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1 1. UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA INGENIERA EN GEOLOGÍA FALLAS Y PLIEGUES DE LA CORDILLERA DE LOS ANDES Docente: - Mgtr. Tamara Briceño Sarmiento Estudiantes: - Mishelle Stephania Lanche Chuquimarca LOJA – ECUADOR 2 INDICE 1. PORTADA .................................................................................................................... 1 2. INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 4 3. OBJETIVOS ............................................................................................................. 6 3.1. Objetivo General ................................................................................................ 6 3.2. Objetivo Específico ........................................................................................... 6 4. MARCO TEÓRICO.................................................................................................. 7 5. DESARROLLO ........................................................................................................ 8 5.1. FALLAS ............................................................................................................ 8 5.1.1. FALLA PALLATANGA (ECUADOR) ........................................................ 8 5.1.2. SISTEMA DE FALLAS DE ATACAMA (CHILE) ................................... 10 5.1.3. FALLA MEJILLONES (CHILE) ................................................................ 11 5.1.4. FALLA DE BOCONO (VENEZUELA) ..................................................... 12 5.1.5. FALLAS DE ROMERAL (COLOMBIA) ................................................... 14 5.2. PLIEGUES ...................................................................................................... 15 5.2.1. PLIEGUES EN EL EJE CARRETERO GUARANDA-SAN JUAN (ECUADOR) ……………………………………………………………………………...15 5.2.2. PLIEGUES EN EL VALLE DEL RÍO JURAMENTO - CORDILLERA ORIENTAL (PROVINCIA DE SALTA) (ARGENTINA) .................................................. 17 5.2.3. ANTICLINAL DE BOGOTÁ, CORDILLERA ORIENTAL DE COLOMBIA ……………………………………………………………………………...19 3 6. CONCLUSIONES .................................................................................................. 21 7. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 22 4 2. INTRODUCCIÓN Figura 1: Distribución de las principales estructuras morfo-tectónicas de los Andes entre 1°N y 46°S 5 La monumental Cordillera de los Andes es una cadena montañosa ubicada en la costa occidental del continente Sudamericano, la cual atraviesa el territorio de 7 países diferentes a lo largo de sus más de 7000 kilómetros de extensión, constituyendo la cordillera más larga del planeta Tierra. Esta cordillera alberga en su sector central a la segunda meseta más extensa del planeta y, con altitudes medias de 4000 metros, se encuentra conformada por los volcanes más altos de la Tierra y las montañas más altas de todo el hemisferio occidental. Todas estas características espectaculares son el producto de la interacción entre una serie de placas oceánicas y la placa Sudamericana desde el Cretácico Tardío, momento en el cual se termina de fragmentar el supercontinente de Pangea, provocando la separación de África y Sudamérica. Esta separación produjo la apertura del Océano Atlántico y, al mismo tiempo, el nacimiento de la Cordillera de los Andes, debido al cabalgamiento de la placa continental Sudamericana por encima de la placa oceánica. Este proceso se ha mantenido a lo largo del tiempo, provocando el crecimiento de la Cordillera hasta llegar al alivio que observamos hoy en día. Este proceso, denominado subducción, es el principal responsable del levantamiento de la Cordillera de los Andes, y de la gran actividad sísmica y volcánica que la caracterizan en la actualidad. Los movimientos sísmicos no conocen fronteras, especialmente en Sudamérica debido a al proceso de convergencia entre las placas de Nazca y Sudamericana a una velocidad de 7 cm/año, que tienen la capacidad de afectar con intensidad, a diversos países ubicados en el borde Occidental de Sudamérica. Estas placas son de gran importancia en estudios sísmicos detallados, ya que en sus fronteras se producen la mayoría de sismos en el mundo que acompañado de fallas activas afectan a la corteza superior de la placa continental. Es así que, países de América Latina como Chile, Perú, Ecuador y Colombia están más expuestos a terremotos. El territorio colombiano comprende un dominio continental deformado situado en el límite de tres placas tectónicas 6 importantes como la Sudamericana, la placa de Nazca y la placa Caribe. Los movimientos relativos de estas placas durante la era Cenozoica dieron origen al sistema orogénico de los Andes del Norte, compuesto por distintas cadenas montañosas separadas por valles y depresiones intramontañosas (e.g., Megard, 1987; Meijer y Wortel 1992; Stefanick y Jurdy 1992; Coblentz y Richardson, 1996). Asimismo, la convergencia relativa entre la placa de Nazca y Sudamericana se absorbe entre la zona de subducción del Pacífico y a lo largo de los sistemas de fallas y pliegues activos que se observan en las tres cordilleras y valles de la cadena Andina Colombiana. Por otra parte, Ecuador está atravesado por una gran falla geológica “Guayaquil-Caracas”, producto de la subducción de la placa de Nazca en el océano con la placa Sudamericana originando una falla geológica en el borde continental, de la que se derivan fracturas causantes de movimientos sísmicos con intensidades que dependen de la profundidad. 3. OBJETIVOS 3.1. Objetivo General Investigar sobre las estructuras geológicas más importantes que forman toda la Cordillera de los Andes. 3.2. Objetivo Específico Analizar la cinemática, dirección, buzamiento y estructuras asociadas de las fallas estudiadas en este proyecto de investigación. Interpretar todas las características geológicas que presentan los pliegues ubicados a lo largo de la cadena montañosa denominada Cordillera de los Andes. 7 4. MARCO TEÓRICO • Cordillera: Son extensas sucesiones de montañas unidas entre sí, que a menudo funcionan como límite geográfico entre los países. Se originan en zonas donde el suelo se transformó debido el movimiento de las placas tectónicas, provocando que los sedimentos se compriman, se eleven sobre la superficie terrestre y originen varios cordones de montañas. • Fallas Geológicas: Puede definirse como una fractura usualmente plana que se observa en un segmento de la corteza terrestre y la cual tiene cierto desplazamiento, siendo ésta lo suficientemente amplia para ser visible a simple vista o desde una vista aérea. • Pliegues Geológicos: Son estructuras geológicas que responden a deformación plástica, y se forman por la acción de esfuerzos tectónicos de compresión que ocurren en la corteza terrestre. • Placa Continental: Aquellas cubiertas parcialmente por la corteza continental, o sea, por los continentes mismos, son el tipo más predominante de placa tectónica y poseen generalmente una parte continental y otra sumergida en el agua de los mares. • Placa Oceánica: Aquellas cubiertas íntegramente por la corteza oceánica, o sea, el suelo de los océanos, de modo que están sumergidas en toda su extensión. Son delgadas, compuestas principalmente por hierro y magnesio. • Meseta: Es una planicie extensa situada a una cierta altura sobre el nivel del mar. También puede referirseal descanso en que termina un tramo de una escalera. La palabra, como tal, es una forma de diminutivo del vocablo mesa. https://concepto.de/montana/ https://concepto.de/limite/ https://concepto.de/suelo/ https://concepto.de/movimiento/ https://concepto.de/placas-tectonicas/ https://concepto.de/corteza-terrestre/ https://concepto.de/oceano/ 8 • Sismos: Es un fenómeno natural que consiste en una sacudida de la superficie terrestre, producida por el movimiento de las capas interiores de la Tierra. • Subducción: Es el proceso de hundimiento de una placa litosférica bajo el borde de otra placa, formándose los llamados límites convergentes entre placas. 5. DESARROLLO 5.1. FALLAS 5.1.1. FALLA PALLATANGA (ECUADOR) Figura 2: Principales rasgos morfo-estructurales de los Andes de Ecuador. La Megafalla Dolores- Guayaquil es una falla mayor y compleja que limita el Bloque Costero ecuatoriano acrecionado a la cordillera. El bloque costero constituye la parte sur del Bloque Norandino. Este sistema de falla presenta diversos estados de deformación, normal en el golfo de Guayaquil, de rumbo dextral a lo largo de la falla de Pallatanga y de la falla Chincual-La Sofía y compresivo en la región de la Depresión Central entre Riobamba y Quito. La dorsal asísmica Carnegie es responsable del levantamiento de la costa formando terrazas marinas cuaternarias. https://es.wikipedia.org/wiki/Placa_tect%C3%B3nica https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmite_convergente 9 Esta tiene 200 km de largo y pertenece al "Dolores-Guayaquil Megashear" (Campbell 1974, Feininger y Bristow 1980, Feininger y Seguin 1983, McCourt et al. 1984, Soulas 1988, 1991). Ella sigue el valle encajonado del río Pangor y recorta la Cordillera Occidental hasta el pie del volcán Chimborazo al oeste de la Depresión Interandina. Es la continuación, hacia el norte, de las fallas normales N50-N70°E del golfo de Guayaquil. En el valle del río Pangor, la falla tiene una dirección N30°E. En el campo, la traza de la falla muestra una ruptura de pendiente neta a través de las lomas. Los valles secundarios, afluentes del río Pangor, así como las crestas que separan las quebradas están desplazadas de manera destral-inversa en la zona de falla. La observación de varios criterios de desplazamiento, desde pequeños desplazamientos (jóvenes) hasta grandes (antiguos) ha permitido determinar la geometría de la falla (N30°E/75°O) así como la velocidad del desplazamiento (Winter 1990, Winter et al. 1993, Lavenu et al. 1995). Las numerosas medidas de desplazamiento de los rasgos morfológicos permiten concluir que existe un desplazamiento destral en la falla, con una componente ligeramente inversa con un pitch de 11° SW. Las correlaciones con los eventos climáticos conocidos (Mercer y Palacios 1977, Van der Hammen 1981, Wright 1984, Clapperton 1987, Lambeck y Nakada 1992) permitieron proponer que el desplazamiento de 41 m sería posterior al último máximo glacial y tendría una edad mínima de 10.000 años, implicando una tasa de desplazamiento holoceno comprendida entre 2,9 y 4,6 mm.a-1. Los desplazamientos de 590 m serían más antiguos que el último máximo glacial y podrían corresponder al último período interglaciar datado en 120.000 o 135.000 años. Esto implicaría tasas de desplazamiento comprendidas entre 3,9 y 5,5 mm.a-1. En el campo, no se observan fracturas frescas las cuales hubiesen podido sugerir un evento sísmico. Sin embargo, la morfología de los escarpes atestigua una actividad mantenida de la falla. Ya que el segmento de falla estudiado es rectilíneo en una distancia de 25 km, su ruptura pudo haber sido provocada por un sismo cuya 10 magnitud ha sido superior a Ms=7. Como en clima húmedo, la ruptura sísmica pudo ser obliterada. No se excluye el hecho de que esta falla haya podido ser el lugar de un terremoto reciente. El único evento conocido en esta zona es el terremoto de Riobamba que destruyó esta ciudad, así como numerosas localidades de la Depresión Interandina (04 de febrero de 1797, MSK = 11; CERESIS 1985) y que pudo haber activado la falla de Pallatanga. 5.1.2. SISTEMA DE FALLAS DE ATACAMA (CHILE) En el sistema de falla de Atacama, la península de Mejillones, aparece como el rasgo geomorfológico del norte de Chile más saliente a lo largo de la costa, con rumbo N-S. En ese lugar, las terrazas marinas, los cordones litorales y los conos aluviales cuaternarios son cortados por varias fallas normales y grietas de tensión de gran tamaño que separan bloques basculados. Uno de los principales escarpes de falla normal se observa en la extremidad NE de la Península donde Figura 3: Mapa estructural del norte de Chile entre los 21° y 27°S 11 la falla Mejillones corta conos aluviales con rechazos acumulados importantes. 5.1.3. FALLA MEJILLONES (CHILE) Esta falla tiene una longitud total de aproximadamente 25 km (segmentos acumulados) y separa bloques fallados y levantados, en los cuales se advierten una serie de plataformas de abrasión marina pliocenas y cuaternarias encajonadas en las rocas del basamento. Al pie de estos bloques, se desarrolla la Pampa Mejillones que constituye una cuenca sedimentaria rellena por Figura 4: Península de Mejillones. Principales fallas normales cuaternarias. Dos sitios de fallas fueron analizados: El Rincón en Mejillones (norte de la península) y la falla Bandurrias en La Rinconada (sur de la península). En ambos sitios, se nota una extensión cuaternaria cosísmica E-W. 12 depósitos neógenos marinos y cubierta por secuencias de cordones litorales formados durante los últimos 400 ka (Ortlieb 1995, Ortlieb et al. 1996b). La Falla Mejillones (acimut 5°E ± 11°, buzamiento 60°E) corta los depósitos aluviales más jóvenes, lo que indica una actividad muy reciente. El escarpe alcanza unos 400 a 500 m de alto, con buzamiento al este presenta un conjunto de facetas triangulares y superficies de abrasión marinas levantadas. El escarpe de la falla principal tiene una altura de 8 a 10 m en los conos aluviales antiguos y solamente 5 a 6 m en los conos de edad intermedia. Las rupturas más recientes presentan un escarpe de 0,30 a 1,5 m. Aparentemente, los conos y los últimos depósitos fluviales no presentan escarpes, aunque se puede observar grietas de tensión, paralelas a la falla, probablemente generadas durante el sismo de Antofagasta de 1995. Dos terrazas aluviales, S1 y S2 (Marquardt et al. 2003) cubren en discordancia una superficie de abrasión marina estimada en 125 ka (MIS 5); ambas terrazas son cortadas por la falla con desplazamientos acumulados de 13 ± 1 m para S1 y 5,5 ± 0,5 m para S2. Dataciones de estas superficies han dado 46,5 ± 3,7 ka para S1 y 26,3 ± 1,7 ka para S2. Estas edades permitieron calcular las tasas de desplazamiento vertical a lo largo del espejo de falla que se estiman entre 0,28 ± 0,04 mm. a-1 (S1) y 0,21 ± 0,03 mm.a-1 (S2). El análisis micro tectónico de las medidas de estrías observadas a lo largo de estos espejos de fallas permitió determinar una dirección de esfuerzo E- W con s3 = N89°E. 5.1.4. FALLA DE BOCONO (VENEZUELA) 13 Esta falla es uno de los rasgos neotectónicos más importantes de la parte noroccidental de América del Sur. La traza activa de esta falla, se caracteriza por presentar un movimiento transcurrente dextral, tener una traza superficial más o menos continua de aproximadamente 500 km, y frecuentes fallas que convergen o divergen con la traza principal. Se extiende en el occidente venezolano en dirección SO-NE entre la población de San Cristóbal, ubicada en proximidad de la frontera con Colombia y la población de Morón en la costa caribeña de Golfo Triste (Audemard, 2009). Esta falla genera una zona de fractura quese sitúa casi en posición axial a la cordillera andina, aprovechada por grandes ríos para entallar sus valles, lo que hace que sea claramente demarcada (Audemard 2003). En su extremidad sur, la falla se conecta con el sistema de piedemonte llanero colombiano Figura 5: Ubicación del área de estudio en referencia a los Andes Venezolanos. Modificado de Audemard (2009) 14 a través del sistema de fallas Chinacota - Bramón, luego de sufrir dos inflexiones en ángulo recto opuesto en la estructura conocida como Punzón de Pamplona (Boinet, 1985, en Audemard, et al. 2008). En su extremo norte, la falla tuerce 45º en forma horaria para conectarse el sistema de fallas dextrales de dirección este-oeste que corren al norte de Venezuela continental (Falla de San Sebastián y El Pilar) (Audemard and Audemard, 2002). 5.1.5. FALLAS DE ROMERAL (COLOMBIA) Se asocian estructuralmente a un sinclinal mayor que expone rocas vulcano - sedimentarias cretáceas y que separa las rocas metamórficas de las partes centrales de la Cordillera Central, de un antiforme de basamento ubicado en su piedemonte occidental. Estas estructuras hacen parte de Figura 6: Simplified tectonic – stratigraphic sketch of Romeral Foult System with its localitation in the South American continent. 15 un plegamiento de amplitudes kilométricas, afectan la casi totalidad de la vertiente occidental de la Cordillera Central y muestran planos axiales que buzan en ángulos altos al E. las Fallas de Romeral dividen los sedimentos y vulcanitas cretáceos en tres paquetes imbricados, cuyos techos se muestran consistentemente hacia el E y que son fallados tanto hacia las rocas de basamento tanto supra- como lnfrayacentes. Las deformaciones de las unidades vulcano - sedimentarias se caracterizan: 1) por un alargamiento subvertical que afecta las partes occidentales y 2) por un alargamiento N-S que se manifiesta en las partes internas de la Cordillera con mayor intensidad. Estos dos dominios de deformación se documentan igualmente en las rocas intrusivas emplazadas a lo largo de las fallas, confirmando así un origen sin - cinemático. Sólo localmente las deformaciones compresivas dan lugar a clivaje. Para la Formación de estas estructuras, se propone un modelo de levantamiento vertical, en el cual el plegamiento del contacto basamento - cobertera se debe en primera instancia a movimientos diferenciales y algo divergentes, de lajas de basamento. Este modelo considera también la existencia de estructuras de colapso en las partes altas de la cordillera. 5.2. PLIEGUES 5.2.1. PLIEGUES EN EL EJE CARRETERO GUARANDA-SAN JUAN (ECUADOR) 16 La geología del sector luce compleja y bastante diversa, debido a la presencia de formaciones geológicas de origen volcánico y sedimentario, además de depósitos aluviales y glaciares no consolidados. Justo en los alrededores de la localidad de Guaranda, al inicio del recorrido, los enclaves de andesitas y tobas volcánicas afloran en los taludes del carretero. Un poco más hacia el oeste, es posible observar afloramientos de andesitas porfídicas con alto grado de diaclasamiento, pertenecientes Figura 7: Detalle de la sección del Valle Interandino (IAV) en el Ecuador. En esta gráfica se detalla los segmentos Norte (Otavalo-Chota), Centro (Quito-Guayllabamba) y Sur (Latacunga-Riobamba) del Valle Interandino. Justo en la ciudad de Guaranda se presenta la depresión del río Chimbo determinado por una serie de fallas y pliegues NNE-SSW, similares a las estructuras presentes en el carretero Guaranda-San Juan 17 al Grupo Saraguro (Eoceno-Mioceno). Sin embargo, el mayor porcentaje del recorrido coincide con afloramientos de la Formación Apagua (Paleoceno-Eoceno), cuya exposición muestra rasgos de intensa actividad tectónica con múltiples pliegues sinclinales, anticlinales, chevron y recumbentes. Los ejes de dichos pliegues fijan una orientación NNE-SSW. Los contactos entre las principales formaciones geológicas presentes en el sector no son visibles. A lo largo del segmento, se evidencian fallas en sentido este-oeste, sin embargo, son poco frecuentes. 5.2.2. PLIEGUES EN EL VALLE DEL RÍO JURAMENTO - CORDILLERA ORIENTAL (PROVINCIA DE SALTA) (ARGENTINA) Figura 8: Mapa geológico de la comarca del Río Juramento, basado en datos e interpretaciones de los autores y en trabajos inéditos de Ortiz (1962), Freytes (1965) y Rodriguez (1996). 1) Basamento metamórfico proterozoico; 2) Paleozoico inferior no diferenciado; 3) Subgrupo Pirgua; 4) Subgrupo Balbuena; 5) Subgrupo Santa Bárbara; 6) Neógeno; 7) Depósitos cuaternarios; 8) Falla inversa; 9) Anticlinal; 10) Sinclinal. 18 En este segmento la Cordillera Oriental está formada por dos cinturones plegados y fallados, separados por una depresión central que coincide con el valle de Lerma. Las estructuras del Juramento, que se muestran en el área cartografiada de la, forman parte del cinturón plegado situado al este de dicho valle. A continuación, se describen sus rasgos estructurales sobresalientes. Anticlinal de Castillejo-El Presidio El anticlinal mayor con núcleo de basamento metamórfico que coincide geográficamente con las cumbres de Castillejo y del Presidio es la estructura más destacada. Su eje de rumbo Figura 9: Reconstrucción con líneas de forma de la estructura de la zona de interferencia de pliegues. Los segmentos cortos sobre las líneas indican las direcciones de inclinación de los estratos. 19 nordnoroeste-sudsudeste buza pronunciadamente hacia el sur hasta la depresión del río Juramento. Es un pliegue asimétrico con su flanco más empinado hacia el este. Su flanco occidental presenta complicaciones estructurales que se describen más adelante. Vista en planta es una estructura fuertemente curvada que forma un arco cóncavo hacia el oeste Anticlinal del Crestón El anticlinal del Crestón coincide geográficamente con la sierra del mismo nombre. Es un pliegue asimétrico con su flanco más empinado y fallado hacia el este, en cuyo núcleo afloran el basamento proterozoico y una espesa secuencia de capas rojas del Subgrupo Pirgua. Se trata también de una estructura pronunciadamente arqueada, con su parte cóncava hacia el oeste, cuyo eje describe un arco similar al eje del anticlinal de Castillejo-El Presidio; ambas estructuras guardan cierto paralelismo, aunque el anticlinal del Crestón está desplazado hacia el sudeste, en posición escalonada con respecto al primero. 5.2.3. ANTICLINAL DE BOGOTÁ, CORDILLERA ORIENTAL DE COLOMBIA 20 El plegamiento en la Meseta de Bogotá ha sido poco estudiado y estos pocos trabajos se han centrado principalmente en la geología superficial debido a la falta de información disponible sobre el subsuelo (Julivert, 1970), (Cortés et al., 2006), (García y Jiménez, 2016). Las estructuras encontradas en la Meseta de Bogotá son anticlinales y sinclinales que involucran unidades rocosas con edades que varían desde el Cretácico Superior hasta el Paleógeno y que frecuentemente se asocian con diapiros de sal y limbos volcados (Julivert, 1963), (McLaughlin, 1972). La presencia Figura 10: Geological Mapo f the Eanstern Cordillera showing the most significant structures (folds and faults). The zone of this study is outlined in yellow (modified from Parra et al.,2009). 21 de unidades sedimentarias de baja competencia permite el desacoplamiento del basamento y las rocas suprayacentes, provocando pliegues de desprendimiento o cabalgamientos imbricados, como se observa en los Pirineos y las montañas del Atlas (Babault et al., 2013). El Anticlinal de Bogotá es una estructura vergente al oeste ubicada enla zona más oriental de la Meseta de Bogotá (Figura 1 y Figura 2). Es un pliegue de 12 km de largo adyacente a la ciudad de Bogotá, con fuertes variaciones en el ángulo de buzamiento de los limbos. Juliert (1970) asoció estos cambios geométricos abruptos en una distancia muy pequeña con el colapso gravitatorio de las extremidades. Mora y Kammer (1999) incluyen el Anticlinal de Bogotá en algunas de sus secciones transversales considerando la hipótesis de Julivert (1970) de un colapso gravitacional y recreando un estado de pre-colapso para sus interpretaciones, excluyendo así los complejos cambios en el ángulo de buzamiento y orientación de algunos segmentos. 6. CONCLUSIONES En conclusión, pudimos recopilar todas las fallas y pliegues más importantes que se encuentran presentes en la cordillera de los andes, con sus respectivos datos estructurales, las cuales son de suma importancia ya que nos permiten determinar el sentido que se encuentran buzando y la dirección del mismo, así mismo comprender todos los procesos geológicos que han intervenido en esta cadena montañosa que nos permite observar tal y como esta en la actualidad. 22 7. BIBLIOGRAFÍA Cordillera. (s/f). Concepto. Recuperado el 31 de enero de 2023, de https://concepto.de/cordillera/ Definición y tipos de fallas geológicas. (2018, diciembre 16). geotecniafacil.com. https://geotecniafacil.com/tipos-fallas-geologicas/ Placas Tectónicas - Concepto, tipos, cuáles son, mapa. (s/f). Concepto. Recuperado el 31 de enero de 2023, de https://concepto.de/placas-tectonicas/ Significado de Meseta. (2017, noviembre 2). Significados. https://www.significados.com/meseta/ Wikipedia contributors. 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