Modelamiento estructural del pliegue en cofre (Fm. La Herradura)

Estructuralmente, los afloramientos del Grupo Morro Solar (Cretáceo inferior) de la ciudad de Lima ubicados entre la localidad del mismo nombre y la playa La Herradura albergan fallas normales y de rumbo. Donde las primeras pueden observarse a simple vista mientras que las segundas se aprecian a partir de la cinemática establecida por estrías de ángulo bajo y fracturas en riedel. Aunque por otro lado, dicha superunidad litológica muestra también que algunos de sus niveles estratigráficos presentan fallas inversas de bajo y moderado ángulo asociadas a pliegues simétricos y recumbentes. Las más frecuentes se hallan cerca a la base de la Formación La Herradura. Preferencialmente, en lutitas cuya deformación está asociada a pliegues por propagación que tienen sus mejores exposiciones en láminas y/o estratos de areniscas cuarzosas. El ejemplo más característico de esta deformación es el ya histórico pliegue en cofre (Fig. 1). Cuya arquitectura en anticlinal es bastante llamativa ya que efectivamente tiene la forma de una bóveda y posee una apariencia simétrica a primera vista (Figs. 2 y 3). Sin embargo, al mirar de cerca es posible darse cuenta que en sus respectivos flancos la geometría de deformación no es tan ideal como se supone. A razón de que se observa una clara vergencia de plegamiento hacia el noroeste y una ligera reducción lateral del espesor de sus estratos hacia el sur. Por supuesto, estas características no corresponden a una tectónica compleja, aunque es notorio que la misma se produjo en tiempos relativamente progresivos.

Figura 1. Vista NO-SE hacia el afloramiento del pliegue en cofre (azimut de 45º) presente en las lutitas y areniscas cuarzosas de la Formación La Herradura (Miembro La Virgen). La persona que sirve como escala tiene una altura aproximada de 1.65m.

Figura 2. Detalle geológico de lo observado en la figura 1. Los espacios entre las líneas en negro (estratos de arenisca) representan a lutitas; mientras que los polígonos en amarillo y en gris a diques de andesita y a un depósito coluvial, respectivamente.

Figura 3. Acercamiento al pliegue en cofre.

Debido a que la arquitectura de la deformación se asemeja muy bien a un pliegue por propagación junto a una rampa de ángulo bajo por fallas inversas; y que además la complejidad tectónica del sitio no es alta. Es muy probable que la geometría actual de la estratificación pueda remodelarse desde un estado no deformado. Por ello, una de las maneras para llevar a cabo este proceso se realizar mediante el modelamiento hacia delante (forward modelling), que consiste en averiguar con detalle cómo es que se ha producido la geometría de los estratos deformados siguiendo modelos geológicos preestablecidos.

En ese sentido, resulta conveniente trabajar con las metodologías clásicas de Suppe (1983 y 1990), Erslev (1991), Allmendinger (1998 y 2000) y Cardozo (2003) que lidian principalmente con los modelos geométricos en zonas de trishear, pliegues por flexiones y propagaciones de falla. Así, los trazos que representan las bases y los topes de las estratificaciones llegan a quedar establecidos según las diferentes inclinaciones de fallas propuestas. De manera que las orientaciones de los pliegues y posible paralelismo de estratos cerca de las superficies de fallamiento sean coherentes. Para este caso, se ha recurrido al uso de software que simule las técnicas anteriormente mencionadas con el fin entender cómo se generó el pliegue en cofre. Si bien en el mercado geological existen numerosos softwares que logren este cometido, es FaultFoldForward de Richard Allmendinger el que entrega resultados bastante aceptables y que sobre todo es de uso libre. Es decir, que bastará con conocer los rumbos y buzamientos de los estratos para hacer una interpretación rápida.

Tal como se ve en la figura 4, se dividió al afloramiento en 12 partes, desde los estratos A1 a A2, los cuales dentro del software tendrán un espesor individual que es proporcional a los espesores reales de campo.

Figura 4. División arbitraria de los estratos de lutitas y areniscas que conforman el sitio deformado. Las fallas inversas tienen un azimut aproximado NE-SO.

Por esto es que en dicho entorno de trabajo se deben agregar 13 niveles que el software tomará como capas (beds) con los siguientes espesores: 0, 17, 22, 70, 75, 90, 93, 119, 122, 171, 173, 285 y 305 para un estado inicial que arbitrariamente se ha denominado como tiempo 1 (Fig. 5).

Figura 5. Vista NO-SE inicial perteneciente a un estado no deformado del afloramiento del pliegue en cofre en la Formación La Herradura.

Asimismo, la primera falla inversa a modelar contará con las siguientes características (las unidades son absolutas y los ángulos sexagesimales):

Ramp angle: -35º

Trishear angle: 10º

Propagation/Slip: 1.5

Total slip: 14

Ramp up from decollement (opción activada)

El resultado de este proceso se observa en la figura 6, donde el movimiento de la falla genera una línea de despegue en las lutitas inferiores. Además, desplaza unas cuantas unidades a los estratos de areniscas generando en la parte superior un ligero plegamiento a medida que se propaga la zona triangular de trishear y el trasflanco (backlimb) hacia arriba para un tiempo 2 (Fig. 6).

Figura 6. Pliegue por propagación de falla que empieza como una línea de despegue que se mueve de derecha a izquierda (hacia el noroeste) cuyo movimiento se propaga hacia las partes superiores de la estratigrafía.

Luego, se ingresan los datos para una nueva falla inversa:

Ramp angle: -35º

Trishear angle: 10º

Propagation/Slip: 1.5

Total slip: 8

Ramp up from decollement (opción no activada)

Así, se tiene una geometría similar a la anterior pero ligeramente más acortada para un tiempo 3 (Fig. 7). Es necesario observar que el espesor de los estratos al interior de los bloques techos cabalgantes en éste y en el anterior procedimiento se mantienen aproximadamente constantes ya que el ángulo de trasflanco (backlimb) se mantiene igual.

Figura 7. Propagación de falla con desplazamiento tectónico similar a la figura 6.

Para un tiempo 4, el cual coincide con la arquitectura estructural de lo que se observa en los afloramientos en la actualidad, las características geométricas de la deformación para una nueva falla inversa son:

Ramp angle: +33º

Trishear angle: 26º

Propagation/Slip: 1.5

Total slip: 34

Ramp up from decollement (opción activada)

Así también, para estos últimos parámetros el trasflanco (backlimb) debe tener un ángulo de cizalla de 50º con el objetivo que los estratos cercanos a esta última falla inversa tengan una variación lateral de sus espesores (Fig. 8).

Figura 8. Simulación aproximada final del pliegue en cofre tal como se ve en el afloramiento de campo. Nótese que el ángulo de trasflanco o backlimb está menos inclinado (50º) en comparación al procedimiento anterior, y que es la causa de que los estratos no conserven exactamente su espesor de un lado a otro del núcleo de plegamiento.

De este modo, se ha demostrado que es posible desarrollar un conjunto de pasos que evidencien la evolución aproximada de una tectónica puntual. Tal como es el caso de las lutitas y areniscas deformadas correspondientes al pliegue en cofre de la Formación La Herradura. Por esto, y a diferencia de otras explicaciones que puedan haber sobre su origen, se plantea que esta parte de los afloramientos de la localidad del Morro Solar estuvo dominada por compresión que vista en campo tienen una dirección de tendencia NO-SE. Esto está respaldado por la arquitectura de “fallas de estratificación” que funcionaron como despegues y que dieron lugar a sus respectivas propagaciones sobre niveles dúctiles. No obstante, al ser el afloramiento analizado sólo una muy pequeña parte de la localidad del Morro Solar, y en contra de lo que parece, no es posible establecer que la tectónica dominante haya estado relacionada a un régimen compresivo en un contexto de convergencia ortogonal. Sumado a que existen pliegues recumbentes de geometría ciertamente similar al pliegue en cofre muy cerca a los bordes de fallas normales NE-SO (Fig. 9).Por lo que se sugiere que la compresión indicada en estas conclusiones es el resultado de un reacomodo de fallas normales con desplazamiento tectónico hacia el noroeste.

Figura 9. Geología básica y simplificada que muestra la ubicación del pliegue en cofre en los afloramientos más septentrionales del Morro Solar. Dicho pliegue es el resultado del reacomodo tectónico por compresión local de fallas normales que se observan más hacia el sur. La dirección de desplazamiento tectónico de fallas normales es aproximadamente paralela a la compresión local que generó el pliegue en cofre.

Agradecimientos

Se agradece a Christian Hurtado por la revisión e ideas aportadas al presente artículo así como a Wilson López y María de Fátima López por su asistencia en campo.

Uso de software:

FaultFoldForward es propiedad intelectual de Richard Allmendinger, cuyo uso y descarga son gratuitos a través de este link.

Referencias:

-ALLMENDINGER, R. W. (1998). Inverse and forward numerical modeling of trishear fault propagation folds: Tectonics, v. 17, no. 4, p. 640-656.

-ALLMENDINGER, R. W. (1999). Propagation-to-slip ratio and fold style in fault-propagation folds: perspectives gleaned from trishear modeling, in Geological Society of America Abstracts with Programs.

-CARDOZO, N., BAWA-BHALLA, K., ZEHNDER, A. T., ALLMENDINGER, R. W. (2003). Mechanical models of fault propagation folds and comparison to the trishear kinematic model: Journal of Structural Geology, v. 25, no. 1, p. 1-18.

-ERSLEV, E. A. (1991). Trishear fault-propagation folding: Geology, v. 19, no. 6, p. 617-620.

-SUPPE, J. (1983). Geometry and kinematics of fault-bend folding: American Journal of Science, v. 283, no. 7, p. 684-721.

-SUPPE, J., MEDWEDEFF, D. (1990). Geometry and kinematics of fault-propagation folding: Eclogae Geologicae Helvetiae, v. 83, no. 3, p. 409-454.