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ABSTRACT

The study area is located within the Sabana de Bogotá in the Department of Cundinamarca, which is part of Colombia's Eastern Cordillera. The region houses an eighth part of the population of Bogotá which holds itself a fifth of the country's population. The findings of this project will serve as starting point for numerous future investigations, and will aid in the urban development of Santafé de Bogotá.

The project assembles a representative portion of subsurface information, made up of 822 individual stratigraphic columns of soundings bored for soil tests and wells drilled for the prospection of groundwater. That information is complemented with a compilation of the available bibliography on regional, structural and general subsurface geology. All the data is put together on an information system, that helped to draft geological sections using well-to-well correlation. The so-called Formación Sabana is divided into informal units based on lithostratigraphy, and each unit is marked with letters from A to Y. It was not a goal of this project to study consolidated rocks deposited before the Quaternary, and their structural geology, geological history and stratigraphy. The work methodology used here can be applied to study subsurface geology of other parts of the city, and even other cities.

After some brief chapters dealing with goals, previous investigations on the subject, state of the art and general issues, comes a detailed description of the new methodology that was devised to systematically analyze all the subsurface information available. Then comes a short account of the lithological formations, and later a chapter with extensive descriptions of the non-consolidated units. Next follows a chapter on regional and local structural geology, with a focus on the principal folds and faults of the area of study. The succeeding chapter summarizes geological history of the area, since the formation of the Eastern Cordillera. Finally, there is a chapter on applied geology, that deals with the principal problems of geotechnical origin that the city endures, such as subsidence, and impairment of streets, which concern most of the citizens.

The analysis of information brought forth the following new contributions:

1. Lithostratigraphic correlation has regional validity in the underground of the Sabana de Bogotá, especially in the principal units of fluvial and lacustrine origin.

2. Design of a set of conventions in Spanish. to simplify macroscopic description of cores and drilling samples.

3. Composition of seventeen geological sections of the study area.

4. Definition of twenty-five informal lithostratigraphic units in the subsurface of northeast Bogotá, that make up six independent sedimentary associations.

5. Definition of the thickness of non-consolidated sedimentary material in the subsurface of the study área.

6. Spatial characterization of the different aquifers that lie beneath the study area

7. Presentation of new ideas on the tectonic origin of the Sabana de Bogotá Paleo-Lake.

8. There is evidence of a low-angle unconformity at an approximate depth of 160 meters below the average level of the city, with erosion of both unconsolidated and Consolidated Tertiary rocks. The unconformity represents an important event, and implies a hiatus whose magnitude cannot be calculated with the information available today. The angular variation among strata above and below the unconformity ranges from 0.323° to 0.354°, according to measurements on the geological sections. Such a low angularity over an extension of sixteen kilometers forces two units with a compound thickness’ of more than fifty meters to disappear.

9. A tectonic feature of great significance in northeastern Bogotá is the Los Lagartos Fault, that bounds the southern portion of the Cerro de Suba. It is a fault of differential displacement, associated to the thrusts of Suba and Tabio, that separates a larger displacement on the north side of the fault with a nuil or very low displacement on the south side; that is the reason for a high, variable altitudinal contrast on both sides of the fault. It had two periods of displacement: one during the thrust of the Tabio Fault, and later another during the thrust of the Suba Fault, but does not extend into the Cerros Orientales. The temperature of thermal springs located at the Club de Los Lagartos indicates that the fault has a depth of at least 1,200 meters below the average level of the city. Unit S (defined in this paper) fossilizes the Fault and coats the bottom of the basin of unconsolidated material north of the fault.

10. The Bogotá Fault is a thrust with direction between N 15° E and N 25° E, that dips gently approximately 16° to the East. It cuts the western flank of the Bogotá Anticline, and lifts Cretaceous rocks above Tertiary and possibly Quaternary rocks of the Bogotá Syncline. Several wells that cut the fault indicate that it is made up of at least three intertwined, independent faults. Coarse clastic deposits that compose the western foothills of the city indicate recent activity of the Bogotá Fault.

11. In many localities the trace of the Bogotá Fault is fossilized by the Tunjuelo Formation, smoothing the surface between the fault scarp and the Formación Sabana deposits on the flat land. Several fan deposits that are clearly discernible evidence a progressive advancement of the Bogotá Fault and its branches, which generated various depositional events of the Tunjuelo Formation.

12. The transversal faults of El Chicó, La Vieja, Cedritos and Tibabita are a common trait of the Cerros Orientales. Their syntectonic origin is due to large folds with plunging axes such as the Bogotá Anticline.

13. All thermal springs found on the study área are emplaced on fault lines that border the Cerro de Suba on the West and Southeast.

14. During different phases of thrusting and folding, block faulting with NW SE direction, changes in annual precipitation and thaw, the level of the Bogotá Lake fluctuated and diverse sedimentary materials were deposited. At times, the lake could be completely full, and on other occasions, partially become a swampy region. Small deltas formed on the shores, due to the sediment supply of rivers and streams coming from the hills. They flowed into the lake, leaving behind their load of coarse granular material and sand. Fluctuations of the lake level gave rise to peat beds, intercalated with lacustrine clays, and sands and alluvial clays in the filing periods. The lake preserved a constant supply of material brought by the wind, dust trapped by the rain, and successive contributions of pyroclastic material from large volcanic events of the Central Cordillera and the center of Boyacá. Such a closed, lacustrine basin was an ideal recipient for materials, and only few particles were allowed to leave in suspension.

15. Recent localized tectonics played an important role to rise and lower the dam level of the Sabana Lake. Numerous authors have published climatic explanations on the topic, which do not account satisfactorily for the varying water level. The principal cause of this probably was regional block-faulting with NW-SE orientation. Such tectonics has not been well studied yet, and its evidence is covered by fluvial-lacustrine deposits.

16. Many radiometric dates are required to unravel the geological history of the city of Bogotá.

17. The geology of the Cerro de Suba and the Cerros Orientales must be studied in detail as soon as possible, before progressive urbanization impedes field geology of such places.

RESUMEN

El área de estudio está ubicada dentro de la Sabana de Bogotá, en el Departamento de Cundinamarca, que forma parte de la Cordillera Oriental de la República de Colombia. En esa zona vive un octavo de la población de Santafé de Bogotá, D.C., que a su vez constituye una quinta parte de la población colombiana. Los resultados de este trabajo pueden servir de punto de partida para numerosas investigaciones posteriores, y para ayudar en el desarrollo urbano de la capital de la República.

El trabajo reúne una porción representativa de la información del subsuelo, conformada por ochocientos veintidós sondeos individuales, perforados para hacer estudios de suelos y para la prospección de agua subterránea. Lo anterior se complementa con una compilación de la bibliografía de dominio público sobre geología regional, estructural y general del subsuelo. Con esos datos se monta un sistema de información que permite construir cortes geológicos por correlación de pozo a pozo. Con base en litoestratigrafía, se definen unidades informales dentro de la llamada Formación Sabana, marcadas con letras desde la A hasta la Y. No se intentó hacer un estudio detallado de las rocas consolidadas anteriores al Cuaternario, ni de su geología estructural, historia geológica y/o estratigrafía. La metodología de trabajo puede implementarse para estudiar el subsuelo de otros sectores de la ciudad y aún de otras ciudades.

Luego de unos breves capítulos sobre objetivos, antecedentes, estado actual del tema y generalidades, hay una descripción pormenorizada de la nueva metodología de investigación utilizada para analizar sistemáticamente información del subsuelo. Después se hace un breve recuento de las unidades biológicas consolidadas, y posteriormente viene un capítulo con descripciones extensas de las unidades filológicas sin consolidar. Sigue un capítulo sobre geología estructural regional y local, que detalla los principales pliegues y fallas del área de trabajo. A continuación se resume la geología histórica, a partir de la formación de la Cordillera Oriental. Finalmente, hay un capítulo sobre geología aplicada, que trata en forma breve los principales problemas de carácter geotécnico, como subsidencia y mal estado de las vías, que tienen origen en el subsuelo de la ciudad y son temas de interés general.

Del análisis de la información recopilada resultaron los siguientes aportes nuevos:

1. La correlación litoestratigráfica tiene validez regional en el subsuelo de la Sabana de Bogotá, especialmente en las principales unidades lacustres y fluviales.

2. Diseño de un sistema de convenciones en castellano para simplificar la descripción macroscópica de corazones y muestras de perforación.

3. Construcción de dieciséis cortes geológicos del subsuelo del área de trabajo.

4. Definición de veinticinco unidades litoestratigráficas informales, no-consolidadas del subsuelo del NE de Bogotá, que conforman seis conjuntos sedimentarios independientes.

5. Definición del espesor de material sin consolidar en el subsuelo del área de trabajo.

6. Caracterización espacial de los diferentes acuíferos del subsuelo de Bogotá.

7. Exposición de nuevas ideas sobre el origen tectónico del paleo-Lago de la Sabana de Bogotá.

8. A una profundidad promedio de 160 metros bajo el nivel medio de la ciudad, hay evidencias de una discordancia angular de muy bajo ángulo, con erosión en unidades sin consolidar y en rocas terciarias. La discordancia representa un evento importante, e implica un hiato cuya magnitud no es posible calcular con la información disponible. Entre los estratos por encima y por debajo de la discordancia hay una diferencia angular que oscila entre 0.323° y 0.354°, según los cálculos efectuados. Una angularidad tan baja en una extensión de dieciséis kilómetros hace desaparecer dos unidades completas y más de cincuenta metros de espesor de sedimentos.

9. La Falla de Los Lagartos es un rasgo tectónico de enorme importancia en el nororiente de la ciudad de Bogotá, que limita por el sur al Cerro de Suba. Es una falla de avance diferencial asociado al cabalgamiento de las Fallas de Suba y Tabio, que separa el avance mayor del lado norte con el avance nulo o muy bajo en el lado sur; por eso se aprecia una diferencia de altura grande, variable, a lado y lado de la línea de falla. Tuvo dos etapas de desplazamiento: una durante el cabalgamiento de la Falla de Tabio, y luego otra en el cabalgamiento de la Falla de Suba. Su prolongación no se encuentra en los Cerros Orientales. Parece penetrar por lo menos 1,200 metros en profundidad, como indican la temperatura y calidad del agua termal que brota en el Club de Los Lagartos. La Unidad S (definida en este trabajo) fosiliza ¡a falla y tapiza el "fondo" de la cuenca de material sin consolidar al norte de la misma.

10. La Falla de Bogotá es un cabalgamiento con rumbo entre N 15 E y N 25° E, y buzamiento suave al oriente de 16° al parecer. Corta el flanco occidental del Anticlinal de Bogotá, y levanta rocas cretácicas por encima de rocas terciarias y posiblemente cuaternarias del Sinclinal de Bogotá. La evidencia de algunos pozos que atraviesan la falla indica que se compone de hasta tres fallas individuales entrelazadas. Los depósitos clásticos gruesos que conforman el subsuelo del piedemonte oriental de la ciudad son un indicio de la actividad reciente de la Falla de Bogotá.

11. La Formación Tunjuelo fosiliza la traza de la Falla de Bogotá en muchos lugares y uniformiza la topografía entre el escarpe de falla y los depósitos de la Formación Sabana en el parte plana. La presencia de varios depósitos de abanicos claramente diferenciables, es indicio de un desplazamiento gradual de la Falla de Bogotá y de sus ramales, hecho que generó varios eventos de depositación de la Formación Tunjuelo.

12. Las fallas transversales de los Cerros Orientales (Fallas de El Chicó, La Vieja, Cedritos y Tibabita) son fallas de carácter sintectónico, comunes en plegamientos que hunden su eje, y están directamente relacionadas con la formación del Anticlinal de Bogotá.

13. Todos los manantiales de agua termal observados en el área de trabajo están emplazados en líneas de falla que contornean al Cerro de Suba por el occidente, y sur oriente.

14. Con las diferentes etapas de cabalgamiento y plegamiento, el fallamiento de bloques de dirección NW-SE, la fluctuación de la precipitación atmosférica anual y los deshielos, también variaba el nivel del Lago de Bogotá y se depositaban diferentes materiales.

15. Se estima que la tectónica reciente y localizada de la Sabana de Bogotá jugó un papel decisivo para elevar y reducir el nivel de represamiento del Lago de Bogotá; no bastan las explicaciones climáticas que mencionan numerosos autores en sus publicaciones. Posiblemente la causa principal sea un fallamiento de bloques, con dirección NW-SE y carácter regional, aún no muy bien estudiado, cuyas evidencias están fosilizadas por los depósitos fluvio-lacustres.

16. Hacen falta numerosas dataciones radiométricas en el subsuelo de la ciudad de Bogotá, para poder explicar su historia geológica de forma más precisa.

17. Es importante estudiar en detalle la geología del Cerro de Suba y de los Cerros Orientales lo más pronto posible, ya que con la progresiva urbanización, se dificulta cada vez más hacer geología de campo.

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