GEOLOGÍA ESTRUCTURAL

TRABAJO PRÁCTICO 9 Construcción de secciones geológicas balanceadas. Principios geométricos. Métodos de balance (longitudes estratales, estrato guía y por área). Cálculo de profundidad de despegue, acortamiento o extensión de una sección balanceada. Objetivos Proporcionar al alumno una técnica de construcción y control de modelos para la interpretación de estructuras de superficie y subsuelo. Aplicaciones En la prospección de petróleo.Estimación de los movimientos corticales actuales. Introducción: Una sección balanceada o perfil retrodeformablees un corte geológico profundo que representa el estado deformado de una región y puede ser geométricamente llevado a un estado no deformado sin que se produzca pérdida ni ganancia de material. Debe existir un balance material entre el estado deformado y el no deformado, sin cambios de volumen. Para comprobar que no hubo cambios de volumen en una región estudiada, es necesario analizar la situación en tres dimensiones, lo cual es posible pero difícil de realizar. Una comprobación en dos dimensiones (perfiles) es más sencilla y más aún en una dimensión (longitud de líneas). Por ello en rocas deformadas y metamorfizadas, un perfil retrodeformable sólo es factible si el metamorfismo no superó un grado muy bajo. Si el perfil no es retrodeformable, el modelo no es posible y la solución con los datos disponibles es incorrecta. Un perfil balanceado no representa la realidad, es sólo un modelo que tiene mayor posibilidad de ser correcto porque satisface limitaciones geométricas. Un perfil esadmisiblesi las estructuras dibujadas en una sección son aquellas que se presentan en el área del perfil y pueden ser observadas en cortes naturales, cortes de caminos, fotografías aéreas,imágenes. Si además puede ser restituido a su estado no deformadoes también un perfil viable. Un perfil balanceado debe ser admisible y viable. Suppe (1985) sugiere varios mecanismos de plegamiento para fajas plegadas y corridas: 1.- Pliegues por Flexión de Fallas: Si la superficie de una falla no es plana los bancos que se mueven por encima, tienden a acomodarse a su forma. Elpliegue que se genera sobre una falla que cambia su inclinación, se denomina pliegue por flexión de falla o fault-bendfold(Fig. 1).

Figura 1 Los pliegues por flexión son los más simples de los vinculados a fallamientos. Este Modelo se basa en conservación del área y de la longitud de las líneas estratales antes y después de la deformación. Implican cizalla paralela a la estratificación y por ende no contempla cambios en los espesores de los bancos. Este modelo produce pliegues simétricos GEOLOGÍA ESTRUCTURAL

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2.- Pliegues por propagación de falla: El modelo anterior noexplica los plieguesvinculados a una falla, que tienen flancos frontales volcados. AsíSuppe y Medwedeff(1990), propusieronelplegamiento por propagación de falla, fault-propagationfoldi ng ,modelo que explica este tipo de pliegues. En este modelo se genera una falla que crecelenta y sincrónicamente con el plegamiento (Fig.2).

Figura 2 3.- Pliegues por despegues (detachm entfolds): Se producen por la compresión de uno o más bancos de material de alta ductilidad (evaporitas, arcillitas, lutitasetc.) a los que sobreyacen bancos másconsistentes. El espacio generado por debajo de la cúpula del pliegue puede ser rellenado por el material dúctil sin la necesidad de que existan rampas de fallas en el sistema (Fig. 3)

Figura 3

Otra geometría que se ha descripto explicando secuencias que presentan duplicación y son retrodeformables, son las estructuras denominadas dúplex. Construcción de un perfil balanceado Para una construcción adecuada, es óptimo contar con la mayor cantidad de información directa o indirecta de la geología de superficie y de subsuelo: -Reconocimiento de las estructuras en afloramientos para aplicar algún modelo geométrico adecuado altipo de plegamiento que se manifiestaen la región estudiada. -Datos de perforaciones. -Información geofísica. -Mapa geológico coninformación estructural y estratigráfica detallada. La traza del perfil debe seleccionarse perpendicular a la estructura regional para evitar la distorsión de espesores e inclinaciones. Desviaciones mayores de 30° no son admisibles y necesitan corrección.

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-Para la reconstrucción propiamente dicha es necesario recurrir a métodos geométricos en los que se admite que los espesores permanecen constantes. Tal condición es fundamental para la construcción de un perfil retrodeformable (conservación de masa). -Trazar el perfil topográfico sobre el cual se proyectan los puntos de control, se debe construircon igualescala horizontal y vertical para no distorsionar las inclinaciones y los espesores. -Establecerlos dominios de inclinación y dibujarlas trazas de los planos axialesque los limitan. -Determinar la dirección de transporte tectónico regional. -Representar cada superficie estratigráfica con sus respectivos espesores. Es mejor comenzar a dibujar en la dirección de transporte. -Completar el perfil con todos los contactos litológicos en las profundidades adecuadas con sus correspondientes orientaciones extraídas de los dominios de inclinación. Controldel perfil balanceado Para comprobar si un perfil se puede retrodeformar, conviene seleccionar líneas dereferencia en sectores con deformación mínima. Estas líneas de referencia pueden ser fijas o móviles(pin line pin loss ). Una vez dibujado el perfil, es necesario comprobar su viabilidad. Las técnicas de restitución Por conservación de la longitud de líneas.(Fig. 4) Por conservaciónde áreas. (Fig. 5) Técnicas combinadas Restitución por longitud de líneas La premisa es que se conserva la longitud de lassuperficies limitantes y por ende el espesor de los bancos antes y después de la deformación. Para esta restitución se mide la longitud de cada banco entre dos líneas. Estaslíneas se llaman líneas de fijación o pin line. La longitud de los bancos se pueden medir con reglas, compás un papel de calcar etc. Para ello debemos elegir un punto de fijación preferentemente en un sector que no haya tenido desplazamiento interestratal, un sector poco o no deformado, o en el antepaís. Luego se debe volver los estratos a la posición previa al movimiento que los deformó es decir realizar el recorrido inverso hasta que los estratos queden en posición horizontal y las fallas en el lugar en que se produjeron.

Figura 4 Restitución por aéreas Se supone que no hay cambio de volumen o área.Se utiliza tanto en casos en los que se mantiene contante el espesor de los bancos como en aquellos que esto no ocurre.

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Figura 5

La profundidad a la cual se produce el despegue horizontal, se puede calcular, si se conoce el acortamiento(Fig. 5). El área de la estructura a restituir ubicada por encima del nivel regional debe ser igual al producto de laprofundidad de despegue (h) por el acortamiento (s). Si se conoce el área (a) y la profundidad de despegue (h) se puede calcular el acortamiento s=a/h Si se conoce el perímetro de la estructura y el acortamiento se calcula por longitud de líneas se puede calcular la profundidad de despegue. Para medirel área hay métodosprecisosque utilizan programas de computación adecuados. Métodos combinados: Se combinan los dos anteriores y son útiles en sectores de fajas plegadas y falladasque involucran tanto el basamento como cuencas sedimentarias. Cálculo de acortamiento oestiramiento: Una vez realizada la restitución el acortamiento o extensión se expresa como porcentaje: s=(li - lf).100/li li:es la longitud del banco antes de la compresión lf: después de la compresión. En el caso de extensión e = (lf - li).100/lf BIBLIOGRAFIA CONTINENTAL DEFORMATION 1994.Edited by PAUL L. HANCOCK University of Bristol, U.K. Contributions to THE TECTONICS and GEOPHYSICS of MOUTAIN CHAINS 1984. Edited by Robert D. Hatcher, Jr. Harold Williams and IsidoreZietz Ghosh. S. K., 1993. Structural Geology: Fundamentals and Modern Developments. PergamonPress. Mitra, S. 1989. Estructuras Duplex y Sistemas de Corrimientos Imbricados. Comunicación de YPF Ragan, D. 1980. Geología Estructural . Introducción a las Técnicas Geométricas. Edicines Omega. Ramsay, J. G. y Huber, M. I., 1987: The Techniques of Modern Structural Geologv, Volume 2 Folds and fractures. Academic Press, London. Suppe, J., 1985. Principles of Structural Geology.Prentice Hall. SuppeJ.yMedwedeff D.A.,1990. Geometry and Kinematics of Fault-Propagation Folding.EclogaeGeologicaeHelvetiae. 83(3):409-454 Woodward, N., Boyer, S. y Suppe, J. 1987. An Outline of Balanced Cross-Sections.University of Tennesee. Department of Geology.

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Ejercicio 1 En el perfil de la Figura 6 dibuje la sección no deformada y calcule su acortamiento. Ejercicio 2 En la figura 7, determine si la sección está o no balanceada. Explique. Ejercicio 3 De la observación de una Hoja Geológica y de la descripción que la acompaña, obtener la mayor información posible sobre: -Columna geológica. -Niveles de discontinuidad (edades de plegamientos y fallamientos). -Espesores de las formaciones. -Contactos geológicos. • Elija una traza de perfil sobre la hoja geológica. • Trazar el perfil topográfico empleando escala conveniente. La escala horizontal debe ser la misma que la vertical. • Sobre el perfil topográfico volcar la toponimia y contactos geológicos. • Con toda la información obtenida, preparar el perfil. Es conveniente realizar controles (conservación del área o longitud de estratos deformados), a medida que progresa la reconstrucción. • Calcular la profundidad de despegue y la profundidad del basamento. • Realizar la retrodeformación del modelo terminado para comprobar que la reconstrucción geométrica realizada es viable. Tomar como referencia la unidad mejor representada en el perfil. • Comparar áreas y longitudes en el perfil deformado y en el no deformado. • Calcular el porcentaje de acortamiento en la zona estudiada. • Realizar un breve informe de los resultados obtenidos. • Colorear los perfiles utilizando los colores de las unidades del mapa respectivo

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Ejercicio 1

Figura 6

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Ejercicio 2

Figura 7

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Esquema de presentación de la sección balanceada

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