Coincidiendo con las clases (Aunque con un pequeño "lag"), en esta entrada vamos a comentar casos prácticos varios aplicados a diferentes regiones de la cuenca. Como ya conocemos la teoría sobre sísmica no voy a explicar nada de ello, salvo algunos conceptos, pues vamos a centrarnos en la práctica y aplicación, que al fin y al cabo es lo que nos interesa. Por problemas de resolución y tamaños, las imágenes en la presentación salen pequeñas, recomiento hacer clic sobre ellas; se abrirán en grande y se podrán ver con el máximo detalle posible.
ESTUDIO DE PERFILES SÍSIMICOS
Ciertamente, en la región de la gran cuenca, hay más estudios de carácter tectónico que estratigráfico, por lo que he escogido una selección de zonas para conocer la estructura sísmica en profundidad.
Para empezar, vamos a viajar a Utah, un bellísimo lugar, donde vamos a poder (o intentar) ver la estructura interna mediante reflectores sísmicos, en un corte de 170 km, y que alcanza una resolución en profundidad de hasta 20km. Existen también tres cortes perpendiculares secundarios de 40, 16 y 25 km, tal y como podemos ver en la Fig. 1, pero que no vamos a estudiar:
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| Fig 1. Modificado de Richard W. Allmendinger et. Al. Región estudiada. La línea roja denota el corte sismico principal, cortando la estratificación. El color verde está usado para señalar las Ranges (Pequeñas cordilleras). (Cenozoic and Mesozoic structure of the eastern Basin and Range province, Utah,from COCORP seismic-reflection data, Geology, pg 532) |
Como pudimos ver en la entrada anterior, el modelo de las basin and range, corresponde a un mecanismo de extensión continental, por lo que en los perfiles sísmicos debemos ser capaces de reconocer estruturas típicas de tal comportamiento, como Horsts, fallas lístricas, grabens y demás, aunque sepamos que en la práctica esto es otro cantar: Fig. 2
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| Fig 2. Corte sísmico de la línea 1. Clic para ampliar sin perder resolución. Cenozoic and Mesozoic structure of the eastern Basin and Range province, Utah,from COCORP seismic-reflection data, Geology, pg 533-534 |
Como se puede observar la Fig. 2 es el corte de la línea roja. A simple vista se e observan unos reflectores a los 5 segundos (unos 12 km de profundidad) muy continuos, que abarcan desde el lado oeste de "Cañon Range" hasta el este del "House Range". Podemos ver, que algunas fallas normales cortan la mitad y la parte alta del cenozoico. Estos reflectores se pueden ver muy bien, pues también cortan un basalto de edad 4.2 +- 0.3 Millones de años (Lindsey et. al, 1981), y ello nos da un contraste de impedancia fácil de ver. Vamos a ver qué podemos observar en detalle (Según autores) en las zonas que en la Fig 2 tienen una letra:
- A - La reflexión tiene un carácter multicíclico, con un espesor probablemente de entre 100-500 metros. Este hecho puede ser definido por ser una zona con especial brechificación y/o alteración hidrotermal.
- B - Son los reflectores de las fallas que desplazan los basaltos antes comentados (VP1230 y VP1285)
- C - Parece ser una zona de amodación de falla, o, según diversos autores (Hose, 1977; Hintze, 1974) sería la transición dúctil-frágil.
- D - Puede ser debido a una falla que buza hacia el este, vergente hacia el "Pavant Range".
- E - Estas reflexiones a unos 5-6 km de profundidad corresponden a fallas Mesozoicas. Estos reflectores nos dificultan la tarea de posicionar rocas sedimentarias cristalinas que están por debajo
- F y G - Se observa que F se ha acomodado durante la extensión cenozoica, y conociendo los espesores, podemos afirmar que G también lo ha hecho, junto a F. Sin embargo, todos los datos apuntan a que F es una superficie preexistente a la extensión, mientras que G está cortada por una falla en VP 560. F y G también pueden ser interpretadas si las correlacionamos con A, y la estratigrafía cámbrica de las "House and Pavant Ranges" y sus fallas, indicándonos una extensión de 50-60km en el desierto de Sevier.
- H - La zona H es un gran reflector entre VP1 y VP340, y nos da la superficie en profundidad de la "Snake Range"
- I - Transición corteza manto
Con todos estos datos sobre la mesa, podemos elaborar un corte a partir de los datos sísmicos con una estructura más "familiar" geológicamente hablando, que sería el siguiente (Fig 3):
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| Fig 3 - Corte geológico final tras la interpretación de los datos sísmicos. Clic para ampliar. (Cenozoic and Mesozoic structure of the eastern Basin and Range province, Utah,from COCORP seismic-reflection data, Geology, pg 536). |
Como se puede ver, las grandes estructuras, las que más y las que menos, aparecen representadas en el corte sísimico. Imaginación tampoco falta, todo sea dicho, pues algunas cosas se intuyen muy vagamente, y personalmente, mi corte habría sido bien distinto, pero no vamos a quitarle el trabajo a los señores que realizaron el corte.
Lo bonito de este mundo es compararlo con otras regiones, y ampliar la zona a estudiar, para ver en más detalle. Vamos a tomarnos la ayuda pues de otros estudios y vamos a ver la estructura en profundidad de el límite de la cuenca en la zona noroeste, en la zona de California-Nevada (Fig 4)
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| Fig 4 - Contexto geográfico y tectónico. El perfil geológico fue realizado en la línea blanda, e integrado a un perfil geológico que sigue por la línea de puntos. SVF - Falla principal del Surprise Valley. El punto rojo indica la localización del perfil sísmico anterior. Modificado de Derek W. Lerch et. al - The northwestern margin of the Basin-and-Range province, part 1: Reflection profiling of the moderate-angle Surprise Valley fault (Tectonophysics) Pg 144. |
Como se observa en la foto, el perfil realizado se realizó a través del "Surprise Valley", y tuvo una longitud de 16km. Como ya hemos visto, es de esperar encontrar fallas normales, que evolucionan a lístricas en profundidad, acomodándose. El valle de la Sorpresa no va a ser menos, aunque encontraremos en el perfil algunas fallas de alto ángulo.
Las rocas de esta zona que afloran más abundantemente son secuencias vulcanosedimentarias, que buzan 15-25º hacia el Oeste, todas de un espesor de menos de 3km y correspondientes al Oligoceno y Mioceno. Las más jóvenes son de edad pliocena, y son unos basaltos de 8-4 M.a.
Los datos en esta región fueron tomados perpendicularmente a la falla principal del Surprise Valley, al igual que a la estratificación (Fig 5):
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| Fig 5 - Perfil sísmico en detalle (nótese la escala). Los puntos señalados están comentados más abajo. Derek W. Lerch et. al - The northwestern margin of the Basin-and-Range province, part 1: Reflection profiling of the moderate-angle Surprise Valley fault (Tectonophysics) Pg 145. |
La Fig 5 es un perfil sísmico, que sólo corresponde a la zona del recuadro pequeño, no corresponde a todo el perfil. Es de señalar sólo esta parte por separado, puesto que tiene cosas para ver que en mi opinión resultan interesantes, y que según autores diversos se interpretan de la siguiente forma:
- A - Se ve claramente que es la falla principal de la zona. Tiene bajo ángulo, y que en teoría, si el corte hubiese podido llegar a más profundidad, debería acomodarse y convertirse en lístrica.
- B - Coladas de basaltos. Son basaltos intracuenca, probablemente coladas, correspondientes a 8-4 Millones de años. Sólo es una suposición.
- C - Nótese la disminución en el buzamiento hacia la base.
- D - Onlap de las capas sobre una falla. Se pierde información por culpa del desplazamiento causado por la falla (offlap)
- E - Nótese que es una zona isótropa, sin reflectores apreciables. Probablemente sea una zona de sedimentos aluviales.
El perfil completo es:
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| Fig 5 - Perfil sísmico completo. Derek W. Lerch et. al - The northwestern margin of the Basin-and-Range province, part 1: Reflection profiling of the moderate-angle Surprise Valley fault (Tectonophysics) Pg 147. |
Como se observa, la zona donde más reflectores sísmicos se pueden ver es en la que hemos estudiado anteriormente y que corresponden principalmente a coladas basálticas. Hacia el este son más abundantes las secuencias vulcanosedimentarias, cuyos contrastes de impedancia son menos latentes, y el análisis de esa zona es sustancialmente más complicado por la latente ausencia de reflectores sísmicos. Las únicas estructuras reconocibles a detalle son fallas de alto ángulo (La excepción que confirma la regla, pues según hemos comentado las más abundantes son las de bajo ángulo) en la zona de CMP500-CMP600.
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| Fig 6 - Corte geológico de la región - Derek W. Lerch et. al - The northwestern margin of the Basin-and-Range province, part 1: Reflection profiling of the moderate-angle Surprise Valley fault (Tectonophysics) Pg 147. |
Conocido esto, podemos compararlo y observar la geología de la provincia, que se observa en la figura (Fig 6). Cabe destacar que la figura es, como ya se ha dicho, de la provincia, y el perfil geológico realizado sólo corresponde al recuadro grande. El corte geológico corresponde a la zona señalada en la Fig 4.
Por último, vamos a ver perfil sísmico en el límite con el plateau de Colorado. Ya conocemos el funcionamiento de la región; régimen extensivo y fallamiento normal, principalmente. Dicho esto, y puesto que la lectura es algo densa y monótona, y quiero orientar la entrada a la práctica, vamos a intentar hacer el siguiente corte desde cero:
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| Fig 7 - Perfíl sísmico sin interpretar. M. Soledad Velasco et al. - Surface fault geometries and crustal extension in the eastern Basin and Range Province, western US. (Tectonophysics) Pg. 135. |
Vamos a interpretar el perfil sísmico de la Fig 7. Si me hacéis un poco de acto de fe, os doy los datos de que los materiales que vamos a encontrar, los cuales son:
- Basamento precámbrico
- Basamento paleozico y precámbrico
- Relleno terciario y cuaternario de cuenca
La secuencia no está invertida, y el corte pasa por una falla principal de la región (East Lake Fault). Como vimos en las prácticas, debemos comenzar señalando las relaciones geométricas entre reflectores.
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| Fig 8 - Interpretación propia sobre los reflectores. Las felchas rojas señalan relaciones geométricas entre ellos. Modificado de M. Soledad Velasco et al. - Surface fault geometries and crustal extension in the eastern Basin and Range Province, western US. (Tectonophysics) Pg. 135 |
Los que más claramente se observan, son los de la parte del centro, unos materiales que van aumentando de buzamiento hasta chocar con un reflector muy inclinado, que disminuye su buzamiento en profundidad (Fig 8). Esta geometría es típica de un relleno de cuenca, y de sedimentos típicos Sin-rift.
En profundidad observamos un reflector subhorizontal que se pierde lateralmente (Fig 8). Con sólo estos datos es difícil de interpretar, pero si conocemos la secuencia, podemos llegar a la conclusión de que los sedimentos sin-rift son los más modernos (Relleno terciario y cuaternario), y como la secuencia está normal, tendrán por debajo el basamento paleozoico y precámbrico. Sólo nos quedaría posicionar los materiales más antiguos, y la única forma de hacerlo coherentemente, es interpretar ese reflector que se pierde lateralmente como el límite entre ambas secuencias, que ha sido desplazado por la falla (Fig 9):
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| Fig 9 - Interpretación final del corte sísmico. M. Soledad Velasco et al. - Surface fault geometries and crustal extension in the eastern Basin and Range Province, western US. (Tectonophysics) Pg. 135 |
CONLUSIÓN
Hemos analizado perfiles a lo largo y ancho de la región de la Gran Cuenca, y hemos visto qué ocurre a los límites y en el centro de la cuenca. La teoría no se equivoca, y podemos afirmar que en la práctica es fácil interpretar un mecanismo extensional de rifting continental, dadas la multitud de fallas normales que podemos encontrar y la geometría de los sedimentos. Desechada queda la opción de colapso continental, puesto que se conocen también datos GPS sobre extensión que no vienen a decir nada en esta entrada (MS. Velasco et al. 2010). Además, el vulcanismo nos ayuda a cuantificar esta extensión.
Queda probado pues, que los mecanismos que operan aquí son de rifting continental, hasta que alguien de una explicación lógica y razonable para demostrar lo contrario.
BIBLIOGRAFÍA
Craig H. Jones, Brian P. Wernicke, G. Lang Farmer, J. Douglas Walker, D.S. Coleman, L.W. McKenna and F.V. Perry (1992). Variatons across and along a major continental rift: An interdisciplinary study of the Basin and Range Province, Western USA. Tectonophysics, 213, 57-96.
Derek W. Lerch, Simon L. Klemperer, Anne E. Egger, Joseph P. Colgan, Elizabeth L. Miller (2010), The northwestern margin of the Basin-and-Range Province, part 1: Reflection
profiling of the moderate-angle (~30°) Surprise Valley Fault. Tectonophysics, 488, 143-149.
K.H. Olsen. Continental rifts: Evolution, structure, tectonics (1995). Chapter 7.
M. Soledad Velasco, Richard A. Bennett, Roy A.
Johnson, Sigrún Hreinsdóttir (2010). Subsurface
fault geometries and crustal extension in the eastern Basin and Range Province,
western U.S. Tectonophysics, 488, 131-142.
Richard W. Allmendinger, James W. Sharp, Douglas Von Tish, Laura Serpa,
Larry Brown, Sidney Kaufman, Jack Oliver and Robert B. Smith (1983). Cenozoic and Mesozoic structure of the
eastern Basin and Range province, Utah, from COCORP seismic-reflection data.
Geology, 11, 532-536.
4 comentarios:
Lo que más me gusta sin duda de la entrada, además de que se entiende bastante bien, es el modo de ir uniendo todos los cabos de los perfiles sísmicos a la geología mediante la interpretación a partir de un conocimiento de como funcionan los materiales y esfuerzos y finalmente como se concluye con una hipótesis del origen de la cuenca... PD: me has dado una buena idea para la próxima entrada.
muy buena como has relacionado los perfiles con la materia, espero explicarme igual de bien en mi blog
He de decir que este tema es, como bien sabes, fundamental para mi. Registrados y procesados los datos sísmicos, llega la hora del intérprete, como en todo otro método geofísico. Con la ayuda de la estratigrafía sísmica y en algunos casos "mucha imaginación" los perfiles sísmicos son una herramienta más para finalmente interpretar y contar una historia. Y como buen narrador que eres quiero felicitarte. Realmente me gustan tus aportaciones y en especial esta, un día podríamos ver más en detalle estos perfiles y criticar algunos aspectos.
Lo dicho compañero, muchas gracias por tu aportación y buen trabajo. Y en lo referente a la interpretación de perfiles me gustaría compartir esta frase contigo:
“L’essentiel est invisible pour les yeux”. EL PRINCIPITO, Antoine Marie Jean-Baptiste Roger de Saint-Exupéry (1943).
Se nota que has disfrutado haciendo esta entrada: está todo muy bien explicado y, como bien ha comentado Mar, a la vez has conseguido enlazar bastante bien los contenidos.
Ha sido interesante que tratases el tema de los perfiles sísmicos, pues a todos supongo que nos ha refrescado un poco lo que ya hemos dado en las prácticas de la asignatura. Lo dicho, buen trabajo de nuevo;)
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