Download Introducción a las Ciencias Terrestres

Expresion topografica de
estratos plegados (folded)
GEOL 4017: Cap. 9
Prof. Lizzette Rodríguez
Introduccion
• Factores que controlan la expresion geomorfica
de estratos sedimentarios plegados:
– Rapidez de deformacion de corteza
– Geometria tridimensional de estructuras rocosas
– Erosion diferencial de rocas envueltas en la
estructura: resistencias diferentes
• Como la rapidez de meteorizacion y erosion es
mas alta que la de plegamiento -- la mayoria de
los terrenos desarrollados en estructuras
plegadas se relacionan a erosion diferencial y no
a su forma inicial (causada por deformacion)
Formas iniciales
• Si rapidez de erosion es < que rapidez de plegamiento,
el plegamiento de las rocas en anticlinales (estratos
mas antiguos en centro) y sinclinales (estratos mas
jovenes en centro) inicialmente resulta en anticlinal
ridges (alto topografico coincide con alto estructural) y
valles sinclinales (topographic low coincide con el
structural low)
• Se siguen llamando de esta forma mientras la cresta o
valle topografico coincidan con el eje estructural del
anticlinal o sinclinal
Formacion de pliegues, por
fuerzas compresionales
Relacion entre anticlinales,
sinclinales y fallas
Crestas anticlinales y
valles sinclinales
Erosion diferencial
• Variaciones en meteorizacion y erosion de
rocas sedimentarias causa que se reduzcan o
eliminen las rocas debiles, dejando las
resistentes mas altas topograficamente
– Ej. areniscas forman crestas, lutitas forman valles
• Efectos del clima en rocas como calizas
• Rocas facilmente erosionadas quedan en valles,
donde llevan el drenaje. Rocas resistentes
forman divisorias entre drenajes.
Expresion geomorfica de rocas
homogeneas o horizontales (flat-lying)
• Terrenos donde se forman patrones dendriticos de
drenaje, por la falta de guia (guidance) estructural
(estructuras no guian la erosion de corrientes de
forma efectiva):
– Estratos horizontales
– Superficies de rocas homogeneas
– Estratos gruesos y masivos de arenizcas (no diaclasados ni
fallados)
– Plutones grandes (no diaclasados ni fallados)
– Cuerpos masivos de lava o material piroclastico
– Rocas metamorficas cristalinas de estructura compleja
Cont. Exp. geomorf. de rocas
homogeneas o horizontales
• Topografia es uniforme, i.e. pendientes que
conectan divisorias tienen canales suaves,
continuos y no rotos (unbroken)
• Muchas secuencias de estratos horizontales
pasan por diseccion dendritica, en la cual las
pendientes son como escaleras de acantilados y
terrazas – erosion diferencial causa una
topografia cliff-and-bench (tipos de roca
distintos)
http://myweb.cwpost.liu.edu/vdivener/notes/structure_landforms.htm
Cliff-and-bench topography - Gran Cañon:
capas resistentes de arenizca y calizas vs. capas debiles de
lutitas (pendientes suaves entre acantilados)
Cont. Exp. geomorf. de rocas
homogeneas o horizontales
• Pueden haber diferencias en resistencia en
rocas de la misma composicion – por
diferencias en diaclasamiento (jointing)
• Areas humedas: solo sobreviven las capas mas
resistentes; la meteorizacion, reptacion (creep)
y vegetacion afectan y causan que casi no se
noten los rasgos de escalera
Cont. Exp. geomorf. de rocas
homogeneas o horizontales
• Condiciones aridas: socavacion basal (basal sapping)
– erosion a lo largo de la base de un acantilado,
eliminando las capas debiles de manera que las rocas
resistentes caen en bloques grandes
• Socavacion de acantilados por rillwash, sheetwash o
erosion de formaciones debiles puede causar
retroceso (retreat) de los acantilados, dejando largas
terrazas (benches) al pie de acantilados (terrazas
estructuralmente controladas)
– Gran Cañon – terrazas se llaman esplanades
Socavacion basal (basal sapping)
Formaciones de roca en el
Esplanade, Gran Cañon
http://www.kaibab.org/tr952/gc952095.htm
Cont. Exp. geomorf. de rocas
homogeneas o horizontales
• Mesas: rocas apartadas (outliers despegados) que son
separadas de la linea principal de acantilados. Se
forman donde el escarpe no es lineal uniformemente,
sino crenulado (pliegues pequenos) con buttresses y
recesses creados por muchas corrientes de erosion
remontante (headward erosion)
• Butte: formada cuando la socavacion continua de la
roca de cubierta (caprock) de una mesa causa que se
colapse hasta que solo queda un area restringida de su
tope
Horseshoe Mesa en Grandview Point,
Gran Cañon
http://www.kaibab.org/tr952/gc952095.htm
Buttes y mesas,
Arizona
Mesas – Monument Canyon, CO
Expresion geomorfica de
estratos inclinados (tilted)
• El strike (direccion) y dip (buzamiento) de la
secuencia provee la direccion del drenaje a
medida que estratos de alta y baja resistencia
son expuestas en franjas paralelas
• La excavacion selectiva remontante (headward)
de los valles a lo largo del strike de los estratos
menos resistentes deja las capas resistentes
como relieve, causando una topografia de
crestas y valles paralelos
Strike y dip de estrato rocoso
Interseccion
de estrato
inclinado
con un
plano
horizontal
Cont. Expresion geomorfica de
estratos inclinados (tilted)
• Corrientes iniciales seran consecuentes – siguen el
dip de los estratos inclinados
• Canales cortan estratos debiles (ej. lutitas) hacia abajo
verticalmente, hasta llegar a una capa resistente (ej.
arenizca). Esto causa que el canal tenga que cambiar
lateralmente de posicion a capas menos resistentes.
• Homoclinal shifting – proceso en que la roca
resistente desvian corrientes lateralmente. Las rocas
erosionables quedan en los pisos de valles
homoclinales y las resistentes quedan como alto
relieve y sin corrientes
Cont. Expresion geomorfica de
estratos inclinados (tilted)
• Proceso continua con el excarvado de corrientes
subsecuentes en capas mas debiles en valles
• Crestas homoclinales son asimetricas, con una
superficie de escarpe (scarp face) empinada y con una
pendiente de inclinacion (dip slope) mas suave
• Cuestas: la inclinacion de estratos es suave
• Hogbacks: inclinacion de estratos es mas empinada
(>30o-40o)
• Con el tiempo las crestas homoclinales se haran menos
asimetricas con el aumento en inclinacion
Cuestas
http://www.geology.wisc.edu/~eric/teac
hing/202-04/202-04_landforms.htm
Hogbacks, Utah
http://www.airphotona.com/Stock/Image
s.asp?catnum=9000&catname=Geology
Cont. Expresion geomorfica de
estratos inclinados (tilted)
• Superficies de escarpe son mas empinadas que dip
slopes y se erosionan mas: las divisorias se mueven
(shift) en la direccion del dip
• Dip del estrato (q) en una cresta homoclinal se puede
calcular: tan q = (v/h), v=distancia vertical,
h=distancia horizontal
• Cuando rios cortan crestas homoclinales, se forman
ranuras en forma de V (V-shaped notches) en los
estratos resistentes. Punta de V va en direccion del dip
• 2 V-shaped notches cerca: se forma un flatiron
(remanente en forma triangular de la capa entre estos)
Flatirons,
Boulder, CO
http://www.philarmitage.net/boulder/
Expresion geomorfica de pliegues
• Formas iniciales de los anticlinales se rompen cuando
la erosion continua: las capas mas debiles en una cresta
anticlinal se pueden erosionar causando una inversion
topografica y la formacion de un valle anticlinal, con
crestas y valles homoclinales a los lados
• Proceso ocurre de forma similar en un sinclinal
• Escarpes de crestas homoclinales a los lados de
anticlinales estan una hacia la otra a traves del plano
axial del pliegue. En las de sinclinales, los escarpes
estan hacia afuera.
• Si los ejes de los pliegues son horizontales, se forman
crestas y valles paralelos
Cont. Expresion geom. de pliegues
• Si los ejes de los pliegues no son horizontales,
crestas y valles forman patron de zig-zag
(plunging):
– El eje del pliegue penetra en el terreno
– La traza del pliegue de un anticlinal apunta en la
direccion de su inmersion/plunging (crestas
homoclinales convergen en la direccion de plunge).
En sinclinales apuntan en direccion contraria
(crestas homoclinales divergen en la direccion de
plunge)
(A) Eje del
pliegue es
horizontal,
(B) eje del
pliegue tiene
inmersion
(plunging)
Superficie
horizontal
Pliegues
con
inmersion/
plunging
Plunging anticline, Sheep Mtn.
Cont. Expresion geom. de pliegues
• Para determinar si es un plunging anticline o
syncline:
– Ir al apice (apex) del patron, donde el dip de los estratos
es igual al angulo de plunge de la estructura
– Gently plunging anticlines have long, tapering noses,
and plunging synclines have short, blunt noses
– Otro metodo para establecer estructuras geologicas es la
proyeccion de dip conocido a lo largo del strike de una
parte de un area plegada compleja para permitir la
determinacion de los dips de una serie de pliegues
completa (estratos que forman las crestas lineales)
Cont. Expresion geom. de pliegues
• Grandes elevaciones de las rocas del basamento
pueden deformar la cubierta de estratos
sedimentarios superiores y generar grandes pliegues
• Domos – cuando se produce una estructura circular
o alargada, ya sea por curvatura (warping) tectonica o
por intrusion ignea de debajo. El drenaje de estos
primero es radial. Erosion de los domos deja un
patron eliptico o circular de crestas (ridges) – rocas
mas viejas en el centro. Diferente a domos intrusivos,
en los cuales la intrusion es mas joven que las capas
sedimentarias de encima.
• Cubetas (cuencas estructurales)– estructuras
descendentes con forma similar a la de domos.
Drenaje centripetal, hacia el centro.
Domos y cubetas
Estructura
domica en
Black Hills,
SD
Cuenca de Michigan
Cont. Expresion geom. de pliegues
• Monoclinal:
– Grandes pliegues en forma de escalon situados
en estratos sedimentarios por lo demas
horizontales.
– Parecen resultar de la reactivacion de zonas de
fallas en las rocas del basamento por debajo del
caprock – a medida que los bloques de roca del
basamento ascendian a lo largo de antiguas
fallas, los estratos sedimentarios ductiles se
plegaban
Ejemplo de monoclinal
Discontinuidades estratigraficas
(unconformities)
• Representan un largo periodo durante el cual
se interrumpio la sedimentacion, la erosion
elimino las rocas previamente formadas y
luego continuo el deposito
• Se notan primeramente por discordancias entre
cuerpos de roca superimpuestos: ej.
discordancia angular (angular unconformity)
• Erosion diferencial de las rocas muestra
diferencias en drenaje y estructura del bedrock
a traves de la discontinuidad
Cont. Discontinuidades estratigraficas
• Distinguir entre falla y discordancia angular:
buscar evidencia de erosion en estratos plegados. Si
las estructuras rocosas en la parte de arriba (cover
mass) son paralelas al contacto, las rocas de arriba
(cover rocks) pueden ser la placa superior de una falla
de angulo bajo o las rocas suprayacentes de una
discontinuidad.
• Inconformidades (nonconformities) se detectan por
el contraste erosional entre rocas cristalinas (igneas y
metamorficas) debajo y las capas de rocas encima.
Ej. Discontinuidades estratigraficas
en el Gran Cañon
Paraconformidades
Discordancia angular
Inconformidad
Relacion entre rios y estructuras geologicas
• Corrientes pueden cortar a traves de anticlinales y
sinclinales – origen antecedente o superimpuesto
– Corrientes antecedentes: sus cursos fueron
establecidos antes del crecimiento de estructuras
– Corrientes superpuestas: adquieren su curso
inicialmente a traves de estructuras geologicas sobre
un cover mass que inicialmente cubre las estructuras.
Las corrientes siguen cortando hasta llegar a las
estructuras debajo del cover mass (anticlinales,
sinclinales, bloques de fallas, etc. bajo la
discontinuidad)