Análisis de un sistema de información geografica para la interpretación de cartas de campo magnético y geológico del semidesierto de Zacatecas

Interpretation of magnetic field and geological charts of the semidesert of Zacatecas

La región del semidesierto de Zacatecas tiene importancia a nivel internacional, debido a que allí se localizan las principales formaciones geológicas que aumentan la explotación y producción futuras de minerales de fierro y magnesio. El oro se encuentra asociado a la mineralización de especularita, hematita, calcopirita y pirita. Las amplias variedades de rocas en la región, desde minerales metálicos hasta los no metálicos, permiten al geocientífico aportar e indagar el área de estudio con métodos actuales.

Con el resultado del método aplicado, que fue un análisis multivariable, se demuestra adecuadamente que hay importantes concentra-ciones de minerales en diferentes partes de las localidades del semidesierto zacatecano, y que debido a los emplazamientos, yacimientos, estructuras y formaciones que varían de dimensión, se pueden obtener interesantes valores de hematita, magnetita, cobre y oro, los cuales son sustanciales y necesarios para la industria en general.

El área de estudio se encuentra en la porción semiárida que comprende el estado de Zacatecas y se ubica entre las coordenadas 24° 45’, 24° 15’ de latitud norte a 101° 20’, 101° 40’ de longitud oeste. Ha sido afectada por eventos geológicos durante la Era Mesozoica que consistieron en cambios tectónicos consecuentemente acompañados por amplios eventos volcánicos producidos en tiempos laramídicos (Damon et al., 1981).

El basamento consiste en rocas metamórficas y sedimentarias proterozoicas, producto de los bloques de Oaxaquia, como indican Centeno García et al. (2008). Actualmente, el área de estudio forma parte de una zona que se encuentra en constante crecimiento de actividades de exploración y explotación de minerales dada su importancia económica, como el oro, plata, cobre y zinc. Existen varios estudios geológicos y geofísicos realizados en esta región por empresas, en los que se percataron de ciertas anomalías magnéticas y permitieron delimitar algunas estructuras minerales como es el caso de Chile Colorado, Brecha Azul, Brecha, entre otros documentados por el Servicio Geológico Mexicano (SGM, 2004a y b).

El objetivo del presente artículo fue lograr un agrupamiento de las unidades de rocas encontradas en el área de estudio para emplearlo en cartografía geológica y otras áreas del conocimiento. Esta técnica puede ser utilizada para la relación de litologías, reconocimiento potencial de contenido de altos puntos magnéticos y observación de anomalías magnéticas. Otra técnica nombrada en este trabajo es el llamado gradiente vertical, sinónimo de la definición de derivada vertical por Milligan y Gunn (1997), físicamente equivalente a la medición de campo magnético simultáneamente en dos puntos verticalmente, uno encima del otro, substrayendo los datos y dividiendo los resultados entre la separación vertical espacial de los puntos de medición.

De lo nombrado anteriormente, se dará un entendimiento del panorama magnético que permita a su vez promover beneficios e información adicional que sea trascendente a la hora de aprovechar recursos naturales. Los resultados sugieren que los valores de los principales puntos magnéticos de alta susceptibilidad magnética que son las localidades El Sol y La Luna, La Felicidad y La Escondida, se obtienen de las formaciones que datan del Cretácico Temprano y Jurásico Tardío y las formaciones litológicas son parte de una fuente autóctona, como las rocas cuaternarias y terciarias.

El análisis consistió en varias fases. Las más importantes fueron dos: en la primera fueron revisadas las variables del campo magnético total (CMT) con respecto a las formaciones litológicas y la segunda fue la mención de la técnica del gradiente vertical, de la reducción al polo con respecto a las formaciones litológicas. Para el análisis de las estructuras litológicas que se encuentran dentro de la región, se utilizó un método multivariables que consistió en un análisis de conglomerados (cluster en inglés) y un agrupamiento jerárquico de datos (AJD), definido por Facchinelli et al. (2001). Algunos métodos y estudios similares han sido integrados en bases de datos sobre el noreste de México, que según Aiken et al. (1997), en colaboración con el Instituto de Geografía de la UNAM en 1990, contribuyeron a la generación del modelamiento por computadora e interpretación de la corteza sísmica con métodos gravimétricos que para las formaciones geológicas que construyen la corteza terrestre hasta cierta profundidad es determinada por el alcance de este método. Las rocas de mayor densidad aumentan la aceleración y se realizan mediciones; es decir, se miden las atracciones laterales de la fuerza gravitatoria de un lugar al otro y posteriormente se intentan relacionar con las características geométricas del cuerpo, así como de sus contrastes de densidades. Algunas de las revisiones del modelamiento por computadora para propósitos de interpretación fueron realizadas a finales de la década de los setenta del siglo XX por el ingeniero hindú Bhattacharyya (1978).

Para cubrir los objetivos propuestos en este trabajo se consultaron las cartas geológicas mineras y magnéticas del SGM, así como diversos trabajos que contienen metadatos y reportes sobre temas de carácter geológico y geofísico-magnético. Se hizo un procesamiento de 11 cartas de escala 1:50,000, de las cuales, cuatro fueron cartas geológicas-mineras, cuatro geofísicas de carácter magnético y tres de derivada vertical, debido a que la carta magnética del primer gradiente vertical correspondiente a Concepción del Oro en 2013 no había sido realizada porque para producirlas se requiere equipo especializado como magnetómetros y programas de cómputo más sofisticados, como el procesamiento de datos en un sistema informático llamado Oasis. Hay cuatro localidades del municipio de Mazapíl, Concepción del Oro G14-C62, con curvas 40 nT, Cedros G14-C61 con curvas cada 20 nT y 4 pT/m, El Cardito G14-C71 con curvas cada 10 nT y 2 pT/m y Tanquecillos G14-C72 con curvas de 20nT y 10 pT/m, las que destacamos por su importancia geológica. Para la realización de este artículo no se hizo ningún trabajo de campo, básicamente consistió en la creación y procesamiento de datos vectoriales, cuya información se adquirió de las cartas geológicas antes mencionadas.

Se capturaron capas de información geográfica del campo magnético total (CTM), gradiente vertical y litológica en formato vectorial. La sobreposición de información con la mezcla de sus atributos, mediante capas de entrada, se complementa hasta que se consiga otra capa deseada, esto fue explicado por Davis (2001). Las operaciones permiten que la información de una capa sea superpuesta sobre la información de otra donde, dependiendo de los objetos, se pueden obtener diferente información de salida. En la clasificación de los datos se aplicó un método multivariado para agrupar instancias (variables) que permite el reconocimiento de patrones.

El método utilizado consistió en un análisis de agrupación jerárquica del tipo de proceso por conglomerados acumulativos (cluster analysis) propuesto por Jain y Dubes (1988) y para la visualización de la información se utilizaron gráficos jerárquicos que en inglés son conocidos como dendograms (dendogramas) y constituyen la representación que mejor ayuda a interpretar un análisis de conglomerados. La técnica de agrupación jerárquica es apropiada para mostrar las relaciones de las propiedades físicas de las rocas. Este análisis de grupos jerárquicos es una técnica exploratoria que revela agrupaciones naturales y representa, a su vez, las relaciones con las formaciones de las rocas. El paquete informático de visualización geográfica fue de gran utilidad; correspondientemente fue seleccionado conforme a su capacidad de visualizar las relaciones espaciales entre el ambiente de datos y las características de la superficie de la región.

Los resultados derivados del presente estudio muestran los puntos interesantes de susceptibilidad magnética de uno de los semidesiertos más importantes de México y Latinoamérica. Estos

Figura 4.
La sierra en Concepción del Oro, Zacatecas, México.
Fotografía tomada por Antonio Ambriz Avendaño.

valores de susceptibilidad magnética se encuentran apegados a los datos expuestos obtenidos de las cartas litológicas y magnéticas de Cedros, Concepción del Oro, El Cardito y Tanquecillos expuestos en el SGM (1997, 1998, 2004, 2005, 2009, 2010) y representan una seria comprensibilidad debido a las implicaciones que el sector minero tiene sobre los recursos naturales.

Si se revisan los estudios y la aportación de datos de las cartas geológicas del SGM (2004), el valor alto magnético coincide en el área de Concepción del Oro, el área Noche Buena y Santa Rosa; tres de las más productivas de México. Se explica debido al mineral granodiorítico asociado al intrusivo que genera un mineral llamado skarn, en donde las principales estructuras formadas son chimeneas de dimensiones de hasta 500 m², en donde se destacan las localidades El Capulín, Sol y Luna, La Escondida, La Laja, La felicidad, entre otros. Dentro de las rocas Mesozoicas, las formaciones Taraises, La Caja, Cupido y La Peña, como se explicó anteriormente, son formaciones donde sus estructuras minerales se encuentran profundas y ocultas.

Las diferencias de estos valores con respecto a los estudios de otras zonas del país no son similares. De acuerdo con un estudio de López Loera y Tristán González (2013), en el altiplano central de la parte centro oriental en el norte de la sierra San Miguelito, los valores son bajos con respecto a sus anomalías magnéticas de bloques para patrones de fallamientos normales, asimismo, para las anomalías de características negativas.

Mediante uno de los métodos más elegantes: la agrupación jerárquica del tipo de proceso por conglomerados acumulativos (cluster analysis) se puede aceptar el cumplimiento de agrupación para cada una de las formaciones litológicas, a su vez expresaría que estos patrones de agrupamiento operan no solo para formaciones litológicas y capas de roca, sino también para una buena parte de fenómenos aglomerativos, susceptibles de ser clasificados jerárquicamente como valores anómalos geoquímicos, entre otros. Es por ello que se recomienda reportar los resultados en estas representaciones gráficas para enriquecer el análisis con este modelo estadístico.

Cabe destacar que es escasa la literatura que aborda las características magnéticas en el estado de Zacatecas se exhiben más bien una serie de reportes de diferentes localidades y municipalidades en la que el autor de este trabajo cree que esta versión actual es una contribución interesante que resulta de una apertura de proceso de datos. Finalmente, el área del semidesierto y el país cuenta con varias contingencias de estudio, que actualmente ha colocado a México como líder de la producción, importación y exportación de oro.

Se utilizaron 11 mapas magnéticos y geológicos de la red SGM para conocer los agrupamientos jerárquicos, de los cuales esta investigación se benefició para el análisis de la región del semidesierto de Zacatecas, en especial algunas localidades del municipio de Mazapíl. Los resultados principales se obtuvieron de la información de los mapas del campo magnético total para el análisis multivariado de las diferentes capas geológicas y por medio de agrupación e interpretación se identificaron varias relaciones.

Las rocas de pórfido riolítico y tipo skarn y hornfels tienen similitudes en sus valores de intensidad del campo magnético total. Debido a su parentesco en remanencia y susceptibilidad magnética, ambos grupos de rocas están asociados con los procesos magmáticos. Las formaciones La Peña, Taraises, Cuesta del Cura, Indidura, Caja, Cupido y Zuloaga constituyen grupos y sus capas de rocas tienen altos valores de magnetización. La magnetización de estas rocas sedimentarias marinas es producida por el magma enriquecido que interactúa con las diferentes unidades litológicas, que es la posible razón de anomalías magnéticas fuertes y positivas; además, estos datos significan que debido a su contenido magnético semejante, las capas se encuentran solapadas posiblemente con intrusivos de la región asociados a un proceso de acreción en la porción de la mesa central. Este tipo de fenómeno sucede cuando cierta cantidad de sedimentos son empujados contra los continentes y sufren metamorfismo de alta presión, esto se puede asociar con la deformación del Cretácico Tardío y con la sucesión de cabalgamientos y depósitos originados por la Orogenia Laramide.

Referente al gradiente magnético y formaciones litológicas, la variabilidad de las formaciones La Peña y Taraises, ambas asociadas, es controlada por rocas padre de rocas magmáticas. El paquete informático SIG muestra datos de relaciones espaciales entre anomalías positivas y negativas en relación con minerales ferromagnéticos.

Por último, el agrupamiento de la edad del campo magnético total es similar al grupo de los datos de la derivada de reducción en el sentido en que fueron agrupados en relación con sus diferentes valores magnéticos, son más suaves, por lo que el gradiente es menos abstracto. Los valores obtenidos muestran que los principales puntos magnéticos de alta susceptibilidad (área de Noche Buena, Concepción del Oro y Santa Rosa) pertenecen a las formaciones de la Era Cretácica Temprana y Jurásica Tardía, que probablemente resultaron de una fuente autóctona, al igual que las rocas de la Era Cuaternaria y Terciaria.

El autor desea agradecer los valiosos comentarios y contribuciones de Francisco Benita Maldonado y Simón Eduardo Carranco Lozada, los cuales sirvieron para mejorar considerablemente la calidad de este documento. También los comentarios y sugerencias de dos dictaminadores anónimos, así como a Mónica Ávalos Valladares su sugerencia sobre el traslado de parte de los textos al pie de figuras a párrafo, que mejoró la estructura del trabajo.