Análisis de tectónica activa y movimientos de ladera mediante técnicas geomáticas en la región sur del Ecuador

Abstract

The thesis titled “Analysis of Active Tectonics and Landslide Using Geomatics Techniques in the Southern Region of Ecuador” addresses the application of advanced geomatics tools for studying tectonic and geomorphological phenomena in a geologically complex region of the southern Ecuadorian Andes. This doctoral research integrates multidisciplinary methodologies to analyze these phenomena, providing innovative and relevant knowledge at both academic and applied levels. The research begins by establishing the theoretical and practical context of the study, highlighting how geomatics has transformed Earth Sciences by offering innovative tools to address problems related to active tectonics and landslide movements. Within this framework, specific objectives are defined, including the characterization of relief, deformation monitoring, and result validation through advanced techniques such as the Ksn index, InSAR analysis, UAV photogrammetry, and morphometric modeling. The geographical and geological context of the southern Ecuadorian region, which includes the provinces of Loja, El Oro, and Zamora Chinchipe, establishes the foundation for the analyses. The Loja region, characterized by its complex topography and climatic diversity, serves as a transition zone between the Northern and Central Andes, making it an ideal natural laboratory for studying tectonic and geomorphological processes. In terms of new approaches, the potential of GIS applications and remote sensing tools for studying active tectonics and landslide movements is explored. The advantages and limitations of these tools are highlighted, emphasizing the importance of working at different spatial and temporal scales to capture both local and regional processes. Additionally, the need to address knowledge gaps at medium scales is discussed, establishing strategies to optimize the use of geomatics tools and promote more comprehensive and accurate research. In the analysis of tectonic activity, geomorphological indices such as the concavity index Θ, the ksn index, the χ (Chi) index, and hypsometry were employed. The results reveal patterns of tectonic deformation across various basins, identifying areas of recent activity. This demonstrates the utility of these indices in analyzing landscapes with low tectonic rates and contributes to a more detailed understanding of the region’s dynamic processes. A multiparametric approach was developed to date tectonic uplift episodes in sedimentary basins. By integrating the R metric and other morphometric markers, significant differences in the ages of tectonic events were determined, reflecting a complex geodynamic history. This analysis allows estimation of the timing of the most recent tectonic uplift and its interaction with erosive processes. At a detailed scale, the Ciudad Victoria landslide was analyzed using a multidisciplinary approach that includes UAV surveys, geological-geomorphological mapping, SAR interferometry, and electrical resistivity tomography (ERT). This analysis identified the geometry and mechanism of the landslide, as well as its triggering factors, such as precipitation and land-use changes. Furthermore, a scientific article based on this study was published in the Journal of South American Earth Sciences, emphasizing its academic and practical relevance. The conclusions synthesize the main findings of this thesis. Geomorphological indices and geomatics techniques have proven to be essential tools for characterizing and dating tectonic processes in regions with low tectonic activity. The integration of multidisciplinary approaches is crucial for understanding complex phenomena such as landslides, while geomatics tools have facilitated the integration of data from various disciplines, fostering a holistic understanding of geological and geomorphological processes. One of the highlights of this thesis is the use of geomatics as a central axis for integrating and analyzing data from diverse sources. Tools such as geomorphological indices, DInSAR analysis, UAVs, and GIS have proven essential for overcoming the traditional limitations of geological studies, including the low spatial resolution of conventional cartography, the challenges of accessing remote or hazardous terrains, and the difficulty of integrating data from multiple disciplines. These methodologies not only enhance the accuracy and spatial resolution of analyses but also enable the study of complex geological phenomena from a multidisciplinary perspective. Thus, geomatics emerges as a fundamental tool for research and risk management in geologically active regions such as southern Ecuador.

La tesis titulada “Análisis de tectónica activa y movimientos de ladera mediante técnicas geomáticas en la región sur del Ecuador” aborda la aplicación de herramientas geomáticas avanzadas para el estudio de fenómenos tectónicos y geomorfológicos en una zona geológicamente compleja del sur de los Andes ecuatorianos. Este trabajo doctoral integra metodologías multidisciplinarias para analizarlos, aportando conocimientos novedosos y relevantes tanto a nivel académico como aplicado. La investigación comienza con el establecimiento del contexto teórico y práctico del estudio, destacando cómo la geomática ha transformado las Ciencias de la Tierra al proporcionar herramientas innovadoras para abordar problemas relacionados con tectónica activa y movimientos de ladera. En este marco, se plantean objetivos específicos, incluyendo la caracterización del relieve, el monitoreo de deformaciones y la validación de resultados mediante técnicas avanzadas como el uso de índices geomorfológicos, el análisis InSAR la fotogrametría con UAV y el modelado morfométrico. El contexto geográfico y geológico de la región sur del Ecuador, que incluye las provincias de Loja, El Oro y Zamora Chinchipe, establece las bases para los análisis. La región de Loja, caracterizada por su compleja topografía y su diversidad climática, es una zona de transición entre el sector norte y central de los Andes, lo que la convierte en un laboratorio natural ideal para estudiar los procesos tectónicos y geomorfológicos. En el marco de nuevos enfoques, se explora el potencial de las aplicaciones de SIG y sensores remotos en el estudio de la tectónica activa y los movimientos de ladera. Se destacan las ventajas y limitaciones de estas herramientas, enfatizando la importancia de trabajar a diferentes escalas espaciales y temporales para capturar tanto los procesos locales como regionales. Además, se aborda la necesidad de cubrir vacíos de conocimiento a escalas intermedias, estableciendo estrategias para optimizar el uso de herramientas geomáticas y promover investigaciones más completas y precisas. En el análisis de la actividad tectónica, se emplearon índices geomorfológicos como el índice de concavidad Θ, el índice ksn, el índice χ (Chi) y la hipsometría. Los resultados revelan patrones de deformación tectónica en diversas cuencas, permitiendo identificar áreas de actividad reciente. Esto demuestra la utilidad de estos índices en el análisis de paisajes con tasas tectónicas bajas y contribuye a una comprensión más detallada de los procesos dinámicos de la región. Se desarrolló un enfoque multiparamétrico para datar episodios de levantamiento tectónico en cuencas sedimentarias. Integrando la métrica R y otros marcadores morfométricos, se logró determinar diferencias significativas en las edades de los eventos tectónicos, reflejando una historia geodinámica compleja. Este análisis permite estimar el momento del último levantamiento tectónico y su interacción con los procesos erosivos. A una escala de detalle el deslizamiento de Ciudad Victoria se analiza mediante un enfoque multidisciplinario que incluye levantamientos UAV, mapeo geológico-geomorfológico, interferometría SAR y tomografía de resistividad eléctrica (ERT). Este análisis identificó la geometría y el mecanismo del deslizamiento, así como los factores desencadenantes, como precipitaciones y cambios en el uso del suelo. Además, se publicó un artículo científico en el Journal of South American Earth Sciences sobre este estudio, destacando su relevancia académica y práctica. Las conclusiones sintetizan los hallazgos principales de esta tesis. Los índices geomorfológicos y las técnicas geomáticas han demostrado ser herramientas esenciales para caracterizar y datar procesos tectónicos en regiones de baja actividad tectónica. La integración de enfoques multitécnicos es crucial para comprender fenómenos complejos como los deslizamientos de tierra, mientras que las herramientas geomáticas han permitido la integración de datos de diversas disciplinas, fomentando un entendimiento holístico de los procesos geológicos y geomorfológicos. Uno de los aspectos destacados de esta tesis es el uso de la geomática como eje central para la integración y análisis de datos de diversas fuentes. Herramientas como el uso de índices geomorfológicos, el análisis DInSAR, los UAV y los SIG han demostrado ser esenciales para superar las limitaciones tradicionales de los estudios geológicos, como la baja resolución espacial de la cartografía convencional, los desafíos de acceder a terrenos remotos o peligrosos y la dificultad de integrar datos de múltiples disciplinas. Estas metodologías no sólo mejoran la precisión y la resolución espacial de los análisis, sino que también permiten el estudio de fenómenos geológicos complejos con una perspectiva multidisciplinaria. De esta forma, la geomática surge como una herramienta fundamental para la investigación y gestión de riesgos en regiones geológicamente activas como el sur del Ecuador.