Geología Estructural 2012

Tectónica por Desplazamiento de Rumbo (TDR). 1. Características generales: Definición. Frecuencia de la TDR en la litósfera. 2. Terminología y clasificación. Clasificación tectónica (Woodcock y Schmidt 1994), tomando en cuenta la posición en la placa, en la litósfera y en la corteza. Denominaciones: transformantes de dorsal, de límite, ligada a trinchera, transcurrentes ligadas a indentación de desgarre y de intraplaca. 3. TDR en regímenes por cizalla simple y cizalla pura. 4. Estructuras en zonas de cizalla de rumbo, en planta y en profundidad, diseños. Rotaciones. Evolución temporal de estructuras en zonas de DR. 5. Zonas DR oblicuas, convergentes y divergentes. Transpresión y transtensión. Estructura en flor, positiva y negativa. Irregularidades en el plano de falla, curvaturas y sobrepasos. Estructuras pull-apart y push-up. Estructura en cola de caballo, horse, duplex. 6. Cuencas sedimentarias asociadas. 7. Sismotectónica.

Tectónica por Desplazamiento de Rumbo 1. Características generales

Tectónica por desplazamiento de rumbo (TDR) 1. Características generales • Tectónica por desplazamiento de rumbo (TDR): procesos de deformación en una región, a cualquier escala, dominada por una cinemática de desplazamiento de rumbo. • La TDR ocurre a lo largo de un sistema ligado de fallas y zonas de falla o zonas de cizalla dúctil, cuyo desplazamiento total posee una gran componente de desplazamiento de rumbo (bajo ángulo de hundimiento del vector desplazamiento total).

Tectónica por desplazamiento de rumbo (TDR) 1. Características generales Frecuencia de la Tectónica por desplazamiento de rumbo La deformación por desplazamiento de rumbo está concentrada especialmente en los límites de placa con desplazamientos oblicuos o paralelos. 1. El 14% de los límites de placa muestra desplazamientos paralelos al límite. 2. Un 45% de los límites de placa muestra desplazamientos oblicuos. 3. Se estima como mínimo que las componentes de desplazamiento de rumbo están presentes en el 60% de los límites de placa.

Tectónica por desplazamiento de rumbo (TDR) 1. Características generales Otras denominaciones •

Tectónica transcurrente (Transcurrent Tectonics) ó Tectónica de arranque (Wrench Tectonics). Estas denominaciones se han usado dada la aparente sinonimia entre fallas transcurrentes, fallas de arranque y fallas de desplazamiento de rumbo. Actualmente se habla de TDR.

Tectónica por desplazamiento de rumbo (TDR) 1. Características generales Otras denominaciones •

Fallas transcurrentes (transcurrent faults). 1) Son fallas DR subverticales de gran desplazamiento que cortan el basamento continental y la cobertura (Moody y Hill 1956, Freund 1974). 2) Sylvester (1988) propuso que el término quede restringido a fallas confinadas dentro de la litósfera.

•

Fallas de arranque (wrench faults). 1) Concepto dinámico: Fallas con σ2 vertical y σ1 y σ3 horizontales (Anderson 1942). 2) Definición similar a falla transcurrente (Wilcox et al., 1973; Biddle y Chritie-Blick 1985).

Tectónica por desplazamiento de rumbo (TDR) 1. Características generales

•

Generalmente son verticales o subverticales.

•

Es común que se presenten como producto de la reactivación de estructuras preexistentes en el basamento.

•

Por reactivación de corrimientos pueden ser de bajo ángulo.

Tectónica por Desplazamiento de Rumbo 2. Terminología y clasificación

Tectónica por desplazamiento de Rumbo 2. Terminología y clasificación Existe una clasificación tectónica de fallas de desplazamiento de rumbo. Fue inicialmente propuesta por Woodcock 1986, modificada por Sylvester 1988 y nuevamente modificada por Woodcock y Schubert en 1994. Posición

CLASIFICACIÓN TECTÓNICA DE FALLAS DE DESPLAZAMIENTO DE RUMBO

1. En la placa

Límites de placas

2. En la Litósfera

Trans-litosféricas (Transformantes)

Asociadas a límites de placas

Intraplaca

Intra-litosféricas (Transcurrentes, Sylvester 1988)

3.En la Placas mayores Una o ambas TransIntra-cortical corteza / placas cortical Tamaño de menores Placa Tipo de Transformante Transformante Transformante FDR ligadas FDR de FDR de falla de dorsal de límite ó FDR ligada a a desgarre o intraplaca trinchera indentación transferencia

Tectónica por desplazamiento de Rumbo 2. Terminología y clasificación La clasificación toma en cuenta la localización de las FDR en relación a distintos ámbitos geotectónicos:

1) Posición en la placa litosférica. - En el límite de placas - Asociada al límite de placas - Intraplaca 2)

Posición en la litósfera. - Si atraviesan la litósfera (Trans-litosféricas ó Fallas transformantes) - Si no atraviesan la litósfera (FDR intralitosféricas o Fallas transcurrentes)

Tectónica por desplazamiento de Rumbo 2. Terminología y clasificación 3. La clasificación toma en cuenta también la localización de las FDR en relación a la corteza y a placas tectónicas menores. •

Si subdividen - Placas mayores - Una o ambas placas menores

•

Su posición en la corteza - Si atraviesan la corteza (FDR trans-corticales) - Si no atraviesan la corteza (FDR intra-corticales)

Tectónica por desplazamiento de Rumbo 2. Terminología y clasificación Las fallas tranformantes han cambiado su significado, desde su creación:

constante

1) Inicialmente (T.Wilson), sólo como fallas entre segmentos de dorsales oceánicas con un similar vector de expansión y por lo tanto con una longitud constante (Gilliland y Meyer 1976).

2) Posteriormente: como FDR que cortan la totalidad de la litósfera y acomoda completamente el desplazamiento a través del límite de placas. Longitud de cientos de km que cambian a lo largo del tiempo.

Tectónica por desplazamiento de Rumbo 2. Terminología y clasificación Terminología de fallas en la clasificación 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Transformante de dorsal Transformante de límite Transformante ó FDR ligada a trinchera FDR ligadas a indentación FDR de desgarre o transferencia FDR de intraplaca

Tectónica por desplazamiento de Rumbo 2. Terminología y clasificación

Woodcock y Schubert 1994.

Tectónica por desplazamiento de Rumbo 2. Terminología y clasificación

Ramsay y Huber 1987.

1. Fallas transformantes de dorsal

Tectónica por desplazamiento de Rumbo 2. Terminología y clasificación

2. Fallas transformantes de límite

Ej. Sistema de fallas de San Andrés El desplazamiento neto es del orden de 400 km y viene ocurriendo desde hace 29 Ma (Atwater, 1970).

Las velocidades de desplazamiento calculadas son de 55-46 mm/año.

Tectónica por desplazamiento de Rumbo 2. Terminología y clasificación 3. Transformantes o FDR vinculadas a trinchera. Se forman en límites de placa con convergencia oblicua. La cinemática puede resolverse descomponiendo el vector convergencia en una componente de desplazamiento de inclinación y otra componente de rumbo (una falla paralela a la trinchera y hacia el interior de la placa).

Woodcock y Schubert 1994

Yeats et al. 1997

2. Terminología y clasificación Ejemplos: • Falla de atacama (Chile). Falla de Liquiñe-Ofqui (Argentina y Chile), Falla El Tigre (Argentina)

Falla El Tigre (Argentina) Yeats et al. 1997

Tectónica por desplazamiento de Rumbo 2. Terminología y clasificación

4. Fallas de desplazamiento de rumbo ligadas a indentación.

Park y Jaroszewski, 1994

Tectónica por desplazamiento de Rumbo 2. Terminología y clasificación

4. Fallas de desplazamiento de rumbo ligadas a indentación.

Davis y Reynolds, 1996

Tectónica por desplazamiento de Rumbo 2. Terminología y clasificación

4. Fallas de desplazamiento de rumbo ligadas a indentación.

La región de Anatolia corresponde a la placa Turca, la cual está siendo extruída hacia el oeste, debido a la colisión de la placa Arábiga y la placa Euroasiática.

Tectónica por desplazamiento de Rumbo 2. Terminología y clasificación

5. Fallas FDR de desgarrre o transferencia. • Son fallas de pequeña escala restringida a la corteza superior o a la cobertura sedimentaria. • Son parte de sistemas ligados de fallas en cinturones contraccionales o extensionales.

Fallas de desgarre (Tear faults). Cualquier falla de desplazamiento de rumbo o desplazamiento oblicuo que corta transversalmente un cinturón contraccional o extensional. Puede interconectar cualquier tipo de estructura.

2. Terminología y clasificación

Falla de transferencia (transfer fault).. Es una subclase de falla de desgarre, en la que se transfieren los desplazamientos entre dos elementos estructurales similares. Forman rampas laterales.

Ramsay y Huber, 1987

Tectónica por Desplazamiento de Rumbo 3. Regímenes cinemáticos

3. Regímenes cinemáticos Las fallas FDR se pueden desarrollar tanto en regímenes de cizalla pura como de cizalla simple.

Sylvester 1988

Si se desarrolla con exclusividad o en forma preponderante un juego sobre otro, la deformación regional será por cizalla simple.

Si se desarrollan por igual ambos juegos, la deformación regional será por cizalla pura.

Tectónica por Desplazamiento de Rumbo 4. Estructuras en zonas de cizalla de rumbo

4. Estructuras en zonas de cizalla de rumbo • La tectónica por desplazamiento de rumbo, da origen a zonas de cizalla de rumbo. • La estructura interna de estas zonas está controlada por la cizalla simple. Woodcock y Schubert 1994

4. Estructuras en zonas de cizalla de rumbo Orientación de las estructuras en planta

4. Estructuras en zonas de cizalla de rumbo Cizalla de Riedel Estructura en tulipa

Superficie axial de pliegues Estructura en palmera

Woodcock y Schubert 1994

Orientación de las estructuras en profundidad

Faja o zona con la totalidad de las estructuras asociadas

Distinta estructura interna de zonas de cizalla de rumbo

Woodcock y Schubert 1994

• Zonas de pliegues encima de, adyacente a la falla principal ó entre dos fallas de rumbo. • La existencia de pliegues en un solo lado: - cubierto por sedimentos más jóvenes. - Pudieron haber sido desplazados. - rocas con distinta competencia que no responden con plegamiento a esas condiciones. • Mal llamados pliegues de arrastre.

Pliegues escalonados en zonas de cizalla de rumbo (Dibblee 1977)

Sylvester 1988

• El ángulo teórico de las trazas con la ZDP es de 45°, pero se observa en la realidad entre 10° y 35°. • Las orientaciones varían con la profundidad de erosión, con la suma de rotación y con la magnitud de la deformación perpendicular a la ZDP.

Sylvester 1988

Pliegues escalonados en zonas de cizalla de rumbo

Secuencia evolutiva de estructuras observadas en modelos de arcilla (Harding y Lowell, 1979).

Sylvester 1988

Secuencia evolutiva de una zona de cizalla por desplazamiento de rumbo A. Zona incipiente. Pliegues ordenados en echelon. B. Estado temprano de desarrollo con mayor deformación: Cizallas de Riedel cortan la superficie y los pliegues

Secuencia evolutiva de una zona de cizalla por desplazamiento de rumbo C. Estado intermedio. Ampliación de la zona de cizalla. Estructura compleja. Desarrollo de nuevas fallas inversas y fallas normales asociadas. Incremento de la longitud y amplitud de pliegues.

Secuencia evolutiva de una zona de cizalla por desplazamiento de rumbo Estado maduro. Ampliación de la zona y de los pliegues, con el aumento del desplazamiento acumulado. Exposición de niveles más profundos con sus fallas y procesos erosivos asociaos.

Rotación de elementos en el interior de una zona de cizalla (Nelson y Jones 1987). a. Zona no deformada b. Cizalla paralela a la ZDP, sin rotaciones, c. Deformación continua heterogenea. Rotaciones variables d. Bloques con igual rotación por cizallas antitéticas. e. Bloques pequeños con rotación variable.

Secuencia de desarrollo de fracturas de cizalla en una zona de desplazamiento de rumbo

Experimento en caja de arena (Naylor et al. 1986).

Modelo de ordenamiento espacial de estructuras asociadas a una falla de desplazamiento de rumbo dextral (Christie-Blick and Biddle, 1985).

Tectónica por Desplazamiento de Rumbo 5. Zonas de cizalla de desplazamiento de rumbo oblicuas. Transpresión y transtensión

5. Zonas de cizalla de desplazamiento de rumbo oblicuas. 1. Zonas de cizalla por desplazamiento de rumbo simple. 2. Zonas de cizalla por desplazamiento de rumbo oblicuas. Implican una componente de acortamiento o extensión a través de la zona de cizalla, que es compensada respectivamente por espesamiento vertical o adelgazamiento vertical. Esta deformación puede ser analizada como una cizalla pura sobreimpuesta a una zona de cizalla simple (Sanderson y Marchini 1984).

5. Zonas de cizalla de desplazamiento de rumbo oblicuas. 1. Zonas de cizalla por desplazamiento de rumbo simple. 2. Zonas de cizalla por desplazamiento de rumbo oblicuas. 2A. Zonas de cizalla de desplazamiento de rumbo convergente o convergencia oblicua (Wilcox et al. 1973). Cuando está presente una componente de acortamiento transversal a la falla.

Cuando nos referimos al sistema de esfuerzos hablamos de Transpresión. (Modificado de Harland 1971, Sylvester y Smith 1976). Sistema de esfuerzos que opera en zonas de acortamiento oblicuo.

5. Zonas de cizalla de desplazamiento de rumbo oblicuas. 1. Zonas de cizalla por desplazamiento de rumbo simple. 2. Zonas de cizalla por desplazamiento de rumbo oblicuas. 2A. Zonas de cizalla de desplazamiento de rumbo convergente o convergencia oblicua (Wilcox et al. 1973). 2A. Zonas de cizalla de desplazamiento de rumbo divergente o divergencia oblicua (Wilcox et al. 1973). Cuando está presente una componente extensional transversal a la falla. Cuando nos referimos al sistema de esfuerzos hablamos de Transtensión. (Modificado de Harland 1971, Biddle y Christie-Blick 1985). Sistema de esfuerzos que opera en zonas de extensión oblicua.

a) A lo largo de una falla sin irregularidades b) A lo largo de irregularidades (curvaturas, sobrepasos)

Woodcock y Schubert 1994

Estructura en flor Patrón divergente hacia arriba a partir de un tallo. (Harding y Lowell 1939). La estructura ocurre en zonas con desplazamiento de rumbo pero no es diagnóstica. Identificada por lo común en perfiles sísmicos (cortes de subsuelo)

Estructura en flor Estructura en flor positiva. Dominada por fallas inversas-oblicuas (Harding 1985). Estructura en palmera (convexa hacia arriba). Engrosamiento vertical. Dorso o horst en línea. Estructura en flor negativa. Dominada por fallas normales-oblicuas (Harding 1985). Estructura en tulipa (cóncava hacia arriba). Adelgazamiento vertical. Graben en línea. Woodcock y Schubert 1994

Estructura en flor positiva en convergencia oblicua

Sylvester 1988

Estructuras en flor

Irregularidades en el plano de falla  Las fallas no son superficies perfectamente planas en ninguna escala. Presentan irregularidades que son desviaciones del ideal. • Compleja nomenclatura

Si la desviación de la falla es normal al vector desplazamiento es una deformación volumétrica y si es paralelo no. Se han denominado también (Kink y Yieiding, 1983 y King, 1986) barreras no conservativas y conservativas, respectivamente.

(Weertman y Weertman, 1964)

Irregularidades en el plano de falla Curvaturas (Bends)  Crowell (1984) usa restraining (restrictivos) y releasing (de alivio) bends (curvaturas).  Biddle y Christie Blick (1985) usan curvatura convergente (convergent bend): una curvatura en una falla de desplazamiento de rumbo que resulta en un acortamiento cortical general en la vecindad de la curvatura. También curvaturas divergentes (divergent bend).

Woodcock y Schubert 1994

Irregularidades en el plano de falla Sobrepasos o saltos • Sobrepaso (Overstep): una discontinuidad entre dos fallas traslapantes aproximadamente paralelas (sinónimo con stepover de Aydin y Nur, 1982a y b; 1985). • Sibson (1986c) restringe jog para lo que aquí se llama sobrepaso y usa antidilatacional y dilatacional para contracción y extensión.

Woodcock y Schubert 1994

Curvaturas y sobrepasos convergentes (transpresión) y divergentes (transtensión)

Woodcock y Schubert 1994

Curvaturas y sobrepasos convergentes (transpresión) y divergentes (transtensión)

Woodcock y Schubert 1994

Estructuras resultantes Cuencas pull-apart (Burchfiel & Stewart 1966). Estructuras push.up (Aydin y Nur 1982, Mann et al., 1983).

Curvaturas y sobrepasos convergentes (transpresión) y divergentes (transtensión)

Woodcock y Schubert 1994

Vista hacia el oeste de la escarpa de la falla El Tigre.

Desarrollo de cuencas de pull-apart

Mann et al., 1983

Geometrías estructurales a lo largo de una falla de desplazamiento de rumbo.

Woodcock y Schubert, 1994

Modelo de asociación de estructuras por desplazamiento de rumbo divergente

Woodcock y Schubert 1994

Tectónica por Desplazamiento de Rumbo 6. Cuencas sedimentarias asociadas

Cuencas asociadas a desplazamiento de rumbo 1) Cuencas internas. En áreas transtensionales locales a lo largo de tramos de fallas activas. a) Cuencas de cuña de falla (fault-wedge basins). b) Cuencas pull-apart en línea o terminales en abanico. 2) Cuencas externas

Woodcock y Schubert 1994.

a) Cuencas de sag marginales a la falla. b) Depresiones de ángulo de falla. c) Depresiones en el flanco de falla.

Zonas de subsidencia en fallas que se bifurcan (Christie-Blick y Biddle 1985)

Woodcock y Schubert 1994

Tectónica por Desplazamiento de Rumbo 7. Sismotectónica

Terremotos asociados a fallas de desplazamiento de rumbo Existen numerosas evidencias, en las dos últimas centurias, de grandes terremotos (M > 8) en fallas de desplazamiento de rumbo. Rupturas cosísmicas importantes acompañaron a los grandes terremotos; en M=8,6, desplazamiento máximo de 14,6 m, longitudes de ruptura mayores que 400 km. También se registraron terremotos más pequeños, con 40 cm de desplazamiento y menos de 10 km de longitud de ruptura.

Laboratorio de Neotectónica (LANEO)

Fin