Guia de geología Estructural

Nombre y Apellido: Comisión:

Cátedra de Geología Estructural F.C.N. y M. - U.N.L.P.

Año 2012 Trabajo Práctico Nº 6

Pliegues

Elementos de un pliegue. Distintos tipos de pliegues. Interpretación de diagramas  y  . Interpretación de diagramas de frecuencia. Relaciones espaciales entre estructuras planares y lineales.

1. Dibuje el perfil de un pliegue similar con vergencia al oeste. Indique los siguientes elementos: Charnela, seno, puntos de inflexión, superficie del seno, plano axial y plano crestal.

2. El mapa adjunto - Fig.1- representa el afloramiento de una serie de estratos de areniscas y pelitas plegados. Se han tomado datos del rumbo e inclinación de los estratos, los cuales se encuentran indicados en el mapa.

Figura 1

Escala-1:1000

1

Determinar:

a- Rumbo e inclinación del eje del plegamiento b- Tipo de pliegue, ¿se trata de un pliegue cilíndrico, cónico o más complejo? Justificar la respuesta c- Rumbo e inclinación del plano axial.

3.- En los diagramas de curvas de distribución polar - Fig. 2- fueron representados datos de estratificación. Para cada caso (a, b y c): a) Indicar, de ser posible, en los respectivos diagramas el plano axial (P.A.) y el ángulo interflanco(). b) Realizar un perfil esquemático, esquemático, orientado, perpendicular al eje del del pliegue (“perfil del pliegue”) e pliegue”) e indicando los elementos del punto anterior. El punto representado con la letra A en los diagramas representa la traza axial promedio de los pliegues y el indicado con la letra  representa el eje del pliegue.

4.- La fig.3 se realizó dibujando los contactos entre las capas, a partir del afloramiento horizontal de un gneis bandeado (Hornblenda-biotita-cuarzo y feldespato) de la región de los Alpes Suizos a) Construir la traza axial axial de los pliegues e indicar en cada una si se trata de un antiforme o de un sinforme b) Explicar brevemente por qué las direcciones direcciones de las trazas axiales no son paralelas a los ejes de los pliegues c) Indicar la dirección dirección de inclinación inclinación general general de las superficies axiales. axiales.

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Determinar:

a- Rumbo e inclinación del eje del plegamiento b- Tipo de pliegue, ¿se trata de un pliegue cilíndrico, cónico o más complejo? Justificar la respuesta c- Rumbo e inclinación del plano axial.

3.- En los diagramas de curvas de distribución polar - Fig. 2- fueron representados datos de estratificación. Para cada caso (a, b y c): a) Indicar, de ser posible, en los respectivos diagramas el plano axial (P.A.) y el ángulo interflanco(). b) Realizar un perfil esquemático, esquemático, orientado, perpendicular al eje del del pliegue (“perfil del pliegue”) e pliegue”) e indicando los elementos del punto anterior. El punto representado con la letra A en los diagramas representa la traza axial promedio de los pliegues y el indicado con la letra  representa el eje del pliegue.

4.- La fig.3 se realizó dibujando los contactos entre las capas, a partir del afloramiento horizontal de un gneis bandeado (Hornblenda-biotita-cuarzo y feldespato) de la región de los Alpes Suizos a) Construir la traza axial axial de los pliegues e indicar en cada una si se trata de un antiforme o de un sinforme b) Explicar brevemente por qué las direcciones direcciones de las trazas axiales no son paralelas a los ejes de los pliegues c) Indicar la dirección dirección de inclinación inclinación general general de las superficies axiales. axiales.

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5. La foto de la figura 4, fue tomada de un frente serrano de orientación N45°O obteniendo un corte vertical NO-SE.

Figura 4 3

Considerando un eje horizontal y perpendicular al corte se desea saber: a)Tipo de pliegue : Cilíndrico- Cónico- Concéntrico- Homoclinal- Paralelo- Isoclinal- Kink Anisópaco – Antiforme - Sinforme. Elija las opciones correctas justificando en todos los casos las respuestas. b) ¿Cuál es el rumbo e inclinación de la capa en el punto A? Deberá usar la metodología de diagramas de distribución polar utilizando un mínimo de 10 datos que sean representativos y distribuidos uniformemente a lo largo de la capa plegada. c) Rumbo e inclinación del eje del pliegue. d) Defina perfil de Pliegue, ¿Cuál es el rumbo e inclinación del perfil del pliegue? e) Si el eje del pliegue buza 20° ¿cuál sería el rumbo e inclinación del perfil del pliegue?

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Cátedra de Geología Estructural F.C.N. y M. - U.N.L.P. Trabajo Práctico Nº 7 Fallas I: Aplicación de la ley de A nderso n

Ley de Anderson, orientación de esfuerzos en fallas conjugadas.

Ley de Anderson Anderson, en 1951, a partir del criterio de fracturación de Navier-Coulomb, establece una relación entre el campo de esfuerzo que genera las fallas y la disposición espacial de estas fallas. Este autor determina que en el caso de fallas conjugadas y teniendo en cuenta la posición en el espacio de las tres componentes principales de esfuerzo σ1, σ2, σ 3, ortogonales entre si y que cumplan con el requisito de σ 1 > σ2 > σ3, las fallas pueden ser denominadas como: 1.- normales o directas con σ1 vertical y σ2 - σ3 horizontales 2.- inversas con σ3 vertical y σ1 - σ2 horizontal 3.- transcurrentes con σ2 vertical y σ1 - σ3 horizontal. Los tres tipos de fallas propuestos por Anderson están representados en la Figura 1. Estos tres tipos de fallas indican la respuesta de cuerpos rocosos isótropos a cada una de las tres orientaciones posibles cuando una de las direcciones principales de esfuerzo es aproximadamente vertical.

Figura 1. Clasificación de fallas propuesta por Anderson (1951). Relaciones geométricas entre fallas conjugadas y direcciones de esfuerzos principales, en rocas predominantemente isótropas, con ausencia de fábricas planares penetrativas y superficies de baja cohesión como diaclasas o incluso fallamientos anteriores que puedan controlar mecánicamente las fallas conjugadas.

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1.- En un macizo rocoso de areniscas terciarias, fueron medidos juegos de fallas conjugadas que, estadísticamente presentan los siguientes rumbos e inclinaciones generales: Juego 1: N 90º E / 65º S; Juego 2: N 60º O / 72º NE Determinar: orientación de los esfuerzos principales, desplazamiento neto y ángulo de roce interno (Ф) Ф =90º -2 α μ = tg Ф

2.- Para la falla indicada en el mapa con la letra A, Fig. 2. se midió un raque de 90º, teniendo en cuenta esto: a) Calcular los esfuerzos principales. b) ¿Cuál es el rumbo y la inclinación del desplazamiento neto? c) ¿Cuál sería el rumbo e inclinación de la falla conjugada y el desplazamiento neto correspondiente? d) La falla A y su conjugada que componente de rumbo tendrían ¿dextral y/o sinestral?

3.- En la falla F de la Fig. 2 (inclinación 90°) se midió un estriado que buza 10º en dirección NE. a) ¿Cuáles serían los esfuerzos principales? b) ¿Cuál es el rake que forma el estriado sobre el plano de falla?

4.- En el sector SE del mapa de la Fig. 2 se midió una población de fallas menores de rumbo e inclinación promedio N20ºO/50ºNE con un rake de 25º SE y desplazamiento, según el rumbo, dextral. a) Según la clasificación propuesta por Anderson ¿las fallas son directas, inversas o de rumbo?. Justificar la respuesta. b) ¿Cuáles serían los esfuerzos principales? c) Determinar sistema conjugado (orientación y cinemática)

5.- Una falla sinestral N 25º O / 72º SO, con estrías buzando directamente al sur fue relevada en las inmediaciones del Cerro Sombrerito. Calcule la orientación de los esfuerzos principales.

6.- Una falla inversa N30º O / 20º SO presenta estrías en dirección N 240º. Calcule los esfuerzos principales.

7.- Una falla directa N15º O / 58º SO presenta un desplazamiento neto de raque 30º S. La roca afectada es mármol tipo Carrara, como la de la tabla 1. Determinar el campo de esfuerzos correspondiente.

8.- Una falla inversa N 80º E / 10º S presenta en su muro cizallas de Riedel y fracturas tensionales rellenas de calcita N75º O /16º N. Determinar la orientación del desplazamiento neto (DN) y los esfuerzos principales.

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Cheshite Quartzite Westerly Granite Frederick Diabase Gosford Sandstone Carrara Marble Blair Dolomite Webatuk Dolomite Bowral Trachyte Witwaterrand Quartzite

C 0 461 229 487 50 90 507 148 150

S 0 103 37 114 16 23 112 44 31

T 0 -28 -21 -40 -3.6 -7.0 -35 -8 -14

C 0 / T 0 16.5 10.9 12.1 13.5 13.0 14.5 18.5 10.9

194

40

-21

9.3

μ =tang 0.9 1.4 0.8 0.5 0.7 0.9 0.5 1.0

K 5.0 9.7 4.6 2.6 3.7 5.1 2.8 5.8

1.0

5.8

Tabla 1. Compressive C 0 , Shear S0 , Tensile T 0, Fracture Strengths and Coulomb Coefficients μ and K of some Dry Rocks

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Fallas II: Reco no cim iento y análisis de fallas en m apas y en p erfiles geológicos

Reconocimiento y análisis de fallas en mapas geológicos, fotografías aéreas y cortes. Fallas normales, fallas inversas de alto ángulo, corrimientos y fallas de desplazamiento de rumbo. ACTIVIDADES El área de trabajo corresponde a una faja plegada y corrida idealizada (figura 1). En el sector NO de esta zona se realizó un mapa de detalle (figura 2) del cual se entrega un mapa topográfico donde se volcaron los datos estructurales y la geología de manera simplificada y acotada a las trazas de tres perfiles A A’, B-B’ y C-C’ de norte a sur. Sobre la base de estos mapas realizar un informe detallado donde conste: a) Identificación y caracterización de las estructuras pr esentes. b) Descripción de los contactos formacionales. c) Columna estratigráfica a escala. d) Perfiles geológicos, a mano alzada, de las trazas X-X’ (figura 1) y de la traza B-B’ (figura 2). Para la realización del perfil X-X’ utilizar el perfil topográfico adjunto.

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11

12

Figura 2 13

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Año 2012

PERFILES BALANCEADOS EN AMBIENTES CONTRACCIONALES Hay tres factores principales que pueden ser usados para construir perfiles geológicos de rocas estratificadas: 1) La orientación de la estratificación, la foliación y los ejes de los pliegues en cada lugar. 2) La distribución y los espesores de las unidades 3) La naturaleza inicialmente indeformada de las rocas. El hecho de que las rocas eran originalmente no deformadas podría ser vista como trivial, pero es actualmente una clave para la solución de muchos problemas estructurales. En un perfil geológico válido debe ser posible geométricamente quitarle la deformación a las rocas, o sea, el perfil geológico debe ser RETRODEFORMABLE . A este tipo de perfil geológico se lo conoce como Perfil Balanceado o Perfil Compensado.

Figura 1

Definiciones I) Un perfil balanceado o compensado es aquel en que las capas pueden ser restauradas a su forma original, anterior a la deformación. Esto implica que cualquiera sea la magnitud de la deformación, esta debe ser la misma para todas las capas de la secuencia. Existen 4 aspectos fundamentales en la construcción de un perfil geológico: 1) Reunir los datos básicos 2) La interpolación y la extrapolación. 3) Terminar la estructura (que explique los datos básicos) 4) Chequear si es retrodeformable (si está balanceado). 15

Para la construcción de un perfil se debe respetar el estilo estructural. Esto significa que en el perfil se deben dibujar aquellas estructuras que se observan en los afloramientos del área en cuestión (acantilados, cortes de camino, etc.). El uso de estas estructuras lleva a la construcción de un perfil ADMISIBLE . (Si se observa un plegamiento paralelo en superficie no es lógico reconstruir en el perfil un plegamiento similar). En la medida que se realiza el perfil se puede ir restaurando las capas a su estado original indeformado. Generalmente se asume que existe una deformación interna plana y que esta se restringe al plano de la sección. Si la sección puede ser restaurada a su estado original se dice que es un perfil VIABLE (posible).

II) Un perfil balanceado es una sección geológica viable y admisible (Elliot, 1983) Según Elliot hay 4 niveles de confianza de los perfiles geológicos: 1) Una sección desbalanceada. Esta representa una investigación preliminar de la sección, mostrando las estructuras conjeturadas. 2) Un perfil no restaurable o retrodeformable. Esto puede surgir de la mala elección de la línea de la sección (Ej. Una sección que cruce oblicua a un sistema de fallas no puede ser restaurada a su estado indeformado) 3) Una sección restaurable y admisible. Esta sección contiene estructuras tectónicas que satisfacen reglas geológicas (fallas directas que se cortan hacia abajo, etc.) Idealmente un geólogo debería comenzar con este nivel de confianza). 4) Un perfil balanceado válido. Una sección balanceada no es una sección única y por lo tanto debe ser chequeada con los datos de otras secciones, por métodos sísmicos, gravimétricos y aeromagnéticos.

III) Un perfil balanceado no es más que una mera sección estructural a la que se le imponen un mayor número de limitaciones y cuyo dibujo y características dependerá en gran parte de la experiencia y de los sucesivos intentos que se realicen para definirlo. Como se agregan limitaciones adicionales en el balanceo de un perfil, se puede presumir que el mismo una vez terminado, es más preciso. Sin embargo , un perfil balanceado no representa necesariamente la realidad, sino que es simplemente un modelo que al satisfacer limitaciones mas razonables, parece ser más correcto. Por el contrario, un perfil que no está balanceado jamás podrá representar la realidad por lo que ésta es una condición necesaria pero no suficiente (Ramos,1988). El balanceo de perfiles 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 o extensión en una zona. Esto sirve para (Almendinger, 1987): 1) Reconstruir en su posición original, las facies y/o Cuencas sedimentarias. 16

2) Calcular la velocidad de deformación en una región determinada. 3) Determinar el peso de cuerpos alóctonos y calcular la flexión que los mismos ejercen sobre la corteza. 4) Comparar velocidades de deformación continental con velocidad de convergencia de placas. 5) Estudiar los mecanismos de deformación en cinturones de corrimientos, etc. De lo expresado anteriormente se puede deducir la ESCALA de los perfiles balanceados. Estos abarcan generalmente varios km de extensión y de 2-6 km de profundidad hasta los espesores de las placas de la corteza terrestre. Esto se debe a que es necesario tomar toda la estructura mayor para poder balancear el perfil. No obstante, en condiciones especiales se pueden balancear perfiles mucho más pequeños.

Figura 2

La premisa básica de la construcción de perfiles balanceados es la de la compatibilidad de las rocas involucradas en una deformación. Esto implica que la traslación, rotación y deformación interna de los cuerpos presentes en una masa de roca deformada obedecen a reglas geométricas, que son requisitos para que la masa de roca tenga una disposición coherente después de la deformación. En términos generales esta coherencia debe verse en una masa de roca, en la cual no se desarrollan grandes espacios lacios, ni tampoco dos partes de la masa de roca que antes estaban separadas aparecerán ocupando el mismo espacio físico después de la deformación. Por lo tanto la suposición fundamental que se hace para construir un perfil balanceado es la de CONSERVACION DE MASA. En una deformación, un mínimo de materia se convierte en energía; por lo tanto la masa es la misma antes y después de la deformación. Debido a que en una deformación no se producen cambos significativos en la densidad de las rocas esto presupone también una CONSERVACION DEL VOLUMEN. Esto a su vez, puede ser reducido a una CONSERVACION DE AREAS si se trabaja sólo en un perfil bien elegido y hay un muy pequeño acortamiento o alargamiento paralelo al eje de los pliegues 17

(deformación plana). Si los pliegues son paralelos la suposición es reducida a una CONSERVACION DE LONGITUDES. Para hacer uso de la conservación de longitud de las capas en las interpretaciones estructurales, se deben establecer líneas de referencias a ambos lados del perfil; estas fueron presumiblemente paralelas antes de la deformación. Estas líneas están dibujadas como clavos en la Fig. 3a. Después de la deformación las longitudes de las capas entre las líneas de referencia deben ser iguales. Si esto no ocurre la sección está mal o al menos una de las líneas de referencia ha sido deformada. La elección de estas líneas se debe realizar con cuidado. Se deben ubicar en zonas sin deslizamiento entre las capas. Estas líneas deben ser los planos axiales de grandes anticlinales o sinclinales u otros planos sin deslizamiento, tal como un plano perpendicular al buzamiento regional de las zonas de “llanuras” no alteradas (Fig.3b). Si las longitudes de las capas no están balanceadas el perfil debe mostrar una explicación válida del por qué de esta falta de balance. RETRODEFORMACION Si una estructura es el resultado de la deformación debe ser posible geométricamente retrodeformarla a su forma anterior. La retrodeformación gráfica de secciones involucra desplegar los pliegues, invertir el deslizamiento de las fallas, remover las intrusiones y quitarle las distorsiones a las rocas. Una retrodeformación completa es particularmente difícil en rocas intensamente distorsionadas (especialmente en rocas metamórficas en que la deformación varía de un punto a otro de la roca). No obstante , las estructura que se formaron sólo por distorsión interna o pequeña puede ser retrodeformable por métodos sencillos (Suppe,1983).

Figura 3

ESTRUCTURAS DE UNA FAJA PLEGADA CORRIDA Las fallas y pliegues caracterizan la estructura de una faja plegada y corrida y en general se encuentran íntimamente relacionadas entre si. Los pliegues, solo se pueden dar desvinculados de las fallas, en sectores de alta ductilidad o en secuencias donde predomina el comportamiento frágil, los pliegues importantes siempre se vinculan al fallamiento. Es así que en las FPC (fajas plegadas y 18

corridas) en general predominan estructuras mixtas de plegamiento y fallamiento. Principales tipos de pliegues encontrados en una FPC 1) Pliegues por flexión de falla Si la superficie de una falla no es plana, los bancos que se mueven por encima de ella tienen que acomodarse a su forma. El plegamiento que se genera por el acomodamiento de roca sobre una falla que cambia su inclinación se denomina de flexión de falla o fault bend folding . Este tipo de plegamiento fue observado y analizado por diversos autores (Rich, 1934; Dahlstrom, 1970; etc.), sin embargo fue Suppe (1983) quien realizó los primeros modelos geométricos cuantitativos de este tipo de estructura. Los pliegues por flexión de falla son los mas simples de los vinculados a fallamiento. El modelo de Suppe (1983) se basa en la conservación del área en una sección transversal y de la longitud de las líneas estratales antes y después de la deformación. Implica cizalla paralela a la estratificación y por ende no contempla cambio de espesores en los bancos. Elementos geométricos básicos: se dice que una falla corta en forma de plano a una secuencia cuando lo hace paralelamente a la estratificación y en forma de rampa cuando lo hace oblicuamente a ésta. El ángulo con que una rampa se desprende de un plano basal o despegue basal (θ) se denomina ángulo de corte (cut-off angle) o ángulo de paso fundamental y depende de la reología del material en cuestión (fig. 4).

Figura 4

El ángulo de corte es una de las variables mas importantes en los modelos de Suppe (1983), ya que de él dependen los angulos dorsal y frontal de un pliegue por flexión de falla. Se denomina superficie axial (Fig. 4) a la línea (en sección transversal 2D) o la superficie (en 3D) en la que los bancos cambian de inclinación y en los modelos teóricos (Suppe, 1983) debe ser bisectriz del ángulo entre bancos para que estos no cambien de espesor. El espacio entre dos superficies axiales se denomina banda kink (kink band ). En la Figura 5 se muestran tres estadios en la evolución de un pliegue de flexión de falla. El pliegue comienza a crecer en altura (amplitud) hasta 19

llegar a un punto en que ésta se mantiene invariable y comienza entonces a incrementar su longitud de onda. Las superficies axiales fueron marcadas como A, A’, B, B’.Al comenzar a desarrollarse el pliegue A y B se encuentran fijas al bloque basal en los puntos en que las fallas cambia de inclinación (X e Y), en cambio A’ y B’ avanzan (figura 2.2 a y b) haciendo crecer en ancho a las bandas kink A- A’ y B-B’, mientras que el A-B’ disminuye. En el momento en que la superficie axial B’ alcanza el punto X se fija a éste y la superficie axial A (antes fija) comienza a avanzar en forma sincrónica con A’. A partir de este momento las bandas kink B-B´ y A- A’ dejan de crecer manteniendo un ancho constante y la banda A-B’ comienza a ensancharse.

Figura 5

Es así que: La superficie axial B siempre es fija respecto al bloque basal La superficie axial A’ siempre es móvil respecto al bloque basal La superficie axial B’ inicialmente es móvil y luego fija respecto al bloque basal La superficie axial A inicialmente es fija y luego móvil respecto al bloque basal

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Es importante remarcar que una superficie axial móvil respecto al bloque basal se mueve solidariamente a los bancos del bloque colgante y en cambio una superficie axial fija al bloque basal implica que los bancos del bloque colgante roten al pasar a través de ella. Es por esto que las superficies axiales fijas al bloque basal también se denominan activas y las móviles respecto al plano basal se denominan pasivas. Los términos S.A. activa y S.A. pasiva no se relacionan con su posición y movimiento sino que se refieren a la

posibilidad de los bancos o estratos de rotar o no en dichas superficies axiales.

Importante: la nomenclatura utilizada en la literatura se refiere a las superficies axiales del bloque colgante, por lo tanto: * Una superficie axial que sea fija al bloque basal va a ser móvil respecto al bloque colgante y se va a denominar móvil o activa. * Una superficie axial móvil respecto al bloque basal va a ser fija respecto al bloque colgante y se va a denominar fija o pasiva. Es por esta razón y para evitar confusiones que es conveniente utilizar solo los términos activas y pasivas para referirse a las superficies axiales. Suppe (1983), encontró una relación geométrica entre el ángulo de corte θ (figura 6) y el ángulo frontal del pliegue γ (nótese que el ángulo 2 γ representa el ángulo interflanco frontal) para que el perfil balancee, es decir para que todos los bancos mantengan la misma longitud antes y después de la deformación y el área se conserve. La relación encontrada se basa fundamentalmente en un desarrollo trigonométrico, del cual se obtienen un par de ecuaciones que relacionan el ángulo de corte θ con el ángulo frontal γ .

Figura 6

La resolución de estas ecuaciones se puede realizar utilizando los gráficos de Suppe (1983) en los que, en el eje de absisas, se representa el ángulo de corte θ , y en las ordenadas el ángulo frontal γ . Se graficaron curvas para distintos Φ y para Φ = θ tanto para anticlinales como para sinclinales frontales (figura 7). Si se analiza el caso mas sencillo en que Φ = θ, se ve que para ángulos de corte menores a 30º (θ < 30º) existen dos valores que dan solución a la ecuación, para un ángulo de corte de 30º existe solo uno y para ángulos mayores no existe ningún valor que solucione la ecuación.

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Figura 7

22

Desde el punto de vista geológico esto significa que podrían existir dos tipos de pliegues por flexión de falla para ángulos de corte menores a los 30º, que se denominan Modo 1 y Modo 2 (figura 8). Para ángulos mayores al mencionado no existe ninguna estructura de flexión de falla que pueda balancear sin considerar una cizalla interestratal.

Figura 8

Suppe (1983) calculó la cizalla que se produce sobre cada rampa en un pliegue de flexión de falla y definió diferentes dominios de inclinación para bancos que se encuentren sobre distintos números de rampas. En la figura 9 se observa un pliegue de flexión de falla producido por el apilamiento de dos laminas sobrecorridas. En él se marcan los dominios de inclinación que se encuentran en su superficie según el número de rampas apiladas que tengan por debajo. Dominio 0 indica que no existe ninguna rampa que incline a esos bancos, es decir que están horizontales. Los dominios I, II, III, etc., indican que hay una, dos, tres rampas apiladas respectivamente; los valores positivos (+) se refieren a flancos frontales y los negativos (-) a flancos dorsales. La tabla de la figura 9 muestra los valores calculados por Suppe (1983) para los distintos dominios, con entradas según el ángulo de corte θ. Existe una limitación en el apilamiento de rampas para cada ángulo de corte, es decir que por ejemplo, para un ángulo de corte de 23º, no se pueden apilar mas de dos rampas y que el modelo siga balanceando sin aplicar cizalla angular. Es importante destacar que es difícil obtener ángulos frontales muy inclinados o volcados mediante este tipo de mecanismo, ya que por ejemplo para volcar un pliegue producido por corrimientos con un ángulo de corte de 20º, harían falta 23

por o menos cuatro rampas frontales apiladas. Como se vera mas adelante hay mecanismos de plegamiento mucho mas efectivos en este sentido. Figura 9

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ANTE-INCLINACIONES (+) Ang. de paso fund.

I

II

III

IV

V

VI

VII

8º 9º 10º 11º 12º 13º 14º 15º 16º 17º 18º 19º 20º 21º 22º 23º 24º

8.2º 9.2º 10.3º 11.4º 12.6º 13.8º 15.0º 16.2º 17.4º 18.8º 20.2º 21.6º 23.2º 24.8º 26.6º 28.4º 30.4º

16.6º 18.6º 20.9º 23.3º 25.8º 28.5º 31.2º 33.9º 36.8º 40.2º 43.7º 47.4º 52.0º 57.0º 63.6º 72.0º -

25.2º 28.3º 31.9º 35.7º 39.8º 44.3º 48.9º 53.6º 59.0º 65.6º 73.1º 82.2º 97.6º -

33.0º 38.3º 43.3º 48.8º 54.8º 61.5º 68.6º 76.3º 85.9º 99.2º 123.0º -

43.0º 48.6º 55.2º 62.6º 71.0º 80.5º 91.3º 104.0º 124.0º -

52.5º 59.2º 67.6º 77.3º 88.8º 102.0º 119.0º 146.0º -

61.6º 70.2º 80.6º 93.1º 109.0º 128.0º 160.0º -

RETRO-INCLINACIONES (-) Ang. de paso fund.

I

II

III

IV

V

VI

VII

8º 9º 10º 11º 12º 13º 14º 15º 16º 17º 18º 19º 20º 21º 22º 23º 24º

8.0º 9.0º 10.0º 11.0º 12.0º 13.0º 14.0º 15.0º 16.0º 17.0º 18.0º 19.0º 20.0º 21.0º 22.0º 23.0º 24.0º

15.9º 17.8º 19.7º 21.6º 23.5º 25.4º 27.2º 29.1º 30.9º 32.7º 34.4º 36.2º 37.9º 39.6º 41.3º 42.9º -

23.4º 26.2º 28.9º 31.5º 34.1º 36.7º 39.1º 41.5º 43.9º 46.2º 48.4º 50.6º 52.7º -

30.6º 34.0º 37.4º 40.6º 43.7º 46.7º 49.5º 52.3º 54.9º 57.5º 59.9º -

37.3º 41.3º 45.1º 48.7º 52.1º 55.4º 58.4º 61.4º 64.1º -

43.5º 47.9º 52.0º 55.9º 59.5º 62.9º 66.1º 69.0º -

49.3º 53.9º 58.2º 62.2º 65.9º 69.4º 72.5º 75.5º -

Figura 9

“DOMINIOS DE INCLINACION” DE SUPPE – METODO DE BALANCE DE PLIEGUES ASOCIADOS A LA FLEXION DE FALLAS EN UN CINTURON DE CORRIMIENTO No existen reglas universales para balancear perfiles, siendo necesario muchas veces, definir criterios locales, sobre la base de experiencias particulares en determinada área. Muchos aspectos de las metodologías de construcción de secciones balanceadas han sido desarrollados en situaciones geométricas características de regiones marginales de las zonas orogénicas, un ambiente donde una secuencia relativamente delgada (1-6 Km) de sedimentos de plataforma continental, originalmente depositadas sobre un basamento de tipo continental (de rocas ígneas y gneises) ha sido deformada por acortamiento horizontal como resultado de la colisión entre placas. En ciertas regiones el basamento puede llegar a ser muy competente respecto a la cubierta que soporta y esta cubierta a menudo es despegada mecánicamente del basamento por medio de una falla de DESPEGUE o DECOLLEMENT. La falla 25

de despegue generalmente esta localizada en superficies de discordancia o en algún nivel de estratos muy incompetentes dentro de la cubierta sedimentaria (yeso, sal, lutita, etc.). En estas zonas de tectónica de despegue la deformación por sistemas de fallas (muchos son grandes corrimientos) a menudo tiende a predominar sobre otros estilos. A estas fallas se le asocian pliegues Kink, producto del acomodamiento local de estratos cuando las capas son transportadas sobre superficies de fallas con varias rampas.

Figura 10

Basándose en el análisis de los pliegues inducidos por flexión de fallas, Suppe (1985) elaboró un método para construir perfile balanceados en un cinturón corrido y plegado. El método se basa en el concepto de que los pliegues grandes están relacionados a rampas en los corrimientos. La geometría de las rampas da una forma de tipo kink a los pliegues. 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. Hay cuatro supuestos del método (Almendinger, 1987): 1) Los corrimientos tienen una geometría rampa-plano ideal (y las fallas no son lístricas) 2) No hay un cambio en el espesor de los estratos durante la deformación. 3) No hay cizalla en los bancos horizontales. 4) Se conservan las longitudes de las líneas. Las últimas tres son las reglas del plegamiento paralelo. Los perfiles construidos por este método quedan automáticamente balanceados. Los pasos a seguir son los siguientes: 1) Ubicar todos los datos disponibles sobre el perfil topográfico. 2) Identificar los dominios de inclinación homogénea 3) Ubicar las líneas de inflexión sobre los diferentes dominios. Construir los planos axiales bisectores para cada par de dominios adyacentes. 26

4) Interpretar la estructura en el subsuelo, utilizando los planos bisectores como límite de las rampas. Esta etapa es la mas difícil y la que requiere de mayor experiencia. Ejemplos de perfiles desbalanceados

2) Pliegues p or p ropagación de falla

Los pliegues por flexión de falla revisados anteriormente no son muy eficientes para explicar estructuras con limbos frontales volcados sin apilar muchas rampas, sin embargo es muy común encontrar en la naturaleza pliegues volcados vinculados a una sola falla. Suppe y Mendweleff (1990) propusieron un modelo de pliegue – falla que explica este tipo de casos y que denominaron plegamiento por propagación de falla (fault propagation folding ). A diferencia del modelo de flexión donde se genera una falla en forma rápida y limpia y sobre ella se desplaza y acomoda el bloque colgante, en los pliegues por propagación, la falla va creciendo sincrónicamente con el plegamiento. Esto significa que la falla va a tener un punto de terminación o fault tip y que, en consecuencia, el desplazamiento no es constante a lo largo del plano de falla, sino que progresivamente disminuye hacia arriba hasta hacerse cero en el punto de terminación (fig. 11). En la figura 11 se muestra la evolución de un pliegue por propagación de falla. Las superficies axiales fueron marcadas A, A’, B y B’. La superficie axial B es fija con respecto al bloque basal (superficie axial activa) y todas las otras son móviles respecto al bloque basal. Sin embargo A, A’ y B’ también son superficies activas, excepto en casos especiales en que A puede comportarse como pasiva. El pliegue crece hacia arriba y se va haciendo cada vez más puntiagudo. Las bandas kink B-B’ y A- A’ se hacen cada vez mas anchas y la AB’ cada vez mas angosta.

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Figura 11: Evolución de un pliegue de propagación de falla (Suppe y Mendweleff, 1990)

Los pliegues por propagación de falla de espesor de flancos constante es el modelo mas simple y mas común y al igual que en los anteriores (pliegues de flexión de falla), se asume que no hay cambio de espesor de los bancos durante la deformación. Suppe y Medwedeff (1990), realizaron todo el formuleo correspondiente a este modelo de pliegues, el cual se basa en un desarrollo trigonométrico que relaciona el ángulo de corte θ con el ángulo frontal γ y γ*. Nótese que en la construcción de un pliegue de propagación de falla teórico, el banco que está al mismo nivel que el punto de terminación, forma un anticlinal puntiagudo con una única superficie axial que lo bisecta. Los que están por debajo hacen lo mismo, pero están fallados. Los que están por encima no se encuentran fallados y forman un pliegue de techo plano con bancos horizontales y dos superficies axiales. Es por esto que en este modelo se definen dos ángulos frontales, el γ (ángulo de interflanco 2 γ ) y el γ* (ángulo interflanco 2 γ* ). Las fórmulas obtenidas por Suppe y Medwedeff (1990) pueden resolverse utilizando las curvas realizadas por estos autores (figura 12).

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Perfiles Balanceados en amb ientes contraccion ales I

Secciones Balancedas: Introducción. Tipos de pliegues asociados a fallas: Pliegues por flexión o acomodación de falla, pliegues por propagación de falla y pliegues por despegue. Para la mejor comprensión del tema a tratar en las clases subsiguientes se deberán realizar las siguientes actividades (no vinculadas al área de trabajo de las clases posteriores) con el fin de adquirir las herramientas necesarias para resolver secciones balanceadas.

ACTIVIDADES 1.- En el perfil del corrimiento Mashpee (figura 1) indicar los siguientes elementos geométricos básicos: plano basal, rampa basal, plano colgante y rampa colgante.

Figura 1 2.- En el perfil de la figura 2 a) Completar el perfil geológico utilizando el método que elaboró Suppe para un cinturón plegado y corrido. b) Indicar los siguientes elementos: rampa de base, rampa colgante, planos de base, planos colgantes, superficies axiales (activas e inactivas) y sentido de vergencia. c) Calcular el porcentaje de acortamiento del modelo.

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Figura 2 3.- Sobre el perfil topográfico de la figura 3 Realice la reconstrucción del perfil X-Y sabiendo que la secuencia estratigráfica es A-B-C (en orden decreciente de edades) y que los planos axiales de los pliegues están donde se indica.

Figura 3

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4.-Sobre los datos dados en la figura 4 (mapa y perfil a escala 1:100.000): a). Indique la dirección de transporte o vergencia de la deformación. b). Reconstruya la geometría asumiendo un posible despegue en la base de D.

Figura 4

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Perfiles Balanceados en am bientes co ntraccion ales II.

Introducción al análisis de la deformación frágil en una faja plegada y corrida, mediante la descripción y caracterización de los distintos tipos de pliegues y de fallas. Realización de secciones balanceadas sencillas.

ACTIVIDADES: a) Construcción de las secciones balanceadas A- A’, B-B’ y C-C’ indicadas en el mapa de detalle de la zona de trabajo (Trabajo Practico N° 8), asumiendo las siguientes premisas: 1.-El mapa de la zona de trabajo, es un marco teórico idealizado que combina dos modelos de reconstrucción de pliegues asociados a fallas. En el sector occidental se resuelve aplicando el modelo de propagación de falla y en el sector oriental por medio del modelo de flexión de falla o acomodación. 2.-La falla occidental tiene una inclinación de 20º O; la falla oriental aflora con un ángulo horizontal. 3.- Se considera que el horizonte de despegue es la base de la formación B. Se sugiere comenzar por la traza C-C’ y seguir en orden hacia el norte. 4.- La sección A-A´ presenta en su sector oriental una estructura tipo dúplex; por lo tanto se considera ejercicio complementario. Para la realización de las secciones utilizar las trazas de los perfiles con la información geológico-estructural y los perfiles topográficos correspondientes dados (figuras 3, 4 y 5) b) Realizar la reconstrucción palinpástica de la sección B-B´. Indicar si la sección esta balanceada o no justificando la respuesta. Calcular el porcentaje de acortamiento. d) Discutir ventajas y desventajas encontradas en la aplicación de las diferentes metodologías utilizadas en el perfil B-B’ (mano alzada del Trabajo Practico N° 8 versus sección balanceada).

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Año 2012 Trabajo Práctico Nº11

Perfiles balanceados en amb ientes extensionales.

Análisis estructural en ambientes extensionales. Estructuración de cuencas extensionales, fallamiento normal, Tipos de fallas normales: rotacionales y no rotacionales. Planares (modelo dominó) y lístricas.

Modelo Dominó Es el modelo más usado en los análisis estructurales de sistemas extensionales. El modelo implica una rotación contemporánea con la cizalla. En esa rotación, parte del bloque fallado asciende y es sujeto a erosión Estimación de la extensión (β) * Estimación por medición de espesores litosféricos a través de sísmica. * Suma de rechazos en fallas. Modelo dominó. Modelo lístrico. El rechazo horizontal permite medir la extensión:  Dominó: la extensión es menor que la suma de los rechazos horizontales.  Lístrica: la extensión es mayor que la suma de los rechazos horizontales. Las cuencas sedimentarias son unidades geodinámicas de primer orden en la constitución tectónica de la corteza superior. Son rasgos de decenas a centenares de miles de km2 de superficie y hasta decenas de miles de metros de espesor. Para la formación de una cuenca sedimentaria se requiere:  Hundimiento tectónico  Aporte de sedimentos Se debe generar un espacio para alojar los sedimentos. Ese espacio es creado por la subsidencia. La subsidencia implica movimientos verticales originados por la tectónica o por el peso de los sedimentos y/o agua sobre una región. Para que se genere subsidencia tectónica sobre una gran área, debe cambiar el equilibrio isostático por adelgazamiento o engrosamiento cortical:  Adelgazamiento: es el resultado de procesos tectonicos de extensión que producen fallamiento normal.  Engrosamiento: es el resultado de procesos tectonicos compresivos con la generación de corrimientos y fallas inversas. Extension y Rifting Los procesos extensionales que generan cuencas limitadas por fallas normales se denominan en términos generales como rifting .

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La extensión provoca adelgazamiento y ascenso pasivo de astenósfera caliente por debajo de la litósfera para mantener el equilibrio isostático. Este ascenso provoca un fuerte desequilibrio térmico de la litósfera. La subsidencia total resulta de dos componentes:  Subsidencia mecánica, instantánea, inicial, controlada por fallamiento extensional  Subsidencia termal, causada por relajación de las isotermas hasta su posición previa a la extensión. La cantidad de adelgazamiento inicial (subsidencia mecánica) se mide por el factor de extensión β (relación entre la longitud de una linea en el estado deformado y el estado no deformado). La subsidencia termal decrece exponencialmente con el tiempo. Si= d(1-1/ β) Donde: Si = subsidencia inicial d = es un factor que involucra relaciones de densidades y espesores de corteza, manto y astenósfera, temperatura en la base de la litosfera y coeficiente de expansión termal del manto y la corteza (todos estos parámetros no son independientes unos de otros). St = Er (1- exp t) St = subsidencia termal E = coeficiente que depende de las propiedades de la litósfera R = coeficiente que depende del factor β T = tiempo

Aplicación práctica del método k i n k para ambientes extensionales: Apunte explicativo para la elaboración del trabajo práctico

Paso 1: Con el dato de desplazamiento a lo largo de la falla (Df) se conoce el sitio donde se encuentra el punto homólogo de la capa guía que se está dibujando. Así, se sabe la posición de esta capa a ambos lados de la falla. Desde estos dos puntos se trazan dos líneas que inclinen con el ángulo de cizalla oblicua de Coulomb (Y); que es un valor conocido de antemano. Luego se mide la distancia horizontal (Dx) que separa a estas dos líneas. En los puntos donde la falla se flexiona se trazan líneas de igual inclinación que las anteriores. Estas son denominadas como “superficies axiales activas”. Desde estos puntos y a una distancia horizontal de Dx se trazarán líneas con la m isma inclinación (Y), que se llaman “superficies axiales inactivas”, figura 1.

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Figura 1

Paso 2: Para dibujar la capa guía se comienza a partir de su posición al otro lado de la falla, que fuera obtenido en el paso 1. Esta será horizontal hasta que intercepte una superficie axial activa. Desde allí la capa inclinará con un ángulo de “rollover” (d) que se obtiene de un ábaco al cual se ingresa con los valores de ángulo de cizalla oblicua de Coulomb (Y) y la diferencia entre el ángulo de inclinación de la falla (O) a ambos lados del punto de inflexión (F). De esta manera, F = O1 - O2. Así, entre la superficie axial activa y la inactiva, todas las capas inclinarán con un ángulo de “rollover” igual a d, (Figura 2).

Figura 2

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Paso 3: Entre una superficie axial inactiva y otra activa, las capas serán horizontales. En el caso de presentar la falla un nuevo punto de inflexión, se deberá proceder de igual modo que durante el paso 2: calcular el ángulo F. Nuevamente se ingresa al ábaco, y se obtiene otro valor de ángulo de “rollover”, con el que inclinarán todas las capas de este tramo. Una vez que se pasa la superficie axial inactiva, las capas continuarán siendo horizontales, (Figura 3).

Figura 3

Modelo terminado

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Ejercicio 1: Dibujar el bloque al otro lado de la falla, sabiendo que el desplazamiento a lo largo de la falla fue de 800 metros. El ángulo de cizalla oblicua de Coulomb es de 67º.

Ejercicio 2: Dibujar el bloque al otro lado de la falla, sabiendo que el desplazamiento a lo largo de la falla fue de 550 metros. El ángulo de cizalla oblicua de Coulomb es de 67º.

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Año 2012

MAPA ESTRUCTURAL MAPAS ISOPAQUICOS E ISOCORICOS DEFINICION El plano o mapa estructural puede definirse como "la proyección normal sobre un plano horizon tal, de las líneas orig inadas p or la intersec ción del techo o b ase de una capa guía, con planos horizont ales equidis tantes" . A veces el plano de referencia adoptado, o plano de proyección, puede ser un plano inclinado o la superficie topográfica subhorizontal y llana. El mapa estructural permite formarse una idea de la forma de la estructura en tres dimensiones.

CAPA GUIA La capa guía es un nivel o estrato (techo o base), dentro de una secuencia sedimentaria, con características que permiten identificarla y reconocerla con seguridad. Las características distintivas pueden ser su contenido fosilífero, estructura interna, litología, color, etc. Debe tener suficiente extensión areal, para ser reconocida en toda la zona mapeada. Es decir, el mapa estructural se puede confeccionar utilizando cualquier límite de formación, discordancia o formación productora, que pueda ser identificada y correlacionada por medio de datos de perforación, geofísicos del subsuelo o parcialmente aflorantes. Como la mayor parte de las formaciones de interés en las regiones petrolíferas, están por debajo del nivel del mar y por lo tanto profundas, se suele denominar a los mapas ”del subsuelo”, con curvas estructurales (isohipsas) generalmente de valores negativos.

CURVAS ESTRUCTURALES Las líneas o curvas estructurales son aquellas que unen puntos de igual cota o altura de la capa guía, dando contornos que definen la forma estructural. Las líneas estructurales no se cortan, salvo en pliegues volcados o fallas inversas, donde las líneas estructurales que representan la parte inferior de la estructura (infrayacente), se dibujan con línea de trazos.

EQUIDISTANCIA La equidistancia es la distancia vertical expresada en metros, que separa los planos horizontales imaginarios, que cortan a la capa guía y generan las curvas estructurales.

CRITERIOS PARA ADOPCIÓN DE LA EQUIDISTANCIA Cuando diseñamos un mapa estructural, adoptamos una equidistancia, que depende de la densidad o cantidad de puntos disponibles, la exactitud de las cotas de la zona, los buzamientos e inclinaciones predominantes de la estructura y, de la escala del mapa. El espaciado de las curvas estructurales depende de la inclinación ( α de la estructura mapeada: espaciado=equidistancia x c otg. α

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Los contornos deben tener intervalos coherentes con la precisión y el detalle disponible de los perfiles de pozo o geofísicos. Actualmente, en los trabajos de índole regional, los intervalos de contorno menores a 3 m., están por lo general dentro de los márgenes de error de los perfiles.

TECNICAS DE TRAZADO CURVAS Para el trazado e interpolación de las curvas estructurales, podemos apelar a diferentes técnicas de diseño. Se puede aplicar el método de contornos interpretativos, mecánico, de iguales espaciados y su variante de contornos paralelos. Generalmente se utilizan programas específicos para hacer los mapas estructurales a partir de la posición y cotas de la capa guía. Se trata de ubicar los puntos acotados en la planilla de cálculo, según sus coordenadas geográficas " x" e "y", más su cota o altura " z". El programa dibujará mecánicamente el mapa, pero sin el criterio geológico necesario , que debe ser aplicado por el autor, según su experiencia y conocimiento de la geología regional. Los programas generalmente tienen grandes errores en los bordes del mapa por falta de datos y correlación lateral del borde del mismo.

FORMAS ESTRUCTURALES La forma tridimensional de las diferentes estructuras geológicas queda representada en diferentes diseños o modelos de Mapas Estructurales, así por ejemplo las fallas verticales cortan a la capa guía y las líneas estructurales a ambos lados de la falla indican diferencias de cota importantes, dependiendo esta diferencia, del desplazamiento de inclinación de la misma. Las fallas inclinadas, “directas o normales” , generan zonas alargadas paralelas a la falla, sin curvas estructurales (lagunas o gaps), ya que la capa guía falta por un tramo. Las fallas “ inversas y corrimientos” producen solapamientos o superposiciones de las curvas, ya que la estructura se duplica por un tramo. En imbricaciones de importancia, por ejemplo en cinturones plegados y corridos , es dable encontrar varias superposiciones de capas. Los domos y cuencas estructurales, son estructuras cuyas curvas estructurales adoptan diseños básicamente circulares en planta.

Los Braquipliegues, son reconocibles como plegamientos antiformes (braquianticlinal) o sinformes (braquisinclinal), con relaciones largo ancho de sus ejes, en planta aproximadamente 1:4. Los “plegamientos” tienen relaciones geométricas mayores. La siguiente figura ilustra sobre el efecto de una falla inversa sobre un braquipliegue.

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Los monoclinales, sillas estructurales, flexiones, terrazas estructurales, son formas reconocibles en el mapa estructural, como incrementos o disminuciones de la inclinación estructural, generalmente, de carácter local.

Estructuras cerradas, son aquellas limitadas por curvas estructurales cerradas, considerándose el cierre estructural, como la diferencia de altura entre el valor altimétrico de la culminación de una estructura cerrada positiva, y el valor de la última curva estructural que cierra completamente la estructura. A veces se adopta para el cálculo del cierre estructural, la diferencia de altura entre la culminación y la silla estructural adyacente.

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TIPOS DE MAPAS Una vez elegida la capa guía, el trabajo principal consiste el determinar exactamente la cota de los diferentes puntos donde ella se presenta, ya sea aflorante, parcialmente aflorante o totalmente en el subsuelo.

Ejemplo deducción de cotas de la Capa Guía:

Punto 1 2 3 4 5

Cota topog. 600 650 690 622 673

(-)

Espesores(suprayac.) A(37)+B(30) D(20)+C(25)+B(30)+A(37) A(37) C(25)+B(30)+A(37)

=

Cota Capa Guía 583m 578m 585m 581m

Es de fundamental importancia disponer de un Mapa Base, que puede ser el mapa geológico del lugar de trabajo, el mapa topográfico o la fotografía aérea, donde se pueda disponer de los datos fundamentales como ser los afloramientos geológicos, la topografía, las coordenadas geográficas, los puntos de control, con la información capturada del subsuelo, ubicación de perforaciones profundas, etc. La escala de trabajo que debe ser adoptada teniendo en cuenta el grado de precisión y detalles disponibles para la construcción del Mapa Estructural. Hay dos tipos principales de mapas estructurales. Mapas estructurales con control topográfico, que permiten el trazado de curvas estructurales precisas y sin control topográfico, de los que se obtienen mapas de forma estructural con el trazado tentativo de curvas morfológicas. En el primer tipo se debe disponer de base topográfica regular y en ambos casos se debe contar con la columna estratigráfica (sucesión y espesor de las formaciones). Las estructuras que generan reservorios económicos, originadas por plegamiento y fallamiento son las más fácilmente reconocibles, siendo las mas importantes los pliegues anticlinales cerrados (domos estructurales circulares o alargados) y las fallas inversas o corrimientos, en cuyo labio bajo o piso (lowside-footwall) se producen acumulaciones económicamente importantes o reservorios, provocados por el sello superior, que constituye el plano de falla sobrepuesto. Los reservorios fracturados son los que modernamente se estudian con más interés mediante secciones estructurales balanceadas, (ej. Yacimiento Filo Morado, Neuquén), que permite determinar la mayor deformación interna de las estructuras. como por ej. modelos cinemáticos Trishear [ Erslev, E. 1991 Geology 19 y Allmendinger, R.W.1998 Tectonics 17] ). Es de destacar, que la combinación de fallamiento con plegamientos, constituyen los principales yacimientos reconocidos. Ahora se da mucha importancia a los yac. fracturados.

CORTES O PERFILES Un corte transversal estructural, es un corte vertical que muestra la posición actual de las rocas referidas al nivel del mar o cualquier nivel adoptado. Un corte transversal estratigráfico, es aquel en que se representa como horizontal a algún límite de formación, capa guía o alguna discordancia y, se la considera horizonte de referencia. El momento de la formación o depositación del horizonte de referencia, se asume era una superficie básicamente plana subhorizontal (corte paleoestructural).

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CAPTURA DE DATOS PARA LA CONFECCION DE MAPAS ESTRUCTURALES La información necesaria para la elaboración de mapas del subsuelo , generalmente es escasa, debido los grandes costos que se generan al necesitarse de datos que se obtienen mediante perforaciones profundas, métodos geofísicos complejos o exploraciones de superficie, combinadas con técnicas fotogeológicas e imágenes satelitales. Todo esto determina que el geólogo encargado de la confección del mapa, deba tener especial cuidado en la elección de la escala y equidistancia del mismo, como así también delimitar la extensión (fijar los límites laterales) que debe tener el mapa, de acuerdo a la densidad de información disponible como así también de su precisión y confiabilidad. Las perforaciones profundas con su aporte, cuttings, coronas testigos, información del perfilaje del pozo, permiten obtener un perfil geológico atravesado por el mismo, conociéndose la litología mas su cota altimétrica y consecuentemente, la columna estratigráfica que, mediante correlaciones laterales y apoyo geofísico de superficie, permite la confección de mapas estructurales, con detalles de la geología del subsuelo.

MAPAS DE ESPESOR Los denominados Mapas de Espesor son aquellos en los que se refleja la variación de espesor de una capa guía o formación geológica de interés. Así distinguimos dos tipos principales de mapas: Mapa Isopáquico: resulta de proyectar a un plano horizontal las líneas que unen puntos de igual espesor real de la capa guía, mediante las denominadas Líneas isópacas. Mapa Isocórico: mapas de líneas isocóricas que unen puntos de igual espesor aparente vertical.

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Surge por ejemplo de la disponibilidad de datos de perforaciones verticales que atraviesan formaciones inclinadas. En casos de baja inclinación de las capas (α <10º) prácticamente ambos mapas son semejantes y no se recomiendan correcciones, salvo en mapas de gran detalle. Fórmula corrección e=E/cos α (e=espesor ap.vertical, E=espesor real)

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Mediante estos mapas se pueden diferenciar zonas de convergencia o zonas de adelgazamiento de la secuencia, de gran importancia en la geología del petróleo. También permite hacer cálculos de volumen del reservorio y establecer bordes de cuenca, etc. Los Mapas Residuales, son aquellos en los que se restablecen las condiciones tectónicas previas, a una deformación. Es decir se aplica una retrodeformación a los efectos de calcular la evolución de la migración del petróleo, por ejemplo. Por efecto de la pendiente regional, el petróleo se mueve con el agua y gas, tanto vertical como horizontalmente, hasta una roca impermeable que obstaculiza el flujo. El estrato impermeable que cubre a la roca reservorio se denomina Techo, que si dispone de forma convexa hacia arriba, impedirá que el petróleo y gas escapen. Un cambio de permeabilidad lateral en la roca conductora del petróleo que fluye, constituye otro impedimento del flujo. A una región plegada con un cierre estructural determinado, se le suprime el efecto de la pendiente regional , registrada en el último período, situando a las formaciones en la posición que tenían antes del efecto de alabeo. En la práctica se superpone el mapa estructural al mapa de isopendiente regional y se efectúan las correcciones, donde las curvas estructurales de cortan con las de isopendiente, para establecer el primitivo emplazamiento de hidrocarburos y su migración.

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Mapa Estructu ral I

Definición. Curvas estructurales o isohipsas. Criterios para la adopción de equidistancia. Formas estructurales. Flexiones monoclinales, terrazas estructurales, sillas, braquipliegues, domos, fallas. Cierre estructural.

1.- La figura 1 corresponde corresponde a un diagrama en bloque donde se observa observa la Formación Neme. En la Tabla Tabla 1 se ordenaron ordenaron por columnas columnas los los espesores verticales y las profundidades a las que que se encuentra el techo de esta formación. Sobre la base de esta información: a) Realizar el mapa estructural del techo de la Formación Neme Neme utilizando como base la figura 1a. b) Determinar y describir el tipo ti po de estructura representada. c) Construir el mapa isocórico (utilizando la figura 1b) con los valores de la tabla 1. d) Señalar la diferencia que existe entre un mapa isocórico y un mapa isopáquico. e) Determinar la profundidad (m) del techo y base de la Fm. Neme en el punto 17.

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Figura 1 2.- A partir del diagrama en bloque dado en la figura 2:

a) Determinar y describir el tipo de estructura representada en la figura. b) Dibujar un mapa estructural esquemático que represente a cada estructura, asignando valores arbitrarios a las curvas estructurales.

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Figura 2 3.- El mapa de la figura 3 representa un mapa topográfico donde se observa la ubicación de puntos acotados de una capa guía. Los puntos A B y C se encuentran aflorando y los puntos D, E, F, G, H e I son puntos acotados no aflorantes.

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a) Confeccionar un mapa estructural Equidistancia= 100 metros b) Describir la estructura. c) Dibujar el área de afloramiento de la capa guía d) Efectuar un perfil XY

Figura 3 4.-

La figura 4 corresponde al mapa estructural del techo de una capa guía de areniscas porosas. La equidistancia del mapa es de 5 m etros. a) Describir e indicar en el mapa la ubicación de: 1) Domo y/o braquianticlinal, 2) Cuenca estructural, 3) Nariz estructural (eje), 4) Eje sinclinal, 5) Flexión monoclinal, 6) Terraza estructural, 7) Silla estructural. b) Calcular el cierre estructural, donde sea posible. c) Realizar el perfil N-S sobre la traza indicada en el mapa. Indicar las estructuras cortadas y la profundidad a la que se encuentra la cota de 199m (culminación de la estructura positiva) asumiendo que la superficie topográfica es una planicie que se encuentra a 500 m.s.n.m.

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5.- La figura 5a corresponde a un diagrama en bloque en el que se observa una estructura plegada no aflorante. La superficie topográfica, de dicho diagrama se encuentra a una cota de 200 m.s.n.m. (metros sobre el nivel del mar). Sobre la base de la información aportada por una batería de perforaciones realizadas en la zona (Tabla 5), se conoce la cota a la que se encuentra el techo de la Formación B en cada una de las perforaciones. Se tiene como dato adicional la columna estratigráfica (no a escala) de la secuencia sedimentaría que se atravesó con las perforaciones. Con la información disponible se pide: a) Confeccionar el mapa estructural del techo de la capa B, utilizando el mapa de ubicación de las perforaciones (figura 5b ) como base. b) Determinar y describir el tipo de estructura encontrada. c) Determinar el punto estratigráficamente más alto de la capa B (cota máxima)

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Figura 5

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Mapa Estru ctu ral II

Introducción al análisis de mapa estructural. Reconocimiento y caracterización de formas estructurales. Cortes o perfiles estructurales. Mapas de espesor (Isopáquico e Isocórico). En la figura 1 se observa el mapa estructural del techo de la Formación Gato Negro. El área está siendo estudiada exhaustivamente porque es factible que en la zona haya reservas de hidrocarburos, por lo cual se realizó un mapa de detalle de todas las estructuras presentes, con una equidistancia entre curvas estructurales de 50 metros. Las estructuras encontradas fueron: Cuencas, anticlinales, sinclinales, terraza estructural, flexión monoclinal, silla estructural y distintos tipos de fallas. A partir del mapa dado se pide que: a) Reconozca y caracterice todas las estructuras presentes, realizando de cada una de ellas el perfil correspondiente. b) Analice el sector correspondiente al corrimiento. Realice las correcciones necesarias. c) Indique, en los casos que sea posible, el cierre estructural. d) Realizar el perfil X-X’ del techo y base de la Formación Gato Negro.

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Guia de geología Estructural

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