EL MAPEO DE LA GEOLOGÍA DE SURAMÉRICA
Jorge Gómez Tapias, Carlos Schobbenhaus, Nohora Emma Montes Ramírez, Fernando Alirio Alcárcel Gutiérrez y Daniela Mateus Zabala
Resumen
El Mapa Geológico de Suramérica (MGSA) a escala 1:5M muestra el avance en la cartografía geológica realizado en los últimos años para Suramérica. La información compilada de los mapas geológicos nacionales de los diferentes países y de mapas regionales fue generalizada y armonizada a escala 5M y complementada con la información geocronológica publicada en revistas indexadas. La digitalización, armonización y edición del mapa se hizo con la imagen de relieve sombreado de fondo, lo que permitió una excelente georreferenciación y permite a futuro realizar de forma más sencilla la actualización del mapa conforme al avance de las investigaciones. Para la realización del MGSA se hicieron ocho talleres para discutir y definir las características del mapa. El de mayor relevancia fue el que se realizó en Villa de Leyva y que contó con la participación de delegados de diferentes países. En este se obtuvo la cartografía geológica oficial de cada país suramericano y se hicieron acuerdos para la realización o revisión y aval de los mapas finales. Los demás talleres se hicieron entre los grupos encargados del MGSA del Servicio Geológico Colombiano y el Servicio Geológico de Brasil, quienes compilaron e integraron el MGSA. El MGSA incluye capas de unidades cronoestratigráficas, fallas, pliegues, diques basálticos, rocas intrusivas y volcánicas alcalinas–carbonatitas, rocas metamórficas de alta presión, cráteres de impacto, kimberlitas y volcanes.
Introducción
La tercera edición del Mapa Geológico de Suramérica (MGSA) a escala 1:5M fue realizada por la Subcomisión para Suramérica de la Comisión del Mapa Geológico del Mundo (CGMW), la Asociación de Servicios Geológicos de Sur América, así como con la cooperación de servicios geológicos de Colombia, Brasil, Argentina, Chile, Perú, Uruguay y Ecuador, y con la ayuda de numerosas universidades e institutos de investigación.
El proyecto fue aprobado en 2008 durante la Asamblea General de la CGMW en el XXXIII Congreso Internacional de Geología en Oslo, Noruega. Tuvo sus primeros avances con tres talleres realizados en Tabatinga, Brasil entre los servicios geológicos de Colombia, Brasil y Perú del 1 al 2 de octubre de 2009, del 8 al 13 de agosto de 2010 (Figura 1a) y del 29 de noviembre al 1 de diciembre de 2011. En estos talleres se hizo un diagnóstico de la geología de los tres países, pues no había ninguna coincidencia entre sus mapas geológicos, se preparó un borrador de la leyenda y se acordó que el Servicio Geológico Colombiano (SGC) se encargaría de integrar y armonizar la geología de los Andes y la Patagonia, y el Servicio Geológico de Brasil (CPRM) de la Plataforma Suramericana.
El proyecto tuvo un impulso importante con el desarrollo del Taller del Mapa Geológico de Suramérica realizado del 21 al 26 de julio de 2014 en Villa de Leyva, Colombia, organizado por el SGC y que contó con la presencia de 43 delegados de Argentina, Bolivia, Brasil, Chile, Colombia, Ecuador, Francia, Holanda, Perú, España, Surinam, Uruguay y Venezuela (Figura 1b). En este taller se obtuvo la cartografía geológica oficial de cada país de Suramérica. Además, un delegado por país presentó el mapa nacional.
Los cuatro resultados más importantes del taller fueron: primero, se designaron dos coordinadores por país. Segundo, se acordó que Argentina, Venezuela y Ecuador harían la generalización a escala 1:5M y la enviarían al grupo compilador del SGC; en cambio, el SGC realizaría la generalización de Chile, Perú, Uruguay y Bolivia a escala 1:5M para luego enviarla al correspondiente servicio geológico o universidad para ser revisada, discutida y avalada. La Plataforma Suramericana sería compilada, armonizada y generalizada por el grupo del CPRM, como se había definido previamente. Tercero, se hizo una propuesta conjunta de leyenda que respondiera a las singularidades presentes en la geología de cada región. Cuarto, se compiló el conocimiento general de la geología de Suramérica.
A partir del taller de Villa de Leyva, el SGC y el CPRM designaron un grupo de investigadores dedicado con exclusividad a la realización del MGSA.En este taller se presentaron los avances del mapa y se definieron los códigos de las unidades cronoestratigráficas.
Se acordó el modelo del style para los pliegues, fallas, unidades cronoestratigráficas, volcanes cuaternarios, cráteres de impacto, rocas de alta presión, zonas de sutura, diques básicos, complejos alcalinos plutónicos y volcánicos, límites de placas, estructuras oceánicas, glaciares, lagos de sal, corteza oceánica y batimetría, y se definieron los cuatro recuadros del MGSA: el mapa regional de tectónica de placas, la leyenda, la simbología y el formato. Para garantizar que todos los eventos geológicos presentes en los Andes estuvieran representados en el MGSA y poder correlacionar las unidades cronoestratigráficas de las mismas edades que representaran el mismo evento, se realizó el Taller Evolución Geológica de los Andes del 5 al 10 de diciembre de 2016 con el profesor Víctor A. Ramos de la Universidad de Buenos Aires, Argentina (Figura 1d). Durante el taller, se redujo el número de unidades cronoestratigráficas de los Andes a la mitad, lo que hizo el mapa mucho más legible. También, se garantizó que cada evento tectónico estuviera representado en por lo menos un polígono en el mapa. Por ejemplo, se incluyó el Ojo de Colorado Basic Complex y el Loma Alta Gabro, unidades que representan zonas de sutura de terrenos que se acrecionaron al protomargen de Gondwana durante el Paleozoico.
En el segundo semestre de 2007 se hizo la armonización de los Andes y la Patagonia compilada por el SGC y la Plataforma Suramericana compilada por el CPRM. Este trabajo no tuvo mayores complicaciones, debido a que la mayoría de las unidades eran del Neógeno y el Cuaternario.
La primera versión del MGSA se presentó durante la Asamblea General de la CGMW realizada del 20 al 23 de febrero de 2018 en las oficinas de la Unesco en Paris, Francia. En este espacio se llevaron a cabo espacios de discusión en torno al mapa (Figura 1e). Finalmente, el octavo taller se realizó el 28 de junio de 2018 en Villa de Leyva, Colombia para responder los comentarios de los revisores del mapa. Además, para definir y acordar los recuadros finales del MGSA.
El MGSA fue un proyecto ejecutado en 11 años. El lanzamiento internacional se realizó el 26 de noviembre de 2019 en Bogotá, Colombia, con la presencia de los directivos de los servicios geológicos de Colombia y Brasil, delegados del Bureau de Recherches Géologiques et Minières de Francia y el presidente de la CGMW (Figura 1f).
El MGSA muestra el avance en el estado de la geología de Suramérica, que ha sido enorme en los últimos años, incluye cartografía nueva que en varios países se ha hecho a mayor escala, datos de cientos de publicaciones científicas, nuevas edades geocronológicas y avances en los sistemas de información geográfica que permiten, en otros aspectos, el uso de imágenes de relieve sombreado de ayuda en la armonización y la georreferenciación de la información geológica (Figura 2).
Fuentes de Información
Para la generalización y la armonización del MGSA a 5M se tomaron mapas análogos y digitales con diferentes escalas que varían desde 1:500K a 1:1M. Para la zona del Brasil, además del mapa geológico del Brasil, se usaron mapas geológicos de diferentes estados y algunas planchas geológicas (Figura 3).
Metodología
The GMSA’s chronostratigraphic units (CUs) were classified according to the age and type of rock or deposit. Every age was differentiated based on System/Period, and all rocks were differentiated as sedimentary, igneous, or metamorphic rocks. Sedimentary rocks were grouped as siliciclastic, carbonatic, evaporitic, or undifferentiated; volcanic rocks as andesitic and related, basaltic, rhyolitic, alkaline, volcano–sedimentary, or undifferentiated; plutonic rocks as granitic, gabbroic and ultramafic, or alkaline; and, finally, metamorphic rocks as low to medium grade, medium to high grade, or undifferentiated.
Como entidad de punto se representaron en el mapa carbonatitas/intrusiones alcalinas, kimberlitas y rocas relacionadas, cráteres de impacto, volcanes y rocas metamórficas de alta presión (eclogitas y esquistos azules). Finalmente, se representaron como entidades lineales agrupación de diques y kimberlitas, y rocas relacionadas como polígonos.
Los símbolos de las UC se construyeron con un color que indica la edad y una trama sobreimpuesta que indica el tipo de roca. Las únicas rocas que se dejaron sin tramado fueron las siliciclásticas. Para el color de las UC se tomaron los valores de Red, Green y Blue establecidos en la Carta Cronoestratigráfica Internacional v2018/08 (Cohen et al., 2013) por la CGMW. Sin embargo, los colores para las unidades del Precámbrico se construyeron con una propuesta presentada por el CPRM, ya que por la diversidad de unidades de esta edad y el tamaño pequeño de varios de los polígonos de las unidades se necesitó mayor diferenciación que la permitida por los colores establecidos en la Carta Cronoestratigráfica Internacional para este rango de tiempo geológico. Para el color de las tramas se tuvo como criterio que tuvieran buen contraste con el fondo. Estas se crearon en CorelDraw 12 y se exportaron a un archivo de tipo fuente (True type Font) el cual, una vez cargado en ArcGIS, permitió generar el style que contiene cada uno de los símbolos utilizados en el mapa para cada una de las unidades. La metodología de realizar las tramas con un archivo fuente fue adaptada del Geological Map of North America (Reed et al., 2005) y utilizada con éxito en el Mapa Geológico de Colombia 2015 (Gómez et al., 2015). Esta tiene grandes ventajas, tales como obtener un rápido despliegue del mapa en ArcGIS, una salida gráfica nítida (Figura 4), un menor tamaño de los archivos (PDF) y una reducción del tiempo de impresión.
Para la definición y la generalización de las CU, la metodología implementada consistió en listar las unidades litoestratigráficas originales del mapa geológico de cada país con su respectiva edad y descripción. Luego, a cada una de las unidades se le construyó un nuevo código, de acuerdo con los criterios de edad y tipo de roca definidos para el MGSA.
Para ello, se desplegó en ArcGIS la cobertura de los polígonos con la geología y se adicionó un nuevo campo con el código a escala 5M. A partir de estos nuevos códigos, se creó una simbología con colores que representan la edad y los tramados que indican el tipo de roca, y se generó un mapa con las unidades codificadas para 5M. El mapa con la nueva simbología 5M y con la grilla de coordenadas se imprimió a escala 3M con el fin de agrupar y generalizar las unidades a mano alzada. Este mapa análogo fue escaneado y georreferenciado para digitalizar las nuevas CU, fallas y pliegues a 5M.
. Este mapa análogo fue escaneado y georreferenciado para digitalizar las nuevas CU, fallas y pliegues a 5M.Como la mayoría de mapas geológicos fueron publicados hace bastantes años, se procedió, cuando fue necesario, a actualizar las edades de las UC con las publicaciones científicas recientes con la información geológica publicada de cada país (principalmente, dataciones radiométricas). Por ejemplo, para el Mapa Geológico del Perú (Ingemmet, 2016) se actualizaron las UC del Paleozoico con las edades de Chew et al. (2007, 2008) y Mišković et al. (2009).
Para la generalización se tomaron las últimas ediciones de los mapas publicados, por ejemplo, el Mapa Geológico de Ecuador (Egüez et al., 2017), el Mapa Geológico del Perú (Ingemmet, 2016) y el Mapa Geológico de Colombia (Gómez et al., 2015). El SGC realizó la generalización y la armonización de la geología de Perú, Chile, Bolivia y Uruguay. Aunque Ecuador ya había realizado el mapa a escala 5M, fue necesario rehacerlo con los mismos criterios, ya que se publicó una versión posterior mejor georreferenciada que la tomada previamente.
La generalización del mapa geológico 5M de la Plataforma Suramericana la realizó el equipo del CPRM y los mapas fueron enviados en papel, de forma que su georreferenciación y digitalización fueron realizadas por el SGC.
Como principal herramienta de armonización del MGSA se usaron imágenes de relieve sombreado de Suramérica. Estas se hicieron en ArcGIS 10.2 a partir de la grilla del Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) con una resolución de 90 m, descargado de la página web del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS, 2002).
La imagen se creó con una simulación de iluminación solar con azimut de 315° y 45° y una altura de 45° que simula el sol alrededor de las 10 a. m. en Bogotá, Colombia. La imagen de relieve sombreado de 45º se desplegó con un 50 % de transparencia superpuesta a la de 315º de azimut. Debido a que la cordillera de los Andes recorre el continente de sur a norte, este despliegue evita partes muy oscuras en la imagen y permite el realce de las características del terreno, lo que facilita la observación de las principales estructuras geológicas (Figura 5).
El mapa base del MGSA se elaboró a partir de imágenes de relieve sombreado, imágenes de Landsat TM y de Google Earth, generalizadas a escala 1:5M. Para la armonización se sobrepusieron las UC con 50 % de transparencia a la imagen de relieve sombreado de Suramérica y se procedió a su prolongación de un país a otro. De igual forma, se hizo con las capas de fallas y pliegues. Pese a que el MGSA tiene una escala de 1:5M, las unidades cronoestratigráficas del mapa se ajustaron perfectamente al relieve con la ayuda de las imágenes de relieve sombreado para permitir después la implementación de su servicio web, y su despliegue en Google Earth. La tarea de ajustar las UC tardó más de tres años, ya que en muchas zonas, como el caso de Bolivia, se tuvo que digitalizar de nuevo toda la información.
Los 419 volcanes del Cuaternario fueron tomados de los mapas geológicos de cada país, donde estaban disponibles, o se obtuvieron del catálogo de Volcanes del Mundo (Siebert et al., 2010) y de la base de datos del programa Global Volcanism del Smithsonian Institution (https://volcano.si.edu). Asimismo, la capa de cráteres de impacto de Suramérica se tomó del Impact cratering: The South American record – Part 1 and Part 2 de Crósta et al. (2019a, b). Adicionalmente, se requirió la perfecta georreferenciación de estas dos capas con la ayuda de imágenes de Google Earth.
Para las áreas marinas, se usó la cobertura de la corteza oceánica del Mapa Tectónico de Suramérica (Cordani et al., 2016). Para estas áreas, se creó la imagen de relieve sombreado, de igual forma que para el área continental, usando la grilla de Gebco (2014).
Para el área del oeste de Colombia, se actualizaron las edades de la corteza oceánica y sus estructuras con la información de Morell (2015) y Lonsdale (2005). Finalmente, una vez integrados los mapas de los Andes y la Patagonia realizados por el SGC y la Plataforma Suramericana realizada por el CPRM, se regeneró un primer borrador que se envió a los delegados de cada país para su revisión, discusión y aprobación.
Editing
Para el MGSA se hizo un trabajo de edición que permitiera garantizar una visualización perfecta. El trabajo de edición tomó un año y medio, y consistió en la impresión continua de versiones periódicas del mapa hasta lograr una buena visualización de las UC y una densidad de información óptima. De esta forma, se definió que el tamaño mínimo de un polígono fuera de 10 km2; se ajustaron el color y el grosor de fallas y de pliegues; se seleccionaron las fuentes, el tamaño de las anotaciones y su localización en el mapa, y se crearon las simbologías de los diques, kimberlitas, cráteres de impacto, volcanes y rocas metamórficas de alta presión. Posteriormente, se hizo una revisión que garantizara que en un recuadro de 10 cm2 hubiera al menos una anotación para una determinada UC (Figura 6a). Para los diques y carbonatitas se asignaron colores para representar su edad y que, además, hicieran un buen contraste con los colores de las UC.
Como el orden de las UC cambió varias veces debido a los ajustes que resultaron de las innumerables revisiones de la geología, los equipos del SGC y CPRM, junto con investigadores junior ajenos al equipo del SGC, verificaron las UC para garantizar que no quedaran errores (Figura 6b). Una vez el MGSA pasó el arbitraje que la CGMW realiza a todas sus publicaciones, se hizo la corrección de estilo temática.
El MGSA va acompañado de seis recuadros que aportan información relevante relacionada. Estos son formato, convenciones, leyenda, fuentes de información, resumen y un recuadro con el Mapa de Placas Tectónicas de Suramérica (Figura 2). Como parte de la leyenda del mapa, se reprodujo en el lado izquierdo la International Stratigraphic Chart v2018/08 (Cohen et al., 2013) y, en la parte superior, el tipo de roca. A cada código de las unidades cronoestratigráficas se le asignó un número entero, ordenado en forma ascendente por la edad, de forma que los materiales más recientes se encuentran en la parte superior de la leyenda (Figura 7). Este mismo número se utilizó para etiquetar las diferentes unidades en el mapa, en total 292 unidades.
Asimismo, para representar los intrusivos/volcánicos alcalinos y los diques máficos se utilizaron símbolos de diferentes colores y se les asignó un número para representarlos, desde el 293 al 302 para los intrusivos/volcánicos alcalinos y del 303 al 307 para los diques (Figura 7).
For the reader to achieve a good understanding of the map, the legend of the GMSA should be printed.
Cuando se quiera saber a qué UC corresponde determinado número, se debe ir a la leyenda para identificarlo. Primero, se debe identificar el tramado en la parte superior de la leyenda que representa la litología y, luego, bajar hasta identificar el número e ir horizontalmente hacia la izquierda hasta saber su edad. Así, el número 127 corresponde a rocas grabroicas y ultramáficas del Ediacariano (635–541.0 Ma) y el número 18, a rocas volcanosedimentarias del Neoarcáico (2800–2500 Ma).
En el recuadro del Mapa de Placas Tectónicas de Suramérica se muestra la localización y los límites de las placas que lo configuran: Suramérica, Nazca, Cocos, Caribe, Antártica, Escocia, Sandwich y Africana. Además, se muestra la distribución de los volcanes cuaternarios y se diferencia el cinturón de deformación andino de la plataforma suramericana. Un recuadro indica todos los mapas geológicos que se usaron para la compilación del MGSA y que se pueden ver en la Figura 3.
Sistema de Información Geográfica (SIG)
El GIS del MGSA se estructuró en el software ArcGIS 10.2.2. Para ello se creó una File Geodatabase con los siguientes datasets: Mapa Base, Fuentes, Geología, Estructuras Oceánicas y Recuadro Placas Tectónicas. Cada uno de estos dataset está conformado por entidades relacionadas o feature class, por ejemplo, el de Geología reúne los feature classes de unidades cronoestratigráficas, fallas, pliegues, diques básicos, volcánicos e intrusivos alcalinos–carbonatitas, esquistos azules y eclogitas, campos de kimberlitas, cráteres de impacto, volcanes cuaternarios y las anotaciones que identifican estas entidades en el mapa. La estructura del SIG del MGSA se puede ver en la Figura 8. El MGSA tiene una escala de 1:5 000 000, tiene el sistema de coordenadas WGS–1984 y la salida gráfica una proyección Policónica con latitud de origen en el Ecuador y longitud origen en el meridiano central de 59° al oeste de Greenwich. El MGSA se liberó al público el 26 de noviembre de 2019 en los formatos GIS (MXD, style, File Geodatabase), PDF de alta resolución (versión impresa), PDF de baja resolución (web), TIFF y como fuentes para crear los patrones de las UC. Adicionalmente, se implementó el servicio web y ArcGIS Online, este último se puede desplegar con facilidad en un dispositivo móvil (Figura 9).
Para inicios de 2022 se puso a disposición del público la versión de Google Earth del MGSA y el Geological Relief Map of South America at a scale of 1:5M (Gómez et al., 2022) (Figura 10). El proceso de creación del Geological Relief Map of South America se hizo con un software Blender 3D preparado por el ingeniero forestal Hengki Purwonegoro, quien trabaja en el sector de la industria forestal en el Grupo Araya Bumi Indonesia. El mapa modela la representación esquemática con un grupo de objetos, elementos, sombras y texturas que se adicionan a una superficie inicial 3D generada con un DEM (GEBCO). Una vez la pieza es renderizada, se convierte en una imagen 3D imagen STRM que tiene una resolución de 90 m.
Conclusiones
El MGSA resume 3.4 Ga de historia geológica del subcontinente suramericano, basada en la cartografía geológica producida y actualizada por los servicios geológicos y los resultados de numerosas investigaciones publicadas en los últimos 20 años, posteriores a la publicación de la edición anterior del MGSA (Schobbenhaus & Bellizia, 2001).
Para hacer el MGSA se usó una metodología propia que aplica los últimos avances en GIS. De esta metodología destaca la buena georreferenciación de la información que permitirá que se hagan actualizaciones del mapa en menos tiempo. Los autores esperan que la metodología implementada para el MGSA sea de utilidad para otros investigadores que tienen la titánica labor de construir mapas geológicos a pequeña escala y que el mapa sirva de soporte para nuevas investigaciones en Suramérica y el planeta entero, no solo en geología, sino también en otras profesiones.
El MGSA se publicó en varios formatos que están a disposición de los usuarios. La Tabla 1 incluye las URL donde se puede descargar de forma gratuita el MGSA de la página web del SGC.
Agradecimientos
Los autores deseamos expresar nuestro más sincero agradecimiento al doctor Oscar Paredes Zapata, director general del Servicio Geológico Colombiano de 2011 a 2022, y al doctor Esteves Pedro Colnago, Director–Presidente del Servicio Geológico de Brasil, por su apoyo incondicional en la elaboración del MGSA.
Agradecemos, también, las contribuciones de los 58 colaboradores de los servicios geológicos de Suramérica, universidades y centros de investigación. Igualmente, a los miembros del grupo Mapa Geológico de Colombia del Servicio Geológico Colombiano que ayudaron en las múltiples revisiones del mapa y en la organización de los talleres que se hicieron durante la elaboración del MGSA. El proyecto del MGSA fue financiado por el Servicio Geológico Colombiano y el Servicio Geológico de Brasil.
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