Expresion topografica de estratos plegados (folded)

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Expresion topografica de estratos plegados
(folded)

• GEOL 4017 Cap. 9 Prof. Lizzette Rodríguez

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Introduccion

• Factores que controlan la expresion geomorfica de
  estratos sedimentarios plegados
• Rapidez de deformacion de corteza
• Geometria tridimensional de estructuras rocosas
• Erosion diferencial de rocas envueltas en la
  estructura resistencias diferentes
• Como la rapidez de meteorizacion y erosion es mas
  alta que la de plegamiento -- la mayoria de los
  terrenos desarrollados en estructuras plegadas se
  relacionan a erosion diferencial y no a su forma
  inicial (causada por deformacion)

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Formas iniciales

• Si rapidez de erosion es lt que rapidez de
  plegamiento, el plegamiento de las rocas en
  anticlinales (estratos mas antiguos en centro) y
  sinclinales (estratos mas jovenes en centro)
  inicialmente resulta en anticlinal ridges (alto
  topografico coincide con alto estructural) y
  valles sinclinales (topographic low coincide con
  el structural low)
• Se siguen llamando de esta forma mientras la
  cresta o valle topografico coincidan con el eje
  estructural del anticlinal o sinclinal

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Formacion de pliegues, por fuerzas compresionales
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Relacion entre anticlinales, sinclinales y fallas
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Crestas anticlinales yvalles sinclinales
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Erosion diferencial

• Variaciones en meteorizacion y erosion de rocas
  sedimentarias causa que se reduzcan o eliminen
  las rocas debiles, dejando las resistentes mas
  altas topograficamente
• Ej. areniscas forman crestas, lutitas forman
  valles
• Efectos del clima en rocas como calizas
• Rocas facilmente erosionadas quedan en valles,
  donde llevan el drenaje. Rocas resistentes
  forman divisorias entre drenajes.

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Expresion geomorfica de rocas homogeneas o
horizontales (flat-lying)

• Terrenos donde se forman patrones dendriticos de
  drenaje, por la falta de guia (guidance)
  estructural (estructuras no guian la erosion de
  corrientes de forma efectiva)
• Estratos horizontales
• Superficies de rocas homogeneas
• Estratos gruesos y masivos de arenizcas (no
  diaclasados ni fallados)
• Plutones grandes (no diaclasados ni fallados)
• Cuerpos masivos de lava o material piroclastico
• Rocas metamorficas cristalinas de estructura
  compleja

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Cont. Exp. geomorf. de rocas homogeneas o
horizontales

• Topografia es uniforme, i.e. pendientes que
  conectan divisorias tienen canales suaves,
  continuos y no rotos (unbroken)
• Muchas secuencias de estratos horizontales pasan
  por diseccion dendritica, en la cual las
  pendientes son como escaleras de acantilados y
  terrazas erosion diferencial causa una
  topografia cliff-and-bench (tipos de roca
  distintos)

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http//myweb.cwpost.liu.edu/vdivener/notes/structu
re_landforms.htm
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Cliff-and-bench topography - Gran Cañoncapas
resistentes de arenizca y calizas vs. capas
debiles de lutitas (pendientes suaves entre
acantilados)
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Cont. Exp. geomorf. de rocas homogeneas o
horizontales

• Pueden haber diferencias en resistencia en rocas
  de la misma composicion por diferencias en
  diaclasamiento (jointing)
• Areas humedas solo sobreviven las capas mas
  resistentes la meteorizacion, reptacion (creep)
  y vegetacion afectan y causan que casi no se
  noten los rasgos de escalera

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Cont. Exp. geomorf. de rocas homogeneas o
horizontales

• Condiciones aridas socavacion basal (basal
  sapping) erosion a lo largo de la base de un
  acantilado, eliminando las capas debiles de
  manera que las rocas resistentes caen en bloques
  grandes
• Socavacion de acantilados por rillwash, sheetwash
  o erosion de formaciones debiles puede causar
  retroceso (retreat) de los acantilados, dejando
  largas terrazas (benches) al pie de acantilados
  (terrazas estructuralmente controladas)
• Gran Cañon terrazas se llaman esplanades

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Socavacion basal (basal sapping)
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Formaciones de roca en el Esplanade, Gran Cañon
http//www.kaibab.org/tr952/gc952095.htm
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Cont. Exp. geomorf. de rocas homogeneas o
horizontales

• Mesas rocas apartadas (outliers despegados) que
  son separadas de la linea principal de
  acantilados. Se forman donde el escarpe no es
  lineal uniformemente, sino crenulado (pliegues
  pequenos) con buttresses y recesses creados por
  muchas corrientes de erosion remontante (headward
  erosion)
• Butte formada cuando la socavacion continua de
  la roca de cubierta (caprock) de una mesa causa
  que se colapse hasta que solo queda un area
  restringida de su tope

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Horseshoe Mesa en Grandview Point, Gran Cañon
http//www.kaibab.org/tr952/gc952095.htm
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Buttes y mesas, Arizona
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Mesas Monument Canyon, CO
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Expresion geomorfica deestratos inclinados
(tilted)

• El strike (direccion) y dip (buzamiento) de la
  secuencia provee la direccion del drenaje a
  medida que estratos de alta y baja resistencia
  son expuestas en franjas paralelas
• La excavacion selectiva remontante (headward) de
  los valles a lo largo del strike de los estratos
  menos resistentes deja las capas resistentes como
  relieve, causando una topografia de crestas y
  valles paralelos

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Strike y dip de estrato rocoso
Interseccion de estrato inclinado con un plano
horizontal
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(No Transcript)
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Cont. Expresion geomorfica deestratos inclinados
(tilted)

• Corrientes iniciales seran consecuentes siguen
  el dip de los estratos inclinados
• Canales cortan estratos debiles (ej. lutitas)
  hacia abajo verticalmente, hasta llegar a una
  capa resistente (ej. arenizca). Esto causa que el
  canal tenga que cambiar lateralmente de posicion
  a capas menos resistentes.
• Homoclinal shifting proceso en que la roca
  resistente desvian corrientes lateralmente. Las
  rocas erosionables quedan en los pisos de valles
  homoclinales y las resistentes quedan como alto
  relieve y sin corrientes

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Cont. Expresion geomorfica deestratos inclinados
(tilted)

• Proceso continua con el excarvado de corrientes
  subsecuentes en capas mas debiles en valles
• Crestas homoclinales son asimetricas, con una
  superficie de escarpe (scarp face) empinada y con
  una pendiente de inclinacion (dip slope) mas
  suave
• Cuestas la inclinacion de estratos es suave
• Hogbacks inclinacion de estratos es mas empinada
  (gt30o-40o)
• Con el tiempo las crestas homoclinales se haran
  menos asimetricas con el aumento en inclinacion

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Cuestas
http//www.geology.wisc.edu/eric/teaching/202-04/
202-04_landforms.htm
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Hogbacks, Utah
http//www.airphotona.com/Stock/Images.asp?catnum
9000catnameGeology
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Cont. Expresion geomorfica deestratos inclinados
(tilted)

• Superficies de escarpe son mas empinadas que dip
  slopes y se erosionan mas las divisorias se
  mueven (shift) en la direccion del dip
• Dip del estrato (q) en una cresta homoclinal se
  puede calcular tan q (v/h), vdistancia
  vertical, hdistancia horizontal
• Cuando rios cortan crestas homoclinales, se
  forman ranuras en forma de V (V-shaped notches)
  en los estratos resistentes. Punta de V va en
  direccion del dip
• 2 V-shaped notches cerca se forma un flatiron
  (remanente en forma triangular de la capa entre
  estos)

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Flatirons, Boulder, CO
http//www.philarmitage.net/boulder/
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Expresion geomorfica de pliegues

• Formas iniciales de los anticlinales se rompen
  cuando la erosion continua las capas mas debiles
  en una cresta anticlinal se pueden erosionar
  causando una inversion topografica y la formacion
  de un valle anticlinal, con crestas y valles
  homoclinales a los lados
• Proceso ocurre de forma similar en un sinclinal
• Escarpes de crestas homoclinales a los lados de
  anticlinales estan una hacia la otra a traves del
  plano axial del pliegue. En las de sinclinales,
  los escarpes estan hacia afuera.
• Si los ejes de los pliegues son horizontales, se
  forman crestas y valles paralelos

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Cont. Expresion geom. de pliegues

• Si los ejes de los pliegues no son horizontales,
  crestas y valles forman patron de zig-zag
  (plunging)
• El eje del pliegue penetra en el terreno
• La traza del pliegue de un anticlinal apunta en
  la direccion de su inmersion/plunging (crestas
  homoclinales convergen en la direccion de
  plunge). En sinclinales apuntan en direccion
  contraria (crestas homoclinales divergen en la
  direccion de plunge)

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(A) Eje del pliegue es horizontal, (B) eje del
pliegue tiene inmersion (plunging)
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Pliegues con inmersion/plunging
Superficie horizontal
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Plunging anticline, Sheep Mtn.
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Cont. Expresion geom. de pliegues

• Para determinar si es un plunging anticline o
  syncline
• Ir al apice (apex) del patron, donde el dip de
  los estratos es igual al angulo de plunge de la
  estructura
• Gently plunging anticlines have long, tapering
  noses, and plunging synclines have short, blunt
  noses
• Otro metodo para establecer estructuras
  geologicas es la proyeccion de dip conocido a lo
  largo del strike de una parte de un area plegada
  compleja para permitir la determinacion de los
  dips de una serie de pliegues completa (estratos
  que forman las crestas lineales)

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Cont. Expresion geom. de pliegues

• Grandes elevaciones de las rocas del basamento
  pueden deformar la cubierta de estratos
  sedimentarios superiores y generar grandes
  pliegues
• Domos cuando se produce una estructura circular
  o alargada, ya sea por curvatura (warping)
  tectonica o por intrusion ignea de debajo. El
  drenaje de estos primero es radial. Erosion de
  los domos deja un patron eliptico o circular de
  crestas (ridges) rocas mas viejas en el centro.
  Diferente a domos intrusivos, en los cuales la
  intrusion es mas joven que las capas
  sedimentarias de encima.
• Cubetas (cuencas estructurales) estructuras
  descendentes con forma similar a la de domos.
  Drenaje centripetal, hacia el centro.

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Domos y cubetas
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Estructura domica en Black Hills, SD
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Cuenca de Michigan
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Cont. Expresion geom. de pliegues

• Monoclinal
• Grandes pliegues en forma de escalon situados en
  estratos sedimentarios por lo demas horizontales.
• Parecen resultar de la reactivacion de zonas de
  fallas en las rocas del basamento por debajo del
  caprock a medida que los bloques de roca del
  basamento ascendian a lo largo de antiguas
  fallas, los estratos sedimentarios ductiles se
  plegaban

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Ejemplo de monoclinal
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Discontinuidades estratigraficas (unconformities)

• Representan un largo periodo durante el cual se
  interrumpio la sedimentacion, la erosion elimino
  las rocas previamente formadas y luego continuo
  el deposito
• Se notan primeramente por discordancias entre
  cuerpos de roca superimpuestos ej. discordancia
  angular (angular unconformity)
• Erosion diferencial de las rocas muestra
  diferencias en drenaje y estructura del bedrock a
  traves de la discontinuidad

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Cont. Discontinuidades estratigraficas

• Distinguir entre falla y discordancia angular
  buscar evidencia de erosion en estratos plegados.
  Si las estructuras rocosas en la parte de arriba
  (cover mass) son paralelas al contacto, las rocas
  de arriba (cover rocks) pueden ser la placa
  superior de una falla de angulo bajo o las rocas
  suprayacentes de una discontinuidad.
• Inconformidades (nonconformities) se detectan por
  el contraste erosional entre rocas cristalinas
  (igneas y metamorficas) debajo y las capas de
  rocas encima.

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Ej. Discontinuidades estratigraficasen el Gran
Cañon
Paraconformidades
Discordancia angular
Inconformidad
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Relacion entre rios y estructuras geologicas

• Corrientes pueden cortar a traves de anticlinales
  y sinclinales origen antecedente o
  superimpuesto
• Corrientes antecedentes sus cursos fueron
  establecidos antes del crecimiento de estructuras
• Corrientes superpuestas adquieren su curso
  inicialmente a traves de estructuras geologicas
  sobre un cover mass que inicialmente cubre las
  estructuras. Las corrientes siguen cortando
  hasta llegar a las estructuras debajo del cover
  mass (anticlinales, sinclinales, bloques de
  fallas, etc. bajo la discontinuidad)