1_Clase_Tectonica_Fajas_Introduccion

GEOLOGÍA ESTRUCTURALGEOLOGÍA ESTRUCTURAL

Ernesto CristalliniErnesto Cristallini

Laboratorio de Modelado GeológicoLaboratorio de Modelado Geológico

FCEyN, UBAFCEyN, UBA

ernestoernesto@@gl.fcen.uba.argl.fcen.uba.ar

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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

LunaTierra

Marte

Nombre Distancia (103 km)

Radio (km)

Masa (kg)

Densidad (g/cm3)

Sol 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 1.9e+27 1.33

Saturno 1,429,400 60268 5.688e+26 0.69

Urano 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

+ Luna

CRATERIZACIÓN

VULCANISMO

TECTÓNICA

Craterización

Tectónica de impacto

Cráter de la Barda Negra, Neuquén Cráter de Arizona, USA

Tectónica de impacto

LunaTierra

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 orteza co ntinen ta l

C A LO 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’

SHAW, CONNORS & SUPPE - © AAPG - 2005

Deformación compresiva: Fajas Plegadas y Corridas

Escalas

•Faja plegada y corrida entera

•Sistemas de fallas y pliegues

•Estructuras particulares (pliegues relacionados a fallas)

Fajas Plegadas y Corridas

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)

Rowan et al., 2004

Combinación de traslación y distorsión

Distorsión

Traslación sobre un despegue

Fajas plegadas y corridas gravitacionales (márgenes pasivos)

tomado de Rowan et al., 2004

Costa de Brasil

Golfo de México

Fajas plegadas y corridas gravitacionales (márgenes pasivos)

Rowan et al., 2004

Evolución de un modelo análogo

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

Margen tipo andino

Margen tipo alpino

Fajas plegadas y corridas en márgenes activos

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

Orógeno de los Pirineos (Muñoz, 1992)

Alpes Occidentales (Schmid et al., 1996)

Himalayas Occidentales (Mattauer, 1986)

tomado de McClay y Whitehouse, 2004

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

432

6 5

1

1 2 3 4

1 2

1 2 3 45

1 2 3 4

E ro s ión

432

6 5

1

1 2 3 4

1 2

1 2 3 45

1 2 3 4

E ro s ión

432

6 5

1

1 2 3 4

1 2

1 2 3 45

1 2 3 4

E ro s ión

Animación

Definiendo algunos términos

•Fricción interna: FI y MU

•Cohesión

•Presión de fluidos y relación LAMBDA

Oncken y Kukowski, 2004

caja de cizalla tipo Hubbert

F = M.A

E = F/S

UNIDADES: 1Pa = 1 N/m2

1MPa = 106 Pa

1GPa = 109 Pa

UNIDADES: 1N = 1 kg.m/s2

1kg = 9,8 N

ó

1efectivo =1-Pf

3efectivo =3-Pf

Allmendinger, 1999 y Davis, Suppe y Dahlen, 1983

alitostáticpresiónfluidosdepresión

gz

Pf

Unidades

N = kg . m . s-2

Pa = N . m-2 = kg . s-2 . m-1

gz = kg . m-3 . m . s-2 . m = N . m-2 = Pa

432

6 5

1

1 2 3 4

1 2

1 2 3 45

1 2 3 4

E ro s ión

432

6 5

1

1 2 3 4

1 2

1 2 3 45

1 2 3 4

E ro s ión

432

6 5

1

1 2 3 4

1 2

1 2 3 45

1 2 3 4

E ro s ión

(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

Godoy

Corrimiento en los Andes chilenos.

Si 0 0

Baja fricción en la base

Alta fricción en la base

Nieuwland, Leutscher & Gast, 2000

Nieuwland, Leutscher & Gast, 2000

432

6 5

1

1 2 3 4

1 2

1 2 3 45

1 2 3 4

E ro s ión

Estructuras fuera de secuencia

CRISTALLINI, 1996

Cordillera del Medio (San Juan)

Quebrada Las Peñas (Mendoza)

Lístricas: fallas en secuencia

Planas: fallas fuera de secuencia

Universidad de Granada (Geodinámica)

SHAW, CONNORS & SUPPE - © AAPG - 2005

Frontal Imbrication ZoneFrontal Deformation Zone

Internal accumulation Zone

Oncken y Kukowski, 2004

Gutscher et al, 1996

Cuñas desarrolladas con alta fricción basal (experimento análogo)

Gutscher et al, 1996

Cuñas desarrolladas con alta fricción basal

Oncken y Kukowski, 2004

Márgenes activos

Acrecionales

No acrecionales

•Acreción frontal (favorece abanicos imbricados)

•Acreción por canal de subducción (favorece aplilamientos antiformales)

Ford, 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

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

Montgomery, Balco & Willett, 2001

Precipitación anual media para Sudamérica occidental

Willett, 1999

Vientos desde la retrocuña

(antepaís)

Vientos desde la procuña

(retropaís)

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

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

El levantamiento orogénico produce aumento en las precipitaciones y por

ende aumento en la tasa de erosión

Montgomery, Balco & Willett, 2001

Montgomery, Balco & Willett, 2001

Fajas plegadas y corridas

• de piel fina (thin skinned)

• de piel gruesa (thick skinned)

Cristallini y Ramos, 2000

Kley et al., 1996

Cristallini y Ramos, 2000

Echevarría et al., 2003

Cristallini y Ramos, 2000

McClay y Buchanan (1992)

Twiss & Moore, 1992

Kusznir, Karner & Egan, 1987

Ciclo de Wilson