Estudio de La Topografía Dinámica en La Placa Sudamericana Debido a La Subducción de La Placa...
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Página 1 ESTUDIO DE LA TOPOGRAFÍA DINÁMICA EN LA PLACA SUDAMERICANA DEBIDO A LA SUBDUCCIÓN DE LA PLACA NAZCA Goyes, Y. 1 , Jiménez, G. 2 Palabras clave: subducción, geodinámica, foreland, convección. 1. Introducción Los mecanismos de formación de las cuencas sedimentarias se enmarcan en un número reducido de categorías las cuales comprenden la isostasia, cargas litosféricas y los fluidos viscosos del manto asociados al fenómeno de convección (Allen y Allen, 2005). Históricamente, los estudios de las cuencas han sido desarrollados desde varios puntos de vista tales como secuencias estratigráficas y su relación con las fluctuaciones del nivel del mar (Sloss, 1950), el geosinclinal (Kay, 1951), y más recientemente a partir del concepto isostasia local y regional hasta llegar a los análisis de flexura litosférica. En este trabajo se define la contribución dinámica de topografía, conocida como topografía dinámica, (Richards y Hager, 1984), como el desplazamiento neto de la litosfera en respuesta a un fluido. La deflexión es causada por un esfuerzo vertical el cual se genera debido al fluido viscoso del manto en respuesta a una estructura de densidad variable; lo anterior debe diferenciarse de la topografía isostática generada por contraste de densidad someros tales como espesores de la corteza. En escalas de longitud de onda, la topografía dinámica es la que mayor topografía contribuye al planeta (Ricard et al., 2006), en la litosfera continental (Lithgow-Bertelloni y Silver, 1998; Daradich et al., 2003) así como en la oceánica (Cazenave y Thoraval, 1994; Conrad et al., 2004). En Colombia se han realizado análisis flexurales y de backstripping, entre otros, por ejemplo los descritos en Bayona et al. (2008) y Bayona et al. (2009). Éstos métodos proporcionan información sobre la historia de enterramiento o elevación de una cuenca, además de su coeficiente flexural (); sin embargo calcular el efecto de la topografía dinámica e integrarlo con éstos métodos permite determinar la historia de subsidencia combinada, lo que conlleva a una predicción más realista sobre la distribución y evolución de una secuencia deposicional, maduración termal y migración de hidrocarburos. La topografía dinámica ha sido considerada el principal mecanismo para la generación de espesores anómalos en cuencas sedimentarias profundas (Pysklywec y Mitrovica, 1999; Burgess et al., 1997); es considerada también un control importante sobre deformación superficial y campo de esfuerzos en la litosfera en áreas subducción long-lived como por ejemplo el sudeste asiático (Lithgow- Bertelloni y Guynn, 2004) y América (Liu et al., 2008). Actualmente se ha desarrollado un análisis de la topografía dinámica para Sudamérica, específicamente en Argentina para la cuenca patagónica según lo descrito en Davila, F.M. y C.Lithgow-Bertelloni (2013). 1 Universidad Industrial de Santander - Estudiante de geología Email: [email protected] 2 Universidad Industrial de Santander - Geólogo, Ph.D en geodinámica Email: [email protected]
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ESTUDIO DE LA TOPOGRAFA DINMICA EN LA PLACA SUDAMERICANA DEBIDO A
LA SUBDUCCIN DE LA PLACA NAZCA
Goyes, Y.1, Jimnez, G.
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Palabras clave: subduccin, geodinmica, foreland, conveccin.
1. Introduccin
Los mecanismos de formacin de las cuencas sedimentarias se enmarcan en un nmero reducido de
categoras las cuales comprenden la isostasia, cargas litosfricas y los fluidos viscosos del manto
asociados al fenmeno de conveccin (Allen y Allen, 2005). Histricamente, los estudios de las cuencas
han sido desarrollados desde varios puntos de vista tales como secuencias estratigrficas y su relacin con
las fluctuaciones del nivel del mar (Sloss, 1950), el geosinclinal (Kay, 1951), y ms recientemente a
partir del concepto isostasia local y regional hasta llegar a los anlisis de flexura litosfrica.
En este trabajo se define la contribucin dinmica de topografa, conocida como topografa dinmica,
(Richards y Hager, 1984), como el desplazamiento neto de la litosfera en respuesta a un fluido. La
deflexin es causada por un esfuerzo vertical el cual se genera debido al fluido viscoso del manto en
respuesta a una estructura de densidad variable; lo anterior debe diferenciarse de la topografa isosttica
generada por contraste de densidad someros tales como espesores de la corteza. En escalas de longitud de
onda, la topografa dinmica es la que mayor topografa contribuye al planeta (Ricard et al., 2006), en la
litosfera continental (Lithgow-Bertelloni y Silver, 1998; Daradich et al., 2003) as como en la ocenica
(Cazenave y Thoraval, 1994; Conrad et al., 2004).
En Colombia se han realizado anlisis flexurales y de backstripping, entre otros, por ejemplo los descritos
en Bayona et al. (2008) y Bayona et al. (2009). stos mtodos proporcionan informacin sobre la
historia de enterramiento o elevacin de una cuenca, adems de su coeficiente flexural (); sin embargo
calcular el efecto de la topografa dinmica e integrarlo con stos mtodos permite determinar la historia
de subsidencia combinada, lo que conlleva a una prediccin ms realista sobre la distribucin y
evolucin de una secuencia deposicional, maduracin termal y migracin de hidrocarburos.
La topografa dinmica ha sido considerada el principal mecanismo para la generacin de espesores
anmalos en cuencas sedimentarias profundas (Pysklywec y Mitrovica, 1999; Burgess et al., 1997); es
considerada tambin un control importante sobre deformacin superficial y campo de esfuerzos en la
litosfera en reas subduccin long-lived como por ejemplo el sudeste asitico (Lithgow- Bertelloni y
Guynn, 2004) y Amrica (Liu et al., 2008). Actualmente se ha desarrollado un anlisis de la topografa
dinmica para Sudamrica, especficamente en Argentina para la cuenca patagnica segn lo descrito en
Davila, F.M. y C.Lithgow-Bertelloni (2013).
1 Universidad Industrial de Santander - Estudiante de geologa
Email: [email protected] 2 Universidad Industrial de Santander - Gelogo, Ph.D en geodinmica
Email: [email protected]
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2. Topografa dinmica en Colombia.
La interaccin entre la corteza ocenica y los fluidos viscosos del manto los cuales se encuentran a mayor
temperatura genera un flujo mantlico, este proceso se denomina conveccin. Si la topografa dinmica es
el resultado de efectos termales de los fluidos del manto, entonces sta puede ser reconocida detrs de las
fosas ocenicas, donde una litosfera fra subduce y casusa anomalas en campo de temperatura del manto
(Parsons y Daly, 1983; Mitrovica y Jarvis, 1985; Gurnis, 1992), por lo tanto, la topografa dinmica
puede ser reconocida de manera dominante en las cuencas foreland (Figura 1) (Mitrovica et al., 1989).
Colombia se encuentra en la esquina noroccidental de la placa Sudamericana, la cual junto a la placa
Nazca forman un borde convergente, donde sta ltima al ser ocenica subduce a la placa Sudamericana.
Por lo tanto en Colombia, y segn lo descrito por Mitrovica et al. (1989), se pueden generar anomalas
en el manto causando as flexura litosfrica en la cuenca foreland.
Figura 1. Diagrama esquemtico mostrando la generacin de topografa dinmica en zonas de
subduccin. Modificado de Burgess et al., 1997.
3. Clculo de la topografa dinmica
Este trabajo se desarrolla bajo la hiptesis de conveccin, donde debido al campo trmico y reologa
viscosa del manto ocurre una perturbacin del manto causada por subduccin de la placa de Nazca bajo
la Sudamericana; la dependencia calor-viscosidad-tiempo causan una redistribucin del campo de
esfuerzos, ocasionando entonces una flexura en la litosfera; lo que conlleva a un ajuste de la amplitud
calculada por el anlisis flexural 2D.
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Por lo tanto el clculo de la topografa dinmica se realiza mediante modelaciones termo-mecnicas de la
perturbacin del manto, y su efecto con la distribucin de esfuerzos que pueden causar deformacin. La
implementacin computacional se basa en la modificacin de los cdigos para anlisis geodinmicos
presentados por Taras Gerya (2010).
En la figura 2 se muestra el resultado del modelo numrico para topografa dinmica teniendo en cuenta
las constantes viscosidad, densidad, conductividad termal, expansin termal, calentamiento radioactivo,
capacidad calorfica y temperatura. Entonces a partir de modelos numricos se puede cuantificar la
flexura por fluidos viscosos del manto.
Figura 2. Modelacin numrica. (a) Flexura causada sobre la litosfera continental, (b) anlisis de la
distribucin del campo de esfuerzos xy. Cdigo de programacin modificado de Taras Gerya, 2010.
(a)
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4. REFERENCIAS
Allen, P.A., Allen, J.R., 2005, Basin analysis: principles and applications. 2ed, p. cm.
Bayona, G., Corts, M., Jaramillo, C., Ojeda G., Aristizabal J. J., Reyes-Harker A., 2008, An integrated analysis of
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Bayona, G., Villamarin, P., Mora, A., Ojeda, G., Cortes, M., Valencia, A., Mahecha, H., Torres, V., 2008,
Exploratory implications of forebulge geometry and migration in the Llanos Basin, X Simposio Bolivariano
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Cazenave, A., Thoraval, C., 1994. Mantle dynamics constrained by degree 6 surface topography, seismic
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Daradich, A., Mitrovica, J.X., Pysklywec, R.N., Willett, S.D., Forte, A.M., 2003. Mantle flow, dynamic topography,
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