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Geología del petróleo, cuencas de antearco...

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Cuencas de Antearco Geometrías y Relaciones con la Dinámica de la Zona de Subducción Henry Calderón, Katheryn Arequipa y María Paula Estrella

1. 2. 3. 4. 5.

Índice

Introducción Objetivo Conceptos Importantes Formación de Cuencas Tipos de Cuencas 1. Ejemplos 6. Geometrías del Prisma Acrecional y la Cuenca de Antearco 7. Discusión 1. Factores que controlan el Desarrollo de la Cuenca 8. Modelo General de la Evolución de una Cuenca Antearco 1. Cambio Temporal del Tipo de Cuenca 9. Conclusiones 10. Referencias

1. Introducción Las cuencas de antearco se desarrollan típicamente en la zona de subducción, placa oceánica-corteza subyacente, en márgenes continentales y arcos de islas. Debido a su ubicación, las cuencas de antearco brindan información acerca de la dinámica de la subducción y son elementos importantes para describr a sismos, transporte y depositación de sedimentos, y acumulación de petróleo e hidratos de gas.

2. Objetivo §

Establecer una nueva clasificación de las cuencas antearco en base a las relaciones geométricas y la dinámica de la zona de subducción (sedimentos, prisma de acreción, ángulo de subducción, naturaleza de las placas tectónicas).

§

En la realización del trabajo, se estudiaron 41 cuencas alrededor del mundo, mostradas a continuación. Forearc Basis: Types , geometries, and relationships to subduction zone dynamics. Por: Atsushi Noda

Cuencas de Antearco Estudiadas

1 Depocentro: Lugar de máxima depositación.

2 Cuña Externa: Prisma hacia el mar (Fuera del continente).

3 Cuña Interna: Prisma hacia Tierra (Dentro del continente).

4

5

6

Prisma de acreción: Acumulación geométrica de sedimentos pelágicos y terrígenos.

Fosa: Depresión formada debido al contacto entre placas convergentes (subducción).

Outer-arc high : Alto de la cuenca, extremo más cercano al mar.

3. Conceptos Importantes

3. Conceptos Importantes Figure 2. (A) Terms related to forearc basins and the plate subduction zone.

3. Conceptos Importantes Figure 2. (B) Geometric parameters measured in this study. W: Ancho T: Espesor H: Altura del prisma respecto al ndm. α: Ángulo de pendiente del prisma. Β: Ángulo de subducción

Mecanismos de Subducción

4. Formación de la Cuenca Antearco Subducción de la corteza oceánica Depresión flexural por carga tectónica Enfriamiento del arco macizo Erosión basal

5. Tipos de Cuencas Criterios de clasificación en base a la geometría. Criterios de identificación en base a: ü Existencia del prisma de acreción ü Acrecionario y No Acrecionario ü Campo de esfuerzos asociada a la Cuenca ü Compresional ü Extensional ü Oblicuidad de la zona de subducción

5. Tipos de Cuencas Características Principales TIPO DE CUENCA

SEDIMENT OS SEDIMENTOS

DEPOCENTRO

POSICIÓN DEL A ALLTO DE LA CUENCA

ESTR UC TUR AS ASO CIADA ESTRUC UCTUR TURAS ASOCIADA CIADASS

Acrecionaria Compresional

Estratos inclinados a la tierra (Onlaps)

Migra hacia tierra

Alto, respecto al ndm y hacia tierra.

Fallas tipo Splay y/o sobrecorrimientos

Acrecionaria Extensional

Subsidencia controlada por el fallamiento normal y/o la inclinación al mar del piso oceánico.

Migra hacia el mar

Altura moderada respecto al ndm. Estructura plana, sin orientación preferente.

Imbricación de las fallas en el prisma frontal.

Acrecionaria Neutral

Deformación asociada a subducción oblicua. Menor

Mantienen su posición transversal, pero migran paralelo a la fosa

Medio respecto al ndm, hacia tierra.

Fallas strike-slip paralelas a la fosa

No Acrecionaria Extensional

Los estratos cubren las cuñas interna y externa, formando depósitos de plataforma (slope apron deposits)

Mantiene su posición.

Bajo a nulo

Poco sedimento en la fosa.

No Acrecionaria Compresional

Subdución asociada a volcanismo de un ridge asísmico.

Fallas normales en el prisma frontal y fallas inversas en el alto.

Ejemplo: Acrecionaria Compresional

v Estratos inclinados (onlaps) v Depocentro migra a continente v Outer-arc high alto a continente v Fallas tipo splay

Ejemplo: Acrecionaria Extensional v Subsidencia por fallamiento normal/ inclinación slab v Depocentro a mar v Outer-arc high medio no orientado. v Imbricación de las fallas a tierra y mar.

Ejemplo: Acrecionaria Neutral

v Poca deformación. v Depocentro migra paralelo a la fosa. v Outer-arc high medio a tierra. v Fallas strike slips

Ejemplo: No Acrecionaria Compresional v Subducción asociada a volcanismo de un ridge asísmico. v Migración del depocentro depende del tipo de erosión. v Outer-arc high bajo a mar. v Fallas normales e inversas en el prisma frontal y e el alto

Ejemplo: No Acrecionaria Extensional v Estratos cubren ambas cuñas con depósitos de alta pendiente. v Depocentro mantiene su posición. v Outer-arc high bajo a nulo. v Poco sedimento en la fosa

6. Geometrías del Prisma Acrecional y la Cuenca de Antearco Geometría de la Cuña Externa Cuencas no acumulativas Pequeño espesor de sedimentos.

Cuencas de acreción Espesor variable

6.1 Geometría de la cuña externa Cuencas no acumulativas

Cuencas de acreción

Cuencas extensionales y no acumulativas.

6.1 Geometría de la cuña externa

6.1 Geometría de la cuña externa La mayoría de las cuencas de tipo acrecionario trazan dentro de la región estable una cuña débil.

6.2 Geometría de la cuenca de antearco Cuencas no acumulativas

Espesor 60-183 km.

Cuencas de acreción

Anchura de 25-173 km.

6.2 Geometría de la cuenca de antearco

6.2 Geometría de la cuenca de antearco

6.2 Geometría de la cuenca de antearco

7. Discusión. Factores que controlan el desarrollo de la cuenca de antearco Acreción comprensiva

Factores que controlan el desarrollo de la cuenca de antearco

Acreción extensional Para las cuencas de tipo acrecional extensional, las variables como Wbasin, Tbasin, y Wbasin/Tbasin son similares a las de las cuencas acrecionales compresivas

Factores que controlan el desarrollo de la cuenca de antearco

Acreción neutral Este tipo de cuenca de antearco está separado de otros tipos de acreción debido a que la separación de deformación causada por subducción oblicua restringe la arquitectura de la cuenca bajo un campo de deformación de compresión o extensión relativamente débil a pesar del crecimiento de un cuerpo de acreción

Factores que controlan el desarrollo de la cuenca de antearco

No acrecional Valores grandes indican una mayor resistencia interna en la cuña exterior en comparación con las cuencas de acreción.

general evol olución paraa una ccuenc uencaa de an anttear earcco 8. Modelo gener al de ev ol ución par uenc • Fases iniciales • El prisma aún no esta acrecionado • Ambiente extensional • Se depositan sedimentos pelágicos Terrígenos • Evidencias en los arcos de Java y Manila (sísmica)

Imagen tomada de: https://opentextbc.ca/physicalgeologyjosie/chapter/ chapter-10-plate-tectonics/

general evol olución paraa una ccuenc uencaa de an anttear earcco 8. Modelo gener al de ev ol ución par uenc

general evol olución paraa una ccuenc uencaa de an anttear earcco 8. Modelo gener al de ev ol ución par uenc 1er Caso • La subducción se ha estabilizado • El flujo de sedimentos es suficiente como para crear un prisma de acreción • La corteza superior actúa como barrera • La cuenca de antearco se forma en la parte superior • El depocentro migra hacia el continente • W/T (cuenca) se mantiene constante

general evol olución paraa una ccuenc uencaa de an anttear earcco 8. Modelo gener al de ev ol ución par uenc 2do C Caso aso

• Los sedimentos acumulan el prisma progresivamente (lentamente) • El canal de subducción se engrosa incrementa la presión de fluidos en los poros reduce la resistencia interna al corte y la fricción (del prisma) provoca una deformación extensional debido a los movimientos gravitacionales del prisma

general evol olución paraa una ccuenc uencaa de an anttear earcco 8. Modelo gener al de ev ol ución par uenc 3er Caso y 4t 4to o Caso • Sedimentos escasos + dominio de material erosionado del arco • La erosión frontal y basal adelgazan y estrechan gradualmente a prisma haciendo retroceder el alto de la cuenca • Dependiendo del tipo de erosión dominante (frontal o basal) se forma un tipo de cuenca. • Ambos casos forman el mismo tipo de cuenca de antearco pero con unos pocos cambios puntuales

general evol olución paraa una ccuenc uencaa de an anttear earcco 8. Modelo gener al de ev ol ución par uenc 3er C Caso aso

• Cuando domina la erosión basal • La corteza se adelgaza y se crea espacio de acomodación asociado a fallas normales • El depocentro tiende a mantener su posición dentro del prisma

general evol olución paraa una ccuenc uencaa de an anttear earcco 8. Modelo gener al de ev ol ución par uenc 4t 4to o Caso • Cuando domina la erosión frontal del prisma

• Estrechamiento y aumento en a pendiente de prisma (en la parte frontal) • El depocentro migra hacia la fosa

general evol olución paraa una ccuenc uencaa de an anttear earcco 8. Modelo gener al de ev ol ución par uenc 5t 5to o Caso • Cuando se subducen montañas submarinas o materia erosionado del arco

• Ocurre un levantamiento que crea una deformación compresional asociada a esfuerzos temporales en a parte media del prisma

general evol olución paraa una ccuenc uencaa de an anttear earcco 8. Modelo gener al de ev ol ución par uenc Acer Acerca ca de los sedim sediment ent entos os

• La tasa de acreción o erosión depende del equilibrio entre a entrada y salida de sedimentos • Estos sedimentos están relacionados con levantamientos tectónicos, actividad volcánica, clima, distancia desde la fuente, tasa de subsidencia, variaciones del nivel del mar • Y están controlados por la rugosidad del lecho marino, la cinemática de la placa subducida (ritmo, inclinación, oblicuidad) y la resistencia dentro y fuera del prisma

temporal 8.1 Cambio tempor al en el tipo de cuenca Flujo de sedimentos (fosa) antearco Flujo de sedimentos

FA FAC CTORES crecimiento del prisma

tipo de cuenca de

EFE EFEC CTOS de cuenca acrecionaria a no acrecionaria

Subsidencia del alto de la cuenca, reducción del espacio de acomodación, erosión, saturación de la cuenca, relación W/T aumenta Flujo de sedimentos

de cuenca no acrecionaria a cuenca acrecionaria

Elevación del alto de la cuenca, creación de nuevo espacio de acomodación, relación W/T disminuye |

temporal 8.1 Cambio tempor al en el tipo de cuenca Ejemplos Antes de los 3Ma no acrecionaria extensional-después de los 3Ma acrecionaria compresional-después de 6Ma vuelve a ser no acrecionaria

temporal 8.1 Cambio tempor al en el tipo de cuenca Ejemplos

Primero se desarrollaron largos prismas de acreción (subsidencia y depositación de estratos del cretácico-eoceno)-una migración del depocentro indicaría un cambio en el flujo de sedimentos (conformación actual-cuenca no acrecionaria) que podrían estar relacionados a la apertura del tras arco en el mar de Japón

Conclusiones 9. Conclus iones • Este estudio propone una nueva clasificación para cuencas de antearco basándose en la transferencia de material entre las placas que convergen, respaldado en los estilos de deformación de cuencas actuales alrededor de todo el mundo. • Una cuenca de antearco compresional acrecionaria se caracteriza por la migración del depocentro hacia el arco, empuje y plegamiento en el margen marino y una relación W/T casi constante, lo que indica un crecimiento parejo de las cuencas. • En una cuenca de antearco extensional acrecional coexiste el adelgazamiento del prisma con fallas normales en la cuenca. • Grandes cantidades de material transferido desde la fosa al prisma pueden causar la reducción de resistencia al corte en la base del prisma desencadenando colapsos del mismo. • Las cuencas de antearco acrecionales neutrales muestran una deformación mas débil que la de las otras cuencas acrecionales pero tiene prismas mucho mas grandes.

9.Conclusion Conclusiones 9. Conclusion es • Las fallas de deslizamiento paralelas a la fosa están limitadas por la formación de la cuenca. • Las cuencas de antearco extensionales no acrecionales están caracterizadas por subsidencia asociada a fallas normales en el prisma central provocadas por la erosión que es desencadenada por el bajo flujo de sedimentos hacia la fosa. • Las cambios en el flujo de sedimentos me cambian las características del prisma y de la cuenca. • En el paso de una cuenca de antearco compresional acrecionaria a una extensional no acrecionaria el flujo de sedimentos disminuye, ensanchando y adelgazando el prisma y aumentando la relación W/T y en el caso contrario el incremento de sedimentos levanta el alto de la cuenca pasando de extensión a compresión. • El flujo de sedimentos entre la fosa y la placa superior condicionan la geometría de las cuencas de antearco.

Conclusiones 9. Conclus iones • El modelo conceptual que se ha propuesto proporciona importantes implicaciones para para evolución de cuencas de antearco como respuesta a las interacciones dinámicas entre las placas en los márgenes convergentes.

Re erencias 10. R efer encias •

Geological Society of America Bulletin

Forearc basins: Types, geometries, and relationships to subduction zone dynamics Atsushi Noda Geological Society of America Bulletin published online 8 January 2016; doi: 10.1130/B31345.1 • Las imágenes fueron tomadas del texto antes mencionado, a excepción de las que tienen su propia cita.

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