Aspectos geohidrológicos y sedimentológicos de los flujos de lodo asociados al terremoto de Cinchona (mw 6,2) del 8 de enero del 2009, Costa Rica

• Autores: Guillermo E. Alvarado
• Localización: Revista geológica de América Central, ISSN 0256-7024, Nº. 43, 2010 (Ejemplar dedicado a: Volcán Poás), págs. 67-95
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Hydrogeological and sedimentological aspects of the mud flows related to the Cinchona earthquake (mw 6,2) of january 8, 2009, Costa Rica
• Enlaces
  • Texto completo
• Dialnet Métricas: 1 Cita
• Resumen
  • español

    El terremoto de Cinchona (Mw 6,2) localizado a 6,5 km al oriente del cráter activo del Poás, disparó una serie de deslizamientos (caída de rocas, deslizamientos rotacionales y traslacionales), los cuales en combinación con las condiciones húmedas de los suelos tropicales volcánicos, intensamente meteorizados, la deformación de los acuíferos, y la mezcla con el agua de los ríos, produjo flujos de lodo a lo largo de los ríos Seco, Cariblanco, María Aguilar, Ángel, La Paz, Sarapiquí, Mastate y quebrada Tigre. Los depósitos tenían un espesor entre 0,5 y 3 m, consistiendo de fragmentos volcánicos angulares hasta redondeados flotando en una matriz limo-arenácea, pobremente seleccionada, interpretado como un debris fl o lahar cohesivo no eruptivo (5-7% de arcilla) enriquecido en troncos, que estaban incorporados en los levees. Los frentes del flujo se preservaron con pendientes bien definidas y alturas de hasta 1,5 m, sugiriendo una viscosidad moderada. Megabloques de ignimbritas (60-200 m3) fueron incorporados y se fragmentaron durante su transporte. En las facies proximales y medias los depósitos fueron relativamente delgados (0,1-1 m) sobre las pendientes fuertes, en donde quedaron evidencias de la línea de barro y estriaciones. En los espacios abiertos en el piedemonte y llanura aluvial, el flujo se comportó como hiperconcentrado debido a la paulatina dilución y los depósitos se presentaban como acumulaciones de bloques gradando lateralmente a facies con topografía suave, y evidencias de impactos cataclásticos. Las velocidades estimadas de los flujos para diferentes ríos variaron entre 13,3 y 4,8 m/s (48- 17,5 km/h), con superelevaciones de hasta 35 m, con un frente abrupto de la cabeza del flujo entre 5 y 15 m de alto, pero después del piedemonte, se movió con un frente más bajo (1-0,5 m) y a velocidades de 2,5-10 m/s (9-36 km/h). durante el movimiento del flujo, se produjo en su frente una onda de agua limpia llamada onda de desplazamiento miscible. El volumen total de sedimentos fue crudamente estimado en al menos 2,5-3,5 x 106 m3 El coeficiente de fricción aparente o número de fahrböschung fue de 0,09 para las facies de debris y de 0,06 para los hiperconcentrados. Seis puentes, fincas ganaderas y los equipos electromecánicos de la casa de Máquinas de Cariblanco y la toma del María Aguilar, fueron destruidos. El caudal estimado a la altura de la Casa de Máquinas de Cariblanco estuvo entre 4374 y 5994 m3/s. El flujo generó aceleraciones pico de 25,64 cm/s2 y los registros espectrales de las ondas estuvieron entre 7 y 37 Hz. El dique de protección de la casa de máquinas favoreció a que las condiciones hidrológicas y reológicas del flujo cambiaran desde supercríticas con antidunas hasta subcríticas (número de Froude: 0,48-0,84) con velocidades bajas de 1,6-3,2 (6,1-11,7 km/h), favoreciendo que la carpeta de fondo de sedimentos gruesos fuese dejada atrás, y que el flujo transitara hacia las instalaciones como un régimen relativamente tranquilo, llevando tan solo sedimentos en suspensión y troncos de árboles Los flujos produjeron una profunda erosión vertical y lateral, matando a toda la fauna fluvial, y resultando en profundos cambios en la estabilidad hidrológica de la cuenca del Sarapiquí que se mantendrán por varios años.

  • English

    The Cinchona earthquake (Mw 6.2) located 6.5 km east of the active crater of Poás, triggered several landslides (rock fall, rotational and translational slides), which in combination with existing pore water within the landslide mass in intense tropical weathering volcanic soils, local aquifers deformation, and mixing of fluvial waters into the moving sediment mass, produced high destructive debris flows along the Seco, María Aguilar, Cariblanco, Ángel, La Paz, Sarapiquí, Mataste and Tigre rivers. The deposits totaling 0.5-3 m in thickness, consisting of angular to rounded volcanic clasts, matrix-supported, very poorly sorted gravels, interpreted as a non-eruptive lahar or debris flow diamicton (volcanic muddy gravelly sands) deposits, specifically as a cohesive (5-7% clay) woody mud flows. Logs and other organic debris are often incorporated in the levees and the preserved front flows were well defined and 1.5 m high, suggesting a relative moderate viscosity flow. Megablocks of ignimbrite (60-200 m3) from the bedrock were incorpo- rated and broken up into individual fragments. The proximal and medial cannon-side facies are represented by thin (0.1-1 m) veneers deposits on steep slopes with abundant evidences of marks peak-flow levels (mudline, striations) and bulking (incorporation of boulders, anthropogenic and log debris). In open spaces of the piedmont and alluvial plain, instead, the flow was of hypenconcentrate type due mixing with the stream water downstream, and present a bouldery flow channel deposit surface gradating to smooth flow deposit surface, and abundance evidence of cataclasis (breakage of clast owing to collisions). The velocity of the flows were estimated for several rivers variable between 13.3 and 4.8 m/s (48-17.5 km/h), with super-elevations in the channel rivers up to 35 m as a steep-fronted head of at least 5-15 m, but after the piedmont, it was only 1-0.5 m high and it move at relative slower velocities of 2.5-10 m/s (9-36 km/h). The flow pushes some stream water along the channel in front of it, a phenomenon termed miscible displacement. The total volume of sediments is crudely estimated in at least 2.5-3.5 x 106 m3. The apparent coefficient of friction or fahr- böschung number was for the debris and hypoconcentrated flows of 0.09 and 0.06, respectively. Six bridges, several pasture land, the electromechanical equipment at the Cariblanco powerhouse were destroyed. The caudal was estimated in the Sarapiquí river at Cariblanco power house in 4374-5994 m3/s. The strong motion equipment registered peak accelerations of 25.64 cm/s2 due the debris flow, and the spectrum of seismic record produced is characterized by fre- quencies between 7 and 37 Hz. The protection dike at the Cariblanco power house produce a change in the hydrologic and reologic condition of the flow, from a supercritic flow with antidunes to a subcritic flow (Froude number: 0.48-0.84) with lower velocity of 1.6-3.2 m/s (6.1-11.7 km/h), favoring the loss its bedload zone transported as traction carpet, and therefore with a less destructive effects on the buildings due a relatively diluted overlying flow zone (tranquil flow) carrying suspended sediment and tree debris. The mudflows produced strong vertical and lateral erosion, killed all the fluvial fauna, resulted in profound changes in the hydrologic stability for years of the Sarapiquí drainage basin.