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HIPTESIS ACERCA DEL ORIGEN DE LAS COLUMNAS EN LAS GRUTAS DEL PALACIO, FM. MERCEDES-ASENCIO (Ks), DPTO. DE FLORES (URUGUAY)

Goso Aguilar, C. & Gurquiz, R. .

Departamento de Geologa. Fac. Ciencias. Igu s/n esq. Mataojo. C.P. 11400. Montevideo. Uruguay

gosito@adinet.com.uy / rosariog@adinet.com.uy RESUMEN La Formacin Mercedes-Asencio depositada en el Cretcico Superior, forma parte del registro sedimentario

de la Cuenca del Litoral. Esta formacin presenta intensos procesos de ferrificacin, los que se produjeron en el Paleoceno-Eoceno. Estos fenmenos se asocian a condiciones climticas tropicales a subtropicales hmedas, con una estacin seca y con el desarrollo, de una vegetacin de pastos altos de tipo pradera o sabana, en la cual es posible la nidificacin de insectos himenpteros, colepteros, vspidos y escarabeideos. Bajo estas condiciones y con un sustrato rico en feldespatos se habra desarrollado un perfil latertico inmaduro, en el cual las estructuras ms destacadas son las columnas y corazas ferruginosas, como las de la "Gruta del Palacio". La gnesis de estas columnas se habra producido por la fracturacin de la parte superior de un Horizonte Arcilloso y por emplazamiento y circulacin vertical, de oxi-hidrxidos de hierro provenientes de la alteracin intemprica, que evolucionaron a aureolas de difusin concntricas. Se propone otorgarle a esta unidad carcter edafoestratigrfico y definirla como Geosuelo del Palacio.

ABSTRACT The Mercedes-Asencio Formation deposited in the Upper Cretaceous, is part of the sedimentary record of the

Litoral Basin. During Paleocene-Eocene period this unit was affected by an intensive iron oxidation and weathering process. Tropical and subtropical climate conditions with dry season periods are inferred. The vegetation must have been like prainic or savannah type. Under this condition and with a feldspar rich substratum an immature lateritic profile could be developed and the most important structures are the iron indurated cylindrical structures of the "Gruta del Palacio". Fracturation, mud cracks of the clay horizon, vertical and lateral migration of iron bearing solutions and weathering processes could explain these columns. These edafic attributes allow to define de Palacio Geosoil.

ANTECEDENTES Geologa La Formacin Mercedes Asencio, definida por Aguilar Goso (1999) constituye la segunda fase de la

secuencia sedimentaria cretcica de la Cuenca del Litoral. La tradicionalmente conocida Formacin Asencio, definida por Bossi (1966), ha sido motivo de varios estudios y anlisis por los investigadores desde principios del siglo pasado. Este hecho se debe en buena parte a la presencia de corazas ferrificadas, a la abundancia de icnofsiles de insectos y al desarrollo de grutas de tamaos variables, sustentadas por columnas cilndricas que ocurren en diversas localidades uruguayas (departamentos de Ro Negro, Flores, Paysand y Durazno). Las mayores estructuras columnares, las cuales son el objeto del presente trabajo, ocurren en el departamento de Flores y se las denomina como Grutas del Palacio (Figura 1).

En Arajo (1904) ya se seala el origen y la leyenda de la Gruta del Palacio o de los Indios, en el Departamento de Flores. Walther (1919) reconoci y ratific observaciones de Ch. Darwin y defini como Areniscas del Palacio, a los depsitos expuestos en las Grutas del Palacio. Posteriormente, el mismo autor (1931) describi depsitos arenosos que denomin Areniscas con Tiranosaurios, debido a la presencia (in

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Kraglievich, 1928) de restos de dinosaurios de edad neocretcica, en la localidad de Palmitas en el Departamento de Soriano.

Por su parte, tanto Frenguelli (1930), como Kraglievich (1932) distinguieron dos unidades: una denominada Sorianense, constituda por areniscas blanquecinas con dinosaurios y otra denominada Palacience, formada por areniscas ferrificadas (lateritas).

Bossi (1966) defini a la Formacin Asencio y la dividi en dos miembros: Miembro Yapey y Miembro del Palacio.

Por otra parte, Preciozzi et al. (1985) propusieron dividir a esta unidad en tres miembros: el basal, Yapey constitudo por areniscas finas a gruesas, feldespticas, sub angulosas a redondeadas, de matriz arcillosa de color amarillenta; del Palacio, formado por areniscas finas a medias, subangulosas a redondeadas, con matriz arcillosa, ferrificada y de color rojizo; y Algorta, integrado por calciarenitas, calcreos y calcreos silicificados, blanquecinos. En la Figura 2 se esboza la carta geolgica en torno a la localidad de "Grutas del Palacio".

Ferrificacin Walther (1931) seal que el proceso de ferrificacin que afect estos niveles fue producido por mecanismos

metasomticos de sustitucin de carbonato clcico por xidos de hierro, a partir de agua freticas cargadas en hierro. Por su parte, Lambert (1939), indic que en condiciones climticas ridas, el movimiento de las aguas en sentido vertical ascendente (capilaridad), favorecera la precipitacin del hierro en solucin, prximo a la superficie. Por otra parte, Caorsi & Goi (1958) se refirieron a este fenmeno de ferrificacin como parte de un proceso de laterizacin producido al final del Mesozoico. A su vez, Bossi (1966) propone que el proceso de ferrificacin que afect a las areniscas debe de haber ocurrido en condiciones climticas extremadamente ridas, basndose en la gran proporcin de feldespatos frescos.

Ford (1988a) present los resultados de anlisis difractomrticos de tres perfiles correspondientes a la denominada Formacin Asencio. Todos ellos presentan cambios de tope a base en la cristalinidad de la caolinita (sobre el tratamiento con potasio), lo cual estara indicando que se trataban de esmectitas autignicas de baja carga. El anlisis de estos datos en conjunto con los perfiles de campo, le permiti postular una evolucin pedolgica en clima tropical hmedo, con tendencia a la monosialitisacin. Segn este autor, las corazas ferrificadas se habran formado por un lento proceso de migracin lateral de soluciones con hierro, desde partes topogrficamente altas y precipitadas o acumuladas en las partes bajas.

Ford (1988b) indic que las corazas presentan formas acuadas, con prdida de espesor en direccin norte y los afloramientos se posicionan de frente al sur. Tambin seal que son frecuentes los rizolitos de 3-5 mm de dimetro, junto con otras cavidades revestidas con filmes de arcillas y xidos de hierro. Por su parte, Veroslavsky & Martnez (1996) basados en datos surgidos de perforaciones realizadas por A.N.C.A.P. en la regin del Ro Queguay (Dpto. de Paysand), infirieron para el Miembro del Palacio, una edad Mesopaleoceno-Oligoceno. Por su parte, Pazos et al (1998), plantean para la gnesis de las estructuras columnares procesos diagenticos generadores de concreciones y una posterior erosin diferencial, sealando que los procesos de ferrificacin son posteriores y afectan hasta la base de la Paleosuperficie Yapey, que actu como barrera geolgica para la migracin de las soluciones portadoras de hierro.

Paleontologa Desde el punto de vista paleontolgico en otras porciones de la cuenca, existen registros de actividad

orgnica posterior, evidenciada por construcciones de insectos (himenpteros y colepteros), en las corazas y estructuras cilndricas ferrificadas pertenecientes al Miembro del Palacio. Estos icnofsiles han podido ser observados en varias localidades de los departamentos de Paysand, Soriano, Durazno y Colonia. Se trata de una abundante actividad materializada a travs de nidos de formas esfricas, subesfricas y elipsoidales, de dimensiones centimtricas y milimtricas, de espesores variables y que corresponden a vspidos y escarabeideos. La presencia de estos icnofsiles fue descripta primeramente por Frenguelli (1938; 1946) y Roselli (1939); y revisada por Martinez (1982), Roselli (1989), Laza et al. (1994), Genise & Cladera (1995) y

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Genise & Brown (1996). En particular, aparecen representantes de la familia Scarabeidae (Coleoptera): Devicenzichnus murguiai, Martinezichuns francisi, Rebuffoichnus casamiquelai, Madinaichuns larraagai, Monesichnus ameghinoi y Gerraichnus poligibbus; de la familia Apidae (Hymenoptera): Palmiraichnus castellanosi, P. minor, Rosellia auroranormai; de la familia Eumenidae: Fontanaichnus kraglevich e Isocieichuns diplocamara; y Elipspideichnus de familia desconocida (Roselli, 1989).

A su vez, Gonzlez et al. (1998), en observaciones realizadas en el Miembro del Palacio en la localidad de Nueva Palmira, sugirieron que los nidos de insectos se encuentran en paleosuelos apilados en los cuales reconoce dos horizontes, uno de ellos con estructura columnar, donde se preservan mayormente Palmiraichnus castellanosi y Teisseirei barattinia, en posicin original; mientras que el otro horizonte muestra cuerpos concrecionales sub angulares que fueron interpretados como terrones del suelo original. Por otra parte, los mismos autores, plantearon en funcin de las asociaciones de nidos fsiles, que las condiciones ecolgicas en las cuales nidificaron los insectos, son compatibles con comunidades herbceas.

METODOLOGIA La metodologa para la ejecucin del presente trabajo consisti en una secuencia de etapas que se detallan a

continuacin: Trabajos de campo Estos trabajos incluyeron: a.- cartografa geolgica en el rea de trabajo, basada en fotografas areas a escala 1:20.000. del S.G.M.

(1966). b.- caracterizacin litofaciolgica de la Formacin Mercedes-Asencio. c.- En las Grutas del Palacio, se realiz un relevamiento y muestreo de las columnas para determinar su

densidad por unidad de superficie y su morfologa. Para esto se procedi de la siguiente manera: c1.- localizacin planimtrica de las columnas c1.- conteo de las columnas c2.- mensura de parmetros: alto de la columna dimetro mayor - localizacin dimetro menor - localizacin distancia entre columnas c3.- muestreo litolgico a lo largo del perfil, de base a tope de algunas columnas. c4.- muestreo litolgico desde el borde al centro de algunas columnas. c5.- muestreo de la fraccin arcillosa ubicada entre las columnas.

Anlisis de Laboratorio Las muestras colectadas en el campo fueron utilizadas para los siguientes fines: a.- Caracterizacin textural y mineralgica de rocas (en lmina delgada) b.- Anlisis difractomtricos de arcillominerales c.- Anlisis qumicos. d - Clasificacin de las lateritas de la Formacin Mercedes - Asencio en la zona de "Grutas del Palacio".

Para la clasificacin se usaron los conceptos de Tardy (1993) y Costa (1990, 1991 & 1993). Se realiz una clasificacin general, basada en el grado de evolucin (lateritas maduras o inmaduras) y se determin el perfil latertico en la zona de grutas del Palacio; con identificacin de sus principales horizontes. Para ello se realizaron estudios mineralgicos y geoqumicos.

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CONSIDERACIONES SOBRE FERRUGINIZACIN Y LATERIZACIN La denominacin red beds define sedimentos o suelos que poseen coloracin rojiza debido a la presencia de

xidos de hierro, predominantemente hematita. Tres tipos de in situ red beds son reconocidos: a) de precipitacin qumica; b) diagenticos; c) pedogenticos. De una manera general, los tres tipos son qumicos, involucrando formacin autignica de hierro. Los pedogenticos se diferencian de los diagenticos por su gnesis sub-area y por la diferenciacin de horizontes pedognicos (Pye, 1983 in Aguilar Goso 1999).

Es creencia generalizada que el proceso de ferrificacin est favorecido por una alta temperatura del medio y relativa humedad. Climas ridos secos no favorecen la formacin de estos materiales. Los factores ms importantes relativos a la roca caja tienen relacin con la mineraloga y la textura. Arenas bien seleccionadas favorecen la circulacin de fluidos tanto lateral como verticalmente y, por lo tanto, generan condiciones oxidantes en el medio. Rocas gneas bsicas y cenizas volcnicas favorecen el desarrollo de suelos laterticos. Ambientes geomorfolgicos relativamente calmos tambin son necesarios para producir este tipo de depsitos epigenticos. Bajas tasas de erosin y de sedimentacin permiten la actuacin de procesos edficos, con alteracin de los componentes minerales.

En las regiones tropicales hmedas e intermedias del planeta existen "sustratos" (suelos sensu strictu y/o rocas) de color pardo rojizo, arcillo arenosos, ricos en hierro y aluminio que presentan una estructuracin en horizontes tpica. A estos materiales se les llam lateritas. Las lateritas ferruginosas (y las lateritas en sentido amplio) se forman en condiciones de hipergnesis qumica de rocas preexistentes, asociadas a fenmenos de hidrlisis (5

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CARACTERSTICAS LITOLGICAS DEL MIEMBRO DEL PALACIO En la regin de las "Grutas del Palacio" en trminos generales, el 70% de las litologas son correspondientes

a areniscas. Se trata de areniscas finas, de color pardo rojizo (2.5 YR 4/8). Se presentan en estratos submtricos con un grado de seleccin bueno. Entre 90 - 95% de los clastos son cuarzosos y redondeados. Entre los escasos clastos feldespticos predominan los de plagioclasas que presentan una incipiente alteracin. Minoritariamente (1%) aparecen clastos pertenecientes a minerales opacos. Composicionalmente pueden ser definidos como areniscas cuarzosas. El tipo de cemento predominante es ferruginoso, aunque tambin fue observada la presencia de cemento calcreo. Los contactos entre los clastos es puntual y a veces aparecen inmersos en el cemento. Es bastante frecuente la presencia de ndulos y concreciones de xido de hierro. En descripciones microscpicas fueron constatados intraclastos arenosos ferruginizados (Figura 3). En estas litologas predomina el aspecto macizo de los paquetes, aunque ha sido observada laminacin plano - paralela incipiente y cruzada de bajo ngulo. El contacto entre los estratos arenosos es poco o no erosivo. En la zona de estudio en torno del 30% de las litologas se corresponden a pelitas arenosas que subyacen a las litologas anteriores. Se presentan en estratos mtricos, de coloracin blanco grisceo (5YR 8/1), con laminacin plano-paralela. Las geometras de estas pelitas son tabulares, y a veces presentan lminas de calcreos en los planos de estratificacin.

En particular en el rea estudiada las corazas ferruginosas estn soportadas por estructuras columnares compuestas por areniscas finas tambin ferruginizadas. En la base de esta unidad, las areniscas muestran procesos de calcretizacin incipiente, evidenciados por el aspecto moteado y nodular de la roca caja.

En esta zona existen ms de doscientas columnas cuyos dimetros medios miden 0,88 m, siendo el valor mximo 1 m y el mnimo 0,76 m. Su altura no sobrepasa 2,20 m. (Figura 4). Estas estructuras columnares sustentan una coraza compuesta de areniscas ferruginizadas, de espesor mtrico y en la cual estn preservadas las formas sinsedimentarias (barras y pequeos canales). La distribucin espacial de las columnas se ilustra en la Figura 4. En seccin transversal, estas estructuras columnares muestran un ncleo central y una aureola externa. El cemento es heterogneo presentndose en forma maciza, concrecional o pulverulento. Aparece principalmente material ferruginizado, pero tambin fue observado material calcretizado.

Los sedimentos que aparecen entre las estructuras columnares son las pelitas arenosas grisceas, macizas y laminadas descriptas anteriormente, que segn un anlisis granulomtrico efectuado y por la clasificacin de Shepard (1954 in Aguilar Goso, 1999) corresponde a un limo medio, pobremente seleccionado. Adems, fue realizado un anlisis mineralgico de la fraccin arcilla por difractometra de rayos X de una muestra de estas pelitas, que revel una composicin fundamentalmente esmecttica (> 90%) y subordinadamente caolintica (< 10%). En el tope de estas litofacies pelticas se observ la presencia de un paleosuelo bien preservado. El contacto entre estas pelitas y las columnas es abrupto. En el tope de este nivel peltico, fue observado un paleosuelo de espesor centimtrico bien definido por la sucesin de estructuras edficas, presencia de rizolitos revestidos con filmes de arcilla y xidos de hierro y manganeso.

DISCUSIN En los sedimentos de la Formacin Mercedes-Asencio, de la regin estudiada, ocurrieron una sucesin de

procesos que estaran indicando la existencia de los horizontes superiores de un perfil latertico con caractersticas de inmaduro (Figura 5).

En el caso particular del Miembro del Palacio, se presenta con distribucin regional relativamente extensa, una coraza ferruginosa de espesor mtrico. Est compuesta por areniscas finas finas ferruginizadas, a veces con preservacin de las geometras estratales. Se tratara de un petroplintito, el cual forma la parte superior del perfil y corresponde al Horizonte Ferruginoso (Costa, M. 1991). Esta coraza, en la localidad de "Grutas del Palacio", es sustentada por columnas cilndricas ferrificadas, de dimetro mtrico y alturas entre 0.76 m y 2.20 m.

Estas columnas se emplazan en una limolita areno-arcillosa laminada a masiva, relativamente impermeable. La mineraloga de la fraccin arcillosa de esta pelita, analizada por difractometra de rayos X, mostr el predominio (90%) de esmectita sobre caolinita (10%).

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Los anlisis granulomtricos efectuados a esta fraccin presentan una relacin porcentual limo/arcilla de 0.78, lo que indica la posicin en un horizonte Bt arglico; bien caracterizado (90% de esmectita; 10% caolinita) de un suelo ferruginoso (Jamagne, 1963 in Duchaufour 1984). Esta litologa podra corresponderse con la zona superior de un Horizonte Arcilloso (Costa, M. 1991).

Dentro de la zona superior del Horizonte Arcilloso y en contacto con el Horizonte Ferruginoso, se desarrollan las mencionadas columnas. Estas presentan sus bases y topes levemente ms anchos que sus centros. En un corte transversal las mismas presentan una estructura concntrica, en la cual se observa una diferencia bsica en dos aureolas. La exterior est compuesta por arenisca muy fina con cemento ferruginoso, hacia el centro, vara el espesor de las aureolas o ncleo y aumenta el porcentaje de crtex (concreciones con aureolas de difusin concntrica en torno a fragmentos) de oxi-hidrxidos de hierro contenidas en un plasma tambin rico en xi-hidrxidos de hierro.

Desde un punto de vista paleontolgico, si bien en la zona de estudio no fueron encontradas evidencias de actividad orgnica, en litologas ferruginosas descritas en otros sectores de la cuenca, fueron encontrados icnofsiles pertenecientes a insectos en varias localidades. Nidos pertenecientes a himenpteros (abejas) con aspecto similar a Celliforma fueron observados asociados a paleosuelos, como as tambin de colepteros prximo a Nueva Palmira. Desde el punto de vista paleoecolgico, las observaciones realizadas por Genise & Brown (1994) y Gonzlez et al (1998), sugieren que la asociacin de nidos fsiles indica que los insectos habran nidificado bajo condiciones ecolgicas compatibles con comunidades herbceas, del tipo pradera, sabana o floresta, relativamente bien desenvuelta; marcando as condiciones paleoclimticas sub tropicales y sub-hmedas. Esta evidencia, tambin refuerza la hiptesis de generacin de corazas ferruginosas y paleosuelos en esas condiciones climticas.

La sucesin vertical de horizontes y estructuras, ms el registro paleoontolgico sealado permite inferir como que el perfil estudiado se corresponde con la parte superior de una seccin latertica (Figura 5). Este perfil, al presentar tres horizontes, un horizonte ferruginoso concrecionario (tpico de las lateritas inmaduras), un horizonte arcilloso sin fosfatos ni hidrxidos de aluminio, ambos horizontes con poca diversidad de texturas y estructuras y un horizonte inferior de limolitas moteadas, que correspondera al Horizonte Plido o transicional, registrado en otras localidades, est indicando que se trata de una laterita inmadura autctona, basados en los conceptos de Costa (1991) y Tardy (1993). Respetando lo que establece el Cdigo de Nomenclatura y utilizando trminos conocidos por la comunidad geolgica en el Uruguay, algunas de las evidencias sealadas nos llevan a proponer que el Miembro del Palacio tenga carcter pedoestratigrfico y por lo tanto definirlo como Geosuelo del Palacio (NASCN, 1983). Recientemente, Flfaro et al. (1999) definieron un geosuelo de edad Cretcica Superior en la Cuenca Caiu (Geosuelo Santo Anastsio).

CONSIDERACIONES FINALES En funcin de las caractersticas litolgicas y del registro paleontolgico del Geosuelo del Palacio, y dado

que lo recubre la Formacin Fray Bentos (Oligoceno), se puede afirmar que las condiciones reinantes en el Paleoceno-Eoceno en la cuenca eran de clima tropical a subtropical, hmedo a sub hmedo, con una estacin seca al ao y vegetacin dominante de pastos altos del tipo pradera o sabana.

En estas condiciones climticas y sobre un sustrato rico en feldespatos (basltico en el norte y grantico gnisico en el sur), es posible que se hayan generado suelos bien desarrollados con horizontes estructurados, en los cuales pudo producirse una migracin de las arcillas desde los niveles superiores hacia los inmediatamente inferiores, en donde se concentran, dando origen al Horizonte Bt arglico. Durante la evolucin de este horizonte, actan los procesos de desecacin (durante la estacin seca), que causan los rebajamientos estacionales del nivel de base y la consecuente fracturacin del horizonte arcilloso (agrietamientos).

En el horizonte arcilloso pueden ocurrir abundantes texturas y estructuras residuales in situ. Algunas estructuras en sus fases tempranas son representadas por manchas marrn-rojizas, irregulares, emplazadas en superficies o interseccin de fracturas, que evolucionaron a aureolas de difusin concntricas en torno a fracturas o a fragmentos en vas de intemperismo. En estas condiciones, aguas cargadas de iones de hierro, provenientes de la alteracin intemprica y de la formacin de suelos en condiciones climticas tropicales

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hmedas, circulaban y percolaban vertical y horizontalmente aprovechando los planos de fractura de la roca caja relativamente impermeable (limolita areno-arcillosa laminada). La evolucin vertical de algunas de las aureolas de difusin concntrica llev a la formacin de las estructuras columnares. El pequeo engrosamiento en la parte superior e inferior de las columnas, pudo deberse a la existencia de discontinuidades horizontales que favorecieron la dispersin de los fluidos en esta direccin, generando en ambos casos una acumulacin mayor de los oxi-hidrxidos de hierro.

AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen al Ing. Agrim. C. Vsquez Delgado por su desinteresado apoyo en el relevamiento

planimtrico de las columnas en las Grutas del Palacio; a los Profs. Ing. Agr. L. de Len. Lic. M. Verde (F. Ciencias) y Dr. Ferrn Colombo (Univ. Barcelona) por las oportunas sugerencias en campo. Asismismo, a J.L. Olmos, W. Calabria, E. Morales, A. Pereira y J. Loureiro por la colaboracin en alguno de los trabajos de campo.

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BRASIL

ARG

ENTI

NA

Figura 1: Mapa de ubicacin de la zona de estudio Figura 1: Mapa de ubicacin de la zona de estudio

P A Y S A N D

R O N E G R O

S A L T O

A R T I G A S

R I V E R A

T A C U A R E M B C E R R O L A R G O

T R E I N T A Y T R E S

R O C H A

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C O L O N I A

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M O N T E V I D E O

3 3

3 1

5 8 5 6 5 4

R o d e l a P l a t a

3 3

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O c a

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0 100 km

Formacin Libertad

Basamento Indiferenciado

Geosuelo del Palacio

Miembro del Chileno

Gruta del Palacio

Drenaje

Red vial

0 1 km

NN

Figura 2: Carta Geolgica de los alrededores de la zona de estudio.Figura 2: Carta Geolgica de los alrededores de la zona de estudio.

Formacin Mercedes-AsencioFormacin Mercedes-Asencio

REFERENCIASREFERENCIAS

0 m0 m

ESCALA 1:ESCALA 1:

66 44 22 66 1212 1818 2424

300300

EESS

NNOO

Entradaa la gruta

Entrada ala gruta

coraza

A A

0

2 m

A

A Lmite de lacoraza

Direccin de fractura (?)

Columna

Figura 4: Mapa de distribucin de las columnas en las Grutas del Palacio

uruguay-palacio.pdfPgina1Pgina2

palac2.pdfPgina1

fig4columnas.pdfPgina1

Fig5.pdfPgina1

Grfico1.pdfPgina1