1_clase_tectonica_fajas_introduccion

GEOLOGÍA ESTRUCTURAL

Ernesto Cristallini Laboratorio de Modelado Geológico FCEyN, UBA [email protected]

http://aviris.gl.fcen.uba.ar/IGPUBA http://fajasplegadas.googlepages.com Password: FPC2005

Geología estructural y tectónica Vamos a estudiar los procesos de deformación de las rocas que ocurren en nuestro planeta

Objetivos del curso •Entender los fenómenos de deformación de la corteza terrestre •Entender la formación de estructuras capaces de alojar hidrocarburos •Estudiar distintos modelos geométricos que sirven para predecir configuraciones estructurales y zonas de daño estructural •Técnicas aplicadas en la construcción de secciones balanceadas

Tectónica de Placas

Luna

Tierra

Marte

+ Luna

Nombre Sol

Distancia Radio Masa Densidad 3 (10 km) (km) (kg) (g/cm3) 0 695000 1.989e+30 1.410

Mercurio 57,910

2439.7 3.303e+23 5.42

Venus

108,200

6051.8 4.869e+24 5.25

Tierra

149,600

6378.14 5.976e+24 5.515

Luna

384.4

1737.4 7.349e+22 3.34

Marte

227,940

3397.2 6.421e+23 3.94

Júpiter 778,330

71492

Saturno 1,429,400 60268 Urano

1.9e+27

1.33

5.688e+26 0.69

2,870,990 25559

8.686e+25 1.29

Neptuno 4,504,300 24746

1.024e+26 1.64

Plutón

5,913,520 1160

1.29e+22 2.05

CRATERIZACIÓN

VULCANISMO

TECTÓNICA

Craterización

Tectónica de impacto

Cráter de la Barda Negra, Neuquén

Cráter de Arizona, USA

Tectónica de impacto

Luna

Tierra

Marte

CRATERIZACIÓN

VULCANISMO

TECTÓNICA

Monte Olympus (Marte) 24 km de altura 500 km de diámetro Volcán en escudo

Volcanes de la Tierra

CRATERIZACIÓN

VULCANISMO

TECTÓNICA

Marte

Valle Marineris

ANIMACION

Límites entre placas

C o r t e z a c o n t in e n ta l

C ALO R

..\..\Animaciones\Tectonica\tecall1_4.avi

Ciclo de Wilson

Sistema extensivo (rift)

Sistema compresivo (faja plegada y corrida)

Oldoinyo Lengai, an active volcano in the East African Rift Zone

ANIMACION

ANIMACION

Resumen Ciclo de Wilson

Pausa 10’

Deformación compresiva: Fajas Plegadas y Corridas

SHAW, CONNORS & SUPPE - © AAPG - 2005

Fajas Plegadas y Corridas

Escalas •Faja plegada y corrida entera •Sistemas de fallas y pliegues •Estructuras particulares (pliegues relacionados a fallas)

margen pasivo margen activo

Margen activo

Margen pasivo

Se desarrollan las fajas plegadas y corridas más comunes y más importantes. Se vinculan a esfuerzos tangenciales.

No son muy comunes ni importantes las fajas plegadas y corridas. Se vinculan a acomodación por gravedad.

Fajas plegadas y corridas gravitacionales (márgenes pasivos)

Traslación sobre un despegue

Distorsi ón

Combinación de traslación y distorsión

Rowan et al., 2004

Fajas plegadas y corridas gravitacionales (márgenes pasivos) Golfo de México

Costa de Brasil

tomado de Rowan et al., 2004

Fajas plegadas y corridas gravitacionales (márgenes pasivos)

Evolución de un modelo análogo

Rowan et al., 2004

Margen activo

Margen pasivo

Se desarrollan las fajas plegadas y corridas más comunes y más importantes. Se vinculan a esfuerzos tangenciales.

No son muy comunes ni importantes las fajas plegadas y corridas. Se vinculan a acomodación por gravedad.

Fajas plegadas y corridas en márgenes activos • sintéticas • antitéticas

margen pasivo margen activo

Fajas plegadas y corridas en márgenes activos

Margen tipo andino

Margen tipo alpino

Cuñas doblevergentes (doubly vergent thrust wedges) en márgenes colisionales tipo alpino

McClay y Whitehouse, 2004

Cuñas doblevergentes (doubly vergent thrust wedges) en márgenes colisionales tipo alpino tomado de McClay y Whitehouse, 2004 Alpes Occidentales (Schmid et al., 1996)

Himalayas Occidentales (Mattauer, 1986)

Orógeno de los Pirineos (Muñoz, 1992)

Cuñas doblevergentes (doubly vergent thrust wedges) en márgenes colisionales tipo alpino

Modelado análogo tomado McClay y Whitehouse, 2004

Modelado numérico de elementos finitos tomado Beaumont, Muñoz, Hamilton & Fullsack, 2000

cuña sintética

cuña antitética

Animación 1 2

E r o s ió n 1 2 3 4 1 2

1 2

3 4

1

E r o s ió n 1 2 5 1 2

E

3 4

1 2 3 4

3 4

6 5 1

2 3

4

6 5 1

2 3

6

Definiendo algunos términos •Fricción interna: FI y MU •Cohesión •Presión de fluidos y relación LAMBDA

caja de cizalla tipo Hubbert

UNIDADES:

1N = 1 kg.m/s2 1kg = 9,8 N

F = M.A E = F/S Oncken y Kukowski, 2004

UNIDADES:

1Pa = 1 N/m2 1MPa = 106 Pa 1GPa = 109 Pa

ó

σ1efectivo =σ1-Pf σ3efectivo =σ3-Pf Unidades

Pf presión de fluidos λ= = ρgz presión litostática

N = kg . m . s-2 Pa = N . m-2 =

kg . s-2 . m-1

ρgz = kg . m-3 . m . s-2 . m = N . m-2 = Pa Allmendinger, 1999 y Davis,

Suppe y Dahlen, 1983

1 2

E r o s ió n 1 2 3 4 1 2

1 2

3 4

1 2

E r o s ió n 1 2 5 1 2

3 4

E r o s ió n

3 4

1 2 3 4

6 5 1

1 2 2 3

4

6 5 6

3 4

(si ρf = 0 entonces α’ = α)

(si ρf = 0 entonces Фb’ = Фb) Recordemos que λ = presión de fluidos / presión litostática y que μb= tan φb Ver derivación de ecuaciones en Davis, Suppe & Dahlen (1983) Davis, Suppe & Dahlen (1984) Dahlen (1990)

Dahlen, 1990

ó

Fallas planas

Fallas lístricas

Ramos

Corrimiento en los Andes chilenos.

Godoy

Si

0

0

Baja fricción en la base

Alta fricción en la base

Nieuwland, Leutscher & Gast, 2000

Nieuwland, Leutscher & Gast, 2000

1 2

E r o s ió n 1 2 3 4

1 2

3 4

6 5 5 1 2

3 4

Estructuras fuera de secuencia

1

2 3

4

Cordillera del Medio (San Juan)

CRISTALLINI, 1996

Quebrada Las Peñas (Mendoza)

Planas: fallas fuera de secuencia

Lístricas: fallas en secuencia

Universidad de Granada (Geodinámica)

SHAW, CONNORS & SUPPE - © AAPG - 2005

Frontal Deformation Zone

Oncken y Kukowski, 2004

Frontal Imbrication Zone

Internal accumulation Zone

Cuñas desarrolladas con alta fricción basal (experimento análogo)

Gutscher et al, 1996

Cuñas desarrolladas con alta fricción basal

Gutscher et al, 1996

Acrecionales Márgenes activos No acrecionales

•Acreción frontal (favorece abanicos imbricados) •Acreción por canal de subducción (favorece aplilamientos antiformales)

Oncken y Kukowski, 2004

Ford, 2004

Cuenca de antepaís simple

Cuenca de antepaís con depósitos de tope de cuña y ángulo basal alto

Cuenca de antepaís con depósitos de tope de cuña y ángulo basal bajo

Ford, 2004

Universidad de Granada (Geodinámica)

•Dependencia TOPOGRAFIA – TECTÓNICA •Dependencia TECTÓNICA – TOPOGRAFÍA?

•Dependencia CLIMA – TECTÓNICA •Dependencia TECTÓNICA – CLIMA?

INTERDEPENDENCIA CLIMA – TOPOGRAFÍA - TECTÓNICA

•Dependencia TOPOGRAFIA – TECTÓNICA

•Dependencia TECTÓNICA TOPOGRAFÍA

Marques y Cobbold, 2002

Marques y Cobbold, 2002

LaMoGe

García et al. en preparación

•Dependencia TOPOGRAFIA – TECTÓNICA •Dependencia TECTÓNICA – TOPOGRAFÍA?

•Dependencia CLIMA – TECTÓNICA •Dependencia TECTÓNICA – CLIMA?

INTERDEPENDENCIA CLIMA – TOPOGRAFÍA - TECTÓNICA

Precipitación anual media para Sudamérica occidental

Montgomery, Balco & Willett, 2001

Vientos desde la retrocuña

Vientos desde la procuña

(antepaís)

(retropaís)

Generación de un frente de exhumación bien marcado. Se puede invertir la asimetría topográfica haciéndose mayor hacia la procuña.

Migración y ampliación de la zona de máxima exhumación hacia la procuña (retropaís) sin cambiar el patrón de asimetría de exhumación.

El levantamiento orogénico produce aumento en las precipitaciones y por ende aumento en la tasa de erosión

Willett, 1999

Montgomery, Balco & Willett, 2001

Montgomery, Balco & Willett, 2001

Fajas plegadas y corridas • de piel fina (thin skinned) • de piel gruesa (thick skinned)

Kley et al., 1996

Cristallini y Ramos, 2000

Cristallini y Ramos, 2000

Echevarría et al., 2003

Cristallini y Ramos, 2000

McClay y Buchanan

Twiss & Moore, 1992

Kusznir, Karner & Egan, 1987

Ciclo de Wilson