Secciones Balanceadas Teoria - Laboratorio Tectónica Andina

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Geotectónica 2014 (U.B.A.) T.P. N° 10
Geotectónica
Trabajo Práctico N° 10
Las fajas plegadas y corridas (FPC)
Perfiles balanceados
I. Introducción
Las fajas plegadas y corridas (fold & thrust belts) se asocian a ambientes tectónicos determinados. La
información de este tipo de estructura permite reconocer las condiciones tectónicas al momento de su formación.
Una FPC queda definida por el arco magmático en un sector y el frente orogénico (thrust front) esto es el lugar
hasta donde llega la deformación producida por el orógeno.
II. Marco tectónico
Las FPC se desarrollan en ambientes de regiones orogénicas adyacentes al antepaís y en los complejos
de subducción con su área de influencia. Estas FPC se encuentran en los márgenes activos asociados a zonas de
subducción y han sido divididas en sintéticas las paralelas a la zona de subducción y antitéticas opuestas a la
misma, (Roeder, 1973).
También se desarrollan FPC asociadas a fallamientos transcurrentes cuya extensión dependerá de las
dimensiones del sistema de desplazamiento de rumbo y de su componente compresiva. En áreas colisionales se
desarrollan FPC cuyas características dependerán de la naturaleza de los elementos corticales que intervengan en
la colisión. Ejemplo: colisión de la placa Asiática con la India originó los Himalayas; los Alpes se originaron por
la colisión de Europa y la placa Apúlica.
1. Faja plegada y corrida antitética y sintética
La vergencia de una faja plegada y corrida nos indica el sentido de transporte tectónico y es opuesta a la
inclinación de la mayoría de las fallas y planos axiales de pliegues de la región. Es decir que si por ejemplo las
fallas y planos axiales de una faja plegada y corrida inclinan al oeste, la vergencia es oriental (ejemplo:
Precordillera Central y Occidental). Si la vergencia es opuesta a la inclinación de la zona de subducción
relacionada con la faja plegada y corrida (FPC), se dice que ésta es sintética de lo contrario es antitética (es decir
que en la FPC sintética, la mayoría de las fallas y planos axiales inclinan en la misma dirección que la zona de
subducción relacionada, y en la antitética hacia una dirección opuesta). Las FPC sintéticas tienen mayor desarrollo
en zonas de colisión, mientras que en regiones de subducción tipo andina, las antitéticas son las más importantes.
Roeder (1973) clasificó a las fajas plegadas y corridas en: 1) Antitéticas: se ubican en el retroarco de un margen
convergente. 2) Sintéticas: se subdividen en: Periféricas o de zonas colisionales y De antearco o complejos de
subducción.
Ejemplos: Himalayas, FPC sintética periférica, la Cordillera de la Costa en Chile, FPC sintética de
antearco; y el sistema Cordillera Principal-Frontal-Precordillera una FPC antitética.
Otra clasificación de las FPC se basa en los niveles estructurales involucrados (Rodgers, 1971). Es así que
las FPC de piel fina o epidérmica (thin-skinned fold and thrust belt) son aquellas en las que no se involucra el
basamento en la deformación y sólo participa en ésta una delgada capa de sedimentos. Los niveles basales de
despegue de este grupo en general no exceden los 7-8 km de profundidad. Las FPC que involucran rocas de
basamento se denominan de piel gruesa o de basamento (thick-skinned fold and thrust belt). Las primeras se
caracterizan por desarrollar estructuras muy continuas en el rumbo correspondientes a corrimientos de bajo ángulo
y plegamientos vinculados donde la separaciones entre los primeros y las longitudes de onda de los segundos son
pequeñas. En general el acortamiento absorbido por este tipo de FPC es mucho mayor que el de las de piel gruesa;
aunque las elevaciones alcanzadas son algo menores. Ejemplos: FPC de piel fina: la Precordillera y las sierras
Subandinas.
La participación de rocas de basamento en la estructura de una FPC puede deberse a diferentes causas.
Una de ellas, si bien no las más importantes, es el aumento del flujo térmico en una región. Al aumentar el flujo
térmico se incrementan las posibilidades de desarrollo de transiciones frágil-dúctiles en niveles corticales
someros (10-15 km de profundidad), éstas pueden constituir niveles de despegue óptimos para el desarrollo de una
FPC de basamento. Un ejemplo de este tipo de proceso se observa en la Puna.
Sin embargo, los mecanismos más eficientes por los cuales se involucra el basamento en una FPC, son el
de inversión tectónica y el de reactivación de antiguas estructuras o zonas de debilidad. En particular, el primero
de ellos es muy común, y se da en mayor o menor grado en la mayoría de la FPC. Las FPC de piel gruesa se
caracterizan por estructuras discontinuas a lo largo de su rumbo, importante participación de fallas inversas de alto
y mediano ángulo y mayor separación y longitud de onda de los pliegues. Son comunes también estructuras
transversales y de transferencia de rechazo. En general el acortamiento es menor que en las de piel fina, y la altura
es algo mayor. Ejemplos de este tipo de FPC lo constituyen los cordones Mercedario-Ramada-Espinacito, la
Cordillera Oriental, el sistema de Santa Barbara, la sierra de San Bernardo, etc.
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III.
Geometrías de las secciones estructurales balanceadas
Un perfil balanceado (PB) es sólo una sección estructural a la que se le imponen un mayor número de
limitaciones y cuyo dibujo y características geométricas dependerá en gran parte de la experiencia y de los
sucesivos intentos que se realicen para definirlo. La información necesaria para realizar un PB es la común en
secciones estructurales: buena y detallada información de campo, conocimiento adecuado de la estratigrafía local,
conocimiento de las formas estructurales, toda información del subsuelo pertinente. Los PB proveen una
geometría más detallada y coherente de la deformación de las FPC y así pueden convertirse en una importante
herramienta para evaluar objetivos de exploración en estos ambientes tectónicos.
Los PB fueron originados en la industria petrolera durante las décadas de los anos 50 y 60, en Calgary,
Canadá. Los primeros PB fueron publicados por Bally, Gordy y Stewart (1966) en las Rocallosas Canadienses,
aunque los conceptos sobre estilos estructurales sobre los que se basaron son mucho más antiguos. El clásico
trabajo de Peach y Horne (1907) sobre el corrimiento del Moine en Escocia fue un hito fundamental para el
conocimiento de las FPC. Estos autores reconocieron por primera vez la existencia de fallas inversas casi
horizontales a las que llamaron thrusts (corrimientos).
Rich (1934) fue uno de los primeros en advertir que los planos de ruptura en estratos resistentes eran más
empinados que en estratos más débiles, donde se ponían horizontales. Este autor fue quien definió las primeras
rampas (ramp) y planos (flats) destacando su importancia en la exploración petrolera, dado que los anticlinales
asociados a las rampas no se extendian por debajo del plano de corrimiento.
Según Dahlstrom la validez geométrica de los PB se puede verificar en forma sencilla por dos reglas: 1) si
se miden la longitud de los estratos, estas deben ser consistentes entre las diferentes secuencias, salvo que medie
entre las mismas una discordancia; 2) en un ambiente geológico específico sólo pueden intervenir una limitada
serie o familia de estructuras afines.
Según Elliot (1983) las estructuras que se dibujan en una sección son aquellas que pueden ser vistas en el
área, ya sea en acantilados, cortes de camino, laderas de montanas, por lo cual el uso de estas estructuras lleva a
una sección estructural admisible, la cual si puede ser restaurada a un estado no deformado, es una sección
viable. Por definición un perfil estructural balanceado debe ser tanto viable como admisible.
Uno de los puntos más importantes introducidos por Elliot (1983) es la necesidad que tienen los perfiles
estructurales balanceados de ser viables, o sea ser suceptibles a ser desarmados y obtener la geometría previa a la
deformación. Si ello no ocurre (y no hay alguna explicación geológica para que ello ocurra), el perfil no será
balanceado. Si la sección deformada es presentada sin el correspondiente perfil restaurado, puede o no estar
balanceada, y sólo mediante su correspondiente restitución se podrá estar seguro de su balanceo.
Muchas veces se infieren sucesiones de fallamiento ordenadas hacia el antepaís, aunque es sabido la
frecuente existencia de fallas fuera de secuencia (out of sequence thrust).
1. Rampas y planos (Ramps y Flats)
La Rampa (ramp) en el sector donde el plano de corrimiento atraviesa contactos formacionales en una
distancia corta. El Plano (flat) corresponde a sectores donde el plano de corrimiento atraviesa los contactos
formacionales a distancias mayores. Esto último ocurre debido a que a lo largo de extensas áreas, los planos de
corrimientos horizontales no son exactamente paralelos a la estratificación. Así en las FPC se encuentran las
siguientes cuatro tipos de relaciones:
Plano colgante sobre Plano yaciente; 2) Plano colgante sobre Rampa Yaciente; 3) Rampa colgante sobre Plano
yaciente; 4) Rampa colgante sobre Rampa yaciente.
2. Principales mecanismos de plegamiento
En las FPC y en las regiones compresivas en general han sido reconocidos varios mecanismos de plegamiento
en gran escala, siendo los principales los siguientes:
a) Plegamiento por flexión de falla (fault bend folding): Consiste en el plegamiento pasivo de la pared
colgante debido a la existencia de escalones en la pared basal.
b) Plegamiento por propagación de falla (fault propagation folding): Es el plegamiento que se produce en el
frente de un corrimiento que se propaga. Este proceso a diferencia del anterior produce estructuras asimétricas con
estratos muy empinados o volcados en el flanco frontal.
c) Plegamiento por despegue (decollment buckling): Es el plegamiento producido por despegue de la
cobertura sobre un determinado horizonte. Suelen producir pliegues tipo cajón (box folding). Es un mecanismo
menos común que los anteriores.
3. Familias de estructuras o sistemas de corrimientos
Los trabajos de Butler (1982) y Boyer y Elliott (1982) presentan una síntesis actualizada de la
nomenclatura vigente en las diversas familias de estructuras (en el sentido de Dahlstrom, 1969, 1970) o como
parte de sistemas de corrimientos. Dichos sistemas fueron subdivididos en imbricados y de duplex.
Cuando una lámina de corrimiento principal se mueve, el próximo corrimiento se propagará o no hacia
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adelante en el frente de la primera lámina. Si no se vuelve a juntar con el corrimiento principal, se formarán
sistemas imbricadados. Cuando dos o más fallas menores se vuelven a unir se desarrollará un duplex (estructura
en vaina limitada por fallas). Estas estructuras son también conocidas como caballos o cabalgamiento.
Teóricamente no existen límites de tamaño para un cabalgamiento. Así en la FPC de Aconcagua se han
llegado a reconocer cabalgamientos de una extensión de hasta 15 Km, tampoco hay límite respecto del
desplazamiento del colgante de un cabalgamiento.
a. Zonas de transferencia: Las zonas de transferencia son aquellas áreas donde un corrimiento termina y
comienza uno nuevo.
b. Corrimientos ciegos: En ciertos casos el acortamiento por plegamiento en superficie puede estar
compensado en un nivel más bajo por el desplazamiento de una falla. Cuando esta falla no llega a la superficie se
está en presencia de un corrimiento ciego. Un verdadero corrimiento ciego pierde desplazamiento hacia arriba y
no a lo largo de un plano de estratificación.
c. Frentes orogénicos: Uno de los problemas más complejos se encuentra en el área de interrelación entre
la cuenca de retroarco o de antepaís no deformada y el frente de corrimientos. En muchos casos el frente de
corrimientos no emerge, planteando diversos problemas a la resolución geométrica de estas estructuras.
Seguiremos la clasificación de Vann et al., 1986 para los frentes orogénicos.
VI. Perfiles balanceados.
Por que se construyen perfiles balanceados? "Si un perfil está balanceado, tiene posibilidades de ser
correcto; si no está balanceado, no es correcto."(Dahlstrom, 1969)
El balanceo de secciones es el mejor método para construir perfiles estructurales con datos limitados y
estudiar de un modo cuantitativo la deformación. Los perfiles balanceados permiten calcular la magnitud del
acortamiento y extensión en una zona, lo cual puede servir de base para:
1. Reconstruir, en su posición original, las facies y/o cuencas sedimentarias.
2. Calcular la velocidad de deformación en una región o provincia geológica determinada.
3. Determinar el peso de cuerpos alóctonos (compresionales o extensionales) y calcular la flexión
que ellos producen en la corteza.
4. Comparar velocidades de deformación continental con velocidades de convergencia de placas.
5. Estudiar los mecanismos de deformación en cinturones de corrimientos, etc.
VII. Metodo de Suppe.
Basándose en el análisis de los pliegues inducidos por la flexión de fallas, Suppe (1983, 1985; Woodward
et al., 1985) elaboró un nuevo método para construir perfiles balanceados. Los supuestos fundamentales de este
método son:
1) En un sistema de corrimientos, la inclinación ("step up angle") de las rampas en el primer escalón a
partir del decóllement basal, es siempre constante.
2) Cada "dominio" de inclinación homogénea que se observe en las secuencias aflorantes en superficie o
sea detectado en pozos, indica la presencia de una rampa (o una serie de rampas) en el subsuelo. Los perfiles
construidos por este método quedan automáticamente balanceados.
En superficie se distinguen varios dominios de inclinación homogénea: 1) Dominios frontales (+I, +II) y,
2) Dominios dorsales (-I, -II, etc.), con inclinación creciente a partir de la zona de charnela (Dominio 0) del
anticlinal. El número asignado a cada dominio indica el número de rampas que existen bajo la superficie (bajo el
dominio +I, una rampa, bajo el -II, dos, etc.). Los planos que bisectan los ángulos entre cada par de dominios
contiguos limitan los extremos de las rampas en el subsuelo. Para construir una sección balanceada utilizando este
método se debe proceder, según Suppe (en Woodward et al., 1985), de la siguiente forma:
1. Ubicar todos los datos disponibles (inclinación, posición de los afloramientos, fallas, datos de pozos,
etc.) sobre el perfil topográfico.
2. Identificar los dominios de inclinación homogénea.
3. Asignar números (+I, +II, etc.) a cada uno de los dominios. Estos indican el número de rampas que
existen bajo cada segmento del perfil.
4. Comparar la inclinación de cada dominio con las de la tablas de dominio y utilizarlas para determinar la
inclinación ("step angle"), progresivamente menor, de las diferentes rampas que se encuentran bajo la superficie
en cada uno de los dominios.
5. Ubicar las líneas de inflexión entre los diferentes dominios. Construir los planos axiales bisectores para
cada par de dominios adyacentes.
6. Interpretar la estructura en el subsuelo, utilizando los planos axiales bisectores como límite de las
rampas. Esta etapa es difícil y requiere de una gran experiencia.
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