÁN COTOPAXI. ESTUDIO DE LA AMENAZA VOLCÁNICA
y publicado en el año 2004, el Departamento de Ciencias del Agua junto al Departamento de
Geofísica de la Escuela Politécnica Nacional (EPN) realizó el análisis de riesgo y estudio de
factibilidad de las obras para la Empresa Metropolitana de Alcantarillado y Agua Potable de
Quito (EMAAP-Q) en el cual explica los escenarios eruptivos en caso de una potencial erupción
del volcán Cotopaxi, la evaluación del tamaño del casquete glaciar, los procesos de interacción
entre los productos volcánicos y el casquete glaciar, el estudio hace énfasis en los flujos de lodo
asociados con las erupciones del volcán Cotopaxi y la evidencia que estos flujos dejaron en las
zonas aledañas a los drenajes del flanco norte del volcán. Detallan las características y
afectaciones de los flujos de lodo, tomando como referencia los estudios de Mothes et al.,
(2004), Samaniego et al., (2004), y con mayor enfoque en la evidencia del lahar de 1877
Con respecto al comportamiento eruptivo del volcán Hall y Mothes, (2007) aportan con su
investigación titulada The rhyolitic–andesitic eruptive history of Cotopaxi volcano,
Ecuador, en el cual se documenta el magmatismo bimodal (fases riolítica y andesítica) que ha
producido periódicamente el volcán Cotopaxi durante los 0,5 millones de años (Ma).
Señalan que la composición química en una erupción secuencial riolítica muestra 70-75% de
contenido de SiO2, mientras que las erupciones andesíticas presentan un 56-62% de SiO2,
siendo magmas de la misma chimenea volcánica. Los autores resaltan que aproximadamente a
4500 años el volcán generó un episodio riolítico que ocasionó un colapso sectorial del flanco
6
NE, después de este evento hasta el presente el Cotopaxi ha generado una serie de periodos
eruptivos que involucran magmas andesíticos, solo con una excepción que corresponde a la
ceniza riolítica de 2100 años AP.
1.2 JUSTIFICACIÓN
El territorio del Ecuador forma parte del denominado Cinturón de Fuego del Pacífico, la zona de
mayor actividad sísmica y volcánica del planeta, por lo que se encuentra expuesto al impacto
frecuente de dichos fenómenos, que a través de su historia han afectado directamente a la
población y su desarrollo. Geodinámicamente el Ecuador continental, tiene importante
influencia del proceso de subducción, siendo una de sus mayores evidencias la presencia del
arco volcánico que conforma los Andes Ecuatoriano y se encuentra constituido por más de 84
centros volcánicos en diversos estados de actividad.
Uno de los centros eruptivos más activos del arco volcánico es el volcán Cotopaxi, es
considerado como uno de los más peligrosos del mundo por las afectaciones generadas por
lahares y que han sido descritas en relatos históricos. Esto se debe a la presencia del casquete
glaciar que cubre la parte superior del edificio volcánico y en determinadas erupciones, ha
aportado para la generación de lahares que han afectado gravemente a comunidades ubicadas en
o cerca a los drenajes que nacen del volcán. Los lahares son los fenómenos de mayor peligro
para dichas comunidades debido al volumen y alta velocidad que pueden alcanzar. En la
erupción del 26 de junio de 1877, en el río Pita se calculó que la velocidad variaba entre 50 y 82
km/h en el curso alto y de 20 y 30 km/h en el Valle de los Chillos. En tanto el volumen
calculado para el lahar que fluyó por el sistema del río Pita es de aproximadamente 70 millones
de m3 y su caudal pico varía entre 50 000 y 60 000 m3/s (Andrade et al.; 2005). Egred (sin
publicar) resalta que los lahares históricos rebosaron cauces de 100 m de ancho por 50 m de
profundidad.
Barriga (2015) describe las crónicas citadas por Sodiro de la erupción de 1877, resalta el flujo
llegó cerca del barrio de San Pedro del Tingo, donde entró en las zonas más bajas, tales como el
canal del río Ushimana y desde allí regresa al cauce del río San Pedro. El lahar desde ahí
continuó a través del cañón, destruyendo importante infraestructura como puentes, haciendas,
sistemas de riego y molinos de grano.
De acuerdo a los informes emitidos por el IGEPN (2015) el volcán Cotopaxi mostró un
comportamiento de actividad interna anómala desde el año 2001, que se intensificó a partir de
abril 2015. La madrugada del 14 de agosto del 2015, el volcán inicia un proceso eruptivo
7
caracterizado por la generación de columnas de erupción con variable contenidos de ceniza,
vapor de agua y gases. La caída de ceniza afecta hasta el mes de octubre del 2015, poblaciones
ubicadas en la zona occidental y nor occidental del volcán, como Machachi, Mulaló, Lasso, San
Ramón, San Agustín del Callo, entre otras. Además, reportan hasta enero del 2016 la generación
de flujos de lodo o lahares secundarios que han impactado y afectado estructuras ubicadas en las
inmediaciones del Parque Nacional Cotopaxi, sin que hasta la culminación del presente estudio,
las comunidades hayan sido afectadas por el mencionado fenómeno.
Desde la publicación de la información por parte del IGEPN (2015) sobre el cambio de
comportamiento del volcán se inició un proceso acelerado de búsqueda e identificación de sitios
seguros en caso de erupción para las comunidades ubicadas en sectores considerados como
vulnerables frente a la ocurrencia de lahares. El Gobierno Autónomo Descentralizado del
Municipio de Rumiñahui (GADMUR) con la información disponible y publicada por la
Secretaría de Gestión de Riesgos (SGR) y el IGEPN elaboró una serie de mapas que mostraban
las denominadas zonas de peligro y albergues para ocho distintas zonas del cantón. Sin
embargo, no se pudo determinar y evidenciar el sustento técnico científico de elaboración y
determinación de dichas zonas (peligro y seguridad) a una escala menor 1:50 000. Además, que
dichas zonas muestran cambios en la morfología del terreno con respecto a 1877, debido a
procesos de urbanización y desarrollo (carreteras, casas, hidroeléctrica, tuberías, entre otras) en
las determinadas zonas de impacto.
Por todo lo mencionado, el presente estudio pretende identificar el comportamiento de la cuenca
y de los procesos generados en su canal y planicies de inundación, para identificar mediante el
análisis morfoclimáticos, morfoestructurales y morfométricos de la cuenca del río Santa Clara
zonas seguras y potencialmente inundables frente al fenómeno lahar.
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo general
Evaluar y zonificar con base en estudios y análisis geológicos-geomorfológicos las rutas de
evacuación y sitos seguros en la zona 7 (San Fernando – Luz de América – Carlos Gavilánez)
del cantón Rumiñahui, frente a la potencial generación de lahares primarios por una eventual
erupción del volcán Cotopaxi similar a 1877.
8
1.3.2 Objetivos específicos
i. Elaborar una base de información científica relacionada a la actividad histórica del
volcán Cotopaxi y lahares primarios que han afectado la zona norte del cantón
Rumiñahui.
ii. Analizar los procesos morfoestructurales y morfoclimáticos de la cuenca del río Santa
Clara, además calcular los parámetros morfométricos de la misma para determinar
posibles zonas de inundación, mediante el uso de curvas hipsométricas, índices
geomorfológicos y la aplicación de un GIS.
iii. Determinar zonas potencialmente inundables en caso de generación de flujos de lodo
(lahares primarios) mediante la elaboración de un mapa geomorfológico en la zona 7
del cantón Rumiñahui delimitando las geoformas de la cuenca del río Santa Clara.
iv. Evaluar los lugares de emplazamiento de los depósitos de lahares históricos,
especialmente del evento de 1877, relacionando al cálculo de la pendiente y de la
gradiente del río Santa Clara y como este drenaje servirá de evacuación de los futuros
flujos laharíticos
v. Implementar una metodología para ubicar rutas de evacuación y sitios seguros para los
pobladores de la zona 7 (San Fernando) perteneciente al Cantón Rumiñahui ante una
posible erupción del volcán Cotopaxi similar a la de 1877.
1.4 Alcance
Para llevar a cabo esta investigación se elaborará una base de información científica relacionada
a la actividad histórica del volcán Cotopaxi y flujos de lodo o lahares primarios que han
afectado al cantón Rumiñahui.
Se analizará la geomorfología de la zona, considerando la incidencia de rasgos
morfoestructurales regionales y locales, como las fallas tectónicas y el volcán Cotopaxi.
Considerando que los mismos han incidido en el modelamiento del sistema hídrico de la cuenca
del río Santa Clara. Además, se analizará aspectos morfoclimáticos para identificar los
diferentes procesos glaciares y fluviales que han modelado el relieve actual de la zona. Se
cuantificará la forma y relieve actual de la zona considerando parámetros morfométricos de la
cuenca y del cauce del río Santa Clara. Lo que significa calcular su pendiente media, la curva
hipsométrica, índices de forma, la pendiente media del cauce con el objetivo de determinar si es
una cuenca de erosión, acumulación o equilibrio.
9
Definido el ambiente morfoclimático, se elaborará un mapa geomorfológico diferenciando las
zonas inundables y las geoformas altas, que permitirá construir un mapa de las potenciales
zonas de influencia por flujos de lodo, el cual será la base para establecer las potenciales zonas
seguras y las potencialmente inundables.
1.5 Caracterización de la zona de estudio
La zona de estudio se encuentra a 40 Km al norte del volcán Cotopaxi, en el cantón Rumiñahui
de la provincia de Pichincha.
La morfología del cantón es muy variada, en las partes altas (4125 m.s.n.m) presenta relieves
montañosos y colinados mientras que en las bajas (2400 m.s.n.m) constituye niveles planos a
casi planos disectados por distintos drenajes
El paisaje en su mayoría fue modelado por acción volcánica y procesos deposicionales y
acumulativos como los lahares que han ido dando las diferentes formas de relieve.
La red hidrográfica presenta un patrón de drenaje dendrítico a subparalelo y está conformada
por los ríos Santa Clara, San Nicolás, El Salto, Capelo; quebradas: Suruhuaycu, Santa Ana y
otros drenajes menores.
El clima del Cantón Rumiñahui, corresponde a la zona subtropical de tierras altas, con
temperaturas que oscilan entre los 16 a 23 °C durante el día y en las noches baja hasta los 8 °C,
siendo los meses más calurosos de Julio y Agosto. La precipitación media anual es de 1000 mm,
siendo los meses abril y octubre los de mayor precipitación, (Plan de Desarrollo y
Ordenamiento Territorial Cantón Rumiñahui 2012 – 2025)
El Cantón Rumiñahui tiene una extensión de 139 km2, en este se han identificado 8 zonas de
riesgo relacionadas a lahares del volcán Cotopaxi tomando en consideración la última erupción
del volcán Cotopaxi, ocurrida en 1877.
El área de investigación comprende la zona 7, en la que se encuentran los barrios San Fernando,
Luz de América y Carlos Gavilanes (Figura 1.1), tiene una superficie aproximada de 4 km2 y la
población estimada entre mujeres, hombres, niños, jóvenes es de 756 personas
aproximadamente (Comunicación Personal. Unidad de Gestión de Riesgos del GADMUR)
10
Figura 1.1: Ubicación regional del área de estudio. En el recuadro en rojo se muestra el área que abarca la zona 7
del Cantón Rumiñahui
11
2 MARCO GEOLÓGICO GENERAL
2.1 Marco Geodinámico
El Ecuador se encuentra situado en un margen continental activo, influenciado por el proceso de
subducción de la placa oceánica de Nazca debajo de la placa continental Suramericana, con una velocidad
entre 6-7 cm/año y una dirección W-E (Trenkamp et al., 2002). La inclinación de la placa subducida es de
25º con un azimut de N 85º E (Guillier et al., 2001). El valor de este ángulo ha tenido una influencia
directa para el desarrollo del volcanismo en el Ecuador según Hall y Wood, (1985) y Gustcher et al.
(1999).
El proceso de subducción dio como resultado la formación de los Andes del Ecuador (Spikings et al.,
2001), las zonas sísmicas más representativas de la costa y el margen oriental de los Andes, así también el
volcanismo Cuaternario Hall et al. (2008)
Entre el 1 ° a 2 ° N S, se ubica la cordillera de Carnegie sobre la placa de Nazca, que es una larga
cordillera submarina de 300 km de ancho y 3 km de altura, representa la huella del punto caliente de
Galápagos a través de la placa de Nazca. Durante los últimos 25 Ma la Placa de Nazca y la Cordillera de
Carnegie se han ido desplazando hacia el este y tienen una tasa de convergencia de 8-9 cm / año con
América del Sur (Pilger, 1984; Kellogg y Vega, 1995). (Figura 2.1)
La colisión de la Cordillera de Carnegie con el continente ha impulsado la formación y el desplazamiento
hacia el noreste del bloque Norte Andino, compuesto de partes del territorio de Ecuador, Colombia y
Venezuela, hacia el este del Caribe a lo largo de un sistema de falla mayor, denominada mega cizalla
Dolores-Guayaquil.
12
Figura 2.1: Configuración geodinámica del arco ecuatoriano en la convergencia de las placas de Nazca y Sudamérica. Los
Andes son delimitados por el contorno 2000m (gris oscuro) y los principales volcanes cuaternarios por pequeños triángulos.
GSC = Galápagos centro de expansión; DGM = Dolores-Guayaquil Mega falla (ubicación aproximada). (Modificado de Hall et
al., 2008)
La colisión cordillera asísmica-continente, es decir, la subducción de la Cordillera de Carnegie no ha
frenado actividad volcánica, y en el territorio continental se han contabilizado más de 80 centros eruptivos
con una gran diversidad de actividad y química eruptiva
13
2.2 Arco Volcánico Ecuatoriano
La actual actividad volcánica (Plioceno superior) del Ecuador continental se manifiesta a lo largo de
cuatro agrupaciones lineales, teniendo cada uno una morfología, estilo eruptivo, petrográfico y la
diversidad química característica. (Hall et al., 2008). Mismos que son descritos a continuación.
Cordillera Occidental.
Los centros eruptivos se asientan sobre basamento Cretácico que consiste en basaltos de meseta oceánica
y rocas volcano-sedimentarias (Hughes y Pilatasig, 2002; Gaillard et al., 2004). Están espaciados de
forma sistemática 30-35 km entre sí. La actividad de finales del Pleistoceno y Holoceno de muchos de
estos centros fue andesítico silícico o dacítico en su composición, lo que siguió una etapa de construcción
de estratovolcán y volcanes compuestos de 10-20 km de ancho de composición andesitica baja en sílice.
Los volcanes más representativos de este agrupamiento son: Quilotoa, complejo volcánico Guagua
Pichincha, Pululahua, complejo volcánico Atacazo - Ninahuilca y complejo volcánico Cotacahi -
Cuicocha. (Hall et al., 2008)
Cordillera Real
Los centros volcánicos de la Cordillera Real, yacen sobre rocas metamórficas del Paleozoico y Mesozoico
(Aspden y Litherland, 1992) y rocas volcánicas del Terciario Tardío. Son grandes estratovolcanes
andesíticos de 15-20 km de ancho que se distribuyen en toda la amplitud de esta cordillera. (Hall et al.,
2008)
Son estratovolcanes escarpados que llegan hasta 5.900 m de altitud sobre el nivel del mar. Muchos han
tenido sucesivas avalanchas de escombros, por lo general de 2-10 km3 de volumen, como por ejemplo en
los volcanes: Tungurahua, Cotopaxi, Sangay, Reventador. En contraste con los de la Cordillera
Occidental, estos volcanes se caracterizan por numerosos flujos de lava andesíticos que se depositan en
sus flancos más bajos. Los flujos de lava en el Antisana, Cotopaxi y Tungurahua viajaron 40-50 km por
valles cercanos. Flujos piroclásticos escoriáceos eran comunes en sus erupciones y con frecuencia
generaron grandes avalanchas y flujos de lodo o lahares, sobre todo al existir interacción con extensas
capas de hielo. (Hall et al., 2008).
14
Los volcanes de la Cordillera Real han sido más activos durante el Holoceno que los de la Cordillera
Occidental. Los volcanes Cotopaxi y Tungurahua han tenido erupciones periódicas a 100 ± 50 intervalos
año, mientras que Cayambe y Antisana tienen erupciones menos frecuentes; Sangay y El Reventador han
tenido gran número de erupciones durante el mismo intervalo. (Hall et al., 2008).
Valle Interandino.
Irregularmente localizados a lo largo del eje del Valle Interandino son una docena de centros volcánicos
andesíticos. Cerca de Quito tres centros volcánicos (Ilaló, Pasochoa, Rumiñahui) definen una línea de
Pleistoceno medio. En otros lugares se agrupan donde hay una ligera curvatura axial en la cordillera de
los Andes, por ejemplo, cerca de Otavalo los volcanes Cusín, Mojanda - Fuya Fuya, Imbabura y entre
Ambato y Riobamba por ejemplo, centros Igualata, llimpi-Huisla. La mayoría son grandes
estratovolcanes de 10-20 km de ancho con elevaciones de 3800 a 4.700 m; que tienden a tener calderas
remanentes con domos de lava, y la mayoría se han extinguido. Sólo el volcán Imbabura ha demostrado
actividad eruptiva del Holoceno, pero el flujo de cenizas y restos de avalanchas depósitos finales del
Pleistoceno se han identificado tanto en Imbabura y Mojanda-Fuya Fuya. (Hall et al., 2008).
Tras Arco
Conformado por una pequeña agrupación de volcanes alcalinos que se encuentra en la parte amazónica de
la Cordillera Real o Subandino, al este del volcán Antisana. Estos estratovolcanes son más pequeños,
2000-4000 m de altitud, siendo el más representativo el cono simétrico empinado del Sumaco. Sus flujos
de lava son muy fluidos y avanzaron más de 20 km. (Hoffer y Col, 2008)
La Figura 2.2 muestra la distribución de volcanes en el Ecuador continental
15
Figura 2.2: Distribución de volcanes continentales de Ecuador a lo largo de dos ejes principales (líneas discontinuas), además
del grupo de tras arco. Nombre de los volcanes: (1) Cerro Negro de Mayasquer; (2) Chiles; (3) Chiltazón; (4) Potrerillos; (5)
Chalpatán; (6) Chulamuez; (7) Horqueta; (8) Iguán; (9) Chaquilulo; (10) Soche; (11) Mangus; (12) Pilavo; (13) Yanaurcu de
Piñan; (14) Huanguillaro; (15) Cotacachi; (16) Cuicocha; (17) Imbabura; (18) Cubilche; (19) Cushnirumi; (20) Mojanda; (21)
Fuya Fuya; (22) Cusín; (23) Viejo Cayambe; (24) Nevado Cayambe; (25) El Reventador; (26) Pululahua; (27) Casitagua; (28)
Pambamarca; (29) Izambi; (30) Guagua Pichincha; (31) Rucu Pichincha; (32) Puntas; (33) Ilaló; (34) Chacana; (35) Yanaurcu;
(36) Ninahuilca; (37) Atacazo; (38) Pasochoa; (39) Sincholagua; (40) Antisana; (41) Pan de Azucar; (42) Sumaco; (43)
Corazón; (44) Rumiñahui; (45) Almas Santas; (46) Ilinizas; (47) Tres Marías; (48) Cotopaxi; (49) Chalupas; (50) Quilindaña;
(51) Quilotoa; (52) Chinibano; (53) Angahuana; (54) Sagoatoa; (55) Larcapungo; (56) Huicutambo; (57) Carihuarazo; (58)
Puñalica; (59) Huisla; (60) Tungurahua; (61) Mera; (62) Puyo; (63) Chimborazo; (64) Igualata; (65) Calpi; (66) Altar; (67)
Tulabug; (68) Sangay. Nombre de ciudades: Tulcán (T), Ibarra (I), Quito (Q), Latacunga (L), Ambato (A), Riobamba (R), Puyo
(P), and Sto. Domingo (SD). (Modificado de Hall et al., 2008)
16
2.3 Volcán Cotopaxi
El volcán Cotopaxi (Fotografía 2.1) se ubica en los 0° 38’ S y 78° 26’ O, a una distancia de 35 km al NE
de Latacunga, a 45 km al SE de Quito y aproximadamente a 40 km al N de Sangolquí. Posee una altura de
5897 msnm, muestra un relieve simétrico en forma de cono cubierto de un casquete glaciar. Su diámetro
basal es aproximadamente 20 km, el diámetro del cráter es 800 m de N - S y 650 m de E - W. Sus
pendientes, especialmente, en los flancos de las partes altas del glaciar son de 25° a 30°, y en las partes
bajas presenta cañones de decenas de metros de profundidad (Samaniego et al., 2011).
Fotografía 2.1: Volcán Cotopaxi tomada desde el Parque Nacional Cotopaxi, donde se observa la cicatriz del colapso sectorial
ocurrido hace ~ 5ka (Yanasacha), (Foto: D. Garzón, 2016)
Los estudios más relevantes de la historia del volcán Cotopaxi son el de Barberi (1995) y Hall y Mothes
(2007), los cuales coinciden que la edad más antigua del volcán supera los 400 ka AP (antes del presente).
Para Hall y Mothes (2007) la historia empieza con el denominado Cotopaxi I, con edad estimada de 420
ka-560 ka AP, corresponde a la serie riolítica denominada Barrancas. Esta serie es el resultado de una
actividad prolongada efusiva y explosiva de afinidad riolítica, caracterizada por el emplazamiento de
domos riolíticos y diques. Hall y Mothes (2007) proponen también, la presencia de una estructura
arqueada, relacionada con una vieja caldera y ubicada al S-SO del actual Cotopaxi. (Figura 2.3). La
17
culminación de la serie Barrancas es seguida por un período erosional que produjo un paquete de detritos
producto de la erosión de las estructuras volcánicas existentes, depósitos fluviales, glaciares y flujo de
escombros. En la parte superior de la secuencia clástica se encuentran intercalaciones de flujos de lava
andesítica máfica, conocidas como las lavas río Pita, que de acuerdo a los mencionados autores inundaron
los ríos Pita y Salto.
Figura 2.3: Mapa geológico del Cotopaxi I (Modificado de Hall y Mothes, 2007).
Por otro lado, en el estudio de Barberi et al. (1995) se menciona que el volcán más antiguo, denominado
PaleoCotopaxi, fue inicialmente caracterizado por grandes erupciones explosivas, durante las cuales se
depositaron caídas de ceniza y caídas plinianas riolíticas. Dataciones de los fragmentos de obsidiana de
estos flujos piroclásticos dan una edad de 500 ka.
18
Barberi et al. (1995) y Hall y Mothes (2007) indican que un pequeño estratovolcán, Pico Morurco, se
construyó por una leve explosión andesítica y actividad eruptiva efusiva en el sur del presente cono. Hall
y Mothes (2007) señalan que el pico Morurco estratigráficamente se encuentra entre la serie Barrancas y
el flujo de ceniza Chalupas (Ignimbrita de 211 ka AP), las lavas son grises, andesitas porfiríticas con
microcristales, afaníticas o matriz vítrea.
Después de la etapa de abanicos de detrítos y lavas andesíticas, Hall y Mothes (2007), señalan un período
de descanso del volcán Cotopaxi, aproximadamente de 400 ka AP, en el cual se depositó la Formación
(Fm.) Cangahua y la ignimbrita de Chalupas. El tope de la Fm. Cangahua se estima tiene una edad de 20
ka AP, mientras que la base es más vieja que la caída de ceniza del Chalupas y más joven que la serie
Barrancas.
Para Barberi et al. (1995), la actividad del Cotopaxi se reanuda aproximadamente 10 ka-15 ka AP, e inicia
con al menos tres grandes erupciones riolíticas plinianas. Para Hall y Mothes (2007) el denominado
Cotopaxi II empezó hace 13 200 años AP, y presentó dos eventos; la serie riolítica F y el episodio
riolítico Cañón Colorado, este empezó sobre un suelo de 4420±80 y 4670±70 años AP, en cambio para
Barberi et al. (1995) las dataciones radiométricas indican una edad mayor que 5ka AP.
Esta serie riolítica está compuesta por una unidad de arena rica en obsidiana y capas de pómez blanca
consideradas de origen freatomagmático, poco después se produjo un flujo de brecha riolítica con una
posterior y principal erupción pliniana que dejó un depósito uniforme de lapilli de pómez, suprayaciendo
a esta unidad se encuentra el principal flujo piroclástico (flujo de ceniza 1). Después se produjo un sector
de colapso, donde Barberi et al. (1995) y Hall y Mothes (2007) coinciden que el mencionado depósito ha
sido producido por una falla catastrófica del flanco NE del edificio volcánico, al pie del NE del volcán se
propaga una extensa avalancha hummock (25° NE). Seguido del colapso de sector, un segundo flujo de
ceniza es depositado (flujo de ceniza 2), simultáneamente con el flujo de ceniza de la serie 2 se presenta
un gigantesco flujo de escombros denominado lahar del Valle de los Chillos, este flujo de escombros fue
generado por la mezcla de agua derivado de la capa glaciar del Cotopaxi con los flujos de ceniza caliente
1 y 2.
Finalmente se presenta un tercer flujo de ceniza (flujo de ceniza 3) que suprayace a la serie 2 y al depósito
de lahar del Valle de los Chillos (Figura 2.4).
19
Figura 2.4: Mapa geológico de la actividad riolítica del Cotopaxi IIA y la subsecuente actividad andesítica del Cotopaxi IIB.
(Modificado de Hall y Mothes 2007).
Desde el final del episodio Cañón Colorado hasta el presente, el volcán Cotopaxi ha mostrado una serie
de periodos eruptivos que involucran magmas andesíticos, con una excepción que corresponde a la ceniza
riolítica de 2100 años AP. Este episodio andesítico presenta 18 ciclos eruptivos con 32 erupciones con un
VEI de 3, intercalados con intervalos de reposo que son evidenciados por el desarrollo de horizontes de
suelo (Hall y Mothes, 2007).
2.4 Actividad Eruptiva Histórica
Desde la conquista española (1532) se han descrito varios períodos de actividad del volcán Cotopaxi. Las
primeras descripciones geológicas y de las erupciones históricas fueron realizadas por varios científicos
como: La Condamine (1751), Humboldt (1810), Reiss (1874), Sodiro (1877), Wolf (1878, 1904),
Whymper (1892), Stubel (1903), Reiss y Stubel (1904) y Martinez (1932a, 1932b), y a partir de 1970,
estudios recientes sobre los peligros potenciales del volcán, han sido llevados a cabo por Hradecka, et al.
(1974), Hall (1977), Miller, et al. (1978), Hall y Hillebrandt (1988a, 1988b), Hall y Mothes (1992),
20
Barberi, et al. (1995), Mothes, et al. (1998), Hall, et al. (2004a, 2004b y 2005) y Ettinger, et al. (2005) y
Barriga (2025).
La actividad del volcán Cotopaxi se puede dividir en 6 episodios eruptivos: (Troncoso, 2005).
1. Episodio eruptivo 1532-1534?
2. Episodio eruptivo 1742 a 1744
3. Episodio eruptivo 1766 a 1768
4. Episodio eruptivo 1803
5. Episodio eruptivo 1845 a 1886
6. Episodio eruptivo 1903 a 1912
1.- Del primer ciclo eruptivo histórico (1532-1534?) los detalles que contiene las crónicas sobre los
efectos de la erupción permiten deducir que el evento fue de gran magnitud, los fenómenos generados en
este episodio son caída de ceniza y generación de lahares por la fusión del glacial destruyendo al poblado
de La Contiega (Egred, sin publicar).
Durante 200 años no se reportó ninguna actividad del volcán Cotopaxi, formando así un suelo delgado en
su pausa eruptiva (Hall y Mothes; 2007).
2.- Episodio eruptivo 1742 a 1744. En 1742 inició un período de intensa actividad (Egred, sin publicar),
dos principales erupciones ocurrieron en este año produciendo caída de ceniza y lahares destructivos
(Barberi et al; 1995), las erupciones fueron de gran magnitud, provocando victimas mortales y la
destrucción de infraestructura situada en el recorrido de los drenajes por donde fluyeron los lahares. La
afectación más representativa fue en el valle del río Cutuchi (Egred, sin publicar).
En 1743 continúo la actividad eruptiva, los flujos de lodo fueron en menor proporción que los del año
anterior, las lluvias de ceniza fueron más intensas, se evidenciaron 18 emisiones de lava (Egred, sin
publicar).
Durante 1744 el volcán tuvo una mayor erupción explosiva respecto a las anteriores, con una amplia caída
de ceniza y arena de 7 a 10 cm de espesor a 10 km al oeste del cráter y corrientes de lavas en diferentes
direcciones produciendo grandes lahares (Barberi et al; 1995).
21
3.- Episodio eruptivo 1766 a 1768: En 1766 se presentó una nueva erupción generando grandes lahares e
inundaciones afectando a la ciudad de Latacunga, mientras que la caída de pómez gruesa hacia el oeste
del volcán destruyó a varias granjas (Barberi et al; 1995).
En 1768 ocurrió una gran erupción explosiva mayor que las anteriores, cayeron bombas hasta el sector de
Tanicuchí, es decir más de 20 km al SO del volcán Cotopaxi, el material volcánico expulsado fue de
lapilli escoriácea, pómez blanca, ceniza pumícea gruesa y ceniza fina, además se produjo derrames de
flujos lávicos los cuales desencadenaron lahares que fluyeron en el valle de los Chillos y en el río Cutuchi
afectando considerablemente a la ciudad Latacunga (Barberi et al; 1995).
4.- Después de 35 años en 1803, la actividad continuó en menor intensidad (Barberi et al; 1995). M. Hall
menciona la generación de flujos de lava, flujos de lodo y una posible caída de ceniza (Egred, sin
publicar).
5.- Episodio eruptivo 1845 a 1886: En 1845 consta como una erupción poco alarmante, en la que se
registró el crecimiento del caudal del río Cutuchi, “lenguas de fuego” y columnas de humo sobre el cráter
(Egred, sin publicar).
En 1853 ocurrió una nueva erupción, la cual duró tres días produciendo caídas de ceniza y emisión de
lava generando pequeños lahares, las coladas de lava tomaron dos corrientes que descienden el sector SO
del cono, nombrado por Reiss (en Wolf, 1878) como Manzanahuaicu y Pucahuaicu (Barberi et al; 1995).
En 1854 se registra emanación de lapilli y ceniza, además de flujos de lodo que destruyeron casas,
sembríos y ganados (Egred, sin publicar).
Entre 1855 a 1866 el volcán tuvo al menos 4 erupciones menores, con caída de ceniza y emisión de flujos
de lava (Barberi et al; 1995), destacando la erupción de 1855 en la cual la generación de flujos de lodo
tuvo la suficiente magnitud para destruir el puente de Latacunga (Egred, sin publicar).
En los años 1867 a 1876 se caracteriza por un período de explosiones sin dar a conocer ningún otro
detalle, T. Wolf estima que este período fue una actividad transitoria y poco intensa (Egred, sin publicar).
Una mayor actividad eruptiva se desencadenó en 1877 presentando algunos fenómenos volcánicos y
ocasionando grandes efectos, un breve resumen se describe a continuación:
22
Emanación de ceniza que se extendió hasta las costas de Manabí, Guayas y Esmeraldas; en
Latacunga la acumulación de ceniza fue menor y para el Oriente no fue posible conocer su
alcance debido a que esa época la zona se encontraba poco poblada y hasta donde se pudo
observar, la capa de ceniza fue muy fina. La acumulación de ceniza en esta erupción fue menor
en comparación con grandes erupciones pasadas (Egred, sin publicar).
Los flujos de lava descendieron por todos los márgenes del cráter, se menciona que este flujo
debía tener por lo menos 2500°C, causando la fusión de la nieve y grandes partes del casquete
glaciar formando grandes volúmenes de agua que generaron lahares (Egred, sin publicar).
Los lahares que se formaron, llegaron a rebasar cauces de 100 m de ancho por 50 m de
profundidad (Egred, sin publicar). Los flujos de lodo transitaron al norte, principalmente por el
río Pita hasta Sangolquí y por el río Guayllabamba hasta el Océano Pacífico llegando a
Esmeraldas en 18 horas recorriendo 300 km, al sur por la cuenca del río Cutuchi demorándose 30
minutos en llegar a Latacunga continuando hacia Baños y el Puyo y al este, los lahares bajaron
por el río Tambo al río Napo (Troncoso; 2005).
Posterior a estos eventos pequeñas erupciones con emisión de nubes ardientes, flujos de lava, y lahares
son reportados entre los años1878 a 1885 (Barberi et al; 1995).
6.- Episodio eruptivo 1903 a 1912: en 1903 el volcán entra en erupción arrojando columnas de vapores y
gases mezclados con ceniza y arena, T. Simkin, M. Hall y P. Ramón mencionan que la erupción dio lugar
a coladas de lava (Egred, sin publicar).
El evento de 1904 empezó con caída de ceniza en Quito y M. Hall señala coladas de lava y lahares
(Egred, sin publicar).
En los años 1905, 1906 y 1907 el volcán Cotopaxi se mantuvo con una actividad eruptiva pequeña
acompañada de fuertes truenos, columnas de humo y material volcánico (Egred, sin publicar).
En 1911 y 1912 el volcán presentó un deshielo de su casquete glaciar generando pequeños lahares se
observó también emanaciones de ceniza (Egred, sin publicar).
23
2.5 Actividad eruptiva actual
A continuación se detalla un resumen de la actividad eruptiva del volcán Cotopaxi comprendida entre
abril 2015 a agosto 2016, esta información fue obtenida de los informes emitidos por el IGEPN
A mediados del mes de abril del 2015, la actividad sísmica del volcán empezó a mostrar cambios
principalmente por sismos relacionados a movimiento de fluidos al interior del volcán. Desde el mes de
mayo se observó un incremento en la actividad fumarólica del cráter y se reportó un incremento del
caudal de agua en algunas quebradas del flanco NE del volcán.
El 14 de agosto del 2015 el volcán incrementó la actividad, registró 4 explosiones; dos de ellas fueron
explosiones pequeñas mientras que las otras fueron freáticas formando grandes nubes de ceniza afectando
a los sectores de Machachi, Amaguaña, Boliche, Tambillo y al sur de Quito, posteriormente, se produjo
una segunda emisión grande de ceniza, generando una nube que alcanzó los 6 y 8 km sobre el nivel del
cráter y un volumen de tefra de 560 000 m3 (VEI = 1), (Fotografía 2.2).
Fotografía 2.2: Emisión de ceniza de la explosión freática del 14 de agosto del 2015. (Foto: La Republica EC)
En el mes de septiembre del 2015 las emanaciones de cenizas y gases volcánicos disminuyeron en altura,
(no pasaron de 1 km sobre el nivel del cráter), presentaron una dirección preferencial hacia al O-NO, y
ocasionalmente tuvieron una dirección hacia el SO. Tiempo después se produjo una columna de 3 a 4 km
24
de altura, cuya ceniza de calor blanco cayó en los flancos occidentales del volcán, se registró un aumento
en el número de eventos volcano-tectónicos (fractura de rocas dentro del volcán) posiblemente
relacionados a una nueva intrusión del magma o a un aumento de la presión en el reservorio magmático.
Desde el mes de octubre se observó una disminución progresiva de la actividad superficial del volcán
Cotopaxi caracterizada por columnas de gases, de color blanco que alcanzaron los 2 km de altura sobre el
nivel del cráter, a pesar de que, el número de eventos volcano-tectónicos (rupturas dentro del volcán)
registrados siguió en aumento desde el 10 de septiembre.
Por quebradas que nacen del volcán se produjeron descensos de flujos lodosos compuestos de ceniza,
cuyo origen se debe a la removilización de las capas de ceniza por las lluvias (lahar secundario)
(Fotografía 2.3).
El informe especial del 30 de marzo del 2016 menciona que se han producido 58 lahares secundarios
debido a los deshielos de los flancos, los cuales descendieron principalmente por la quebrada Agualongo
ubicada al occidente del volcán.
Fotografía 2.3: Flujo de lodo que bajo por el flanco occidental del cono del volcán, la tarde del 28 de Agosto del 2015. (Foto:
D. Andrade.)
Desde abril del 2016 hasta finales de mayo del mismo año la actividad interna del volcán fue moderada
con tendencia a baja, desde el 22 de mayo hasta el mes de agosto la actividad interna del volcán fue baja
presentando superficialmente emisión de gas y vapor de agua, con altura menor a 500 metros de altura
sobre el cráter.
25
3 MARCO METODOLÓGÍCO
Para determinar las rutas de evacuación y sitos seguros en la zona 7 del cantón Rumiñahui,
relacionados a la potencial generación de flujos de lodo (lahares primarios) ocasionados por el
volcán Cotopaxi, se debe conocer y entender el comportamiento y las afectaciones que han
producido la incidencia de lahares hacia el valle de los Chillos, por tal razón este estudio inicia
con la elaboración de una base de información científica relacionada a la actividad histórica del
volcán Cotopaxi y flujos de lodo o lahares primarios que han fluido hacia la zona norte del
cantón Rumiñahui
Una vez conocido y entendido el fenómeno de estudio, se procederá con la caracterización
geomorfológica de la cuenca del río Santa Clara, puesto que es fundamental delimitar las zonas
planas que sean susceptibles a inundación y zonas altas libres de riesgos para la población.
Dicha caracterización geomorfológica comprende un análisis de los sistemas morfoclimáticos
regionales mediante el uso de fotografías aéreas escala 1:5000 proporcionadas por el Instituto
Geográfico Militar (IGM); comprende también un análisis de los sistemas morfoclimáticos
locales; es decir, en el área de estudio planteada, estos se definen con observaciones directas en
campo. Paralelamente se realizará un estudio de pendientes con la ayuda del software aplicado
ArcGis que permitirá delimitar las zonas planas usando la clasificación de rangos de pendientes
de Van Zuidam, (1986).
Se procederá también a realizar el análisis de los criterios morfoestructurales regionales y
locales de la cuenca del río Santa Clara, estos criterios serán determinados mediante la
observación de lineamientos y estructuras topográficas que están configurando el sistema
hídrico y las geoformas de la cuenca,
Del mismo modo es importante conocer las características hidrológicas y geomorfológicas que
tiene la cuenca del río Santa Clara a través de cálculos morfométricos como el índice de forma,
índice de compacidad, pendiente media de la cuenca y del drenaje principal, curva hipsométrica
de la cuenca .Además se utilizará herramientas de un GIS parámetros con los cuales se
establecerá si la cuenca es de depósito o erosión
Finalmente se elaborará un mapa con los potenciales sitios seguros y vías de evacuación
tomando en cuenta el comportamiento que tiene la cuenca y la zona plana posiblemente afectada
por los flujos laharíticos
26
4 LAHARES O FLUJOS DE LODO
Los lahares son considerados mezclas de materiales volcánicos, como: rocas, piedra pómez,
arena y ceniza, con agua proveniente ya sea por la fusión de casquete glaciar, de la ruptura de un
lago ubicado en un cráter o de lluvias fuertes (Andrade et al., 2005); los lahares pueden ser
primarios (en la erupción) o secundarios (post eruptiva o sin erupción). El origen de los lahares
requiere de:
1. Una fuente de agua
2. Abundantes detritos no consolidados, lo cual incluye flujos piroclásticos y depósitos de caída,
coluviones y suelo.
3. Pendientes empinadas (comúnmente mayores a 25°) y relieves considerables en la fuente, y
4. Mecanismos desencadenantes. (Vallance e Iverson, 2015).
La forma de un lahar en movimiento corresponde a un cuerpo alargado, con un borde superior
plano, en el que se pueden distinguir tres segmentos que son caracterizados por la distinta
concentración de sólidos (Pierson T., 1986). En la cabeza, o "frente de bloques", se van
acumulando los bloques de roca de mayor tamaño, en el cuerpo, la concentración de sólidos
varía entre el 75 y 90%, en peso, y en la cola una concentración de sólidos similar a la de un
flujo hiperconcentrado, 45% en peso, es decir, partículas más finas (Aguilera y Toulkeridis,
2005) (Figura 4.1).
Figura 4.1: Esquema morfológico que muestra la estructura del depósito de un lahar. (Modificado de Pierson, 1986)
Los mecanismos desencadenantes capaces de afectar, desestabilizar y fundir el casquete glaciar,
y que han sido mencionados en el informe de la EMAAPS, (2004) son:
27
El impacto sísmico y acústico asociado a erupciones freáticas y freatomagmáticas
ocasionan que la cohesión interna del glaciar disminuya y que pueda generarse
avalanchas de hielo y nieve.
Los fragmentos balísticos en una erupción tipo estromboliano y vulcaniano penetran el
glaciar provocando la mezcla entre la roca, hielo y nieve, además de generar avalanchas
mixtas de roca y nieve.
El flujo de lava sobre el glaciar permitirá una mayor interacción entre la roca caliente y
el glaciar, pero esto solo afectaría a los flancos por donde desciende el flujo de lava.
El contacto de los flujos y oleadas piroclásticos provocan una erosión térmica y
mecánica del glaciar, tienen una interacción más profunda entre el material volcánico y
el glaciar, generando mayor cantidad de fusión de la nieve y el hielo.
Entre otros factores que influyen en el debilitamiento del casquete glacial, se menciona:
El grado de fracturamiento del glaciar
La orientación de las grietas del glaciar, presencia de grietas longitudinales paralelas a
la dirección del flujo piroclástico.
La composición del magma, que controla el tipo de erupción y el grado de explosividad.
En el caso específico de una erupción, el contacto o mezcla entre los productos volcánicos
calientes con el casquete glaciar es un factor importante para la transferencia de calor y
generación de agua necesaria para producir flujos de lodo; de esa manera, se puede decir, que
los procesos volcánicos altamente energéticos como los flujos piroclásticos tienen mayor efecto
sobre el glaciar para favorecer a la mezcla, en cambio los procesos volcánicos menos
energéticos como los flujos de lava, caída de tefra e impacto de fragmentos balísticos tienen
menor efecto sobre la capa de hielo.
Pierson (1989) da a conocer ciertos aspectos importantes sobre la generación y desarrollo de
lahares primarios, como son:
Una compleja secuencia de flujos y oleadas piroclásticas interactúan con la nieve y
hielo del casquete glaciar del volcán para provocar lahares catastróficos. La rápida
transferencia de calor combinada con movimientos sísmicos produce grandes
volúmenes de deshielo que fluyen pendiente abajo generando avalanchas saturadas en
nieve. Los flujos tienen diferente contenido de concentración, energía, temperatura y
humedad.
28
La velocidad del flujo máximo de los lahares oscila hasta los 17 m/s. los flujos son
rápidos en las partes altas de los cañones estrechos y empinados; mientras que la
velocidad, la pendiente del canal y profundidad del flujo disminuye a mayor distancia
del volcán.
Los grandes lahares pueden ser generados por volcanes cubiertos de hielo y nieve al
entrar en contacto con los detritos de roca caliente; los dos materiales deben ser
mecánicamente mezclados entre sí para una suficiente y rápida transferencia de calor, A
pesar de que, las erupciones sean relativamente pequeñas. Para considerar el potencial
del lahar, el área superficial de la nieve sobre una capa de hielo puede ser más
importante que el volumen total del hielo
Los lahares pueden incrementar su volumen significativamente por el arrastre de agua y
erosión de los sedimentos, en valles confinados las velocidades de estos flujos son altas
y los impactos catastróficos.
Varios de los flujos piroclásticos cambian a oleadas piroclásticas cuando éstos fluyen
fuera de la meseta de la cumbre sobre los flancos exteriores más empinados. Otros
flujos llegan a ser progresivamente más húmedos a través de la incorporación del agua
fusionada del hielo y nieve erosionada.
Lapilli acresionaria y coágulos de lodo cohesivo depositadas por oleadas indican que
parte de las oleadas estaban mojadas, tal vez por el tránsito de la nieve derretida y en
parte por el agua de vapor condensada.
El magma que produce la pómez gris es más caliente que el magma que produce pómez
blanca, es decir, 918° a 992° C y 914° a 935° C respectivamente.
Las oleadas piroclásticas generadas durante la fase explosiva temprana erosionan la
nieve y fracturan el hielo. Estos marcan un patrón de surcos radiales en las fuertes
pendientes de la capa de hielo de la cumbre.
La transferencia de calor desde una capa de detritos piroclásticos calientes en reposo a
una superficie de nieve, teóricamente puede generar una escorrentía de deshielo de 33-
46 mm/30 min.
29
Las avalanchas mixtas empiezan como una falla masiva de nieve, hielo, agua, material
expulsado y detritos de morrenas. Las grandes avalanchas llegan a ser progresivamente
más húmedas río abajo debido a la fusión inducida por el material expulsado caliente y
por la fricción durante el descenso 800-1000 m.
La filtración del deshielo, movimientos sísmicos y esfuerzos de cizalla impartida por los
flujos y oleadas piroclásticas pueden desencadenar fallas masivas durante la erupción.
La sismicidad por sí sola no puede causar un gran número de fallas que ocurren durante
la erupción, a menos que una actividad anterior haya desestabilizado las pendientes.
Los esfuerzos de cizalla impartidos por el arrastre del fluido y la colisión de partículas
en la superficie o partes desestabilizadas de la capa de hielo pueden ayudar a
desencadenar avalanchas mixtas durante la fase explosiva temprana de la erupción.
Los flujos del lahar ocurren en pulsos u ondas, esto se debe en parte a los flujos iniciales
que se dan en diferentes tiempos, por diferentes mecanismos y en diferentes valles
tributarios. Los pulsos de los flujos pueden ser el resultado de: 1) un represamiento y
liberación periódica, un hecho que ha sido observado en pequeños flujos de detritos, y
2) por la inestabilidad del flujo.
Los primeros pulsos de los lahares remueven elementos rugosos de algunos canales, los
cuales crean canales hidráulicamente lisos, permitiendo que lahares posteriores viajen
más rápido que los anteriores.
30
5 CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS DEL CANTÓN RUMIÑAHUI Y DEL
CAUCE DEL RÌO SANTA CLARA
El cantón Rumiñahui geológicamente se encuentra dentro del basamento del valle Interandino
entre los volcanes Pasochoa e Ilaló, los cuales se agrupan a lo largo de la falla central del
graben. (D.G.G.M. 1981-1983 Píntag escala 1:100 000).
El cantón fue moldeado principalmente por la acción volcánica donde se denotan los flancos del
volcán, flujos de lava y relieves volcánicos. Además los procesos denudativos, deposicionales y
acumulativos fueron dando las diferentes formas de relieve como llanuras, superficies
onduladas, las mismas que fueron rellenados previamente por flujos piroclásticos, flujos de
ceniza y depósitos laharíticos (POT Municipio de Rumiñahui, 2014).
La morfología del cantón Rumiñahui es compleja, constituyen principalmente conos glaciares
construidos a partir de los materiales piroclásticos proyectados sobre las faldas de los volcanes y
remodelados luego pendiente abajo; es decir, al alejarse de los conos. El relieve está
conformado por interfluvios alargados, con cimas planas y suavemente redondeadas, separados
por incisiones generalmente ensanchadas y poco profundas de la red hidrográfica actual
(Winckell, 1997).
Grandes edificios volcánicos como el Pasochoa, Rumiñahui, Cotopaxi y Sincholagua durante el
Pleistoceno han depositado material volcano-sedimentario rellenando las cuencas interandinas.
La actividad de estos volcanes continuó en el Holoceno y sus productos constan principalmente
de lavas andesíticas-basálticas y en parte dacíticas, cenizas, bombas, tobas y lapilli cubriendo
grandes áreas, muy a menudo consolidados y conocidos como Formación Cangahua (D.G.G.M.
1981-1983 Píntag escala 1:100 000).
El relieve circundante al río Santa Clara son fondos de cuencas de los rellenos volcano-
sedimentaria, que corresponde a llanuras de depósitos de material volcánico con superficies
planas a ligeramente onduladas, en su mayoría cubiertas por cenizas volcánicas (POT Municipio
de Rumiñahui, 2014-2019).
5.1 Contexto Morfoestructural
Este contexto permite entender la influencia y comportamiento de las estructuras en la cuenca.
Existen tres fallas regionales que circundan al área, estas son: 1) El sistema de fallas de Quito:
tiene una longitud aproximada de 60km con dirección N - S, estas fallas inversas con
31
componente dextral limitan y producen el elongamiento de las cordilleras alargadas que bordean
el lado oriental de la cuenca Plioceno-Cuaternario de Quito. Estas cordilleras tipo echelon están
subyacidas por depósitos fluviales y piroclásticas y forman un amplio ángulo cubierto por
depósitos de la formación Cangahua. (Eguez et al., 2003).
2) La falla activa El Tablón (Machachi), tiene una longitud de 33km con una dirección
preferencial NE - SO con fallamiento dextral. La falla Machachi irrumpe en los depósitos de
cangahua del Pleistoceno reciente, y de los depósitos de pómez y cenizas provenientes del
volcán Cotopaxi de edad Cuaternario. Esta falla se observa claramente en el flanco noroeste del
volcán Rumiñahui: su tendencias al SO por la dirección del volcán Iliniza. (Eguez et al., 2003).
3) Una tercera falla regional denominada falla Pintag se ubica al E de la zona 7, tiene 9 km de
longitud dirección NO - SE con movimiento sinextral. (Eguez et al., 2003).
La figura 5.1 muestra la ubicación de las fallas regionales activas respecto al área de estudio.
32
Figura 5.1: Mapa de fallas regionales activas, el cuadro en rojo indica área de estudio, líneas de color amarillo
indican fallas activas. (Modificado de Eguez et al., 2003).
33
Localmente la cuenca del río Santa Clara muestra un interés geomorfológico estructural
evidenciado en los cambios de dirección de los drenajes, de acuerdo a este precepto, la cuenca
toma una forma particular, en donde se observan tres tipos de estructuras que controlan la zona:
una falla inferida ubicada al sur de la cuenca con una dirección preferencial de NE-SO y una
falla cubierta localizada al norte, junto al poblado de Selva Alegre con dirección NE-SO
(D.G.G.M. 1981-1983 Píntag escala 1:100 000) además de lineamientos topográficos que
siguen los cambios de dirección de los drenajes que alimentan la cuenca (Figura 5.2).
34
Figura 5.2: Mapa estructural de la cuenca del río Santa Clara, en donde las líneas en rojo muestra los principales
lineamientos topográficos de la cuenca.
35
5.2 Contexto Morfoclimático
5.2.1 Sistema Morfoclimático Regional
Para determinar los sistemas morfoclimáticos predominantes en el cantón Rumiñahui, se realizó
el análisis de fotografías aéreas proporcionadas por el Instituto Geográfico Militar IGM
correspondientes a las líneas de vuelo: 21R-168 RC-30 (fotografías 31637 – 31643) y 22R-168
RC-30 (fotografías 31630 – 31636), tomadas en el 2004.
La Figura 5.3 muestra el mosaico de las fotografías aéreas que abarcan el cantón Rumiñahui
Figura 5.3: Mosaico de fotografías aéreas del cantón Rumiñahui escala 1:500. IGM. El cuadro en rojo muestra
aproximadamente el área que cubre el cantón Rumiñahui.
Del estudio fotogeológico se determinó:
Paisaje Volcánico (PV): se localiza al sur del cantón de manera puntual es el volcán
Pasochoa, mostrando un relieve volcánico que varía de abrupto (45 a 75 % de rango de
pendiente) a moderado (15 a 25% de rango de pendiente), constituidos de lavas
andesíticas-basálticas y en parte dacíticas, cenizas, bombas, tobas y lapilli (D.G.G.M.
1981-1983 Píntag escala 1:100 000).
N
PV
PD
PG
36
Paisaje Degradacional (PD): originados por procesos erosivos aluviales a lo largo de los
drenajes principales como el Pita, San Pedro, Santa Clara, Sambache. Los caudales han
erosionado materiales volcanoclásticos y sedimentarios, formando terrazas o relieves
Paisaje Acumulativo: materiales depositados generalmente al pie de taludes, estos
pueden ser depósitos coluviales y laharíticos
Paisaje Glaciar: este paisaje de encuentra únicamente en el límite sur del cantón, se
caracteriza por presentar valles en forma de “U”.
5.2.2 SISTEMA MORFOCLIMÁTICO LOCAL.
En observaciones de campo se identificó al sistema morfoclimático fluvial, en el cual se
exponen las siguientes unidades geomorfológicas
Terrazas Aluviales.
Se caracterizan por presentarse en el curso medio de un río, predomina el transporte y no la
sedimentación, al existir un desborde se produce una inundación lo que provocaría la erosión
del terreno. (Corominas, 1982).
Fotografía 5.1: Las líneas en rojo muestran los diferentes niveles de terrazas en el margen izquierdo del río Santa
Clara (UTM-WGS-84: 787030 / 9959692)
En la fotografía 5.1 se pueden apreciar 3 niveles de terrazas ubicadas a 3, 5 y 7 metros del
cauce, las terrazas antiguas son las que más alto se encuentran del cauce actual, y las terrazas
actuales son las que están en el lecho; estas terrazas (antiguas y actuales) se encuentran
Terraza antigua
Terraza actual
NE SO
37
constituidas por cangahua, cubiertas por una densa capa de vegetación tras el margen derecho
del río se distingue una colina baja de cima redondeada con vertientes abruptas.
Coluvial
Fotografía 5.2: La línea en rojo delimita un coluvial localizado a la margen derecha del río Santa Clara. (UTM-
WGS-84: 787250 / 9959128)
La línea curva en rojo de la fotografía 5.2, muestra un escarpe a la margen derecha del río Santa
Clara, indicando un coluvial de menos de 5 metros de potencia. En la margen izquierda, las
terrazas aluviales conforman depósitos de cangahua y se encuentran recubiertos por densa
vegetación
NE SO
38
Valle fluvial en “V”
Fotografía 5.3: Vista aguas arriba del río Santa Clara desde el barrio San Fernando, líneas en rojo indican la típica
forma de un valle fluvial. (UTM-WGS-84: 787213 / 9958224)
En la fotografía 5.3 se puede apreciar que en la parte alta del río Santa Clara presenta un paisaje
colinado medio alargado con cima plana. Hacia la margen izquierda del río Santa Clara se
observa zonas planas. En ciertos tramos del río se evidencia la típica forma de un valle fluvial
Paisaje colinado con cimas alargadas y vertientes moderadas.
Fotografía 5.4: Paisaje colinado a la margen derecha del río Santa Clara en el barrio San Fernando. (UTM-WGS-
84: 787340 / 9958224)
En la fotografía 5.4, se observa un paisaje colinado medio con cimas alargadas y vertientes
moderadas, conformado principalmente de depósitos de cangahua, al finalizar la colina es
evidente los niveles de terrazas aluviales antiguas.
Zona Plana
N
S
NE
SO
Paisaje colinado
Paisaje Colinado con
cimas alargadas
39
Vertientes Abruptas (45 – 75% rango de pendiente)
Fotografía 5.5: Líneas verticales en rojo evidencian pendientes con vertientes abruptas, a la margen derecho del río
Santa Clara. Barrio Carlos Gavilanes (UTM-WGS-84: 785817 / 9962306)
En la fotografía 5.5 se muestra con líneas rojas verticales a la margen derecha del río Santa
Clara las pendientes con vertientes abruptas que varían en un rango de 45 a 75%, estas se
encuentran conformados por depósitos de cangahua o depósitos aluviales.
Con las observaciones realizadas en campo, junto con un análisis de pendientes de la zona se
obtuvo el mapa geomorfológico (Figura 5.4), en este se pudo determinar que la zona plana
representa el mayor porcentaje del área total de la zona 7 (Fotografía 5.6). En la tabla 5.1 se
muestra las unidades geomorfológicas con su respectiva área calculada en metros cuadrados y el
porcentaje que esta representa en la zona 7.
Fotografía 5.6: Vista panorámica de la zona 7 donde se observa el paisaje colinado y la zona plana. Tomada desde
el barrio Jatumpungo. (UTM-WGS-84: 786296 / 9958908)
N
S
NE SO
Zona Plana
Paisaje Colinado
Paisaje Colinado
Ver
tien
te a
bru
pta
40
Tabla 5.1. Unidades geomorfológicas existentes en la zona 7, con su respectiva área y el porcentaje que representa
UNIDAD GEOMORFOLÓGICA SIMBOLOGÍA ÁREA
(m2)
ÁREA TOTAL DE
ESTUDIO (m2)
PORCENTAJE
(%)
Colina con vertiente moderada Cvm 248.124
3591606
6.91
Colina con cima alargada Cca 598.037 16.65
Colina con cima alargada y vertiente abrupta Ccva 185.856 3.68
Colina con vertiente abrupta Cva 277.487 5.17
Vertiente abrupta Va 98.310 2.74
Vertiente moderada Vm 132.058 7.73
Zona Plana Zp 2.051.734 57.13
41
Figura 5.4: Mapa geomorfológico de la zona 7 del cantón Rumiñahui en donde se representa los tipos de colinas y el
tipo de vertientes
42
5.3 Parámetros Morfométricos
Para determinar los sitios seguros y rutas de evacuación frente a una potencial generación de
flujos de lodo por parte del volcán Cotopaxi es importante conocer el comportamiento
hidrológico que tiene la cuenca del río Santa Clara a través del análisis morfométrico. Estos
parámetros indicarán si en la cuenca es de carácter erosivo, de acumulación o de equilibrio, si la
pendiente de los drenajes facilitara el transporte de los lahares o la inundación de sus valles
La Cuenca del Río Santa Clara
La cuenca del río Santa Clara está comprendida entre las siguientes coordenadas UTM: al Este
780382.5 y 788589.4; y al Norte 9966731 y 9947062.8. Geográficamente se encuentra limitada
al sur por el Volcán Pasochoa y al norte por el Cerro Ilaló y valle de los Chillos. (Figura 5.5).
Figura 5.5: Ubicación de la cuenca del río Santa Clara, delimitada por línea de color rojo. Se observa también los
poblados por donde atraviesa la misma. (Modificado de Google Earth).
La cuenca está conformada principalmente por los ríos Santa Clara y Sambache, además de
algunas quebradas como la quebrada San Juan, Quillín y Chilcaucu. La parte más alta de la
cuenca se encuentra a los 4125 msnm que corresponde a la cumbre del volcán Pasochoa y la
parte más baja está al norte a los 2426 m.s.n.m cerca del poblado de Sangolquí.
La Caldera
43
5.3.1 Parámetros Generales
Perímetro (P)
El perímetro de la cuenca de 57.01 km (Figura 5.6).
Área de la cuenca (A)
El área de una cuenca está definida por el espacio delimitado por la curva del perímetro (P)
(Ibáñez, et al. 2011). Se estima que comprende una cobertura de aproximadamente 49,76 km2.
Según lo calculado la cuenca se considera pequeña, puesto que su área no pasa los 250 km2
(Fernández, 2012) en la (Figura 5.6) se observa el patrón de drenaje de la cuenca, que es de tipo
subparalelo y subdendrítico
Figura 5.6: Cuenca del río Santa Clara, en donde se observa el drenaje tipo subparalelo y subdendritico.
44
5.3.2 Parámetros De Forma
Este parámetro es importante, puesto que sirve para entender la tendencia que tendrá el flujo a
concentrar mayor volumen de dicho flujo en el terreno, según la forma de la cuenca, si es
alargada o redondeada
Factor de forma (F)
Expresa la relación entre el ancho promedio de la cuenca (W) y la longitud de la cuenca (l)
(Fernández, 2012).
F =W
l
Dónde: W: Ancho promedio del área de captación
l: Longitud de la cuenca
El ancho promedio W se estima como:
W =A
l
Dónde: A: Área de captación
Entonces:
F =A/l
l
F =A
l2
La clasificación para la describir la forma de la cuenca se indica en la Tabla 5.2
Factor de forma Forma de la cuenca
F>1 Redondeada
F<1 Alargada
Tabla 5.2: Forma de la cuenca en función al factor de forma. (Modificado de Villón, 2002).
Para la cuenca del río Santa Clara, usando la ecuación 4 se tiene:
F =A
l2
Ec. 1.
Ec. 2.
Ec.3.
Ec. 4.
45
F =49.76 km2
22.22km2
F = 0.10
El coeficiente de forma es 0.14 lo que corresponde a una cuenca de forma alargada.
Coeficiente de compacidad (Kc)
El coeficiente de compacidad propuesto por Gravelius, (Ortiz. 2004) compara la forma de la
cuenca con la de una circunferencia. Kc se define como la razón entre el perímetro de la cuenca
y su área.
Kc =0.28 ∗ P
√A
Dónde: Kc: Coeficiente de compacidad
P: Perímetro de la cuenca
A: Área de la Cuenca
Este valor adimensional, independiente del área estudiada tiene por definición un valor de 1
para cuencas imaginarias de forma exactamente circular. Los valores de Kc nunca serán
inferiores a 1. El grado de aproximación de este índice a la unidad indicará la tendencia a
concentrar fuertes volúmenes de aguas de escurrimiento, es decir, entre más bajo sea Kc mayor
será la concentración de agua (Fernández et al., 2012) Tabla 5.3
Clase Rango Descripción
Kc1 1 a 1.25 Forma casi redonda a oval-redonda
Kc2 1.25 a 1.5 Forma oval-redonda a oval-alargada
Kc3 >1.5 Forma oval-alargada
Tabla 5.3: Índice de Gravelius para la evaluación de la forma (Modificado de Ortiz, 2004).
Para la cuenca del río Santa Clara de área 49.76 km2 y perímetro de 57.01 km, aplicando la Ec.
5, se tiene:
𝐾𝑐 = 2.26
El índice de compacidad se aleja de la unidad, indica que la cuenca tiene tendencia a concentrar
muy poco volumen de agua de escurrimiento. Las cuencas de forma alargada reducen las
posibilidades de que sean cubiertas en su totalidad en una inundación (Villón, 2002).
Ec. 5.
46
En conclusión, la forma de la cuenca del río Santa Clara es alargada, este resultado indica que la
cuenca no va a concentrar grandes volúmenes de flujo en el terreno, más bien este va a fluir
según la pendiente que tenga el terreno.
5.3.3 Parámetros de Relieve
Pendiente de la cuenca hidrográfica
La pendiente de la cuenca hidrográfica tiene una importancia indirecta con la infiltración en el
suelo y la contribución del agua subterránea a la escorrentía, dado que la velocidad del
escurrimiento influye en el tiempo de concentración y tiene una importancia directa en relación
a las crecidas (Villón, 2002).
La tabla 5.4 muestra el tipo de terreno en función de la pendiente en porcentaje propuesta por
Villodas 2008.
Pendiente en % Tipo de Terreno
0 -3 Llano
3 – 7 Suave
7 – 12 Medianamente accidentado
12 – 20 Accidentado
20 - 35 Fuertemente accidentado
35 - 50 Muy fuertemente accidentado
50 - 75 Escarpado
>75 Muy escarpado
Tabla 5.4: Tipo de terreno en función de la pendiente. (Modificado de Villodas, 2008).
Existen algunos criterios para evaluar la pendiente de la cuenca, para este estudio se tomará en
cuenta los métodos del criterio de Alvord, criterio del rectángulo equivalente, también se
obtendrá el valor de la pendiente en un software especializado ArcGIS.
Criterio de Alvord
Este criterio se basa en la obtención previa de las pendientes existentes entre las curvas de nivel.
Sc =D
A∗ ∑Li
n
i=1
Dónde: Li: longitud de la curva de nivel “i”
D: desnivel entre dos curvas de nivel consecutivas
Ec. 6.
47
A: Área total de la cuenca.
En la tabla 5.5 se observa los datos obtenidos en un SIG para el cálculo de la pendiente según el
criterio de Alvord
Cotas (msnm) Longitudes (m)
2535 3567.33
2610 7591.79
2685 9797.24
2760 12418.24
2835 10616.12
2910 9309.79
2985 7176.13
3060 4832.71
3135 4949.59
3210 4649.47
3285 3733.41
3360 3792.73
3435 4152.4
3510 4196.55
3585 4491.7
3660 5316.32
3735 6175.1
3810 5153.68
3885 1957.94
3960 895.78
4035 891.92
4110 274.1
=115940.04
Tabla 5.5: Datos obtenidos con el criterio de Alvord.
Aplicando la ecuación 6, con un desnivel entre curvas de 0.075 y un área de 49.76 km 2 se tiene
un Sc de 17.47%, este valor muestra un terreno accidentado.
Criterio del Rectángulo Equivalente
El rectángulo equivalente es una transformación geométrica, que representa la forma de una
cuenca en un rectángulo que tiene la misma área y perímetro. En este rectángulo las curvas de
nivel se convierten en rectas paralelas al lado menor. (Villón, 2002).
L =Kc√A
1.12[1 + √1 − (
1.12
Kc) ]
2 Ec. 7.
48
l =Kc√A
1.12[1 − √1 − (
1.12
Kc) ]
Dónde: L: longitud del lado mayor del ractángulo
l: longitud del lado menor del rectángulo
Kc: índice de Gravelious
A: área de la cuenca
Para la cuenca del río Santa Clara, aplicando la Ec. 7, se tiene:
Kc: 2.26
A: 49.76 km2
Lado mayor de L= 26.59 km y un lado menor de l =1.39 km
La tabla 5.6 indica el cálculo de los segmentos parciales del lado mayor obtenidos de un SIG
por el criterio del rectángulo equivalente.
Áreas (km2) Li=A/l
3.99 2.8705036
5.71 4.10791367
5.24 3.76978417
5.02 3.61151079
4.51 3.24460432
4.46 3.20863309
3.85 2.76978417
2.67 1.92086331
2.39 1.71942446
1.88 1.35251799
1.12 0.8057554
0.99 0.71223022
1.11 0.79856115
1.4 1.00719424
1.77 1.27338129
2.04 1.4676259
1.14 0.82014388
0.26 0.18705036
0.15 0.10791367
0.06 0.04316547
Tabla 5.6: Datos obtenidos con el criterio del rectángulo equivalente.
2
49
Valor medio de la pendiente
Ip =1
√L[∑√βi(ai − ai−1)
n
1
]
Dónde: Ip: índice de pendiente, adimensional
L: longitud del lado mayor del rectángulo equivalente, en Km
n: número de curvas de nivel dentro del rectángulo equivalente, incluyendo las extremas
β: fracción de la superficie total de la cuenca comprendida entre ai y ai-1
a: cotas de las curvas de nivel consideradas
Área
(km2)
Cota Minima
(m)
Cota Máxima
(m) Β (km2)
ai-ai-1
(km)
3.99 2443.96 2531.02 0.08 0.087 0.084
5.71 2531.02 2618.07 0.11 0.087 0.100
5.24 2618.07 2705.13 0.11 0.087 0.096
5.02 2705.13 2792.18 0.10 0.087 0.094
4.51 2792.18 2879.24 0.09 0.087 0.089
4.46 2879.24 2966.29 0.09 0.087 0.088
3.85 2966.29 3053.34 0.08 0.087 0.082
2.67 3053.34 3140.4 0.05 0.087 0.068
2.39 3140.4 3227.45 0.05 0.087 0.065
1.88 3227.45 3314.51 0.04 0.087 0.057
1.12 3314.51 3401.56 0.02 0.087 0.044
0.99 3401.56 3488.61 0.02 0.087 0.042
1.11 3488.61 3575.67 0.02 0.087 0.044
1.4 3575.67 3662.72 0.03 0.087 0.049
1.77 3662.72 3749.78 0.04 0.087 0.056
2.04 3749.78 3836.83 0.04 0.087 0.060
1.14 3836.83 3923.88 0.02 0.087 0.045
0.26 3923.89 4010.94 0.01 0.087 0.021
0.15 4010.95 4097.99 0.00 0.087 0.016
0.06 4098.02 4185.05 0.00 0.087 0.010
49.76
1.210
Tabla 5.7: Resultados obtenidos mediante un SIG con el criterio del rectángulo equivalente.
Ip =1
√26.59[1.21]
Ip = 0.2347
Ip =23.47%
√𝜷𝒊(𝒂𝒊 − 𝒂𝒊−𝟏)
Ec. 8.
50
El valor de la pendiente de la cuenca según el criterio del rectángulo equivalente es de 23.47%,
indicando un terreno fuertemente accidentado.
Software Aplicado (ArcGis)
Se obtiene el valor de la pendiente de la cuenca directamente en el software ArcGis, sin
necesidad de realizar cálculos posteriores como en los métodos anteriormente citados, en el
software se calcula a partir de un modelo digital de elevaciones (DEM), el programa se encarga
de interpolar la pendiente media y calcular automáticamente la pendiente de toda la cuenca.
Para el caso de la cuenca del río Santa Clara, el valor de la pendiente media es de 28.96%
Aplicando los tres métodos anteriormente mencionados se obtuvieron resultados diferentes
debido a la apreciación de cada método y software aplicado, en este caso lo más recomendable
es calcular la mediana y media aritmética con los resultados obtenidos (Tabla 5.8)
MÉTODO PENDIENTE MEDIA MEDIANA
Alvord 17.47
22.98 23.47 Rectángulo equivalente 23.47
Software ArcGis 28
Tabla 5.8: Cálculo de la media y mediana para la pendiente.
Finalmente, con el cálculo efectuado se determinó que la pendiente de la cuenca es de 23%. Este
resultado, según la clasificación propuesta por Villodas, 2008 indica que el terreno es
fuertemente accidentado, en estas condiciones el flujo adquirirá mayor energía.
Pendiente del cauce principal
La pendiente del cauce principal se relaciona con las características hidráulicas del
escurrimiento, y la capacidad de transporte de sedimentos (Villón, 2002).
En la Tabla 5.9 se muestra la clasificación para caracterizar la pendiente de un cauce.
Rango Término descriptivo
0-2% Plano o casi a nivel
2-4% Ligeramente inclinado
4-8% Moderadamente inclinado
8-15% Fuertemente inclinado
15-25% Moderadamente empinado
25-50% Empinado
51
50-75% Muy empinado
>75% Extremadamente empinado
Tabla 5.9: Clasificación de la pendiente (Modificado de Villón 2002).
Para calcular la pendiente del río Santa Clara se aplicó los siguientes métodos:
Método I. Pendiente uniforme del cauce
Consiste en medir el desnivel del río para su longitud.
Sr =DA
L
Dónde: DA: desnivel altitudinal
L: longitud del cauce
Datos
Hmáx: 3091.30 m
Hmín: 2459.41 m
L: 20.91 km
𝑆𝑟 =𝐷𝐴
𝐿
𝑆𝑟 =3.09130 − 2.45941
20.91
𝑆𝑟 = 0,03
𝑆𝑟 = 3%
Método II. Taylor y Schwarz. (Villón, 2002)
Este método considera que un drenaje está formado por n tramos de igual o diferente longitud,
cada tramo con pendiente uniforme (Villón, 2002). Para la aplicación de este método se utilizó
el software AutoCAD, en donde se dividió al perfil del río Santa Clara en 25 tramos (Figura
5.7). La Tabla 5.10 presenta el valor de las variaciones de altura y la longitud de los tramos
obtenidos, que fueron utilizados para el cálculo de la pendiente de cada tramo
S =∆h
L
Para obtener la pendiente media del cauce se procede con:
Ec. 9.
52
S =
[
∑ Lini=1
∑Li
√Si
ni=1
] 2
Dónde: S: Pendiente media del cauce
Li: longitud del tramo i
Si: Pendiente del tramo i
Figura 5.7: Perfil del río Santa Clara aplicando el método Taylor y Schwarz, obtenido en el software Autocad
Cota (h) (m) Δh (m) Li (m) Si Li/√Si
3091.3
3084.9 6.4 254.91 0.03 1608.76
3064.18 20.72 142.16 0.15 372.37
3056.45 7.73 110.09 0.07 415.46
3040.11 16.34 159.95 0.10 500.44
3030.54 9.57 277.64 0.03 1495.43
3017.99 12.55 172.01 0.07 636.81
3016.95 1.04 257.53 0.00 4052.52
3012.73 4.22 95 0.04 453.66
2990.42 22.31 308.18 0.07 1145.40
2960.37 30.05 331.43 0.09 1100.69
2943.96 16.41 547.9 0.03 3165.90
2929.09 14.87 404.36 0.04 2108.61
2927.45 1.64 218.28 0.01 2518.25
2922.03 5.42 602.87 0.01 6358.22
2877.27 44.76 297.36 0.15 766.44
2845.5 31.77 481.16 0.07 1872.52
2834.5 11 93.33 0.12 271.85
2812.54 21.96 396.81 0.06 1686.78
2797.91 14.63 444.08 0.03 2446.64
2751.07 46.84 989.19 0.05 4545.81
2707.18 43.89 1444.15 0.03 8283.92
2626.98 80.2 2721.05 0.03 15849.57
2546.33 80.65 2528.82 0.03 14160.37
2492.66 53.67 4278.02 0.01 38194.29
Ec. 10.
53
2459.4 33.26 3323.55 0.01 33223.26
20880.24
147233.97
Tabla 5.10: Resultados obtenidos para la pendiente del cauce por el método de Taylor y Schwarz
S = [20880.24
147233.97]2
𝐒 = 𝟎.𝟎𝟐
𝐒 = 𝟐%
Los resultados de la pendiente del río Santa Clara, aplicando los métodos de Pendiente uniforme
del cauce y el método de Taylor y Schwarz son similares, puesto que tienen solamente 1% de
diferencia, estos valores corresponden a una pendiente ligeramente inclinada según la
clasificación de Villón (2002) detallada en la tabla 5.9.
Pendiente del cauce principal en la Zona 7 del cantón Rumiñahui.
La pendiente del cauce del río Santa Clara en la zona 7 se determinó con el método de pendiente
uniforme del cauce, aplicando la ecuación 9
Datos
Hmáx: 2652.88 m
Hmín: 2586.27 m
L: 2.43 km
𝑆𝑟 =𝐷𝐴
𝐿
𝑆𝑟 =2.6528 − 2.58627
2.43
𝑆𝑟 = 0,027
𝑆𝑟 = 2,7%
Se concluye que la pendiente del cauce del río Santa Clara en la zona 7 del cantón Rumiñahui,
es ligeramente inclinada, por lo tanto en este tramo del río el flujo no adquirirá mayor energía.
54
5.3.1 Redes de Drenaje
Longitud del cauce principal (L) del río Santa Clara.
Es la medida del escurrimiento principal de la cuenca, medido desde la parte más alta hasta la
salida (Ibáñez et al., 2011).
La longitud del río Santa Clara es de 20.91 km (Figura 5.8)
Figura 5.8: Perfil longitudinal río Santa Clara, se observa que la cota máxima es de 2652m.s.n.m y la mínima es de
2586m.s.n.m.
Orden de drenaje
Permite tener un mejor conocimiento de la complejidad y desarrollo del sistema de drenaje de la
cuenca. Se relaciona con el caudal relativo del segmento de un canal (Ibáñez, et al. 2011).
Cuando se tiene un mayor orden de drenaje indica, de forma general, la presencia de controles
estructurales del relieve y mayor posibilidad de erosión o bien, que la cuenca podría ser más
antigua (Fuentes, 2004).
Los criterios generales para designar el orden de los cauces de una cuenca según Sthahler
(1964) son los siguientes:
Los cauces reconocibles más pequeños se designan como de orden 1; normalmente los mismos
fluyen sólo en épocas de lluvias.
Cuando dos cauces de orden 1 se unen, resulta un cauce de orden 2 hacia aguas abajo; en
general, de la unión de dos cauces de orden u, resulta uno de orden u+1.
Cuando un cauce de orden bajo fluye a uno de orden mayor, el cauce resultante hacia aguas
abajo retiene el mayor de los dos órdenes.
55
En la cuenca del río Santa Clara se obtuvo que en el punto de salida del cauce principal tiene un
orden 4, da a conocer que el terreno es fácilmente erosionable.
Este orden se lo puede considerar como clase de orden medio (Figura 5.9).
Figura 5.9: Orden de drenaje cuenca del río Santa Clara obtenida en el software ArcGis, usando el criterio de
Sthahler (1964)
56
Densidad de drenaje
Una mayor densidad de drenaje indica mayor estructuración de la red fluvial, o bien, existe
mayor potencial erosivo. La densidad de drenaje varía inversamente con la extensión de la
cuenca. (Ibáñez et al., 2011).
Con este parámetro se puede establecer una relación con las características del suelo y el grado
de cobertura que existe en la cuenca (Fernández, 2012; Tabla 5.11.
Característica Densidad Alta Densidad Baja Observaciones
Resistencia a la erosión Fácilmente erosionable Resistente Asociado a la formación
de los cauces
Permeabilidad Poco permeable Muy permeable Nivel de infiltración y
escorrentía
Topografía Pendientes fuertes Llanura Tendencia al
encharcamiento y tiempos
de concentración
Tabla 5.11: Relación de la densidad de drenaje Modificado de:
http://es.slideshare.net/valmisarandaaraujo/parametros-cuenca-delimitacin-clculos
Los rangos para calificar la densidad de drenaje se indica en la Tabla 5.12
Rangos
Clasificación Calificación
<0.44 Baja
0.44-0.84 Media
>0.84 Alta
Tabla 5.12: Rangos de clasificación de la densidad de drenaje (Modificado SINCHI, 2010)
La densidad de drenaje se calcula dividiendo la longitud total de las corrientes de la cuenca por
el área total que las contiene:
Dd =L
A
Dónde: L: Σ longitud de las corrientes efímeras, intermitentes y perennes de la cuenca en km.
A: superficie de la cuenca en km2.
Aplicado a la cuenca del río Santa Clara se tiene:
Dd =L
A
57
Dd =110,83 km
49,76 km2
Dd = 2,23
La tabla 5.11 muestra que el valor de la densidad de drenaje para la cuenca del río Santa Clara
es alta, este resultado representa zonas con poca cobertura vegetal, suelos fácilmente
erosionables o impermeables y pendientes fuertes.
Curva hipsométrica
Según Villodas (2008) la curva hipsométrica de una cuenca es un indicador de su estado de
equilibrio dinámico. La representación gráfica, en el eje de las abscisas es el porcentaje del área
acumulada que está por encima de una cota altitudinal específica, la misma que se la representa
en el eje de las ordenadas
La Figura 5.10 y la Tabla 5.13, indican los rangos de división de la cuenca del río Santa Clara,
con altitudes y superficies para obtener la curva hipsométrica. La Figura 5.11 muestra el tipo de
curvas hipsométricas existentes, mientras que la Figura 5.12 indica la curva hipsométrica
obtenida.
58
Figura 5.10: Zonificación de la cuenca del río Santa Clara en 20 rangos altitudinales para realizar el cálculo de la
curva hipsométrica.
Área (km2) Cota Mínima
(m.s.n.m)
Cota Máxima
(m.s.n.m)
Altura Promedio
(m.s.n.m)
Área
Acumulada %Acumulado
3.99 2443.96 2531.02 2487.49 49.76 100.00
5.71 2531.02 2618.07 2574.55 45.77 91.98
5.24 2618.07 2705.13 2661.60 40.06 80.51
5.02 2705.13 2792.18 2748.65 34.82 69.98
4.51 2792.18 2879.24 2835.71 29.80 59.89
4.46 2879.24 2966.29 2922.76 25.29 50.82
3.85 2966.29 3053.34 3009.82 20.83 41.86
2.67 3053.34 3140.40 3096.87 16.98 34.12
2.39 3140.40 3227.45 3183.92 14.31 28.76
1.88 3227.45 3314.51 3270.98 11.92 23.95
1.12 3314.51 3401.56 3358.03 10.04 20.18
0.99 3401.56 3488.61 3445.09 8.92 17.93
1.11 3488.61 3575.67 3532.14 7.93 15.94
1.4 3575.67 3662.72 3619.20 6.82 13.71
59
1.77 3662.72 3749.78 3706.25 5.42 10.89
2.04 3749.78 3836.83 3793.30 3.65 7.34
1.14 3836.83 3923.88 3880.36 1.61 3.24
0.26 3923.89 4010.94 3967.41 0.47 0.94
0.15 4010.95 4097.99 4054.47 0.21 0.42
0.06 4098.02 4185.05 4141.54 0.06 0.12
49.76
Tabla 5.13: Resultados obtenidos con el criterio del rectángulo equivalente.
Figura 5.11: Curva hipsométrica (Villodas 2008), en las abscisas se ubica el porcentaje de área sobre la altura
relativa, mientras que en las ordenadas la altura (cota altitudinal), a la derecha de la imagen se encuentra la
descripción de cada tipo de curva que puede resultar.
Figura 5.12: Curva hipsométrica de la cuenca del río Santa Clara, la cual es obtenida el porcentaje del área
acumulada que está por encima de una cota altitudinal, dando como resultado una cuenca erosiva
Según lo estipulado por Villodas (2008), la curva obtenida para la cuenca del río Santa Clara es
del tipo A, lo que significa que tiene un gran potencial erosivo, esto tiene mucha relación porque
2000,00
2500,00
3000,00
3500,00
4000,00
4500,00
0 20 40 60 80 100
Alt
ura
()m
.s.n
.m
% Acumulado
CURVA HIPSOMÉTRICA
60
geológicamente la cuenca tiene un relleno volcánico y volcanoclástico relativamente joven
(Holoceno) (D.G.G.M. 1981-1983 Píntag escala 1:100 000), que es muy susceptible a ser
erosionado.
5.4 Análisis de Pendientes de la zona 7
Para la evaluación de las zonas planas se realiza el análisis de las pendientes, el cual ayuda a
valorar las condiciones topográficas del terreno, se lo realiza a través de un mapa de pendientes,
el mismo que se obtiene en base a un modelo digital de elevación (DEM, por sus siglas en
inglés) a partir de las curvas de nivel.
Se utilizó la clasificación de pendientes establecida por Van Zuidam (1986) que se muestra en la
Tabla 5.14. En esta se describe los procesos característicos esperados, y las condiciones del
terreno, estableciendo una leyenda de colores para cada rango.
CLASE DE
PENDIENTE CONDICIONES DEL TERRENO COLOR
(°) (%)
0-2 0-2 Planicie, sin denudación apreciable Verde oscuro
2-4 2-7 Pendiente muy baja, peligro de erosión Verde claro
4-8 7-15 Pendiente baja, peligro severo de erosión Amarillo
8-16 15-30 Pendiente moderada, deslizamientos
ocasionales, peligro de erosión severo Naranja
16-35 30-70
Pendiente fuerte, procesos denudacionales
intensos (deslizamientos), peligro extremo de
erosión de suelos
Rojo claro
35-55 70-140
Pendiente muy fuerte, afloramientos rocosos,
procesos denudacionales intensos,
reforestación posible
Rojo oscuro
>55 >140
Extremadamente fuerte, afloramientos
rocosos, procesos denudacionales severos
(caída de rocas), cobertura vegetal limitada
Morado
Tabla 5.14: Clasificación de pendientes (Modificado de Van Zuidam 1986).
61
Figura 5.13:.Mapa de pendientes de la zona 7 del Cantón Rumiñahui, usando la clasificación de pendientes según
Van Zuidam (1986).
La tabla 5.15 presenta el área por rango de pendiente calculado en metros cuadrados y el
porcentaje que representa en la zona 7. Se observa que la pendiente fuerte es la que predomina
62
en la zona, seguido de la pendiente baja a moderada, esta información se comprobó con la
evidencia de los parámetros morfoclimáticos.
CLASE RANGO ÁREA POR RANGO
DE PENDIENTE (m2)
ÁREA TOTAL DE
ESTUDIO (m2)
PORCENTAJE
(%) % º
1 0 - 2 0 - 2 323.470
3591606,46
9,01
2 2 – 7 2 – 4 622.660 17,34
3 7 – 15 4 – 8 806.591 22,46
4 15 – 30 8 – 16 635.174 17,69
5 30 – 70 16 – 35 905.571 25,22
6 70 – 140 35 – 55 287.290 8
7 > 140 > 55 10.612 0,30
Tabla 5.15: Área por rango de pendiente calculado en metros cuadrados y porcentaje que representa en la zona 7
del cantón Rumiñahui.
5.5 Lahares Históricos en la Zona 7 del Cantón Rumiñahui.
El trabajo de campo realizado está orientado para un evento similar al de 1877, sin embargo, por
la limitada cantidad de depósitos existentes se evaluó a otros lahares históricos encontrados.
Dentro de este aspecto se localizaron puntualmente en tres sitios dentro de la Zona 7:
1.- Al sur del barrio San Fernando a 30 metros del margen izquierdo del cauce del río Santa
Clara se identificó dos depósitos laharíticos, el de 1768, el cual presenta clastos gruesos de
forma subangulosa a subredondeada de hasta 20cm de composición andesítica gris clara y
relativamente poca escoria y pómez, se encuentra separado del lahar de 1877 por una capa de
suelo de coloración marrón de 42cm de potencia, ambos depósitos conforman una potencia
aproximada de 3 metros.
El depósito de 1877 en este sector tiene 1,60m de potencia, se evidencia clastos de forma
subangulosa a subredondeada con un tamaño que varía de 5 hasta 15 centímetro. Estos clastos
corresponde a escoria, andesita gris y andesita vesicular coloración roja, soportados en una
matriz limo arenosa coloración beige.
La Fotografía 5.7 muestra la secuencia de los depósitos laharíticos de 1768 y 1877 separados
por una capa de suelo incipiente.
63
Fotografía 5.7: Depósitos laharíticos, líneas en rojo separan eventos de 1768, suelo y 1877. Tomada en el Barrio
San Fernando al sur de la zona 7 del cantón Rumiñahui (UTM-WGS-84: 787298 / 9958378)
2.- Hacia el este del afloramiento anterior se evidencia un deposito laharítico medianamente
consolidado de aproximadamente 70cm de potencia, el tamaño de grano que constituye el
depósito varía de 1a 7cm, los clastos son de forma subangulosa, litológicamente el lahar está
constituido por clastos de dacita, escoria, pómez y andesita gris y roja contenidos en una matriz
consolidada de tamaño limo arenoso color marrón claro. El depósito se presenta oxidado y
subyaciendo al depósito laharítico se encuentra un depósito de cangahua de 1.50m de potencia
de coloración caqui tamaño limo arenoso, presenta niveles de oxidación.
Dicho depósito se encuentra a 50 m del cauce del río Santa Clara. La Fotografía 5.8 muestra el
depósito del evento de 1877 subyacido por cangahua.
Suelo
Depósito 1768
Depósito 1877
Suelo
E O
1.55m
64
Fotografía 5.8: Depósitos laharítico, línea en rojo separa eventos de 1866 y Cangahua Tomada en el Barrio San
Fernando al sur de la zona 7 del cantón Rumiñahui (UTM-WGS-84: 787322 / 9958374)
En el lecho del río Santa Clara, frente a la central Hidroeléctrica de la Empresa Eléctrica Quito
EEQ (787322 / 9958374), se evidenció la presencia de un afloramiento de estructura masiva de
10 metros de potencia de lavas en ambos márgenes del río, las lavas se encuentran fracturadas y
levemente meteorizadas, presenta una textura fanerítica con fenocristales de plagioclasa, anfíbol
y piroxeno contenido en una matriz de vidrio volcánico. La fotografía 5.9 muestra la estructura
del afloramiento y las fracturas del mismo.
Lahar 1877?
Cangahua
NE SO
65
Fotografía 5.9: Flujos de lava en la margen izquierda del río Santa Clara. Tomada en el Barrio San Fernando al sur
de la zona 7 del cantón Rumiñahui (UTM-WGS-84: 787322 / 9958374)
3.- En contacto con el flujo de lava se encuentra el depósito del lahar de 1877 de manera puntual
en la curva que marca el río Santa Clara (UTM-WGS-84: 787411 / 9958664), este rasgo
morfológico ha favorecido a la depositación de un potente lahar de 10 a 12 metros de potencia,
este presenta clastos de escoria, andesita roja, andesita gris escasamente se evidencia clastos de
pómez, los clastos son de forma subredondeada contenidos en una matriz limo arenosa
consolidada de coloración gris. La fotografía 5.10 muestra potencia y disposición del
afloramiento de lahar.
40cm
SO NE
66
Fotografía 5.10: Flujo laharitico de 1877 en la margen izquierda del río Santa Clara. Tomada en el Barrio San
Fernando al sur de la zona 7 del cantón Rumiñahui (UTM-WGS-84: 787322 / 9958374)
A lo largo de la zona 7 del Cantón Rumiñahui se distingue 4 sitios en donde afloran los
depósitos laharíticos del evento de 1768. Esta afirmación es debido a que cumplen con las
características típicas asociadas a este. A continuación, se describe a los mismos.
1.- En la calle Pedro Moncayo, se encuentra un lahar clasto soportado de tamaño de 5mm hasta
5cm, los clastos son de forma subangulosa, contenido en una matriz limosa de coloración café
grisácea, son de composición andesítica roja y gris, también se evidenció la presencia de clastos
escasos de dacita, pómez y escoria. El afloramiento es de potencia menor a 50cm, y como se
explicó anteriormente se presume pertenece a la erupción de 1768.
SO NE
67
En la Fotografía 5.11 la línea de color anaranjado separa el depósito laharítico correspondiente
a la erupción de 1768 y capa de suelo.
Fotografía 5.11: Depósito laharítico, líneas en anaranjado separan al suelo del evento eruptivo de 1768. Tomada en
el Barrio San Fernando calle Pedro Moncayo (UTM-WGS-84: 786841 / 9959390)
2.- El siguiente deposito se encuentra al inicio de la zona 7, en las gradas de la vía principal del
barrio San Fernando (UTM-WGS-84: 786841 / 9959390), en la base de este afloramiento se
encuentra 3 metros de cangahua con pómez coloración caqui, sobreyacido por un lahar de
matriz soportado coloración café amarillento tipo limo arenoso, presenta clastos andesíticos
grises y rojos de 5mm a 15cm, se observa pómez fibrosa y minima cantidad de escoria, el lahar
tiene una potencia de un metro, se presume corresponde al evento eruptivo de 1768.
Sobreyaciendo a este lahar se encuentra una capa de suelo de 10cm de potencia
aproximadamente
SUELO
Lahar 1768
68
En la fotografía 5.12 se delimita a los depósitos mencionados
Fotografía 5.12: Depósitos laharíticos, líneas en rojo separan distintos eventos de 1768, Cangahua y suelo. Tomada
en el Barrio San Fernando al norte de la zona 7 del cantón Rumiñahui (UTM-WGS-84: 787298 / 9958378)
3.- En el sector “La Canchita” del Barrio San Fernando en la calle río San Pedro, se encontró un
depósito laharítico de 1768 el lahar es matriz soportado se presenta consolidado, el tamaño de
sus clastos varía de 5mm hasta los 25cm, son de composición andesítica (gris y roja), dacítica y
escasamente pómez y escoria. Se encuentra contenido en un matriz limo arenoso de coloración
marrón, la potencia del afloramiento es de 1,50m. El lahar se encuentra subyaciendo un depósito
de cangahua de coloración café oscuro tamaño limoso de 0,50cm. La fotografía 5.13 las líneas
de color rojo separan al lahar de 1768 de la cangahua y el suelo
Suelo
Lahar 1768
Cangahua
O E
69
Fotografía 5.13: Depósito laharítico, líneas en rojo separan al suelo y la cangahua del evento eruptivo de 1768.
Tomada en el Barrio San Fernando calle río San Pedro sector “La Canchita” (UTM-WGS-84: 786908 / 9958842)
4.- En el sector del colegio Galileo Galilei se encontró un lahar con presencia de clastos de
riolita, pómez, vidrio volcánico andesita roja y gris, escasamente escoria los clastos son de
forma subangulosa y subredondeada muestran un tamaño de 3 a 5cm y se encuentran contenidos
en una matriz limo arenosa de coloración café obscura. Subyaciendo al lahar se encuentra
cangahua de coloración café amarillenta de tamaño limo arenoso con pómez blanquesina en esta
cangahua se encuentra la Coprinisphaeridae Ecuatorianense, asociado con un ichnofósil
mostrando la naturaleza de nidos fósiles de escarabajos.
En el lahar se encontró restos de cerámica y de huesos los cuales se recomienda analizar más
detalladamente en estudios posteriores.
En la fotografía 5.14 se aprecia el lahar asociado al evento de 1768, mientras que la fotografía
5.15 muestra los restos fósiles de Coprinisphaeridae Ecuatorianense.
SUELO
LAHAR 1768
CANGAHUA
NE SO
70
Fotografía 5.14: Depósito laharítico, líneas en rojo separan a la cangahua del evento eruptivo de 1768. Tomada en
el Barrio San Fernando sector colegio Galieo Galilei (UTM-WGS-84: 786795 / 9959788)
Fotografía 5.15: Restos de fósiles Coprinisphaeridae Ecuatorianense. Tomada en el Barrio San Fernando sector
colegio Galieo Galilei (UTM-WGS-84: 786795 / 9959788)
Del análisis realizado en la cuenca del río Santa Clara y en la zona 7 del cantón Rumiñahui se
concluye lo siguiente:
NO SE
Lahar 1768?
Cangahua
NO SE
71
1. La cuenca del río Santa Clara se encuentra influenciada por tres fallas regionales, estas son: el
sistema de fallas de Quito (fallas inversas con componente dextral) las cuales muestran una
dirección preferencial N – S, la falla Machachi (El Tablón) con dirección preferencial NE –
SO con movimiento dextral, y la falla Pintag que se encuentra al E de la zona 7 muestra una
dirección NO – SE con movimiento sinextral. Además que se identificó lineamientos
topográficos que siguen los cambios de dirección de los drenajes que alimentan la cuenca.
2. En lo que respecta al criterio morfoclimático, se definió que la cuenca pertenece a un sistema
fluvial, en el cual se exponen distintas unidades geomorfológicas siendo las más representativas
las colinas con cimas alargadas, las vertientes abruptas y moderadas, y la zona plana, en esta
última se identificó hasta tres niveles de terrazas antiguas y actuales
3. En los parámetros de forma se determinó que la cuenca del río Santa Clara tiene forma
alargada circular este resultado indica que la cuenca no va a concentrar grandes volúmenes de
flujo en el terreno. Los parámetros de relieve dieron a conocer el valor de la pendiente de la
cuenca que es de 23%, esta indica que el terreno es fuertemente accidentado, en estas
condiciones un flujo adquiriría mayor energía, en tanto que la pendiente del cauce principal en
la zona 7 es ligeramente inclinada (valor de 3%), en este tramo el flujo no adquirirá mayor
energía.
4. Al analizar las redes de drenaje se obtuvo que en el punto de salida del cauce principal tiene
un orden de 4, este resultado da a conocer que el terreno es fácilmente erosionable. Se obtuvo
también que la densidad de drenaje para la cuenca del río Santa Clara es alta, este valor
representa zonas con poca cobertura vegetal y suelos fácilmente erosionables.
5. La escases de depósitos laharíticos evidencia que la cuenca del río Santa Clara es de erosión,
más no de depositación, como se determinó con las curvas hipsométricas. La cuenca del río
Santa Clara tiene un dominio tectónico estructural por tal razón sus drenajes muestran un
cambio de dirección.
6. De manera general la zona plana del área de estudio corresponde a una meseta constituida de
cangahua con cobertura de 40cm de lahar del evento eruptivo de 1768, de manera puntual en el
rasgo morfológico donde el río Santa Clara presenta una curvatura se encuentra evidencia de
depositación del lahar de 1877.
72
6 DISCUSION
En respuesta al proceso de reactivación y posterior erupción del volcán Cotopaxi en agosto
2015, el GADMUR entregó a la población una serie de mapas con la identificación de zonas de
peligros por lahares a lo largo de los principales drenajes, con sus respectivas rutas de
evacuación y albergues en cada zona propuesta (Figura 6.1). Sin embargo, el mapa de la zona 7
(San Fernando – Luz de América y Carlos Gavilanes), no cuenta con una base topográfica, ni
con un sistema de coordenadas y referencias geoespaciales. Se conoce que para la construcción
de los mapas se tomó los mapas de peligros volcánicos del IGEPN (2004) escala 1:50 000, sin
realizar consideraciones importantes como el cambio de escala y la situación morfológica actual
de la zona (por ejemplo, procesos de urbanización).
Figura 6.1: Mapa de amenaza por lahares en la zona 7 del cantón Rumiñahui, (Municipio de Rumiñahui, 2015).
73
Por lo señalado, el presente estudio tiene como uno de sus objetivos construir una metodología
para determinar zonas potencialmente inundables y potenciales zonas seguras para los
pobladores de la zona 7 del cantón Rumiñahui, tomando en consideración análisis geológicos -
geomorfológicos de la cuenca y del río Santa Clara.
De dicho análisis se pudo establecer que la cuenca del río Santa Clara tiene un dominio
tectónico estructural, evidenciado en el cambio de dirección de toda la cuenca (Figura 5.2), Se
determinó que si el lahar desbordaría el canal del río, este tendría un comportamiento diferente
al que si solo fluyera por el canal, es decir, al fluir por la cuenca y la zona de inundación, el
flujo de lodo adquiriría mayor energía debido a que la pendiente está en el orden del
23%(terreno fuertemente accidentado) y se desplazará no solamente hacia las partes bajas sino
también en dirección oeste, ya que el terreno tiene esa inclinación como se muestra en los
perfiles al norte y centro (Figura 6.2) de la zona de estudio, es decir, probablemente el lahar
cubrirá la zona plana delimitada en el estudio morfoclimático.
En cambio en el perfil sur (Figura 6.3) se observa que aproximadamente a 40 metros al oeste
del cauce del río existe una terraza antigua y a partir de esta se extiende la zona plana, dicha
terraza forma una especie de grada entre el cauce del río y la zona plana, y al igual que en el
norte y centro de la zona, la inclinación es hacia el oeste, por esta razón, un lahar cubriría
también dicha terraza en la zona.
Para determinar el comportamiento del lahar es necesario realizar el análisis a detalle para el
resto de la cuenca.
74
Figura 6.2: Perfiles al Norte y Centro de la zona 7con dirección O – E, donde se evidencia la orientación de la
pendiente hacia el occidente y la zona plana cerca al cauce del río Santa Clara
Figura 6.3: Perfil al Sur de la zona 7con dirección O – E, donde se evidencia la orientación de la pendiente hacia el
occidente y la terraza antigua en la zona plana cerca al cauce del río Santa Clara
Figura 6.4: Mapa Geomorfológico de la zona 7, líneas en rojo indican ubicación de los perfiles al norte, centro y sur
de la zona.
75
Mediante cálculos morfométricos en la cuenca se determinó que es erosiva y presenta una forma
alargada, con estas características, la cuenca no depositará ni concentrará el flujo por lo que se
puede determinar que el flujo incorporará el material que encuentre a su paso, sin embargo, del
análisis de depósitos de lahar histórico permitió establecer que:
El lahar de 1877 se localiza cerca al canal del drenaje
El lahar de 1768 se localiza en la zona plana, al oeste del drenaje
Los depósitos (1877 y 1768) tienen espesores que varían de 50 a 150 cm en la zona
plana
Se encontraron depósitos en la zona sur, en una terraza antigua (rasgo morfológico
semejante a un escalón en la cuenca)
Por lo mencionado se puede establecer que pese a que la cuenca es erosiva, la zona de estudio
presenta una amplia zona morfológica plana con inclinación al oeste, con respecto al canal del
río Santa Clara, lo que al parecer favorece la depositación de lahares en la misma.
Con base a todo lo descrito se generó el mapa de las zonas potencialmente inundables y las
zonas seguras, para el sitio de estudio (San Fernando, Carlos Gavilanes y Luz de América). La
ruta de evacuación será toda ruta (camino, calle, sendero, entre otros) que permita a la
comunidad en el menor tiempo posible llegar a las zonas altas cercanas. No se establece una
ruta específica, debido a que la comunidad con su conocimiento del territorio determinará la
ruta más óptima de acuerdo a su realidad y necesidades para llegar a la zona segura.
La Figura 6.5 muestra el mapa con las zonas potenciales de inundación y las zonas seguras para
la zona 7 del cantón Rumiñahui, en la que se resalta la existencia de un área de incertidumbre
(ubicada al norte de la zona de estudio) debido a que es necesario realizar un análisis del
comportamiento del flujo de lodo en la unión del río Santa Clara con la quebrada sin nombre,
dicha quebrada se ubica al este del barrio Luz de América, los moradores de la zona
especialmente los adultos mayores han denominado a la quebrada como “la sequia”, puesto que
su caudal es bastante reducido en comparación con el del río Santa Clara, además es usada para
el regadío de sus cultivos.
76
Figura 6.5: Mapa de potenciales zonas seguras y zonas potenciales de inundación
77
7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Desde 1532 el volcán Cotopaxi, ha experimentado cinco ciclos eruptivos: 1532 - 1534, 1742 -
1744, 1766 - 1768, 1853 – 1854 y 1877 - 1880 con al menos 13 erupciones con un índice de
explosividad volcánica VEI (por sus siglas en inglés) de 3-4, en todas estas erupciones se
produjeron lahares que fluyeron por los drenajes del norte, sur y este del volcán. Por tal razón el
volcán Cotopaxi y sus fenómenos volcánicos en especial los lahares (primarios) constituyen una
amenaza para el cantón Rumiñahui.
Para delimitar la potencial zona de inundación y ubicar los sitios seguros ante un posible evento
eruptivo similar al de 1877 se analizaron aspectos geológicos, geomorfológicos en la zona 7 del
cantón Rumiñahui y criterios morfoestructurales, morfoclimáticos y morfométricos de la cuenca
del río Santa Clara. Del menciona análisis se obtiene que:
1. La cuenca del río Santa Clara tiene un dominio tectónico estructural, por tal razón sus
drenajes muestran un cambio de dirección.
2. La cuenca muestra una tendencia a la erosión, evidenciada por los resultados obtenidos
en los parámetros morfométricos y en la obtención de la curva hipsométrica.
3. La cuenca presenta una forma alargada, por lo que en caso de inundación se reducen las
posibilidades de ser cubiertas en su totalidad según Villón (2002).
4. Los parámetros de relieve reflejan que si el lahar desbordaría el canal del río, este
tendría un comportamiento diferente al que si solo fluyera por el canal, es decir, al fluir
por la cuenca y la zona de inundación, el flujo de lodo adquiriría mayor energía debido
a que la pendiente está en el orden del 23%(terreno fuertemente accidentado) y se
desplazará no solamente hacia las partes bajas sino también en dirección oeste, ya que
el terreno tiene esa inclinación
5. La zona plana del área de estudio corresponde a una meseta constituida de cangahua
con una cobertura promedio de 40 cm de depósitos de lahar, al parecer relacionados al
evento eruptivo de 1768.
6. Dentro del canal del río Santa Clara en el punto UTM-WGS-84: 787411 / 9958664, se
encontró evidencia de depositación del lahar de 1877, con un espesor superior a los 5
metros de altura
7. En relación a las características morfoclimáticas, la cuenca pertenece a un sistema
fluvial, en el cual se exponen distintas unidades geomorfológicas siendo las más
representativas las colinas con cimas alargadas, las vertientes abruptas y moderadas y la
zona plana.
78
En la zona plana se identificó tres niveles de terrazas antiguas y actuales, estas últimas
serían las que mayor afectación ante la ocurrencia de un fenómeno laharítico.
8 Con los análisis geológicos – geomorfológicos se determinó que las potenciales zonas
seguras son las partes altas que corresponden a las colinas alejadas del río Santa Clara,
ubicadas al este y oeste de la zona 7 (San Fernando, Carlos Gavilanes y Luz de
América), además se determinó a la zona plana (delimitada en el estudio
morfoclimático), como la zona potencialmente inundable, esta zona tiene una
inclinación hacia el occidente, si un lahar desbordaría el río este seguiría esta dirección,
la zona plana representa un 57% de toda la zona de estudio
Es necesario, que el presente análisis se extienda al resto de zonas que conforman la cuenca del
río Santa Clara, y en especial a la zona sur del presente estudio para establecer mayor claridad
en el comportamiento de toda la cuenca. Se recomienda que el análisis se realice a mayor
detalle, con datos actualizados y considerando la urbanización de todo el sector.
Se recomienda un estudio tectónico estructural a profundidad, para establecer el origen de los
rasgos morfológicos en la cuenca.
En las observaciones de campo se encontró trazas de cerámica y osamentas (sin definir su
origen) en un depósito laharítico (posiblemente 1768), por tal razón se recomienda realizar
estudios a estas piezas para tener mayor exactitud del año que corresponde dicho lahar e incluso
para conocer el desarrollo cultural e histórico de la zona.
Considerando lo expuesto, el presente trabajo representa una metodología para determinación de
sitios seguros, rutas de evacuación y zonas seguras en zonas donde existen poblados vulnerables
a flujos de lodo o incluso a inundaciones.
79
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83
ANEXOS
84
ANEXO A
UBICACIÓN DE HERVEO RESPECTO AL NEVADO DEL RUIZ
85
ANEXO B
Erupciones históricas del volcán Cotopaxi y VEI. (Modificado de Mothes et al, 2004)
AÑO NÚMERO DE ERUPCIONES VEI
1532-1534 2 3-4
1742 3 4
1743 1 3-4
1744 1 4
1766 1 3
1768 1 4
1803 1 ?
1853-1854 2 (Hall; 2007) 3-4
1855 1 (Egred, sin publicar)
1877 2 4
1880 1 2-3
1878 1 (Egred, sin publicar) ?
1904 1 (Egred, sin publicar) ?
1905 1 (Egred, sin publicar) ?
1906 1 (Egred, sin publicar) ?
86
ANEXO C
Resumen de los principales lahares históricos que fluyeron por los drenajes del norte, sur
y este del volcán Cotopaxi
AÑOS NÚMERO DE LAHARES
NORTE SUR ESTE
1532-1534 1 (Mothes et al., 2004)? 1 (Egred, sin publicar)
1742 1 (Mothes et al., 2004)
1743 1 (Mothes et al., 2004)
1744 1 (Mothes et al., 2004) 1 (Mothes et al., 2004) 1 (Mothes et al., 2004)
1766 1 (Mothes et al., 2004)
1768 1 (Mothes et al., 2004) 1 (Mothes et al., 2004)
1854 1 (Egred, sin publicar)
1855 1 (Egred, sin publicar)
1877 1 (Mothes et al., 2004) 1 (Egred, sin publicar) 1 (Mothes et al., 2004)
1878 1 (Egred, sin publicar)
1906 1 (Egred, sin publicar)?
87
ANEXO D
UBICACIÓN DE LOS PUNTOS DE CONTROL EN CAMPO PARA EL ANÁLISIS
GEOMORFOLÓGICO
Figura A. 1 Ubicación de los puntos de control en campo para en análisis geomorfológico
88
ANEXO E
MAPA DE UBICACIÓN DE DEPÓSITOS LAHARÍTICOS EN LA ZONA 7
Figura A. 2 Ubicación de depósitos laharíticos en la zona 7