UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ELEMENTOS DE CARTOGRAFÍA
GEOLÓGICA
Gilberto Silva Romo
Claudia Cristina Mendoza Rosales
Emiliano Campos Madrigal
Colaboradores:
Alfredo Victoria Morales
Adán Castro Flores
Marco Antonio Carreón Méndez
Verónica Alejandra Cruz Casas
DIVISIÓN DE INGENIERÍA EN CIENCIAS DE LA TIERRA
DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA
Índice
INDICE
PRÓLOGO .......................................................................................................................................... v
PRESENTACIÓN ............................................................................................................................. vii
CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DE CARTOGRAFÍA ................................................................ 1
Objetivo de la cartografía .............................................................................................................. 1
Características de la cartografía..................................................................................................... 1
Cualidades de los mapas ............................................................................................................... 2
Escala de los mapas ....................................................................................................................... 2
La forma de la Tierra y su expresión cartográfica ......................................................................... 3
Elipsoide de referencia .................................................................................................................. 3
Sistemas de proyección ................................................................................................................. 6
Elección de un sistema de proyección ..........................................................................................12
Proyecciones cartográficas en México .........................................................................................13
Posicionamiento ...........................................................................................................................16
Sistema de coordenadas geográficas ............................................................................................18
Coordenadas Rectangulares .........................................................................................................24
Declinación magnética .................................................................................................................27
Nortes usados en cartografía ........................................................................................................28
CAPÍTULO 2. EL PROCESO CARTOGRÁFICO ........................................................................31
La concepción del mapa ...............................................................................................................32
Preparativos del mapa ..................................................................................................................33
La elaboración del mapa ..............................................................................................................35
Diseño del mapa ...........................................................................................................................36
Composición ................................................................................................................................43
Producción cartográfica................................................................................................................43
La utilización de los mapas ..........................................................................................................43
Sistemas de información geográfica (SIG) ...................................................................................44
CAPÍTULO 3. CARTOGRAFÍA TOPOGRÁFICA .......................................................................47
Cartas topográficas .......................................................................................................................47
Mapas base ...................................................................................................................................47
Fotogrametría ...............................................................................................................................47
Representación de la información ................................................................................................49
Mapas topográficos del INEGI .....................................................................................................51
Fotomapas y espaciomapas ..........................................................................................................57
Lectura de los mapas topográficos ...............................................................................................57
Interpretación geológica de los mapas topográficos .....................................................................58
Análisis cualitativo del relieve .....................................................................................................58
Análisis cuantitativo del relieve ...................................................................................................61
Indicadores geomórficos ..............................................................................................................61
Predicción de afloramientos .........................................................................................................65
CAPÍTULO 4. CARTOGRAFÍA GEOLÓGICA ............................................................................67
Elementos de una carta geológica ................................................................................................67
Clasificación de los mapas geológicos .........................................................................................69
Simbología geológica ...................................................................................................................71
Métodos primarios de cartografía geológica ................................................................................73
Cartografía geológica en México .................................................................................................73
Los mapas geológicos del INEGI .................................................................................................75
Los mapas geológicos del Instituto de Geología, UNAM ............................................................76
Los mapas geológicos del Instituto de Geología, UASLP ............................................................83
Los mapas geológicos del Consejo de Recursos Minerales..........................................................83
Otras fuentes de información cartográfica ....................................................................................84
i
ELEMENTOS DE CARTOGRAFÍA GEOLÓGICA
CAPÍTULO 5. TELEDETECCIÓN ................................................................................................ 87
El espectro electromagnético ....................................................................................................... 88
Sensores remotos ......................................................................................................................... 90
Fotogeología ................................................................................................................................ 93
Estereoscopía............................................................................................................................... 93
Metodología de la fotointerpretación........................................................................................... 94
Criterios fotogeológicos derivados del proceso fotográfico ........................................................ 96
Criterios fotogeológicos derivados de los objetos fotografiados ................................................. 97
Criterios fotogeológicos derivados de los rasgos morfológicos................................................... 97
Criterios fotogeológicos derivados de la evolución geomorfológica ........................................... 99
Criterios fotogeológicos derivados de las relaciones biótico-edáficas ......................................... 99
Hipótesis múltiples durante la fotointerpretación ...................................................................... 101
Trazos y anotaciones en fotogeología ........................................................................................ 101
Estudio fotogeológico de las unidades litológicas ..................................................................... 101
Estudio fotogeológico estratigráfico y estructural ..................................................................... 105
Características principales de los modelos fotogeológicos del apéndice G. .............................. 108
CAPÍTULO 6. TRABAJO GEOLÓGICO DE CAMPO ............................................................. 111
Observación estructurada .......................................................................................................... 112
Ubicación en campo .................................................................................................................. 117
Sistema global de posicionamiento ........................................................................................... 118
Clasificación de rocas en campo ............................................................................................... 120
Medición de secuencias estratigráficas ...................................................................................... 121
Declinación magnética .............................................................................................................. 122
Definición de planos con brújula ............................................................................................... 124
La red de Wulff en el trabajo de campo .................................................................................... 127
Orientación de muestras de rocas .............................................................................................. 130
Estructuras geológicas ............................................................................................................... 131
Estructuras primarias ................................................................................................................. 131
Estructuras secundarias ............................................................................................................. 133
Fracturas y fallas ....................................................................................................................... 134
Pliegues ..................................................................................................................................... 136
Métodos más utilizados para clasificar pliegues ........................................................................ 136
CAPÍTULO 7. INTERPRETACIÓN DE MAPAS GEOLÓGICOS ........................................... 141
Lectura del mapa ....................................................................................................................... 141
Interpretación del mapa ............................................................................................................ 144
Patrones de afloramiento ........................................................................................................... 144
Construcciones auxiliares .......................................................................................................... 149
Columna estratigráfica .............................................................................................................. 149
Secciones geológicas ................................................................................................................. 150
Series de cortes geológicos ........................................................................................................ 156
Secciones balanceadas ............................................................................................................... 156
Síntesis de la interpretación del mapa ....................................................................................... 157
Evolución geológica .................................................................................................................. 158
APÉNDICE A. MAPAS ÍNDICES DE MÉXICO ........................................................................ 159
A1 División cartográfica a escala 1:50,000 de la República Mexicana ................................... 160
A2 División cartográfica a escala 1:100,000 de la República Mexicana ................................. 161
A3 División cartográfica a escala 1:250,000 de la República Mexicana ................................. 162
A4 División cartográfica a escala 1:1’000,000 de la República Mexicana .............................. 163
A5 Índice de zonas de vuelo INEGI (1990) ............................................................................. 164
A6 Carta de la Declinación Magnética en México para 1990 .................................................. 165
A7 Carta de la Variación Anual en la Declinación Magnética para México ............................ 166
APÉNDICE B. MAPAS DE CUBRIMIENTO EN LA CARTOGRAFÍA
GEOLÓGICA DE MÉXICO ................................................................................................ 167
B1 Cubrimiento cartográfico Carta Geológica a escala 1:50,000, INEGI ................................ 168
B2 Cubrimiento cartográfico Carta Geológica a escala 1:250,000, INEGI .............................. 169
B3 Cubrimiento cartográfico Carta Geológica a escala 1:1’000,000, INEGI .......................... 170
ii
Índice
B4 Cubrimiento cartográfico Carta Geológica a escala 1:100,000, Instituto
de Geología, UNAM ..........................................................................................................171
B5 Cubrimiento cartográfico Carta Geológica a escala 1:50,000, Instituto de
Geología, UASLP ...............................................................................................................172
B6 Avance cartográfico Carta Geológico-Minera a escala 1:50,000,
Consejo de Recursos Minerales ..........................................................................................173
B7 Avance cartográfico (1995-1999) Carta Geológico-Minera a escala 1:250,000,
Consejo de Recursos Minerales ..........................................................................................174
APÉNDICE C. ELEMENTOS DE APOYO EN EL
TRABAJO GEOLÓGICO DE CAMPO...............................................................................175
C1 Simbología geológica y de atributos geológicos .................................................................176
C2 Simbología litológica (Para columnas estratigráficas y esquemas) .....................................177
C3.Gráficos de estimación visual .............................................................................................178
C4. Clasificación de las rocas sedimentarias (1) .......................................................................179
C5. Clasificación de las rocas sedimentarias (2) .......................................................................180
C6. Clasificación de las rocas ígneas extrusivas .......................................................................181
C7. Clasificación de las rocas ígneas intrusivas ........................................................................182
C8. Clasificación de las rocas metamórficas (1) .......................................................................183
C9. Clasificación de las rocas metamórficas (2) .......................................................................184
C10. Clasificación de las rocas metamórficas (3) .....................................................................185
C11. Clasificación de las rocas metamórficas (4) .....................................................................186
C12. Equipo recomendable para el trabajo geológico de campo ..............................................187
C13. Escala del Tiempo geológico. ..........................................................................................188
C14. Transportador de campo (En acetato desprendible) .........................................................189
C13. Red de Wulff (En acetato desprendible)...........................................................................190
APÉNDICE D. LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO CON BRÚJULA .................................191
D1. Levantamiento con brújula y cinta .....................................................................................192
D2. Cálculo de las coordenadas y correcciones
en un levantamiento con brújula y cinta .......................................................................193
APÉNDICE E. LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO CON PLANCHETA ...........................195
E1. Principio de estadia ............................................................................................................197
E2. Lecturas estadimétricas ......................................................................................................198
E3. Ubicación de puntos mediante plancheta ...........................................................................199
E4. Métodos de levantamiento con plancheta ...........................................................................200
E5. Tolerancias en un levantamiento con plancheta .................................................................201
APÉNDICE F. ESTRUCTURA DE UN INFORME TÉCNICO .................................................203
APÉNDICE G. MODELOS FOTOGEOLÓGICOS Y BASES TOPOGRÁFICAS ...................209
Tabla G-1. Referencias de los Modelos Fotogeológicos. ..........................................................210
G1. Depósitos recientes. ...........................................................................................................211
G2. Rocas clásticas y yesos. Cubeta estructural........................................................................219
G3. Rocas clásticas. Pliegues y discordancia ............................................................................227
G4. Rocas calcáreas. Pliegue sinforme .....................................................................................235
G5. Rocas calcáreas. Pliegue antiforme ....................................................................................243
G6. Rocas calcáreas. Relieve kárstico y zona de falla ..............................................................251
G7. Rocas extrusivas básicas. Derrames y conos cineríticos ....................................................259
G8. Ignimbritas. Fallas normales ..............................................................................................267
G9. Rocas intrusivas silícicas ...................................................................................................275
G10. Rocas metamórficas y conglomerados .............................................................................283
BIBLIOGRAFÍA..............................................................................................................................291
ANEXO
Cuadrícula de referencia para ubicar rasgos en los modelos fotogeológicos (En acetato en la solapa
del libro).
iii
Prólogo
PROLOGO
La cartografía se ha mantenido, desde el desarrollo inicial de las Ciencias de la Tierra, como una de las herramientas
fundamentales en la investigación y la exploración geológicas. Esto se debe principalmente a su gran utilidad para visualizar
de manera gráfica las relaciones espacio-temporales de los cuerpos de roca y de las estructuras tectónicas. Con base en estas
representaciones gráficas se pueden afrontar muchos aspectos relativos al origen de las diferentes asociaciones petrológicas
que constituyen la corteza, a la evolución paleogeográfica de los continentes en diferentes escalas y la evolución de los rasgos
tectónicos del planeta. Su aplicación en problemas de exploración ha propiciado el desarrollo de una gran variedad de
representaciones que tienen que ver con los rasgos asociados a los recursos acuíferos, minerales, petroleros.
En la formación de profesionales en las áreas de las Ciencias de la Tierra, la educación cartográfica es una componente
principal que provee al estudiante de las herramientas para realizar inferencias tridimensionales del subsuelo y con esto
construir modelos más realistas y cuantificables de los rasgos y procesos geológicos. No basta con que un estudiante conozca
los procedimientos fundamentales para la elaboración de un mapa, sino que requiere desarrollar una particular habilidad para
procesar e interpretar la información contenida en ellos. En la actividad cotidiana de un profesional o de un científico de las
Ciencias de la Tierra, la cartografía es un lenguaje que se debe manejar con soltura.
Con las innovaciones recientes en la tecnología de la información cartográfica, se ha dado un giro que ha potenciado de
manera significativa el uso de la cartografía geológica. El volumen de información, la precisión y la rapidez con la que se
pueden procesar los datos en un sistema de información geográfica, permiten analizar las relaciones entre diferentes rasgos y
procesos de manera más eficaz, a través de operaciones de clasificación y categorización, así como de procedimientos
iterativos.
La presente obra ofrece una visión didáctica y actualizada de los conceptos básicos de la cartografía geológica. Su forma y
enfoque están, desde luego, destinados a apoyar los cursos de cartografía geológica al nivel de licenciatura, pero también
puede ser de gran utilidad como un documento de consulta para profesionales de distintos campos de las Ciencias Naturales y
la Ingeniería. La temática abarca desde los conceptos básicos hasta procedimientos prácticos de elaboración e interpretación
de los datos. La experiencia de varios años de los autores en trabajos de cartografía y en el análisis geológico de campo, les
permite ofrecer una visión completa y crítica sobre los procedimientos más utilizados actualmente en la elaboración de mapas.
Los apéndices que acompañan al texto proveen al lector con información útil sobre los distintos productos de cartografía
geológica que se han generado en México y con ejemplos de diferentes rasgos geológicos.
En síntesis, esta obra constituye una contribución esperada y muy necesaria para mejorar el nivel de la enseñanza de las
Ciencias de la Tierra y para impulsar la cultura cartográfica en el estudio del entorno natural de México.
Dante Jaime Morán Zenteno
v
Presentación
PRESENTACIÓN
Este libro fue elaborado dentro del Programa de
Apoyo a Proyectos Institucionales para el Mejoramiento
de la Enseñanza (Tercera convocatoria), en la División de
Ingeniería en Ciencias de la Tierra de la Facultad de
Ingeniería. UNAM.
En este libro se presentan los aspectos básicos de la
cartografía, se describen los sistemas de proyección, con
énfasis en el Sistema UTM, que es el Sistema más
utilizado en la cartografía temática en México. Se plantea
desde un punto de vista conceptual la cartografía temática
como un recurso de comunicación gráfico, con base en el
esquema propuesto se ubica la cartografía geológica y el
quehacer de los geólogos en el campo. Se describen las
características principales de los mapas topográficos y se
presentan las principales inferencias geológicas que se
pueden realizar con base en un mapa topográfico. Se
describen los elementos de un mapa geológico, se
anuncian los principales métodos de cartografía geológica
y se presenta el estado del arte en México.
La observación a distancia es un recurso muy
importante en la cartografía temática y en particular de la
cartografía geológica, por lo cual se plantean algunos
elementos teóricos de la interpretación digital de
imágenes satelitarias y se desarrollan los aspectos
relativos a la interpretación analógica tanto de fotografías
aéreas como de imágenes obtenidas mediante otros
sensores remotos. Se revisa desde un punto de vista
conceptual el trabajo de campo y se plantean los
procedimientos más usuales en la caracterización
geológica de un área con base en trabajo de campo. Se
plantean los niveles de consulta de un mapa y se
describen algunos procedimientos y elementos de
interpretación y de elaboración de construcciones
auxiliares a partir de la información presentada en la
planta del mapa geológico.
En el libro, los estudiantes de licenciaturas en
Ciencias de la Tierra y de Geografía encontrarán los
conceptos básicos acerca de la cartografía en general y de
la cartografía geológica en lo particular. La obra se
recomienda como libro de texto en las asignaturas acerca
de la Cartografía Temática, del Trabajo de Geología de
Campo y de la Teledetección específicamente de los
temas de Fotogeología, en los planes de estudio de las
carreras de Ingeniero Geólogo y de Ingeniero Geofísico.
En general se trata de un libro de consulta para los
estudiantes en Ciencias de la Tierra, durante el desarrollo
de sus prácticas de campo; aún para los estudiantes del
Posgrado en Ciencias de la Tierra, sobre todo para
aquellos cuya formación de licenciatura sea en otra
disciplina. También esta dirigido a los profesionales en
Ciencias de la Tierra, que incursionan esporádicamente en
la cartografía temática.
La estructura del libro permite que sea utilizado como
texto y como cuaderno de ejercicios de cartografía,
también se puede utilizar como libro de consulta acerca
de la cartografía y del trabajo de campo geológicos. En el
texto se incluyen recuadros temáticos que aclaran algunos
conceptos relativos a los temas tratados, está ilustrado con
más de cincuenta figuras, algunas de ellas estereoscópicas
y contiene la reproducción de cinco fracciones de mapas a
todo color como ejemplos de la producción cartográfica
mexicana. El libro consta de siete capítulos y se
complementa con siete apéndices en los cuales se
incluyen 13 mapas relativos a la disponibilidad de
materiales cartográficos, al trabajo de campo, a la
simbología geológica y a los esquemas de clasificación en
campo de las rocas. Entre los elementos auxiliares para el
trabajo geológico se presenta la Escala del Tiempo
Geológico elaborada conforme a la Carta Estratigráfica
Internacional 2000, entre otros tópicos.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos al Instituto Nacional de Estadística,
Geografía e Informática su autorización para reproducir
las fotografías aéreas del Apéndice G, y las fracciones de
los mapas topográficos y geológicos y los mapas de
avance cartográfico incluidos en este libro.
Agradecemos al Consejo de Recursos Minerales su
autorización para reproducir las fracciones de sus cartas
geológico-mineras.
Agradecemos al Ing. Jorge Nieto Obregón su
acuciosa y oportuna revisión que contribuyó al
mejoramiento de este libro.
Agradecemos a las autoridades de la Facultad de
Ingeniería, de la Universidad Nacional Autónoma de
México su apoyo en la elaboración de este texto, en
especial al M.C. Rolando de la Llata Romero, Jefe de la
División de Ingeniería en Ciencias de la Tierra.
vii