Caracterizacion Morfoestructural - Paper

CARACTERIZACIÓN MORFOESTRUCTURAL DEL ANTICLINAL “BAÑOS DEL INCA” - CAJAMARCA Orlando Bazán S.; José Cerdán M. Universidad Nacional de Cajamarca, Av. Atahualpa 1050, Cajamarca [email protected];; [email protected] [email protected]

RESUMEN La zona de estudio se ubica a 10 Km de la ciudad de Cajamarca, entre los distritos de: LLacanora y Baños del Inca. Geomorfológicamente, se encuentra en la etapa de madurez, por presentar valles en U, colinas subredondeadas y laderas convexo  – cóncavas y por las condiciones climáticas que presenta, se ubica en una región morfoclimática tropical húmedo  – seca. En el área se reconoce una superficie de erosión expuesta a los 3000  – 3200 msnm, el drenaje está controlado por las estructuras de la zona, el Rio Chonta es el de mayor orden, sus tributarios son el Rio Llacanora, y algunas quebradas como la Quebrada Sulluscocha. El principal valle que diseca la zona es el formado por el Río Chonta; que es un valle maduro, pero también se halla valles jóvenes como el del Río Llacanora y de las quebradas presentes. Morfométricamente la zona presenta variaciones de pendiente con segmentos horizontales, rectos, cóncavos, y convexos; determinados determinados por planicies, planicies, laderas, lomadas, colinas y escarpes. El anticlinal Baños del Inca es un pliegue anisópaco y disimétrico, el flanco izquierdo buza 70° en dirección N180° y el flanco derecho buza 41° en dirección N20°, el plano axial tiene la dirección N275° con un ángulo de inmersión de 13° y una vergencia al SW, presenta una deformación tipo flexural slip . A demás dentro dentro de la zona se encuentra encuentra micropliegues micropliegues y flexiones de falla como muestra de la deformación dúctil, y deformación frágil representada por las diferentes fallas tales como la Falla Cajamarca, Falla Llacanora, Falla Sulluscocha y otras fallas menores. Los elementos de relieve morfoestructural más representativos en la zona son; la combe longitudinal del anticlinal Baños del Inca, Las crestas del Anticlinal, y el contraescarpe de la falla f alla Cajamarca.

1. INTRODUCCIÓN La Geomorfología y la Geología Estructural son dos ramas de la geología que no pueden estar separadas, ya que toda unidad de relieve o geoforma son la manifestación manifest ación en superficie de una estructura geológica, y toda estructura se evidencia en superficie a través de una geoforma. La relación entre estas dos disciplinas de la geología, ha sido ampliamente estudiada a lo largo de la historia de la Geología, y uno de los representantes modernos es el Dr. Jesús García Fernández, que en 2003, en su obra “Geomorfología Estructural” puso Estructural”  puso énfasis en los elementos del relieve como manifestaciones de las formas estructurales. El presente trabajo de investigación está encauzado a discernir la relación que existe entre las estructuras asociadas al anticlinal “ Baños del Inca ” y la morfología que se presenta.

2. UBICACIÓN La zona de estudio se ubica a 10 Km al SE de la ciudad de Cajamarca, entre los distritos de: LLacanora y Baños del Inca. Con una extensión de 54.6 Km 2 comprendido entre las siguientes coordenadas UTM. Datum WGS-84: V1: 781200, 9209000; V2: 790300, 9209000; V3: 790300, 9203000; V4: 781200, 9203000 (ver plano de ubicación)  ___________________  ____________________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ________________ _______ BACE 1 UNC - EAPIG 

Figura 1. Plano de ubicación del anticlinal Baños del I nca

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3. GEOMORFOLOGÍA Considerando el modelo de evolución del relieve de Davis (figura 2), la zona de estudio se encuentra en la etapa de madurez, por presentar valles en U, colinas subredondeadas y laderas convexo  – cóncavas. Y por las condiciones climáticas que presenta, temperatura promedio anual 14°, precipitación media anual de 900 mm con 7 meses de precipitación mayor a 50 mm (octubre  – abril); la zona de estudio se ubica en una región morfoclimática de segundo orden, la región tropical húmedo  – seca, según la clasificación de Chorley (figura 3). En la que los procesos geomorfológicos varían sustancialmente con la duración de la estación húmeda que se da de diciembre a marzo.

Figura 2. Ciclo de erosión de Davis. A: Estado inicial del relieve. B y C: Etapa de juventud. D y E: Etapa de madurez. F: Etapa de senectud con la elaboración de penillanura y algunos monadnocks. G: Levantamiento y comienzo de un nuevo ciclo de erosión.

Figura 3. Principales regiones morfoclimáticas, obtenidas a partir de la temperatura media anual (°C), precipitación media anual (mm), medida del número de meses húmedos (por encima de 50 mm) y temperatura media del mes más cálido (°C).

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SUPERFICIES DE EROSIÓN En el área se reconoce una superficie de erosión expuesta a los 3000  – 3200 msnm, se encuentra disectada por ríos y afluentes jóvenes, notándose en la cumbre de los cerros, restos de superficies alargadas con similares alturas, rasgos que se pueden observar a ambos lados del valle formado por el río Chonta.

DRENAJE El drenaje está controlado por las estructuras de la zona, siendo el Rio Chonta el de mayor  orden, según el sistema de Horton, cuarto orden, cuyos tributarios son el Rio Llacanora, de tercer orden y quebradas de primer y segundo orden. En el tramo E del área de estudio, el Río Chonta discurre subsecuente al anticlinal Baños del Inca controlado por la falla Cajamarca, luego cambia de rumbo hacia el SE como un río resecuente, por la intersección con la falla Llacanora. El Río Llacanora en su tramo inicial es obsecuente al anticlinal, luego cambia de rumbo convirtiéndose en subsecuente y en su tramo final es resecuente. Así mismo las quebradas Sulluscocha y Arenas en su tramo inicial son obsecuentes y luego subsecuentes al anticlinal. (Ver figura 5)

VALLES El principal valle que diseca la zona es el formado por el Río Chonta; que es un valle maduro, con un típico perfil transversal en U. También se observan valles jóvenes formados por quebradas, donde el principal proceso es la erosión.

Figura 4. Valle del Río Chonta, con perfil transversal en U, típico de un valle maduro

CATARATAS En la zona encontramos dos caídas de agua que se han formado en el curso inicial del Rio Llacanora, estas caídas se han producido por la erosión hídrica de estratos menos resistentes de la Formación Farrat, quedando como plano de caída un plano de estratificación de areniscas cuarzosas más resistentes.

CÁRCAVAS Estas formas erosivas se encuentran dentro de la zona en materiales deleznables como depósitos cuaternarios y horizontes de lutitas en el caso de las Formaciones Carhuaz e Inca.

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Figura 5. Plano Hidrológico, representando el orden de drenaje según el sistema de Horton y su adaptación al anticlinal

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4. FISIOGRAFÍA Y MORFOMETRÍA Como se aprecia en el perfil morfométrico (figura 6) y en el plano fisiográfico (figura 7) la zona presenta variaciones de pendiente que van desde segmentos horizontales (H), con pendientes menores a 5° que corresponderían a planicies y terrazas, segmentos rectos (R) con pendientes que varían hasta 30° grados que representarían las laderas de la zona, segmentos cóncavos (CV) que se presentan en las zonas bajas de las laderas como muestra del proceso erosivo, y segmentos convexos (CX) en las zonas más elevadas de las colinas.

Figura 6. Perfil Morfométrico AA'

PLANICIES Las planicies o llanuras que en el perfil morfométrico se grafican en segmentos Horizontales por su baja pendiente (< 5°) principalmente están conformadas por terrazas, y podemos clasificarlas en fluviales, aluviales y lagunares, según sea el agente que provocó su formación.

LLANURAS FLUVIALES El río Chonta, que es el principal dren de la zona, que ahora se encuentra en la etapa de incisión pero en su etapa agradacional anterior a generado la formación de terrazas fluviales, que son aprovechadas por los pobladores para la extracción de material de construcción, gravera, o para sembríos.

LLANURAS ALUVIALES Una llanura característica de este tipo es la llanura de Shaullo Grande, formada por  depósitos aluviales provenientes de la erosión de los cerros aledaños.

LLANURAS LAGUNARES Éstas planicies se observan al E de la zona de estudio en el valle de Cajamarca, hacia el SE en la hacienda Sulluscocha y al NE en Marcobamba.

LADERAS En la zona encontramos laderas que oscilan entre 05° y 35° de pendiente clasificándose como laderas inclinadas a muy inclinadas según la clasificación de Demek modificada.

LOMADAS Estas superficies curvas de baja pendiente ( 35°) se encuentran al lado Sur de la zona de estudio, en el cerro Callacpoma, Huairapongo Chico, en el lado Sur del Cerro la Arena.

5. ESTRATIGRAFÍA FORMACIÓN CARHUAZ Litológicamente se puede diferenciar hasta tres miembros de esta Formación, el miembro inferior presenta limolitas pardas con presencia de biohorizontes de Gasterópodos, Bivalvos y nódulos arenosos. El miembro intermedio se caracteriza por presencia de areniscas cuarzosas de color rojizo intercaladas con lutitas grises y limolitas pardas a grises. El miembro superior presenta areniscas blancas estratocrecientes con estratificación cruzada. Figura 8. Miembro intermedio de la Formación Carhuaz

FORMACIÓN FARRAT En la base esta Formación está compuesta por areniscas cuarzosas blanquecinas de grano fino a medio con estratificación cruzada, estratocreciente y granodecreciente; en la parte intermedia presenta horizontes de limolitas blancas, en el tope horizontes de microconglomerados. Figura 9. Formación Farrat, estratocreciente y granodecreciente

FORMACIÓN INCA Se caracteriza por presentar areniscas calcáreas, limolitas y lutitas ferruginosas, en el sector de Marcobamba  – Puyllucana esta Formación se presenta cubierta por  depósitos eluviales y deluviales de color  rojizo. Figura 10. Formación Inca, Estratos de areniscas calcáreas y limolitas.  _________________________________________________________________________ BACE 8 UNC - EAPIG 

FORMACIÓN CHÚLEC En la base esta Formación esta compuesta por calizas arenosas, con estratos de gran espesor, en la parte intermedia posee una intercalación de calizas lutáceas en bancos potentes con calizas nodulares de estratos finos. En el tope esta Formación presenta estratos de calizas nodulares con estratos finos de lutitas calcáreas. A demás presenta macrofósiles de Ammonites y Bivalvos, y otros moluscos Figura 11. Calizas nodulares de la Formación Chúlec

FORMACIÓN PARIATAMBO Compuesta por calizas margosas que presentan disyunción laminar, intercaladas con margas de color  amarillento. Dentro de estas rocas se encuentran impregnaciones de Ammonites.

FORMACIÓN YUMAGUAL Esta Formación aflora en la parte norte de la zona de estudio, caracterizado por presentar calizas masivas con estratos potentes. Presenta moluscos del género Exogira.

DEPÓSITOS CUATERNARIOS: CUATERNARIO COLUVIAL

Figura 12. Calizas intercaladas con margas de la Formación Pariatambo

Figura 13. Afloramiento Formación Yumagual

de

la

Formado por sedimentos detríticos como gravas, arenas y limos producto de la erosión por  gravedad, se hallan estos depósitos al lado sur del Cerro Iscoconga. CUATERNARIO ALUVIAL Son depósitos de flujo formados por clastos de roca subredondeados en una matriz de arenas, limos y arcillas; al NW de Llacanora, en Las Arenas, se puede apreciar un talud en el que se muestra un horizonte de 65 cm de material aluvial de color oscuro con ángulo de pendiente de 7°, que correspondería a un periodo de inundación en el área. CUATERNARIO FLUVIAL En las terrazas fluviales del río Chonta, formado por cantos rodados, gravas subredondeadas y arenas. Hacia el SE del Cerro Iscoconga se encuentra un depósito f luvial antiguo que correspondería al paleocause del río Chonta conformado por 80 cm de gravas redondeadas, arenas y limos, con dirección de paleocorriente N140°, que es similar a la dirección de corriente actual. Al que suprayacen 90 cm de arenas blancas y 75 cm de limos y arcillas.  _________________________________________________________________________ BACE 9 UNC - EAPIG 

Figura 14. Plano Geológico  _________________________________________________________________________ BACE 10

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6. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL La zona de estudio pertenece a una zona paratectónica, siendo la unidad principal el anticlinal Baños del Inca, consiguiente a él, tenemos la falla Cajamarca paralela al eje del pliegue y otras fallas de dirección que disecan el eje del anticlinal. Muchas de estas unidades estructurales son las que controlan el drenaje de la zona.

ANTICLINAL BAÑOS DEL INCA Es un pliegue anisópaco y disimétrico (figuras 15 y 16), el flanco izquierdo buza 70° en dirección N180° y el flanco derecho buza 41° en dirección N20°, el plano axial tiene la dirección N275° con un ángulo de inmersión de 13° y una vergencia al SW, presenta una deformación tipo flexural slip (figuras 17,18 y19), dándose la máxima deformación en la zona de la charnela, esto se evidencia al analizar las diaclasas relacionadas al pliegue. Este anticlinal se habría formado en el segundo movimiento del Ciclo Orogénico Andino, caracterizado por un régimen compresivo que se inició en el Terciario Temprano hasta fines del mismo, con posterior levantamiento en el SE por movimientos epirogenéticos. N

SW

Ki-f  Ki-ca

Ki-f  Ki-ca

Ki-f 

Figura 15. Proyección teórica de la charnela del anticlinal Baños del Inca y su relación con la falla Cajamarca

Figura 16. Proyección Estereográfica del Anticlinal Baños del Inca

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Figura 17. Proyección estereográfica de planos tomados cerca al eje del anticlinal baños del Inca, mostrando una alineación preferente de las fracturas en relación con los planos de estratificación, formando un ángulo agudo, evidenciando una deformación del tipo flexural slip.

Figura 18. Proyección estereográfica de planos tomados en el flanco izquierdo del anticlinal baños del Inca, mostrando una alineación preferente de las fracturas en relación con los planos de estratificación, formando un ángulo ortogonal, evidenciando una deformación del tipo flexural slip.

Figura 19. Proyección estereográfica de planos tomados en el flanco derecho del anticlinal baños del Inca, mostrando una alineación preferente de las fracturas en relación con los planos de estratificación, formando un ángulo subortogonal.

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MICROPLIEGUES Estas estructuras lo encontramos dentro de la Formación Carhuaz y la Formación Inca, por  la inconsistencia de los estratos de lutitas y limolitas, que se deforman con mayor ductilidad que los estratos de areniscas.

FLEXIONES POR FALLA Las rocas antes de sufrir la rotura, son deformadas dúctilmente; en el proceso de la formación de fallas la rotura no se produce instantáneamente, si no que se forma una flexión hasta que el material llegue a su máximo estado de resistencia y luego la rotura. En la zona de estudio encontramos flexiones de falla a lo largo de la carretera Baños del Inca  – Llacanora que se habrían formado al producirse la falla Cajamarca. En el margen izquierdo del río LLacanora se aprecia la flexión producida por la falla del mismo nombre.

FALLA “CAJAMARCA ” Es una falla inversa de unos 200 m de desplazamiento a lo largo del plano de falla de dirección N95° y buzamiento 71°, el bloque SW es el bloque levantado quedando la Formación Carhuaz a la altura de la Formación Farrat del bloque NE. Esta falla se habría formado durante el segundo movimiento del Ciclo Orogénico Andino después de la formación del anticlinal Shaullo como producto de la sobreimpocicion de los esfuerzos orogénicos frente a la resistencia de la cobertera sedimentaria. NE

SW

Ki-f 

Ki-f  Ki-ca

Figura 20. Falla Cajamarca, bloque SW es el bloque levantado

FALLA “LLACANORA”

Es una falla de régimen transcurrente dextral, conjugada de la falla Sulluscocha, posee una dirección NNE  – SSW, hacia el N cerca al eje del anticlinal no se aprecia rotura, sólo una flexión que muestra el régimen de esfuerzos dextral, mientras que al S no se puede observar la línea de falla por estar cubierto con cuaternario, pero se aprecia un desplazamiento en sentido dextrógiro de unos 100 m del bloque E en relación con el bloque W; esta falla se habría generado por una cupla de esfuerzos de dirección SW  – NE en el tercer movimiento del Ciclo Orogénico Andino que se dio desde fines del Terciario Temprano hasta inicios del Terciario Medio, que al igual que el segundo movimiento se caracterizó por un régimen compresivo provocando un fallamiento en bloques. FALLA “SULLUSCOCHA”

Es una falla de régimen transcurrente sinestral, conjugada de la falla Llacanora, posee una dirección NE  – SW, diseca al eje del anticlinal Baños del Inca, se aprecia un desplazamiento en sentido levógiro de unos 100 m del bloque W en relación con el bloque E; esta falla se habría generado después de la falla Chonta, conjuntamente con la falla Llacanora por la misma cupla de esfuerzos.  _________________________________________________________________________ BACE 13 UNC - EAPIG 

FALLA “ARENAS” Es una falla sinestral inversa, de unos 20 m de desplazamiento, muestra un régimen transpresivo en dirección SW  – NE. Está asociado a la formación del anticlinal Baños del Inca, y se localiza en el flanco NE del mismo disecando a la Formación Farrat.

FALLAS MENORES Dentro de la zona se ha encontrado otras fallas normales e inversas de menor envergadura se habrían formado como respuesta a los movimientos epirogenéticos que dieron lugar a la inmersión del anticlinal Baños del Inca.

7. CARACTERIZACIÓN MORFOESTRUCTURAL RELIEVE PLEGADO Como afirma Jesús García en su obra “Geomorfología Estructural” el relieve plegado deriva, pero no calca, las estructuras de plegamiento. En la zona de estudio encontramos elementos de relieve plegado que sugieren que el relieve que se muestra actualmente es el resultado de una larga evolución de decenas de millones de años, en la que después de las acciones tectónicas que dieron lugar el alzamiento en el segundo movimiento del Ciclo Orogénico Andino, en el que se formó el anticlinal Baños del Inca, han sucedido etapas erosivas en las que los agentes meteóricos han aprovechado las zonas de debilidad estructural para modelar el relieve.

Bóveda del Anticlinal Baños del Inca Este elemento de relieve no es posible encontrarlo, puesto que la charnela fue erosionada, pero se puede reconstruir proyectando los flancos del pliegue asumiendo un pliegue recto, ya que hace algunos millones de años habría estado cimbrada por la Formación Farrat, destacando sobre las otras litofacies más modernas pero más blandas que integraban la primitiva estructura o monts. SW

NE

Ki-f 

Ki-f  Ki-ca

Figura 21. Proyección de la bóveda del anticlinal Baños del Inca.

Crestas del Anticlinal Baños del Inca En la literatura de geología estructural se considera la cresta de un anticlinal como el punto más alto del pliegue, pero dado que la charnela del anticlinal Baños del Inca está erosionada, se puede utilizar el concepto de una cresta como los restos de un flanco anticlinal, que ha quedado en resalte por erosión diferencial. Así en este anticlinal tendríamos dos crestas, una en cada flanco.  _________________________________________________________________________ BACE 14 UNC - EAPIG 

El reverso  de estas crestas corresponde a la Formación Farrat, y su pendiente está

determinada por el buzamiento de los estratos, en su culminación aparecen truncadas con superficies casi planas por efectos de la erosión. La varga  que posee mayor pendiente, en ambos flancos alcanza hasta los 40° y en sentido opuesto al reverso de cresta, la varga de del flanco SW posee una menor pendiente que la del NE pero de mayor longitud, influenciadas por la vergencia del anticlinal. El talud  que se encuentra después de la varga, posee un perfil cóncavo y con una pendiente menor de 20° en el que se depositan los sedimentos que proceden de la varga. Los taludes de ambas crestas y con mayor efecto en la cresta del flanco NE se encuentran dilacerados por arroyos que siguen su pendiente y que por ser contrarios al buzamiento de las capas son obsecuentes al anticlinal, denominados también arroyos anaclinales. NE

Frente de Cresta

SW Frente de Cresta

Varga

Varga Talud

Talud

Figura 22. Elementos de las crestas del anticlinal Baños del Inca

Combe del Anticlinal Baños del Inca Como se dijo antes la chanela del anticlinal Baños del Inca está erosionada, el efecto de este proceso llamado descharnelamiento deja una depresión llamada combe. Con mayor  precisión se puede conceptuar a una combe como toda depresión, que ha desmantelado una bóveda anticlinal flanqueada por dos series de crestas. La combe del anticlinal Baños del Inca es longitudinal que alcanza 7.5 Km de longitud por 1 Km de ancho, se habría formado por la erosión hidrológica de las quebradas afluentes del Río Chonta y el Rio Llacanora, tales como la quebrada Arenas entre otras. El Rio Llacanora sería la evolución de un arroyo cataclinal coetáneo a la formación de la combe (figura 24), que al unirse a uno de los arroyos anaclinales de la cresta del lado NE formaría un cluse dentro de algunos millones de años. N

S

Figura 23. Combe longitudinal del anticlinal Baños del Inca

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SE

NW

Figura 24. Combe del anticlinal Baños del Inca, al lado S se observa el Río Llacanora como un arroyo cataclinal contemporáneo a la formación de la combe.

RELIEVE FALLADO Contraescarpe de la Falla Cajamarca En la zona de estudio se puede observar elementos de relieve fallado tales como los escarpes de falla, el más representativo es el escarpe de la falla Cajamarca, como se mencionó anteriormente es un falla inversa en que el bloque SW es el bloque levantado con respecto al bloque NE, teóricamente en este caso el escarpe debió desarrollarse en el bloque SW que es el bloque levantado, pero este no se encuentra debido a que la Formación Carhuaz que es menos resiste fue erosionada en la evolución del Río Chonta quedando emergido el escarpe de falla en el bloque NE que es el bloque hundido, es por  ello que recibe el nombre de contraescarpe. Posee una pendiente promedio de 71°hacia el SW, y una altura promedio de 8 m.

Figura 25. Contraescarpe de la falla Cajamarca

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8. CONCLUSIONES -

Considerando el modelo de evolución del relieve de Davis, la zona de estudio se encuentra en la etapa de madurez, por presentar valles en U, colinas subredondeadas y laderas convexo  – cóncavas. Y por las condiciones climáticas que presenta, se ubica en una región morfoclimática tropical húmedo  – seca, según la clasificación de Chorley.

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Morfométricamente la zona presenta segmentos horizontales, con pendientes menores a 5° que corresponden a planicies y terrazas; segmentos rectos, con pendientes que varían hasta 30° grados que representan las laderas de la zona; segmentos cóncavos, que se presentan en las zonas bajas de las laderas como muestra del proceso erosivo; y segmentos convexos en las zonas más elevadas de las colinas.

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La zona de estudio pertenece a una zona paratectónica, siendo la unidad principal el anticlinal Baños del Inca, consiguiente a él, se halla la falla Cajamarca paralela al eje del pliegue, que es una falla inversa que alcanza los 200 m de desplazamiento a lo largo del plano de falla, formada después del anticlinal como respuesta a la pérdida de resistencia de la cobertera sedimentaria.

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El anticlinal Baños del Inca es un pliegue anisópaco y disimétrico, con vergencia al SW, posee una inmersión de 13° hacia el NW por levantamientos epirogenéticos en el SE. Presenta una deformación tipo flexural slip, dándose la máxima deformación en la zona de la charnela, que fue aprovechado por los agentes meteóricos para su posterior  denudación.

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La bóveda del anticlinal Baños del Inca no es posible encontrarlo puesto que fue erosionada, quedando como evidencia las dos crestas correspondientes a cada flanco, que a su vez determinan la formación de una combe longitudinal.

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El contraescarpe de la falla Cajamarca tiene una altura promedio de 8 m con 71° de buzamiento hacia SW, se formó en respuesta a la menor resistencia a la erosión que ofrecen las rocas de la Formación Carhuaz, habiéndose denudado el bloque SW que es el bloque levantado.

9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS -

FREDERIC H. LAHEE, “Geología Practica ”, Ediciones OMEGA. Barcelona, 1970.

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JESÚS GARCÍA FERNÁNDEZ, “ Geomorfología Estructural ”, ARIEL GEOGRAFÍA. Valladolid, 2003.

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MATEO CUTIÉRREZ ELORZA, “GEOMORFOLOGÍA CLIMÁTICA”, Ediciones OMEGA. Barcelona, 2001.

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L.U. DE SITTER, “Geología Estructural ”, Ediciones OMEGA. Barcelona, 1976.

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