5. Mecanismos de plegado, distribución de deformación y evolución de estratos de crecimiento
Hay dos mecanismos principales de plegamiento que ocurre en los pliegues relacionados en campos de fallas : plegado por kink-band, y plegamiento por rotación progresiva(también Conocido como como plegamiento plegamiento -!inge(posición -!inge(posición de de c!arnela"#($stos c!arnela"#($stos dos dos %ecanismos est&n fuertemente in'uenciados por la distribución de la tensión en el pliegue y la geometra de los sedimentos sintectonicos en el bloque colgante de una evolución anticlinal# $n el caso de la migración del kink-band, el material se mueve ) través de las supercies aiales y laos 'ancos anticlinales se ensanc!an, *ero mantienen un bu+amiento constante (uppe et al#, ../"# $sto puede verse claramente en el caso del plegamiento por 'eión (0ig# 1"# 2as supercies aiales en los estratos de pre-crecimiento son paralelas# 2a migración de material a través de las supercies aiales permite $tensión progresiva del volumen de roca# $n la etapa nal de plegamiento, la deformación se distribuye por toda la etremidad del doble+#
(alvini y torti, /334"# 2a sedimentación sintetectónica que ecede el levantamiento del anticlinal se caracteri+a por un estrec!amiento creciente de la banda que tiene supercies aiales convergentes (uppe et al#, ../, !a5 et al#, /336"# $n el caso de la rotación del 'anco, la c!arnela es 7a y los 'ancos rotan, lo que signica que la cada del 'anco aumenta progresivamente (0ig# 18 *oblet y %cClay, ..98 !a5 et al#, /336"# $l mismo volumen de la roca permanece dentro de las supercies aiales y sufre una deformación progresiva# $n el caso de plegamiento de c!arnela 7a, el pliegue tiene un estrec!o fuertemente deformado en el sector de la supercie aial, con la mayor deformación en el )ial, que disminuye !acia los 'ancos (alvini y torti, /334"# $l plegamiento de c!arnela 7a es un mecanismo importante en el caso de separación de plegamiento, como muestran *oblet y %cClay (..9"# 2a evolución de los estratos de crecimiento re'e7a la rotación progresiva de los 'ancos8 por lo tanto la inmersión de los 'ancos muestra un avanico caracterstico# 2os sedimentos sintectonicos se adelga+an !acia el anticlinal# ebido a la rotación de los 'ancos, las supercies aiales cambian su inclinación y algunos materiales también se mueven a través de las supercies aiales# (!a5 et al#, /336"#
6. Plegamiento relacionado con fallas extensionales 2os pliegues relacionados con fallas también !an sido reconocidos en regmenes etensionales# Han sido anali+ados en el campo( Ho5ard y ;o!n, ..<, Coreld y !arp, /3338 !arp et al#,/333", con modelos analógicos (=it!7ack et al#,..3", y simulaciones numéricas (>!alil y %cClay, /33/8 ;in y ?ros!ong, /339"# eis tipos diferentes de fallas etensionales relacionadas con pliegues fueron resumidas por >!alil y %cClay(/33/": a" fallas lstricas se puededenir como curvas fallas normales en los que la superciede falla en la cóncava !acia arriba, y su inmersióndisminuye con la profundidad#
b" 2os bloques que se despla+an reciben el nombre de bloque o labio levantado y bloque o labio !undido indicando el sentido relativo del movimiento de un bloque respecto al otro# c" @nversa, En este caso el plano de falla buza hacia el labio levantado. Ocurre como consecuencia de esfuer+os compresivos# d" $l movimiento a lo largo de la grieta de la falla es !ori+ontal, el bloque de roca a un lado de la falla se mueve en una dirección mientras que el bloque de roca del lado opuesto de la falla se mueve en dirección opuesta# e" *legamientos de propagación de la falla por encima de la lnea de punta de un fallo normal f" Compactación diferencial sobre una escarpa de la falla preeistente# 2os pliegues for+ados también se pueden agregar a esta lista# $l reconocimiento del plegamiento de propagación de fallas en regmenes etensionales puede eplicar la presencia de monoclinales y estratos volcados (!arp $t al#, /333", as como la aparición de sinclinalos de bloque colgante (>!alil y %cClay, /33/"# 2os modelos cinem&ticos para los pliegues etensionales de propagación fueron también desarrollado a base del enfoque tris!ear (Hardy y %cClay, ...8 ;in y ?ros!ong, /339"# #2a gura 4 nos %uestra una comparación de plegado tris!ear contraccional y etensional# Como en el caso de la propagación de fallas de compresión (gura 4)", se supone que eiste una +ona triangular por encima de la lnea de punta de la falla normal (en este caso" que se caracteri+a por un campo de velocidad que disminuye desde el bloque colgante !asta el bloque del pie ?ros!ong, /339"# $ste campo de velocidad determina la velocidad de deformación en la +ona tris!ear#
Como consecuencia de la propagación de fallos, una monocline evoluciona por encima de la lnea de punta de la falla normal (0ig# 4A"# 2a geometra del pliegue y la distribución de la deformación est& fuertemente controlada por la relación de propagación-desli+amiento de la falla (;in y ?ros!ong, /339"# $sto es comparable con los pliegues de propagación de fallas de compresión# 2as altas relaciones * B producen pliegues estrec!os que son menos deformados# $l &ngulo tris!ear es un factor de control importante para la geometra del sinclinal del bloque colgante# 2os &ngulos tris!ear grandes causan solamente pequeas cantidades de deformación del bloque del pie y de synclines anc!os de la pared que cuelgan, mientras que los &ngulos tris!ear pequeos producen el contrario (Hardy y %cClay, ...8 >!alil y %cClay, /33/"# $l enfoque tris!ear permite la simulación de pliegues de propagación de falla etensional asimétrica, que se aseme7an a la geometra de e7emplos de campo (>!alil y %cClay, /33/8 ;in y ?ros!ong, /339"#
7. Plegamiento relacionado con la falla y la estructura de las cuñas deformantes 2os pliegues relacionados con la falla son elementos dominantes de los cinturones de doble+ y empu7e (por e7emplo Aoyer, .D9, Eann et al#, .D9" y las cuas de acreción (por e7emplo, Ai7u-uval et al#, .D/8 ?ulick et al#, /334"# $n general, la geometra global de tales cuas deformantes puede ser descrita por la teora de la cua del factor crtico (avis et al#, .D1, a!len, .D4, a!len et al#, .D4", en la que los pliegues relacionados con fallas son en gran parte responsables de la estructura# 2os caminos de pliegues de 'eión en los regmenes de contracción, tales como las &reas de delta toe y las cuas de acreción, suelen estar dominados por rampas que se suman en una sola capa de decoloración (Foetemei7er y assi, ../8 Corredor et al#, /336"# 2a posición del despegue rocoso inicial est& controlada por la presión del 'uido poroso, la resistencia de las rocas y el modo de acreción de la cua deformante (Aigi et al#, /331"# 2a posición del despegue rocoso inicial dene el &rea de la cua deformante# in embargo, la profundidad del despegue rocoso basal puede variar a lo largo de la !uelga (Aigi et al#, /331"# 2a inmersión de despegue rocoso tiene un fuerte impacto en la geometra de pliegues relacionados con fallas en la pared colgante# %ariotti y oglioni (/333" demostraron que la distancia entre las rampas aumenta con el descenso creciente del despegue rocoso basal# *or otra parte, la distancia entre las rampas es un factor de control para la geometra y la cinem&tica de las cuencas traseras en la parte superior de la cua (oglioni et al#, ...a"# 2a cada de despegue rocoso puede ser también una función de la orientación de la +ona de subducción relacionada# oglioni et al# (...b" demostró que en las +onas de subducción orientadas !acia el oeste, el descolamiento es deformado, mientras que en las +onas de subducción dirigidas de este a noreste, el descolgamiento relacionado rampa !asta la supercie# 2as variaciones en la inmersión del descolamiento también controlan si los pliegues relacionados con la falla ser&n e!umados y erosionados (descomposición plana" o enterrados ba7o sedimentos sintectónicos (%ariotti y oglioni, /333"# )dem&s, también !ay interacción de levantamiento de plegado, subsidencia regional y tasa de sedimentación (oglioni y *rosser, ..<"# 2a elevación total del plegamiento es la tasa de elevación del pliegue menos la de !undimiento regional# Cuando la tasa de elevación del pliegue es superior a la tasa de subsidencia, el pliegue se erosionar& y el solapamiento de los estratos sintectónicos se ale7ar& de la cresta anticlinal# i la elevación total del
plegamiento es negativa y la velocidad de sedimentación es sucientemente alta, los estratos sintectónicos se mover&n !acia la cresta anticlinal (oglioni y *rosser, ..<"# e puede observar una interacción comparable a lo largo de fallas normales# $n tales casos, la subsidencia total es la suma de la subsidencia controlada por fallas y la subsidencia regional8 *uede ser positivo o negativo# )dem&s, la tasa de subsidencia puede ser mayor o menor que la tasa de sedimentación# 2a interacción entre el desli+amiento de fallas, el !undimiento regional, la tasa de sedimentación y las 'uctuaciones del nivel del mar determinan la arquitectura de los estratos de crecimiento a lo largo de fallas normales (oglioni et al#, ..D"# $ste concepto es aplicable a la sedimentación por encima de los anticlinales de rodadura a lo largo de fallas normales#
8. structuras de plegamiento e inversión de falla @nversión se dene como la reactivación de un fallo normal en sentido inverso# )s, las estructuras de inversión se caracteri+an por una evolución de fallas de dos o m&s fases# $n general, el movimiento normal inicial es seguido por un movimiento inverso a lo largo de la misma falla# $l bloque colgante resultante es una caracterstica antiformal que se denomina estructura de Ginversión positivaG (=illiams et al#, .D.", estructura de GarpónG o Gcabe+a de 'ec!aG (%cClay, ../8 %cClay, ../8 "# 2as estructuras de inversión !an sido descritas por varios autores de diferentes lugares (oberts, .D.8 2etou+ey et al#, ..38 2o5ell, ..6", y son caractersticas de cuencas intracontinentales comple7as (>ockel, /3318 %a+ur et al#, /336"# 2as estructuras de inversión pueden ocurrir en un kilómetro (2etou+ey et al#, ..3" a escala de metro (Arandes et al#, /3/"# Iurner y =illiams (/334" ofrecen una revisión e!austiva de las estructuras de inversión# 2as estructuras de inversión son otros e7emplos de plegamiento relacionado con fallas# u geometra antiformal se aseme7a a la forma de los pliegues de propagación de fallas con una etremidad anterior tpicamente escarpada y un miembro trasero suavemente sumergido# 2as anticlinas se pueden formar de dos maneras a lo largo de una estructura de inversión# 2a falla normal inicial puede causar la formación de rollos anticlinales (Jamada y %cClay, /334"# 2os movimientos inversos posteriores producen
Kn anticlinal de inversión de bloque colgante# Jamada y %cClay (/334" demostraron que la forma de estos anticlinales es controlada por la geometra del plano de falla (cóncavo-arriba B conveo-arriba"# 2as fallas listrales conveas producen anticlinales de bloque colgante menos asimétricos que las fallas listrales cóncavas# !. "iscusión 2os modelos cinem&ticos del plegamiento relacionado con la falla evolucionaron desde .D3 en adelante# $l inicio fue el desarrollo de la banda de torcedura %igración (uppe, .D1, uppe y %ed5edeL, ..3", que después se siguieron descripciones numéricas (por e7emplo, =alt!am, .D.8 $rslev, ..8 Hardy y *oblet, ..6"# Iodos los modelos cinem&ticos de plegado relacionado con fallas deben cumplir los criterios generales para modelos en Ciencias de la Iierra como se dene por ?reen5ood (.D."# 2os modelos pueden ser validados mediante la prueba de sus predicciones, aunque debe tenerse en cuenta que los modelos a menudo no son Mnicos y diferentes modelos pueden producir la misma geometra (por e7emplo, I!orb7ornsen y unne, ..<"# esde su desarrollo, las venta7as de estos modelos cinem&ticos se !an !ec!o evidentes# $llos dan una idea de los procesos de deformación en diferentes escalas (Jielding et al#, ..98 2o!r et al#, /33D" y permiten la predicción de par&metros, como la geometra de fallas, que no suelen estar epuestos (avis y Namson, ..48 )llmendinger y !a5, /333"# u enfoque simplista puede aislar factores de control importantes, p# 2a relación de propagación a desli+amiento, como lo demuestran Hardy y 0ord (..<" y )llmendinger (..D"# 2os modelos cinem&ticos numéricos también son capaces de describir diferentes estilos de deformación (=alt!am y Hardy, ..6" y permiten una gran 'eibilidad en la elección de los par&metros de entrada ()llmendinger et al#, /334"# $l uso de modelos cinem&ticos de plegacion relacionados con fallas puede reducir signicativamente las incertidumbres en el 'u7o de traba7o sismico de re'eión mediante la predicción del tra+o de a falla de geometra del pliegue y ubicación de la lnea punta desde la relación de propagación a desli+amiento# )dem&s de estas venta7as, eisten también limitaciones de los modelos cinem&ticos# $n primer lugar, carecen sobre todo de una base mec&nica ()llmendinger et al#, /334"# 2a estratigrafa mec&nica de una sucesión tiene un impacto distinto en el estilo de deformación (por e7emplo, 0isc!er y ;ackson, ..."# Hardy (/3" sealó que los modelos de velocidad como tris!ear sólo pueden describir estructuras a gran escala y la deformación masiva, mientras que el método de elemento distinto es capa+ de reproducir caractersticas a pequea escala y permitir un
an&lisis de deformación m&s detallado# )dem&s, la falta de reologa en el modelo signica que no se consideran aspectos de la evolución temporal# $n el caso de pliegues multicapa, varios par&metros tales como las propiedades de los materiales de las capas individuales, la co!esión de la capa intermedia, los contrastes en las propiedades de la capa y los módulos globales de todo el paquete de capas controlan el comportamiento durante la deformación (=ood5ard, ..<"# ;o!nson y ;o!nson (/33/" !an demostrado que la forma de la etremidad anterior de los pliegues for+ados est& fuertemente controlada por la reologa de la cubierta, pero sólo débilmente controlada por la geometra de la falla# Con modelos geomec&nicos verdaderos debera ser posible, por e7emplo, simular morfologas de doble+ paralelas y similares, o predecir las vas de nuevas fallas# ebido a la necesidad de mantener una continuidad sica, el campo de velocidad de los modelos cinem&ticos no puede incorporar efectos tales como la partición de la tensión# %odelado de elementos nitos y estudios de modelos de diferencias nitas que implementan, p# 2a estratigrafa mec&nica, puede cerrar esta brec!a y permitir el an&lisis de los efectos relacionados sobre la falla y la evolución del pliegue (por e7emplo, trayer y Hudleston, ..<8 og+ioni et al#, /38 )lbert+ y 2ingrey, /3/8 )lbert+ y an+, /3/8 )l#, /3/"# $l modelado de elementos discretos es también una !erramienta apropiada para anali+ar el impacto de propiedades materiales como la estratigrafa mec&nica sobre el estilo de deformación (Hardy y 0inc!, /33<"# 0inc! et al# (/331" demostraron los efectos de la resistencia de la cubierta sobre la geometra de los pliegues de propagación de fallas# $n este conteto, una cubierta débil provoca amplias +onas de deformación con propagación limitada de fallas, mientras que una cubierta con una alta resistencia da como resultado +onas estrec!as de deformación y propagación pronunciada de fallas (0inc! et al#, /331"# $s inmanente que el proceso fsico de generar un modelo cinem&tico requiere 7ar la geometra del modelo, es decir, la geometra de la falla, unidades estratigr&cas y otros marcadores# $l propio modelado aadir& otras restricciones para predecir la geometra de fallas (futura o etendida"# $s inmanente que el proceso fsico de generar un modelo cinem&tico requiere 7ar la geometra del modelo, es decir, la geometra de la falla, unidades estratigr&cas y otros marcadores# $l propio modelado aadir& otras restricciones para predecir la geometra de fallas (futura o etendida"# 2os modelos cinem&ticos de plegamiento de propagación de fallas, plegamiento por 'eión y plegamiento de separación tienden a simplicar ecesivamente los procesos de deformación natural (torti et
al#, ..<"# Con modelos escalados de ca7as de arena, torti et al# (..<" pudieron demostrar que durante la formación de un anticlinal relacionado con el impulso, el régimen cinem&tico cambia de acortamiento en la capa paralela, a través de plegamiento de desprendimiento y plegamiento de propagación de falla, !asta plegamiento por 'eión# $sto demuestra que el mecanismo de plegamiento relacionado con fallas puede cambiar con el tiempo (torti et al#, ..<" y esto debe considerarse en la conguración de modelos cinem&ticos (véase m&s adelante Gel futuro de los modelos cinem&ticos plegables relacionados con fallasG"# )dem&s, todas las fallas y pliegues tienen terminaciones tridimensionales y, por lo tanto, los modelos cinem&ticos 1 son necesarios para !acer frente a las variaciones naturales en el desli+amiento de fallas y la geometra de los pliegues# $n la actualidad, sólo el método tris!ear (Cristallini et al#, /3348 Cardo+o, /33D" puede cumplir este criterio# Otros métodos usan secciones / paralelas para lograr un modelo geométrico 1 desmenu+ado cinem&ticamente# *or e7emplo, el 'u7o paralelo en 1 sólo puede mantener la longitud del lec!o en la dirección de transporte, pero no en ninguna otra sección que sea oblicua a la dirección de transporte (Ianner et al#, /3318 Fiesc! et al#, /34"# 2os modelos de pliegue son una !erramienta importante para predecir la deformación y, por tanto, la orientación y distribución de caractersticas de deformación a pequea escala tales como fracturas (por e7emplo, 0isc!er y =ilkerson, /3338 alvini y torti, /334"# *or lo tanto, tienen una capacidad predictiva (?reen5ood, .D."# in embargo, los resultados dependen fuertemente de qué modelo se utili+a# $n caso de plegamiento de c!arnela 7a, la deformación se concentra en la cresta del anticlinal, mientras que para el plegado activo de la c!arnela se maniesta en los 'ancos (alvini y torti, /33"# $sto acentua en la demanda de modelos cinem&ticos unicados de plegamiento relacionado con fallas#
#$. l futuro de los modelos cinem%ticos de plegamiento relacionados con fallas )unque muc!o traba7o se llevó a cabo en el plegamiento de culparelacionado durante el Mltimo siglo, todava !ay potencial para la investigación adicional# $l futuro traba7o debera enfocarse en la integración de observaciones a escala ssmica y escala de a'oramiento para predecir la orientación de caractersticas como con7untos con7untos o bandas de deformación# $sto requerira el desarrollo de modelos cinem&ticos y geomec&nicos acoplados# 2a comprensión de los
elementos estructurales a pequea escala como los 7untas y las bandas de deformación es crucial para desarrollar modelos m&s completos que consideren la in'uencia de los elementos estructurales sobre el 'u7o de 'uido sub-supercial# $l aumento de la demanda de energa !ace que sea imperativo lograr una me7or caracteri+ación del yacimiento en geologa de !idrocarburos y aplicaciones geotérmicas# 2os modelos de plegamiento cinem&tico relacionados con fallas son una !erramienta fuerte para predecir la orientación de te7idos tectónicos a pequea escala, como lo demuestran 2o!r et al# (/33D" y Arandenburg et al# (/3/"#
Otras investigaciones sobre el plegamiento relacionado con fallas también deben enfocarse en la evolución de los pliegues relacionados con fallas de sedimentos blandos para generar modelos !olsticos de desgaste masivo a lo largo de los m&rgenes continentales# 2a geometra de fallas es m&s complicada de lo que se !a modelado !asta a!ora# $l uso de geometras de fallas naturales aumentara la abilidad de los resultados y conducira al desarrollo de nuevos algoritmos# ecientemente, Arandenburg (/31" reali+ó pasos en esta dirección, que etendieron el algoritmo tris!ear a planos de falla curvados naturalmente# Iodos los modelos cinem&ticos de plegamiento relacionado con fallas en el presente incluyen simplicaciones y limitaciones similares, tales como: # )plican el mismo comportamiento cinem&tico en todo el modelo# i pudieran combinarse, por e7emplo utili+ando un 43P de 'u7o tris!ear y un 93P de falla paralela, esto permitira acercarse a la deformación natural (0ig# 6"# /# on principalmente bidimensionales# 2a deformación natural es siempre tridimensional# 2os modelos bidimensionales sólo pueden
modelar la deformación plana, que es ecepcional en la naturale+a# Iodos los algoritmos actuales deberan intentar dar el gran salto a tres dimensiones# $l resultado sera muc!o m&s realista, aunque a costa de la potencia de c&lculo#
Hay una serie de maneras generales de que los algoritmos podran ser me7orados o incluso nuevos algoritmos escritos# *or e7emplo:
# *ueden utili+arse modelos an&logos, utili+ando, por e7emplo, plastilina o arena, tal ve+ anali+ados usando, p# Eelocimetra de imagen de partculas, para disear nuevos modelos de velocidad para el movimiento de fallas# 2os resultados podran ser convertidos a algoritmos numéricos para el modelado cinem&tico# /# *rueba de tierra# 2os autores opinan que se debera poner muc!o m&s énfasis en el an&lisis de las estructuras naturales (por e7emplo, Ianner et al#, /33"# 2os algoritmos pueden entonces ser discriminados en cuanto a su aplicabilidad a estructuras particulares# Kn algoritmo, sin embargo bueno, es, sin la comprobación de tierra, de muc!o menos valor# 1# $tracción de propiedades materiales a partir de métodos geofsicos, como la re'eión ssmica# $7emplos de esto incluyen la relación de *oisson a partir de las velocidades de re'eión ssmica, es decir, Ep B Es (por e7emplo, ?assa5ay y ic!gels, .D1, Aeilecke et al#, /34"# $sto permitir& introducir par&metros reológicos en los modelos#
##. &onclusiones $l plegamiento relacionado con fallas es uno de los procesos de deformación m&s importantes en la geologa estructural en todas las escalas y se produce en entornos tectónicos muy diferentes (compresión, etensión y !uelga"# in embargo, la evolución de las estructuras puede eplicarse o ser al menos parcialmente reconstruida por modelos cinem&ticos simples# 2os prerrequisitos b&sicos son la presencia de una deformación en capas paralelas y una estratigrafa mec&nica# 2a deformación de la capa paralela es importante para la evolución de los pliegues de desprendimiento y faltas de falla de falla, donde est&n involucrados desprendimientos estratigr&cos 7os# 2a estratigrafa mec&nica determina la posición de los desprendimientos y el desarrollo de las rampas, que son los elementos clave para los pliegues de
dobleces y los pliegues de propagación de fallas# 2a estratigrafa mec&nica también es signicativa para el desarrollo de pliegues de desprendimiento, ya que requieren una pila de unidades de roca menos competentes y competentes# 2os modelos cinem&ticos me7oraron claramente la comprensión de los procesos de deformación que controlan pliegues relacionados con fallas# in embargo, esto no signica que la geometra de plegado esté Mnicamente relacionada con la geometra de falla8 iferentes enfoques cinem&ticos pueden conducir a la misma forma de pliegue#
