Download Cuencas Sedimentarias
Document related concepts
no text concepts found
Transcript
Cuencas Sedimentarias y marco tectónico t tó i Prof. Cecilia I. Caballero Miranda Clase Sedimentología y Estratigrafía, Ccias de la Tierra. Fac. Ciencias Ciencias--UNAM Grandes regiones de la corteza donde se acumulan sedimentos en sucesiones de cientos a miles de metros di i d cientos a miles de metros i il d de espesor durante largos periodos de tiempo (Ma) Su extensión llega a ser de miles a millones de km ó ll d l ll d k 2 A pequeña escala los sedimentos se pueden acumular p q p por un cambio en el nivel base de erosión, pero a gran escala debe haber subsidencia (tectónica) que permita el deposito continuado Una cuenca es un espacio en el que la relación: p q Aporte de sedimentos vs Espacio de acomodo provienen de área fuente provienen de área fuente (áreas de topografía positiva) en la cuenca sedimentaria en la cuenca sedimentaria (áreas de topografia negativa) es tal que se favorece la acumulación por largos períodos 2 Concepto de geosinclinales En el siglo 19 e inicios del 20, las cuencas sedimentarias reconocidas se referían como geosinclinales 1850''s-1870 1850 1870''s James Hall y James D. D Dana Se definían como amplias y alargadas cuencas marinas a lo largo de las márgenes continentales con sedimentos en grandes espesores espesores, en hundimiento progresivo y plegados hacia abajo y que eran subsecuentemente deformados debido a los efectos de la isostasia por el peso de la carga sedimentaria. Concepto mediante el cual se explicaba la construcción de montañas (a) Teoría de Hall. Los gruesos espesores de sedimentos empujan hacia abajo a la corteza, la cual se estira y rompe, con resultado de plegar y afallar a los sedimentos y producir montañas ((b)) Teoría de Dana. La corteza se ppliega, g , en tanto que el interior de la tierra está relativamente frío. Los pliegues levantados se erosionan para producir sedimento que se acumula en las cuencas. cuencas Estas condiciones continuadas producen plegamiento y formación de montañas 3 Las 6 etapas en el desarrollo de un geosinclinal constructor de montañas (Brice, 1962). Whitmeyer y S J et al. Geosphere p 2007;3:511-526 ; (A A) Miogeosinclinal Miogeosinclinal preorogénico preorogénico. Carbonatos someros; ars de Qz; sin volcánicos; tectónica estable (B B) Arco volcánico hacia el oceáno + subsidencia: Eugeoinclinal Eugeoinclinal. Sedimentos inmaduros: grauvaca (flysch), flujos lava (C C) Emplazamiento de granitos, metamorfismo regional; compresión y plegamiento, fallamiento y levantamiento de montañas. Subgrauvacas (molasa) en planicies costeras de deltas, ambientes marinos someros. (D D ‐‐ E) Erosión de montañas formadas (FF) Formación de sistemas de grabenes. Depósitos de piedemonte y planicie costera piedemonte y planicie costera. 4 Controles para la formación de cuencas sedimentarias d Los enfoques modernos consideran primeramente como controles: A. Espacio de acomodo Variables: ☐ subsidencia tectónica ó =T ☐ incremento eustatico del n-mar = E tasa de sedimentation = S incremento i t de d la l profundidad f did d del d l agua = W T+E=S+W B. Fuente de aporte de sedimentos E T Variables: Tectónica Topografia Clima / Vegetación; Condiciones químicas / bioquímicas Los mecanismos en que ocurren estos controles se enmarcan en l la dinámica de la Tectónica de Placas 5 6 Mecanismos de subsidencia Adelgazamiento cortical (extensión). Anomalía térmica del manto, fallamiento normal (grabenes) Subsidencia térmica. aprox de 1-10cm/1ka vs levantamiento (puntos calientes) 20cm/1ka Efecto de carga (sedimentaria, volcánica, hielo/agua) Apilamiento tectónico p Global Empirical Age Global Empirical Age‐‐Depth Curve for Ocean Crust 7 Mecanismos de subsidencia desglosados (tomado de: Principles of Sedimentology and Stratigraphy; Boggs, 2011) 8 Mecanismos en el marco de la dinámica de la Tectónica de Placas Los movimientos de las placas, aunque con marcado p , q desplazamiento lateral, tienen una componente vertical: regiones de engrosamiento y adelgazamiento cortical con incremento de topografía (c. continental) incremento de topografía ( ti t l) y zonas de subsidencia y zonas de subsidencia 9 Apertura y cerrado de cuencas oceánicas y creación de corteza continental en los corteza continental en los diferentes entornos /estadíos de la Tectónica de Placas A-B C-D E F E E G-H 10 Interrogantes en el estudio de cuencas sedimentarias di t i • ¿Cuál era la clase y proporciones de los sedimentos que rellenaron la cuenca? • ¿Cuáles eran las fuentes de sedimento y cuáles los medios de transporte para llenar los diferentes sitios de la cuenca? transporte para llenar los diferentes sitios de la cuenca? • ¿Cuál fue la historia del llenado de la cuenca? p , f , f , Ritmos de depósito, Rocas fuente, Inferencias climáticas, • ¿Cómo era el tamaño y forma de la cuenca? y cómo se modificaron estas dimensiones conforme la cuenca se fue llenando? • ¿Cómo puede ser identificada la geometría original de la cuenca considerando la deformación subsecuente? • ¿Cuál era o el tipo de corteza: oceánica o continental sobre el que se • ¿Cuál era o el tipo de corteza: oceánica o continental, sobre el que se desarrollo la cuenca? • ¿Cuál era el marco tectónico de la cuenca? ¿ 11 Análisis de Cuencas sedimentarias en el marco de la dinámica de la Tectónica de Placas Cuencas sedimentarias en el marco de las de las diferentes etapas /d i i /dominios tectónicos identificados en la dinámica de la Tectónica de Placas 12 Cuencas intra‐ Cuencas intra‐placa (intracratónicas) Stage A / Etapa A del Ciclo Wilson Cuencas Intra‐placa (S ) : (Sag) Subsidencia Térmica/Isostática/??? Ej. Paleozoico Cuenca de Michigan; Cuenca g de Illinois 13 Cuencas de de rift rift: Cuencas de Cuencas de Rift Rift y y proto proto‐‐oceánicas Anomalía A lí térmica, té i adelgazamiento y extensión cortical (grabens) Ej moderno: provincia de Ej. moderno: provincia de Pilares y cuencas ‐Basin and Range‐ (USA‐México) Composición y dirección de maduración (flecha) del relleno de sedimentos del graben a través del tiempo Etapa B Cuencas proto proto‐‐oceánicas Ej. moderno: Mar Rojo Ej. Proterozoico: Keweenawan Rift – (al S de Grandes Lagos, USA) 14 Tipos de anomalías térmicas y rifting Domos. - Formación de volcanes por una pluma del manto Triple junction en la que 2 brazos de rift evolucionan en una corteza oceánica y el 3º “aborta” aborta su desarrollo: Triple Junctions B1 B2 Triple p Junction en la que los brazos desarrollan océanos Aulacógeno 15 Segmentos de rift fallidos Aulacogenos Subsidencia térmica//isostática térmica ej. . Paleozoico ej Paleozoico Anadarko Basin (en Texas/Oklahoma USA) “Embahamiento USA); “ USA); E b h i Embahamiento” ” del Mississippi; Golfo del Mississippi; Golfo de México 16 Rifts oceánicos Formación de nueva cuenca oceánica y margen continental margen continental divergente temprano Subsidencia térmica e i táti ( isostática (carga de d sedimentos) Ej. El océano Atlántico Etapa C p Etapa D p 17 Rifts oceánicos A. Margen continental divergente Depósitos de plataforma p p transgresiva (modelo carbonatado con arrecifes de barrera), talud y pie de talud (turbiditas) pie de talud (turbiditas) Etapa C ‐ D Ej. margen E de Norteamérica Basamento con depósitos de rift antiguo 18 B. Cuenca oceánica B. Cuenca oceánica.. subsidencia térmica b id i té i Secuencia de: ofiolitas, sedimentación pelágica. Se preserva por anomalías estructurales en trozos de estructurales en trozos de corteza cabalgantes sobre otras secuencias Secuencia ofiolitica (de arriba hacia abajo): 1. Sedimentos pelágicos 1. Sedimentos pelágicos (carbonatados/silíceos) a clásticos 2. Basaltos almohadillados: piso oceánico 3a. Complejo de diques basálticos 3a. Complejo de diques basálticos 3b. Gabro estratificado cristalizado en paredes de cámara magmática 4. Rs. ultramáficas Dunita/ Peridotita 4 Rs ultramáficas Dunita/ Peridotita fracción residual del fondo de cámara magmática 19 Márgenes Convergentes Cuencas de Cuencas de Pre Pre‐‐arco, Tras arco Tras‐ Tras‐arco, Retro arco Retro‐ Retro‐arco Orógenos (arcos) por colisiones Oceano / / Oceano (Etapa E) / Oceano Oceano / / Continente Continente (Etapa F) Continente / Continente / Continente (Etapa H) Diferencias: O Diferencias: O‐O O corteza corteza continental en formación en formación; ; O O‐C cc C cc gruesa gruesa; ; C C‐C corteza muyy ggruesa gruesa..‐ Diferencias en comportamiento isostático = diferencias en en subsidencia subsidencia A Aspectos comunes t (E‐‐F). Relleno Subsidencia mecánica (E de sedimento dependiendo del sitio El Elementos: Trinchera (E (E‐‐F) Prismas de Acreción Cuenca Pre‐ Cuenca Pre‐Arco Arco volcánico / Arco magmático Cuencas Tras‐ Cuencas Tras‐arco / Retro‐ arco / Retro‐arco Trinchera Prisma acreción 20 Márgenes Convergentes Cuencas de Cuencas de Pre Pre‐‐arco, Tras arco Tras‐ Tras‐arco, Retro arco Retro‐ Retro‐arco Orógenos (arcos) por colisiones Oceano / / Oceano / Oceano Oceano / / Continente Continente Aspectos comunes Subsidencia mecánica. Relleno de de sedimento sedimento dependiendo del del sitio sitio Etapa E cuenca Tras‐arco cuenca Pre‐arco Prisma acreción ió Elementos: Elementos: Trinchera (E (E‐‐F) Prismas de Acreción de Acreción Cuenca Pre‐ Cuenca Pre‐Arco Arco volcánico Arco volcánico / Arco / Arco magmático magmático Cuencas Tras Tras‐‐arco / Retro‐ / Retro‐arco / Retro Etapa F 21 Márgenes Convergentes Arcos Volcánicos Arcos Arcos Volcánicos Oceano / / Oceano Oceano cuenca Tras‐arco Trinchera:: : muy profunda Trinchera: Trinchera cuenca Pre‐arco (>10Km), y (>10Km), y angosta angosta. . Ej. moderno Ej. moderno Islas Marianas; Ej. . Paleozoico Ej Paleozoico Antler Antler Orogenic Orogenic Belt???, Nevada Arco Volcánico Arco Volcánico – Cuenca Pre Cuenca Pre‐‐arco El arco se El arco se encuentra encuentra mas cerca de la trinchera de la trinchera cuando el slab de el slab de corteza corteza oceánica subduce con fuerte con fuerte pendiente (cortezas mas frías y y viejas viejas)) y y más más lejos cuando subduce con menor inclinación (cortezas mas calientes y con menor con y jovenes). y jovenes jovenes). jovenes ). Lo ). Lo que influye en la Lo que en la amplitud en la amplitud de la de la cuenca cuenca Pre‐ Pre‐arco líticos someros a profundos ricos en material volcánico; arrecifes locales (etapas tempranas), Composición de clásticos Cuencas tras tras‐‐arco arco: : Se Se forman forman cuando la la subducción subducción es más rápida que la la compresión compresión, lo , lo que que hace se se ““estire estire”” la la corteza corteza de la placa de la placa de de arriba arriba y se formen se formen ‐‐ ‐‐> > Cuencas extensionales Ej Ej.: .: sistema sistema de de arco arco‐‐trinchera Izu‐ Izu‐bonin Pacífico del del oeste oeste Líticos ricos en material volcánico, intercalaciones con productos volcánicos; arrecifes locales (etapas tempranas), 22 tipos de de cuenca cuenca pre pre‐‐arco Las cuencas fore fore‐‐arc son de poco espesor y subsidencia si el prisma de acresión es pequeño; pequeño; si este prisma es mayor la subsidencia de la cuenca pre pre..arco y espesor de sedimentos son mayores Prismas de acreción de acreción Sedimentos de la placa que subduce que quedan atrapados en el borde de la placa superior superior.. Aqui pueden d quedar d atrapadas t d secuencias i ofiolíticas ofiolíticas, fi líti , depósitos pelágicos pelágicos,, turbiditas de abanico abisal [“melanges [“ melanges”] ”] 23 Márgenes Convergentes Orogenos por colisiones Orogenos por colisiones Cuencas retro‐arco Cuencas retro arco ó de ante ó de ante‐país país. Formadas por Formadas por Cuencas pre‐arco Secuencia Great Valley, Mesozoico California; Puget Trough Neogeno, Oregon/Washington Trinchera cuenca Pre‐ arco Oceano / Continente Arco subsidencia mecánica debido al peso de la carga sedimentaria . Ej. Rocky Mountain (Montañas Rocallosas) interior occidental de USA Zona Tras‐Arco de plegamiento con cabalgamientos g cuenca Retro‐arco Al principio son sedimentos fluviales, costeros y marinos someros provenientes de rocas diversas (arkosas y conglomerados; cuarzoarenitas, litarenitas). Carbonatos restringidos. La posterior subsidencia permite depósitos mas profundos hasta el relleno de la cuenca con sedimentos cada vez mas someros 24 Márgenes Convergentes O Orogenos por colisiones Continente / Continente li i C ti t / C ti t (Suturas) (S t ) Cuencas periféricas de antepais [foreland basins]; formadas por subsidencia debido a apilamiento tectónico y carga sedimentaria Depósitos de Molasa (“Molasse“). Ej. depósitos de Deltas Catskill (Devónico). En Néogeno, los Himalaya, colinas Siwalik Qz Cca. marginal de tras‐arco Cca. de antepaís F L (arrow shows changes through time) g ) through time 25 Secuencia de eventos en una colisión una colisión Continente ‐‐ Continente Continente 1 2 3 4 26 Márgenes Convergentes Orogenos por colisiones Continente / Continente Orogenos por colisiones Continente / Continente Registro estratigráfico Con base al cual se construye la historia ó secuencia secuencia de eventos de una cuenca de eventos de una cuenca Reconstrucción de la cuenca de depósito 27 Registro estratigráfico a Registro estratigráfico a semi semi‐‐detalle y respectivos modelos de reconstrucción de la cuenca sedimentaria * 28 Registro estratigráfico y respectivo modelo de reconstrucción 29 Registro estratigráfico a Registro estratigráfico a semi semi‐‐detalle (izq izq)) de los sedimentos interpretados como de ambientes de aguas profundas y Log con d ll d detalle de variaciones de facies i i d f i (der) que fueron clave para interpretar f l i el ambiente * 30 Márgenes Transcurrentes Márgenes Transcurrentes Cuencas Transtensionales: Subsidencia mecánica y térmica / levantamiento Salton Trough (Neogeno; So CA, del sistema de fallas San Andres Fault, USA) Cuencas Trans‐presionales : SSubsidencia Mecánica b id i M á i /Levantamiento Ridge Basin (Neogeno; So CA Sistema de Fallas San CA, Sistema de Fallas San Andres, USA) 31 (long system deposition) ( (initially short system evolving long) y y g g) (short system deposition) (short system deposition) (short system deposition) 32 SB = Suture Belt RMP = Rifted margin prism SC = Subduction complex FTB = Fold and thrust belt RA = Remnant arc 33 Análisis de cuencas sedimentarias en el marco de la tectónica de placas y mecanismos de subsidencia conforme f aB Boggs 34 Descripción de cuencas sedimentarias conforme a Boggs 35 36 37 C Cuencas sedimentarias di t i y marco Tectónico T tó i Enfoque predictivo – Tamaño y forma de los depósitos de la cuenca, incluyendo la naturaleza de su basamento y límites – Tipo de relleno sedimentario Tasa de subsidencia / relleno Sistemas Deposicionales Proveniencia Textura/Mineralogia madurez de estratos – Estructura contemporánea y deformación singenética – Flujo de calor, diagénesis e historia de subsidencia 38 Interrelaciones entre Tectonica Paleoclimas - y Eustasia Areas anorogenicas -----> -----> – Dominadas por Clima y Eustasia Dominate Areas Orogenicas ---------------> > – La sedimentacion responde al Tectonismo 39 40