nueva página del texto (beta)
Español (pdf)
Artículo en XML
Referencias del artículo
Traducción automática
Enviar artículo por email
Citado por SciELO 
Similares en
SciELO 
Permalink
INTRODUCCIÓN
Centroamérica es conocida por sus altos niveles de amenaza sísmica, volcánica e hidrometeorológica (Shi and Kasperson, 2015). Costa Rica, debido a su localización en la zona intertropical, se caracteriza por alta humedad y temperatura, siendo susceptible a fenómenos hidrometeorológicos. Además se sitúa en el Cinturón de Fuego del Pacifico, lo que implica una elevada amenaza por fenómenos naturales de origen geológico en un marco tectónico dominado por la subducción de la placa Cocos debajo de la placa del Caribe (y la microplaca de Panamá), y cerca de una triple unión, donde estas placas interactúan con la placa de Nazca (Figura 1).
Figura 1 Marco morfotectónico regional simplificado de Costa Rica. La región contenida dentro de la línea gruesa punteada representa el Cinturón Deformado del Centro de Costa Rica (CDCCR) de acuerdo con Montero (2001). La línea discontinua representa el límite noreste simplificado del Bloque Antearco Centroamericano a lo largo de las Fallas del Arco Volcánico (FAV) de acuerdo con Franco et al. (2012). Otras estructuras tectónicas son: Cinturón Deformado del Norte de Panamá (CDNP), Cinturón Deformado del Sur de Panamá (CDSP) y Zona de Fractura de Panamá (ZFP).
El análisis morfoestructural o morfotectónico es el conjunto de métodos dirigidos a revelar las condiciones estructuro-tectónicas de la corteza terrestre y su papel en la conformación y consolidación del relieve actual, siendo una de las direcciones científicas de la geomorfología moderna (Dramis et al., 2011; Velásquez et al., 2015). Álvarez (2009) considera que es una herramienta básica en el estudio de la geomorfología tectónica y lo define como el análisis del relieve a partir de mapas, fotografías aéreas, imágenes de satélite, observaciones de campo o datos digitales. Este análisis del relieve busca resaltar estructuras tectónicas de importancia, a partir del reconocimiento de características geomorfológicas así como también el registro de los últimos episodios recientes de fallas activas, siendo una herramienta para evaluar la probabilidad de ocurrencia del siguiente terremoto, e incluso poder dar una aproximación a su magnitud (Lin et al., 2013).
En las clasificaciones morfoestructurales se toman en consideración numerosos criterios para establecer la jerarquización de las unidades que se determinan. Entre ellos están los morfológicos, morfométricos, estructuro-geológicos correlativos, genéticos, geodinámicos y de tendencias de la actividad tectónica en el grado de modelación morfoestructural (Modonesi-Gauteri et al., 2002; Magaz-García et al., 2006; Velásquez et al., 2015). Para obtener estos criterios, en los últimos años, herramientas como la tecnología lidar y los sensores remotos, como, por ejemplo, las imágenes de radar, han venido a reforzar e impulsar los estudios morfotectónicos debido a las formas que permiten identificar (Sofia, 2020).
La tecnología lidar calcula distancias iluminando un objetivo con un rayo láser y midiendo el tiempo en que tarda la luz en regresar a la fuente. Al unir millones de puntos a partir de un barrido con un escáner en un área específica, se pueden recrear superficies en tres dimensiones con excelente precisión y detalle, con la posibilidad de omitir la cobertura vegetal (Ruiz et al., 2014). Debido a esto el lidar permite generar modelos del terreno detallados, a pesar de la densa vegetación. Lo anterior facilita una mejor y más completa interpretación geomorfológica del relieve, permitiendo identificar geoformas no apreciables en zonas con gran densidad boscosa, principalmente en ambientes tropicales.
Múltiples estudios han utilizado este recurso para detectar y cuantificar características geomorfotectónicas muy finas (Arrowsmith y Zielke, 2009; Lin et al., 2013). Estos insumos tecnológicos permiten el análisis de morfoestructuras con poca interferencia de la cobertura vegetal, alta resolución de las imágenes, así como la capacidad de generar modelos digitales de elevación (MDE) de alta calidad.
Velásquez et al. (2015) reseñan que en América Latina se han desarrollado, inicialmente en Cuba, estudios de análisis morfoestructurales del relieve desde la perspectiva geomorfológica, y con un mayor auge en México, debido a la influencia de la escuela rusa (Guerasimov, 1986) y cubana Hernández-Santana et al., 1994). En Costa Rica se han realizado mapeos geomorfológicos a escalas pequeñas 1:1 000 000 (Bergoeing y Brenes, 1978), medianas a 1:350 000 y 1:100 000 (Bergoeing et al., 2010; Bergoeing y Brenes, 2017), y pocos a gran escala 1:50 000 (Bergoeing y Malavassi, 1981). Sin embargo, no existe una cartografía geomorfológica a escala 1:50 000 para todo el país (cartografía base), y hay pocos mapas a escalas 1:25 000 o superiores (Quesada-Román, 2016; Quesada-Román, 2018; Quesada-Román et al., 2019; Quesada-Román y Pérez-Briceño, 2019; Quesada-Román y Zamorano, 2019; Quesada-Román y Mata-Cambronero, 2020; Quesada-Román y Villalobos-Chacón, 2020). Además, las categorizaciones morfotectónicas han sido regionales (Mora, 1983; Denyer et al., 2003), y no se han desarrollado clasificaciones geomorfológicas desde el análisis morfoestructural y de manera local.
En este trabajo utilizamos imágenes lidar del sector noroeste del volcán Poas, generadas posteriormente al terremoto de Cinchona de 2009 (Mw 6,2) (RSN, 2009) e insumos complementarios, para analizar los rasgos morfotectónicos y proponer unidades morfotectónicas-volcánicas (UMTV) a escala 1:25 000. Se ha definido este sector como el área de interés debido a que abarca parte importante de la zona de protección de uno de los parques nacionales más visitados del país como lo es el parque nacional volcán Poás, el cual, a lo largo de su historia, ha presentado grandes muestras de su dinamismo. Además, existen varios proyectos hidroeléctricos, los cuales se estima que generan el 8% del total de la producción eléctrica de Costa Rica. Otro factor relevante por el cual se seleccionó este flanco del volcán es que, en comparación con los otros sectores (noreste y sur), es el menos estudiado.
La definición de las UMTV se realizó a partir del análisis de elementos de carácter morfométrico del relieve, de condiciones litológicas y de expresiones morfoestructurales de estructuras en el relieve (Velásquez et al., 2015). Por ende, este estudio se realizó ya que representa un paso inicial en la determinación de este tipo de relaciones morfoestructurales en el relieve en Costa Rica y otros países con características similares, con utilidad como herramienta en la evaluación de amenazas naturales.
ÁREA DE ESTUDIO Y MARCO GEOTECTÓNICO
Generalidades del área de estudio
El área de estudio se sitúa al nor-noroeste del volcán Poás, en la provincia de Alajuela, Costa Rica, en las coordenadas 10°15’ Latitud Norte y 84°16’ Longitud Oeste, con una superficie ~200 km2 y allí se ubican las cuencas altas de los ríos Toro y Cuarto, las cuales drenan hacia el mar Caribe. Su delimitación se basó en el linde natural dado por la divisoria de aguas al noroeste del volcán Poás, extendiéndose hacia la vertiente del Caribe de acuerdo con la información geológica disponible en Ruiz (2012). La zona está comprendida según su división político-administrativa, principalmente por el distrito de Toro Amarillo, del cantón de Valverde Vega y el nuevo cantón de Río Cuarto. El distrito de Toro Amarillo posee 273 pobladores, mientras que Río Cuarto 11 074 habitantes, siendo sectores con población en su mayoría rural (INEC, 2011).
El uso del suelo que predomina es de tipo forestal y ha sido categorizado como de protección, sin embargo, se encuentran asentamientos y sectores agropecuarios de importancia. Además, se pueden encontrar varios proyectos hidroeléctricos, como Toro 1, 2 y 3, los cuales son de suma importancia para la producción eléctrica del país. Como principales actividades económicas resaltan la agricultura, la ganadería y el turismo. En cuanto a este último, el Parque Nacional Volcán Poás es el atractivo principal y se han creado negocios turísticos asociados al encadenamiento de la ruta turística que representa dicho volcán. También, se encuentran cerca atractivos turísticos naturales en las estribaciones de dicho volcán, como la catarata de La Paz y la catarata del Ángel, lo cual ha generado turismo rural, ecoturismo y el agroturismo (Municipalidad de Alajuela, 2012).
Con respecto al clima, de acuerdo con la clasificación de las provincias de humedad de Herrera (1985) el área de estudio presenta tres provincias de humedad: húmedo, muy húmedo y excesivamente húmedo. Esto está relacionado con las condiciones orográficas de la zona. Las zonas montañosas de mayor altitud presentan mayor humedad que las llanuras hacia el norte y en el valle del río Toro. Las provincias de humedad se basan en un índice hídrico de acuerdo con datos de precipitación total por año y evapotranspiración potencial anual. Las diferencias se deben a que las zonas montañosas presentan menor evapotranspiración real mientras que en las zonas bajas y planas es mayor. A su vez, en las zonas montañosas la biotemperatura por lo general es menor que en las zonas bajas.
Marco tectónico regional y fallamiento local
El contexto tectónico regional ubica a Costa Rica en un área con alta sismicidad donde tienen influencia las placas Cocos, Caribe, Nazca y la microplaca de Panamá. Además, hay una gran área de deformación cortical llamada Cinturón Deformado del Centro de Costa Rica (CDCCR), el cual es una zona de deformación con una alta densidad de fallas activas (Fan et al., 1993; Goes et al., 1993; Marshall et al., 2000; Montero, 2001; Linkimer et al., 2018) (Figura 1). Montero (2001) define el CDCCR como un sistema de fallas recientes con actividad neotectónica, difuso y ancho, ubicado en el centro del país entre la placa Caribe y la microplaca de Panamá, delimitado con base en datos neotectónicos así como sísmicos y al cual le asocian un origen relacionado con la colisión del monte submarino del Coco con el sur de Costa Rica. La Cordillera Volcánica Central, dentro de la cual se ubica el volcán Poás, se localiza dentro del CDCCR. Debido a dicha ubicación, es un sector donde las estructuras neotectónicas aledañas al macizo volcánico son controladas por los esfuerzos tectónicos regionales, por procesos volcánicos, o por la interacción entre ambos (Montero et al., 2010).
Estudios como los de Alvarado et al. (1988), Borgia et al. (1990), Montero (2001), Denyer et al. (2003) y Montero et al. (2010), identifican cerca del área de estudio seis fallas locales principales: Alajuela, San Miguel, El Ángel, Sabanilla, ViejoAguas Zarcas y Carbonera. Las fallas Alajuela y San Miguel son de tipo inversas y delimitan en sentido norte-sur el llamado deslizamiento tectónico y transtensivo del volcán Poas (Montero et al., 2010). Las fallas El Ángel, Carbonera, Sabanilla y ViejoAguas Zarcas son fallas de rumbo de tipo dextral, en algunos casos con algún componente de desplazamiento vertical asociado, que se encuentran dentro del deslizamiento tectónico y transtensivo del volcán Poas y con un rumbo preferencial NWSE y que han sido identificadas principalmente por evidencias geomorfológicas y geofísicas (Montero et al., 2010).
Marco geológico
Las unidades geológicas (Figura 2a) se encuentran relacionadas principalmente a la actividad del volcán Poás, pero también hay litologías vinculadas a la actividad de los volcanes Platanar y Barva (Ruiz, 2012). La secuencia y evolución estratigráfica de la zona de estudio está controlada por los depósitos provenientes de los volcanes mencionados, con edades predominantes de 700 ka al presente (Figura 2b). Estas edades fueron determinadas a partir de los métodos radiométricos 40Ar/39Ar y 14C, identificándose dos fases temporales Paleo y Neo, de acuerdo con la edad de los depósitos (Ruiz et al., 2010).
Fuente: elaboración propia con base en Ruiz et al. (2010) y Ruiz (2012).
Figura 2 a) Ubicación y mapa geológico local del área de estudio. b) Cronología de la evolución geológica del volcán Poás.
Fase Temporal Paleo-Poas/Barva/Platanar
A esta fase temporal se le asocia la unidad Paleo Barva (lava y depósitos ignimbríticos), la unidad Volcán Platanar (lava andesítico-basáltica, depósitos piroclásticos y lahares), la unidad Andesitas La Paz (lava y brecha volcánica), la unidad Achiote (lava andesítica y basáltica) y las Lavas Río Cuarto (lavas y depósitos ignimbríticos). La formación de estas unidades comenzó hace ~1 Ma con los depósitos del Paleo Barva y la unidad Volcán Platanar, luego aparecen las unidades Andesita La Paz y la unidad Achiote (610-228 ka), continuando con la unidad Lavas Río Cuarto (200 ka), las cuales representan una fase de transición a la fase temporal Neo-Poás (Ruiz et al., 2010; Ruiz, 2012).
Fase Temporal Neo-Poas
Con esta fase temporal se asocia la unidad Cima Volcán Poás (lavas andesíticas, basales y depósitos piroclásticos), el Miembro Von Frantzius (lavas, brechas y depósitos piroclásticos), el Miembro Congo (lavas y piroclastos andesítico-basálticos), el Miembro Toba-Lapilli Poás (tobas volcánicas), la unidad Laguna Hule y Miembro Bosque Alegre (principalmente piroclastos e ignimbritas), el Miembro Laguna Kopper (ignimbritas y brechas volcánicas) y los depósitos recientes (epiclastos fluviales no consolidados). La secuencia de estas unidades es posterior a las Lavas Río Cuarto, cuando aparecen los Miembros Von Frantzius y Congo (140-20 ka), seguidos de la unidad Cima Volcán Poás (54 ka), el Miembro Toba-lapilli Poás (40-10 ka) y culminando con el Miembro Bosque Alegre, Laguna Kopper y los nuevos pulsos de Cima Volcan Poás (6.2 ka-presente) (Ruiz et al., 2010; Ruiz, 2012).
ASPECTOS METODOLÓGICOS
Se definieron diez unidades morfotectónicasvolcánicas (UMTV), a escala 1:25 000, basadas en la relación entre las estructuras geológicas y el relieve en el sector noroeste de la fractura volcanotectónica del volcán Poás (Denyer et al., 2003; Montero et al., 2010). Este proceso se llevó a cabo siguiendo como base metodológica la propuesta por Velásquez et al. (2015). Los criterios considerados se evaluaron cualitativamente a partir de la caracterización de los elementos morfotectónicos y morfoestructurales, tomando como referencia la expresión regional y local de las estructuras geológicas del relieve, principalmente fallas, cráteres, maares, conos volcánicos, entre otros (Tabla 1).
Tabla 1 Criterios para la definición de unidades morfotectónicas-volcánicas (UMTV).
| Morfotectónicos y morfoestructurales | Fallas, tipo de falla y lineamientos Rasgo tectónico en relieve y orientación de laderas Sentido de buzamiento de fallas o estructuras Sismicidad asociada |
| Morfométricos | Rango altitudinal y pendientes Patrón de drenaje, densidad y profundidad de disección (erosión) |
| Litoestratigráficos | Formación o unidad geológica Edad Depósitos de la zona y proveniencia asociada |
| Forma de relieve y génesis | Tipo de geomorfología Origen de la forma de relieve |
Los distintos procesos metodológicos se agruparon de la siguiente manera: a) elaboración del modelo digital de elevación y sombreado, mediante el procesamiento en ArcMap 10.5, como base para los análisis morfométricos y la identificación de estructuras tectónicas; b) mapeo geomorfológico, análisis de morfoelementos del relieve, relaciones litoestratigráficas y de sismicidad; c) análisis de rangos altimétricos y de pendientes; d) análisis de patrones estructurales de acuerdo a la red hidrográfica y su morfometría (profundidad y densidad de disección); y e) interpretación de imágenes de radar y de fotografías aéreas de fuentes disponibles. El proceso anterior busca identificar relaciones entre sistemas de fallas y morfoelementos, según Kostenko (1975) y Magaz et al. (1997), así como relaciones estructurales y morfométricas del relieve, según Palacio-Prieto et al. (1991).
De acuerdo con la interpretación y análisis de las hojas topográficas a escala 1:50,000 e imágenes lidar tomadas por el Instituto Costarricense de Electricidad (ICE) entre marzo y abril de 2009, con resolución de 50 cm en los ejes X e Y, y de 15 cm en el eje Z, se generó un modelo digital de elevación del terreno (MDE), con curvas de nivel cada 10 m. Con base en el MDE y la información existente de estructuras geológicas del área de interés, se caracterizaron los elementos morfotectónicos y morfoestructurales, tomando como referencia la expresión regional y local de las estructuras geológicas del relieve, en particular fallas locales, cráteres, maares, entre otros. El análisis de aspectos morfométricos como la profundidad de disección, el grado de inclinación de las laderas (pendiente), los niveles altimétricos, entre otros, permite obtener elementos que expresan las características cuantitativas de las formas del relieve (Lugo, 1988). Por último, con base en el procesamiento y la sobreposición de mapas a través del sistema de información geográfica (SIG), se determinó la propuesta de asociaciones del relieve, según las similitudes entre los criterios anteriormente mencionados, generándose el mapa de las UMTV.
Geomorfología, estructuras tectónicas y sismicidad
Las formas de relieve del área de estudio se determinaron tomando como base la geomorfología regional del Atlas Geomorfológico de Costa Rica a escala 1:100 000 (Bergoeing y Brenes, 2017). Las unidades geomorfológicas locales se mapearon a escala 1:25 000 y están relacionadas con la actividad o influencia de los volcanes Poás y Platanar, con relieves principalmente de origen endógeno modelado y tectónico, así como algunos de tipo exógeno fluvial y gravitacional asociados a los ríos y a los procesos derivados de las laderas pronunciadas. Se identifican cuatro tipos de origen y dominios principales, que se encargan de modelar las formas de relieve determinadas: fluvial (F), denudacional (D), estructural (E) y volcánico (V) (Figura 3a). Otras estructuras tectónicas se han identificado con base en el recuento bibliográfico (Figura 3b). Resalta la fractura volcano-tectónica del volcán Poás (Denyer et al., 2003; Gazel y Ruiz, 2005), la cual es un alineamiento que atraviesa todo el edificio volcánico, asociada a episodios de vulcanismo fisural. También sobresalen los cráteres: principal (activo), Laguna Botos y Von Frantzius; los maares Río Cuarto y Laguna Hule, así como los conos volcánicos Cerro Congo, Von Frantzius y el localizado en Laguna Hule (Alvarado, 2011) y la caldera donde se localiza el volcán Platanar, de hasta 36 km de diámetro, desde el río Toro al este hasta el río San Lorenzo al oeste (Denyer et al., 2003; Bergoeing y Brenes, 2017).
Figura 3 a) Mapa geomorfológico local del área de estudio. b) Estructuras tectónicas-volcánicas locales y sismicidad asociada. Se muestra la Falla San Miguel (FSM), la Falla Viejo-Aguas Zarcas (FVAZ), la Falla El Ángel (FA), la Falla Sabanilla (FS) y la Falla Carbonera (FC), de acuerdo con Montero et al. (2010). Se reseñan los terremotos de Bajos del Toro de 1911 y 1912 de 6.0 y 5.5 Mw, respectivamente (1 y 2), el terremoto de 1955 de 6.1 Mw (3) y el terremoto de Cinchona de 2009 de 6.2 Mw (4).
Para el análisis de la distribución de la sismicidad, se identificaron los sismos superficiales (profundidad ≤ 40 km) con base en el catálogo sísmico de la Red Sismológica Nacional (2019), entre 1975 y 2018. La Figura 3b muestra la distribución espacial de la sismicidad y resalta los sismos históricos que han sido sobresalientes (Alvarado et al., 1988; Montero et al., 2010). Entre los terremotos históricos más importantes destacan el del 15 de febrero de 1772, el de Fraijanes del 30 de diciembre de 1888, el del 28 de agosto de 1911, el del 6 de junio de 1912, el del 1 de setiembre de 1955 y el de Cinchona del 8 de enero de 2009. Del recuento de la sismicidad se observa una concentración de epicentros próximos al límite este del área de estudio, relacionados en su mayoría con la falla Sabanilla, Viejo-Aguas Zarcas y El Ángel (Figura 3b), en específico para esta última falla, resalta el sismo de Cinchona en 2009 de 6.2 Mw.
Análisis morfométrico
Para el mapa altimétrico se determinaron alturas máximas y mínimas a partir de las curvas de nivel y, posteriormente, se definieron intervalos cada 300 m. En el mapa altimétrico quedó representado, de manera general, el relieve originado por el edificio volcánico del Poás y su actividad volcánica del Cuaternario (Figura 4a). Posteriormente, el relieve de la zona se clasificó en siete rangos de pendiente con base en el MDE. Las dos primeras correspondientes a planicies de 0° y 1-4°; y las cinco clases restantes se determinaron para el relieve montañoso de 4-8º; 8-16º; 16-35º; 35-55º y > 55º (Figura 4b). El análisis de los patrones de drenaje se realizó con base en la determinación de la red hídrica a detalle, haciendo una interpretación exhaustiva de los cauces inferidos por la topografía a una escala 1:25 000 (Figura 4c). Con base en la red de drenaje y el MDE se obtienen los parámetros morfométricos de densidad y profundidad de disección. Para esto se dividió el área de estudio en cuadrantes con superficies individuales de 0.1 km2 y se obtuvo el centroide de cada uno de estos, asignándoles un ID respectivo, con la finalidad de obtener el valor máximo de densidad y profundidad de disección, como factores relacionados a la erosión (Figura 4c).
Imágenes de radar y fotografías aéreas
Se incorporó en el análisis la utilización de sensores remotos para complementar la visualización de rasgos importantes en la identificación de morfoelementos. A partir de imágenes radar del sensor Sentinel 1, se realizó un procesamiento con el software SNAP, desarrollado por la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés). Se analizó la coherencia y la interferometría entre imágenes del 28 de febrero y 12 de marzo de 2018 (Figura 5a y 5b). La fase interferométrica se representa en unidades de decibeles (dB) y permite evidenciar deformación, sensibilidad de los cambios en la topografía y desplazamientos como lineamientos y zonas escarpadas, donde valores negativos indican hundimientos y positivos levantamientos. La coherencia permite principalmente identificar el grado de correlación entre dos imágenes, sus valores están en una escala entre 0 y 1. Estos aspectos ayudan a delimitar zonas con características similares como conos volcánicos o cráteres, deslizamientos, así como pistas en trazos de falla (Ryerson et al., 1998; Grunfeld, 2018). Por otra parte, se generó un MDE complementario con el software Agisoft PhotoScan 1.4.0 a partir de las fotografías del proyecto CARTA 2005 (Figura 5c) y se generó un modelo con resolución de 20 m en el eje Z y de tamaño de celda de 10 m (Figura 5d). Esto permite corroborar mejor algunos de los rasgos importantes o sobresalientes, ayudando a la interpretación y análisis asociativo.
Figura 5 Procesamiento con imágenes satelitales de radar y fotos aéreas. a) Coherencia. b) Fase interferométrica c) Mosaico de fotografías a través del software Agisoft y d) Modelo del relieve resultante. Se muestra la Falla San Miguel (FSM), la Falla Viejo-Aguas Zarcas (FVAZ), la Falla El Ángel (FA), la Falla Sabanilla (FS) y la Falla Carbonera (FC), de acuerdo con Montero et al. (2010).
RESULTADOS
De acuerdo con las condiciones geológico-geomorfológicas, y los criterios basados especialmente en las estructuras tectónicas o volcánicas, el rango altitudinal, la geología y origen de las formas de relieve, la pendiente, la sismicidad y los lineamientos apreciados se definieron diez zonas o unidades morfotectónico-volcánicas (UMTV) (Figura 6, Tabla 1)
Figura 6 Unidades Morfotectónicas-volcánicas (UMTV) del sector noroeste del Volcán Poas. Se muestran las fallas inferidas y lineamientos de la Figura. 3b, la Falla San Miguel (FSM), la Falla Viejo-Aguas Zarcas (FVAZ), la Falla El Ángel (FA), la Falla Sabanilla (FS) y la Falla Carbonera (FC), de acuerdo con Montero et al. (2010).
UMTV I: Río Cuarto
Denominada así por el maar o cráter de explosión de río Cuarto. Se compone esencialmente de campos poco ondulados con pendientes en su mayoría menores a 5°, a excepción de las paredes de la laguna de río Cuarto (cerca de 30°). El grado de erosión es de moderado a alto, con un patrón de drenaje mayormente radial en los alrededores de la laguna río Cuarto y subparalelo en el resto del área. Corresponde con una planicie de altitudes menores a los 500 msnm y una profundidad de disección de drenaje baja (menor a 50 m) así como una densidad de disección entre moderada y baja. Compuesto por materiales piroclásticos y lavas asociadas principalmente a la fase temporal Neo Poás. En términos estructurales esta zona no presenta rasgos internos significativos, más allá de la fractura tectónica del Poás, representada por el rasgo geomorfológico de la laguna correspondiente al maar de río Cuarto. Esta zona presenta una sismicidad baja y la fase interferométrica muestra valores bajos.
UMTV II: San Miguel Oeste
En esta unidad sobresale el cañón del río Toro y el sector oeste de la falla San Miguel, la cual es una falla inversa con un plegamiento de curva de falla de propagación y una longitud aproximada de 15 km. Morfológicamente la falla presenta una hendidura de falla relacionada con un pliegue anticlinal en el frente y un pliegue sinclinal en la parte posterior. Además, se registra una moderada sismicidad asociada posiblemente a esta falla. Esta UMTV presenta altitudes principalmente entre 400 y 800 msnm, con pendientes en su mayoría entre 8 y 35°, a excepción de la zona del río encañonada con pendientes mayores a 60°. Su red de drenaje es en su mayoría subparalela, con una disección vertical intermedia, asociada al encañonamiento del río Toro con valores entre 86 a más de 126 m, y en general presenta de baja a moderada densidad de disección. Las orientaciones de laderas predominantes son hacia el norte y litológicamente esta UMTV se compone mayoritariamente de la unidad volcán Platanar. Como rasgo geomorfológico sobresale en el sector oeste del escarpe de la falla San Miguel y en el sector norte el cañón del río Toro.
UMTV III: San Miguel Este
En esta UMTV adquiere relevancia la bifurcación de la falla San Miguel en su sector este, donde se hace un poco más prominente su escarpe asociado. Además, se registra una moderada sismicidad asociada posiblemente a esta falla. Presenta altitudes principalmente entre 400 y 800 msnm, con pendientes menores a 20°, a excepción de la zona escarpada la cual presenta pendientes mayores a 50°. Su red de drenaje es en su mayoría paralela con una disección vertical de baja a intermedia, asociada principalmente al escarpe de la falla San Miguel, con valores ente 86 a 126 m, y presenta alta densidad de disección. Las orientaciones de laderas predominantes son hacia el norte y litológicamente esta UMTV se compone esencialmente de la unidad Lavas Río Cuarto y del Miembro Congo, compuestas por materiales piroclásticos, epiclastos y lavas, correspondientes principalmente a la fase temporal Neo Poás. Geomorfológicamente resalta el sector central y este del escarpe de la falla San Miguel y se presenta sobre las laderas del cerro Congo en áreas de la imagen de fase interferométrica con cambios significativos con valores entre 1.8 y 2.1 dB.
UMTV IV: Laguna Hule
Sobresale el maar o cráter de explosión de laguna Hule y Pata de Gallo. Se compone de campos poco ondulados con pendientes entre 40° a 60°, donde las mayores pendientes se encuentran en las paredes de la laguna Hule. El grado de erosión es de moderado a alto, con un patrón de drenaje en su mayoría de tipo radial en la laguna Hule. Corresponde con una planicie de altitudes entre 600 a 1000 msnm y una profundidad de disección de drenaje baja en comparación con el resto del área de estudio (menor a 90 m), así como una densidad de disección entre moderada y baja. Compuesto por lavas de los conos internos, pero principalmente por piroclastos de la fase temporal Neo Poás. Estructuralmente no presenta rasgos internos significativos, más allá de la fractura tectónica del Poás, representando como geoformas principales los maares de laguna Hule y Pata de Gallo, así como un sector del escarpe de la falla San Miguel al norte. Posee una sismicidad de moderada a baja y la fase interferométrica muestra valores bajos.
UMTV V: Toro - Carbonera
Es una UMTV con alta fracturación interna, lo cual se refleja en los múltiples trazos inferidos que se pueden asociar a continuaciones de la falla Carbonera hacia el noroeste y a los patrones geomorfológicos como facetas triangulares y alineamientos, así como un aparente control estructural de los afluentes que llegan al río Toro. A su vez, muestran una tendencia relativamente transversal al lineamiento del río. Además, se registra una moderada a alta sismicidad que podría estar asociada a este sistema de fallas menores. Esta unidad presenta altitudes principalmente entre 800 y 1400 msnm, con pendientes variables que en el sector encañonado del río superan los 60°. La red de drenaje es subparalela, con una profundidad y densidad de disección en su mayoría de baja a moderada, a excepción del sector encañonado del río Toro donde la disección vertical supera los 170 m. Esta UMTV se compone principalmente de la unidad volcán Platanar y las Andesitas La Paz, asociadas a la fase temporal Paleo, compuestas por lavas, epiclastos y flujos piroclásticos, con una alta erosión y meteorización. Como rasgos geomorfológicos resalta la parte principal del cañón del Río Toro, el sector este del edificio volcánico del volcán Platanar y la llanura de inundación del río Toro.
UMTV VI: Congo
El rasgo geomorfológico más relevante es el volcán cerro Congo, el cual es un estratocono que no tiene un cráter bien definido y es poco conocido debido a su difícil acceso y densa cobertura vegetal, ubicado en el sector norte de la zona de estudio, entre el volcán Von Frantzius y la depresión de Bosque Alegre. Se compone principalmente de campos muy ondulados y con fuertes pendientes de entre 30° y 80° que presentan un grado de erosión de leve a moderado, con un patrón de drenaje semiradial. El rango de altitudes es de entre 1300 a 1800 msnm y unas profundidades de disección muy altas (más de 170 m). Litológicamente se compone de lavas, epiclastos y flujos piroclásticos, correspondientes al Miembro Congo de la fase temporal Neo Poás. Estructuralmente al sureste de esta UMTV se tiene parte de la traza de la falla El Ángel, la cual podría atravesar este estratocono en profundidad y tener una continuación hacia el Noroeste con un trazo que se ha asociado a una continuación de dicha falla. Esta falla es de tipo dextral con un pequeño componente normal (Montero, 2001; RSN, 2009; Montero et al., 2010) y una longitud mayor a 20 km, con rasgos como desplazamiento lateral derecho de drenajes, cambios de taludes, valles lineales, así como estanques de hundimiento.
UMTV VII: Volcán Poás Noroeste
Esta UMTV se asocia principalmente con las laderas del noroeste del volcán Poás. Se compone de campos muy ondulados y con fuertes a moderadas pendientes, mayormente entre 15° y 60°, que presentan un grado de erosión de leve a moderado. Su patrón de drenaje es subparalelo y el rango de altitudes es de entre 1400 a 1800 msnm, con profundidades de disección en su mayoría moderada (entre 86 y 126 m), así como también moderadas densidades de disección. Litológicamente se compone de lavas, epiclastos y flujos de brechas y piroclásticos, correspondientes al Miembro Von Frantzius de la fase temporal Neo Poás, así como de las andesitas La Paz de la fase Paleo Poás. Estructuralmente esta zona no presenta rasgos internos significativos y su sismicidad es de moderada a baja. Geomorfológicamente corresponde con parte del edificio volcánico del Poás en su sector noroeste y presenta algunos cañones de ríos importantes.
UMTV VIII: Viejo-Aguas Zarcas
En esta UMTV se presenta un alineamiento importante asociado a la falla Viejo-Aguas Zarcas en el flanco este del volcán Platanar. Esta falla es de tipo dextral (Montero et al., 2010) y con una longitud aproximada de 25 km, además, presenta valles de ríos alineados principalmente en el sector del río Aguas Zarcas al norte del área de estudio. Esta falla está asociada con el sismo del 1 de setiembre de 1955 de magnitud 6,1 Mw. Morfológicamente, como uno de sus principales rasgos morfológicos, en la zona se presenta una antigua caldera con pendientes irregulares y valles profundamente erosionados. Además, se registra una relativa alta sismicidad, asociada posiblemente a esta falla. Esta unidad presenta altitudes principalmente entre 1500 y 2200 msnm, con pendientes que en su mayoría superan los 45°. Su red de drenaje es en su mayoría subparalela, con una disección vertical que varía entre 120 a poco más de 170 m, y a nivel general presenta una baja densidad de disección. Las orientaciones de laderas predominantes son hacia el sureste y litológicamente esta UMTV se compone de la unidad volcán Platanar. Sus rasgos geomorfológicos principales son una caldera antigua y el sector sur-sureste del edificio volcánico del volcán Platanar, así como zonas de erosión y acumulación de material.
UMTV IX: Sabanilla-Carbonera
Esta UMTV presenta alta fracturación interna, reflejada en los múltiples trazos de falla inferidos y en algunos alineamientos, asociados a las fallas Sabanilla y Carbonera, las cuales son fallas de tipo dextral (Montero, 2001; Montero et al., 2010) y de longitudes de alrededor de 25 y 6.5 km, respectivamente. Se presentan también pequeños escarpes de falla, desplazamientos laterales derechos de sistemas de drenaje, valles lineales y bermas o sillas de falla. A estas fallas, en específico a la falla Sabanilla, se le asocian los sismos de 1911 y 1912 de 6.0 y 5.5 Mw, respectivamente. Además, se registra de moderada a alta sismicidad. Presenta altitudes principalmente entre 1400 y 2200 msnm, con pendientes que en su mayoría superan los 35°. Su red de drenaje es de paralela a subparalela, con una disección vertical que en su mayoría supera los 170 m, con una alta densidad de esta. Las orientaciones de laderas predominantes son hacia el norte y noroeste y litológicamente se tiene la unidad volcán Platanar, las andesitas La Paz y la unidad Achiote, las dos últimas asociadas a la fase temporal Paleo Poas, compuestas por lavas, epiclastos y flujos piroclásticos, con una alta erosión y meteorización. Geomorfológicamente corresponde con parte del edificio volcánico del Poás en su sector oeste y presenta importantes cañones de ríos, parte de la llanura de inundación del Río Toro, así como zonas de erosión y acumulación de material. Esta unidad presenta una depresión que colinda con la UMTV X, reseñada por valores bajos según la fase interferométrica cerca de la falla Carbonera.
UMTV X: Volcán Poás-Von Frantzius
Los rasgos geomorfológicos más relevantes de esta UMTV corresponden con el cráter activo y el edificio volcánico principal del Poás, así como el cono secundario Von Frantzius y los campos de flujos o depósitos piroclásticos. Se compone de campos muy ondulados y con fuertes pendientes, mayormente entre 20° y 70°, en un rango de altitudes de entre 2000 a 2800 msnm, que presentan un grado de erosión de leve a moderado. Su patrón de drenaje es radial a semiradial, con profundidades de disección en su mayoría muy altas (más de 125 m), así también como muy altas densidades de disección en la mayor parte de la zona. Litológicamente se compone de lavas, epiclastos y flujos de brechas y piroclásticos, correspondientes al Miembro Von Frantzius y Cima del Poás de la fase temporal Neo Poás, así como de las andesitas La Paz y la unidad Achiote de la fase Paleo Poás. Estructuralmente presenta un sistema de pequeñas fallas normales en la cima del Poás de tipo anular, el cual rodea el edificio del cráter principal y los conos Von Frantzius y Botos, todo parte de la fractura tectónica del Poás. Este sistema de fallas de pequeñas longitudes (entre 2 y 3 km), generó pequeños colapsos en la parte cumbral del relieve, formando así una pequeña pseudo-caldera, siendo esta una morfo-estructura de subsidencia, similar a las calderas de hundimiento, pero no completamente circular, con rasgos como escarpes facetados y ríos paralelos a los trazos de las fallas. Se registra alta sismicidad asociada a este sistema de fallas y al colapso gravitacional de la estructura, así como por la actividad del volcán. En esta UMTV se observa gran variación en la imagen de fase interferométrica, con un color rojo intenso en los alrededores del cráter principal, mostrando alta deformación. Además, en la imagen de coherencia, en este sector se observan los mayores incrementos con un valor de 0.67 mm, posiblemente asociado a cenizas del volcán.
DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
Se definieron diez UMTV que permiten identificar zonas con características similares dentro del contexto de dominio volcánico y tectónico de la ladera NW del volcán Poás en Costa Rica. Esta zonificación se elaboró bajo la aplicación del enfoque estructuro-geomorfológico del relieve, mediante la aplicación de los métodos del análisis morfoestructural, sensores remotos y con base en los criterios reseñados: estructuras tectónicas o volcánicas, el rango altitudinal, la geología y el origen de las formas de relieve, la pendiente, la sismicidad y los lineamientos apreciados.
Como mencionan Velásquez et al. (2015) este tipo de clasificaciones constituyen una visión geosistémica de la expresión de la estructura y constitución geológica, así como de la actividad neotectónica en la formación y diferenciación del relieve tectónico-volcánico. Por tanto, las diez UMTV definidas son un insumo de gran relevancia dentro del estudio de las formas de relieve y las amenazas naturales. Por ende, es una herramienta práctica para la mitigación del riesgo de desastres mediante la determinación de áreas susceptibles a amenaza sísmica, volcánica y aquellas relacionadas con fenómenos hidrometeorológicos extremos, como inundaciones y deslizamientos, en diferentes escenarios de vulnerabilidad y ante escenarios multiamenaza.
Las UMTV más expuestas ante el factor de multiamenaza son los conos volcánicos antiguos, secundarios o actuales, zonas con fallas importantes o fracturamiento en pendientes de moderadas a altas y con control tectónico-estructural, lo cual corresponde con UMTV volcánicas de tipo cónico y estructurales o tectónicas de fallamiento activo en geomorfologías con laderas de pendientes mayores a 15°. Dentro de estas características, se identifican las UMTV: VI Congo, X Volcán Poas-Von Frantzius, VII Volcán Poas-Noroeste, V Toro-Carbonera y IV Laguna Hule. En estas unidades sobresalen características como: encañonamiento considerable de los ríos, patrones de drenaje radial o semiradial, así como subparalelos, asociados con geomorfologías volcánicas, y aspectos denudacionales producto de deslizamientos antiguos. Además, algunas de éstas son las que presentan mayor deformación asociada al tener valores más negativos o positivos en cuanto a la fase interferométrica, siguiendo una tendencia relacionada con la fractura volcanotectónica del Poás.
Con base en los resultados obtenidos, la mayor virtud del método planteado consiste en el uso de parámetros morfométricos de fácil acceso, a partir de curvas de nivel y la generación de su red hidrográfica que puede ser replicado en territorios o contextos similares, donde se cuente con un conocimiento al menos básico sobre su geología y la tectónica de la zona. Como limitación del método de modelado, se tiene la escala de algunos de los datos fuente, ya que en estudios de este tipo se requiere contar o generar una cartografía precisa (escalas 1:25,000 o de mayor detalle).
Las UMTV constituyen una metodología alternativa que utiliza insumos por lo general de fácil acceso y que podría tener gran utilidad como herramienta inicial en el ordenamiento territorial y la gestión del riesgo, siendo funcional para identificar sitios más propensos ante amenazas naturales y con un gran potencial de replicación en otros lugares que presenten características similares a la zona de estudio, en ambientes volcánicos y climas tropicales.
