secciones geologicas balanceadas

8/20/2019 Secciones Geologicas Balanceadas

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CATEDRA DE GEOLOGIA ESTRUCTURAL

PRINCIPIOS BASICOS DE SECCIONES GEOLOGICAS BALANCEADAS

Por Raúl E. Seggiaro

Introducción

La construcción de perfiles geométricamente correctos a partir de observaciones limitadas desuperficie o en trabajos subterráneos es uno de los problemas mayores de la GeologíaEstructural. La precisión en la extrapolación de contactos litológicos y de datos de orientacióna niveles profundos juega un rol importante tanto en la interpretación tectónica de un áreacomo en aspectos prácticos de prospección minera y petrolera.Las técnicas de construcción de perfiles tuvieron un impulso en su desarrollo durante lasdécadas del 6 y !" especialmente como resultado de estudios petroleros en las monta#as$ocallosas en el este de %anadá &'ally et al." ()66* +a,lstrom" ()6)"()!* 'oyer and Elliott"

()-/. +e estas técnicas surgió" en particular" la construcción de secciones geológicasbalanceadas cuya premisa básica es la idea de compatibilidad.Este concepto implica 0ue un cuerpo de roca deformado debe ser coherente con el estadoinicial" en el sentido de 0ue una masa de roca original debe ocupar el mismo espacio físicodespués de la deformación sin 0ue se produ1can vacíos ni superposiciones.

Deinición

2n perfil balanceado es una sección geológica 0ue cumple con el re0uisito de serretrodeformable" es decir 0ue las estructuras sean susceptibles de desarmarse o volverse atrás,asta reconstruir el prisma sedimentario original" sin 0ue apare1can anomalías inaceptables y

0ue" además" las estructuras dibujadas respeten el estilo de las observadas en el área anali1ada.2na sección 0ue cumpla con estos re0uisitos será geométricamente posible" pero nonecesariamente verdadera. 3i las unidades no pueden ser llevadas a su posición original" elcorte es geométricamente imposible y en consecuencia" la interpretación incorrecta.

Re!triccione!

(4 El volumen de rocas deformadas debe ser igual al de las rocas en su estado antes de ladeformación. 5o se pierde ni se gana volumen. El balance de volumen es siempre posible

pero difícil de operar en tres dimensiones" por ello se simplificó en balance de áreas. 3i los pliegues son isópacos o paralelos" la conservación de las áreas se reduce a la conservación de

la longitud de los estratos.%uando en el plegamiento el clivaje es importante" surgen problemas de irrestituibilidad por

pérdida de volumen. En estos casos la restitución deberá tener en cuenta niveles guías noafectados por clivaje para evaluar la pérdida de volumen de otros ,ori1ontes.

4Las deformaciones estructurales deben ser restauradas a su estado no deformado. Este principio consiste en 0ue las estructuras puedan desarmarse7 o 8volverse atrás7 ,asta elestado indeformado original sin 0ue apare1can anomalías.

94La sección debe ser restaurada entre dos extremos o líneas fijas" las cuales al restaurar lasección deben mantenerse sin alteraciones importantes en su disposición respecto a losestratos. Estas líneas se ubican en áreas no deformadas o poco deformadas de la sección.

CURSO DE CAPACITACION. Estructuras de fajas plegadas–- Métodos de construcción de perfiles balanceados .

por: 3eggiaro" $a;(. 3EGE4 ?G$


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A4En la sección deformada todos los tramos 0ue cortan la estratificación &rampas/ o 0ue sedespla1an paralelamente a ella &planos/ en la pared yaciente deben tener sus e0uivalentes enla pared colgante para cada par de blo0ues separados y despla1ados por falla. &Big.(/

Figura 1

C4=l restaurar la sección las tra1as de las fallas deben tener trayectorias ra1onables" es decir"no abruptas o 0ue se rebatan en la posición contraria al transporte. Este criterio se basa en el

postulado de 0ue las fallas se forman cuando las capas se encuentran indeformadas" en suactitud original" y 0ue cortan la estratificación ,acia adelante y ,acia arriba con respecto a ladirección de transporte del blo0ue superior &Big. /.

Figura 2

64Las interpretaciones posibles en un corte geológico están limitadas por los tipos deestructuras presentes en el área y por las características mecánicas de la columna estratigráficainvolucrada en la deformación.

!4La deformación debe resolverse por encima del basamento estructural.

Elección de la tra"a de la !ección

El método de secciones balanceadas considera 0ue la tra1a del perfil debe ser paralela a ladirección de transporte tectónico.Los indicadores de transporte tectónico mas usados son los rumbos de cabalgamientos y de

ejes de pliegues de primer orden.Es conveniente evitar áreas muy deformadas en las 0ue se produ1can rotaciones locales deejes de pliegues. En estos casos" el procedimiento para determinar la dirección de transportees graficar la mayor cantidad de ejes de pliegues sobre una red estereográfica.3i los perfiles abarcan una región con rocas metamórfica" la dirección de transporte se deberádeterminar a partir de la medición de indicadores cinemáticos promediados sobre una redestereográfica.Es conveniente tomar la parte de mayor despla1amiento de los corrimientos evitando 1onas detransferencia de rec,a1os" fallas de desgarre y rampas laterales u oblícuas. Dara 0ue un perfilsea restituible" la tra1a del mismo no debería superar una desviación de C respecto deltransporte tectónico.

2n método práctico para determinar el área de mayor transporte es el llamado regla del arcoy la flec,a &figura 9/ &Elliott"()!6/ donde el área de mayor transporte es perpendicular a la


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cuerda del arco formado por elementos planares y lineales de cabalgamientos y plieguesasociados.= escalas de trabajos menores" la dirección de transporte se puede obtener a partir deindicadores cinemáticos a lo largo de planos de fracturas.

Figura 3: dirección de transporte perpendicular a las trazas de fallas

#ETODOS DE SECCIONES BALANCEADAS$. % #ETODO DE LONGITUDES DE L&NEAS ESTRATALES

En las secciones con fallamiento y plegamiento paralelo" es decir con conservación de losespesores de los estratos" la conservación de las áreas se reduce a mantener los espesores y

longitudes estratales. En estos casos el balance de masa se logra consiguiendo 0ue todas laslongitudes estratales entre líneas fijas sean iguales antes y después de la deformación.El método clásico consiste en controlar las longitudes estratales de una estructura entre líneas

fijas auxiliares" respetando los datos disponibles y modificando la posición de fallas o decapas ,asta lograr coincidencia de longitudes &Big.A/.Es conveniente ubicar las líneas fijas en lugares donde exista el mínimo de ci1alla interestratal0ue" en general" coinciden con las líneas de planos axiales de pliegues o con posiciones deretorno de los estratos a la pendiente regional.

Figura 4: ubicación de la trayectoria de fallas en base a igualdad de líneas estratales.

Nótese la posición de las de líneas fijas.


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C'lculo de acorta(iento

La relación entre la longitud total de un estrato y el largo total de la sección da como resultadoel acortamiento o alargamiento producido por la estructura &fig.C/

Figura 5: Acortamiento = 100 ! ""# $ AA# % & !""# /

).* #ETODO DE BALANCE DE AREAS

Este método se aplica para unidades 0ue no conservan sus espesores. Las áreas de un estrato ode una lámina de cabalgamiento medidas en una sección en el estado deformado deben

permanecer iguales a las áreas medidas en la sección restaurada. El área de un conjuntorocoso puede ser medida por medio de planímetros" cálculos geométricos a partir de lasubdivición del área en formas simples" de manera digital o con papel milimetrado.

Figura 6: a% sección deformada' b% restauración por longitudes !no balanceada%' c%

restauración por (rea !balanceada%.

A

A


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La sección deformada de la figura 6a presenta un extremo engrosamiento de la c,arnela. Larestauración de la figura 6b en base a longitudes estratales entre los puntos < y 5 yconservando el espesor de la unidad b en la parte no deformada" da una diferencia de área de

9 unidades a unidades" por lo tanto no balancea. En la figura 6c se muestra larestauración conservando el área de la sección deformada" para lo cual es necesario aumentarla longitud estratal.

C'lculo de +roundidad de de!+egue

El nivel de despegue &espesor de la sección balanceada/ puede conocerse cuandoaflora el plano de pared colgante proveniente del mismo" mediante la reconstruccióngeométrica de las capas" siguiendo su inclinación &figura !/.

Figura 7

%uando se producen estructuras con deformación por flujo plástico no se conservan losespesores estratales y las restricciones de trayectorias razonables de plano de falla ycoincidencia de rampas y planos de pared colgante y yaciente" ad0uieren un carácter relativo.

En los casos en 0ue no se conserven espesores" la profundidad de despegue se puedecalcular conociendo el acortamiento de un nivel guía y el área de exceso entre la posiciónactual de ese nivel y la 0ue tenia antes de la deformación &figura -/ aplicando la expresión:


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donde:L(: es la longitud inicialL: es la longitud final&L(4L/: es el acortamiento total de la estructura.=: es el área de exceso se mide el área de todas las unidades inferiores al nivel de referencia 0ue están porencima de su posición regional.D: es la profundidad del nivel de despegue medido desde el nivel de referencia.

Figura 8

,.**#ETODO DE SUPPE

El método elaborado por 3uppe &()-9" ()-C" ()-6/ para balancear perfiles se basa en lageometría interna de un cabalgamiento con dise#o de rampa y plano. Dara anali1ar lasrelaciones angulares de la estructura" se asumen estructuras tipo FinF.Los supuestos del método son los siguientes:

4Los cabalgamientos tienen una geometría de rampa 4 plano ideal &y las fallas no sonlístricas/.45o ,ay un cambio en el espesor de los estratos durante la deformación.45o ,ay ci1alla en los bancos ,ori1ontales.43e conserva la longitud de líneas estratales.

El método consiste en la aplicación de las ecuación = para plegamiento por flexión defalla" y de la ecuación ' para plegamiento por propagación de falla. La ventaja de este métodoconsiste en 0ue aplicando correctamente las relaciones angulares" 0ue se observan en lasfiguras ) y ( el perfil 0ueda balanceado sin necesidad de restituirlo.

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Ecuación =:

Figura 9: +legamiento por ,le-ión de falla


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Ecuación ':

Figura 10: +legamiento por +ropagación de falla

-

-

−

=−H.sen

Hcos.(cotsec.

.

γ

γ θ θ


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Este método considera además 0ue:(/ En un sistema de corrimientos" la inclinación de las rampas en el primer

escalón a partir del despegue basal" es siempre constante./ %ada 8dominio7 de inclinación ,omogénea 0ue se observe en las secuencias

aflorantes en superficie" indica la presencia de una rampa &o una serie de rampas/ en el

subsuelo. Los perfiles construidos por este método 0uedan automáticamente balanceados.

La figura (( ilustra los conceptos básicos del método. En este caso las rampas básalestienen un Ingulo de paso fundamental &step angle/ de (-J. En superficie se distinguen variosdominios de inclinación ,omogénea: (/ +ominios frontales &K?" K??/ y" / +ominios dorsales&4?" 4??/" con inclinación creciente a partir de la 1ona de c,arnela &+ominio / del anticlinal.El n;mero asignado a cada dominio indica el n;mero de rampas 0ue existen bajo la superficie&bajo el dominio K?" una rampa" bajo el K??" dos" etc./. Los planos 0ue bisectan los ángulosentre cada par de dominios contiguos limitan los extremos de las rampas en el subsuelo. paraconstruir una sección balanceada utili1ando este método se debe proceder" seg;n 3uppe" de lasiguiente manera:

(. 2bicar todos los datos disponibles &inclinación" posición de los afloramientos"fallas" datos de po1o" etc./ sobre el perfil topográfico correspondiente.

. ?dentificar los dominios de inclinación ,omogénea.

9. =signar n;meros &K?" K??" etc./ a cada uno de los dominios. Estos indican el n;merode rampas 0ue existen bajo cada segmento del perfil.

A. %omparar la inclinación de cada dominio con las tablas de la ;ltima pagina yutili1arlas para determinar la inclinación &8step angle7/" progresivamente menor" delas diferentes rampas 0ue se encuentran bajo la superficie en cada uno de losdominios.

C. 2bicar las líneas de inflexión entre los diferentes dominios. %onstruir los planosaxiales bisectores para cada par de dominios adyacentes.

6. ?nterpretar la estructura en el subsuelo" utili1ando los planos axiales bisectorescomo limite de las rampas.


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ANTE*INCLINACIONES

=5G2L +EL D=3

B25+=


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ANE-O

.


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