defecto de crecimiento

Las fallas de crecimiento son fallas extensionales sindeposicionales o sinsedimentarias que se inician y evolucionan en los márgenes de las placas continentales. ^{[ 1 ]} Se extienden paralelas a los márgenes pasivos que tienen un alto aporte de sedimentos . ^{[ 2 ]} Su plano de falla se inclina principalmente hacia la cuenca y tiene un desplazamiento continuo a largo plazo. La figura uno muestra una falla de crecimiento con un plano de falla cóncavo hacia arriba que tiene un ángulo de inclinación ascendente alto y se aplana en su base en la zona de despegue o décollement . Este ángulo cambia continuamente desde casi vertical en el área de inclinación ascendente hasta casi horizontal en el área de inclinación descendente.

Las capas sedimentarias tienen diferente geometría y espesor a lo largo de la falla. El bloque inferior , tierra adentro del plano de falla, tiene estratos sedimentarios inalterados que se inclinan suavemente hacia la cuenca, mientras que el bloque superior , en el lado de la cuenca del plano de falla, tiene estratos sedimentarios plegados y fallados que se inclinan tierra adentro cerca de la falla y hacia la cuenca alejándose de ella. ^{[ 3 ]} Estas capas se asientan sobre un lecho de evaporita de baja densidad o lutita sobrepresurizada que fluye fácilmente desde zonas de mayor presión hacia zonas de menor presión. ^{[ 3 ]} La mayoría de los estudios desde la década de 1990 se concentran en las fuerzas impulsoras, la cinemática y las estructuras asociadas de las fallas de crecimiento , ya que son útiles en las exploraciones de combustibles fósiles porque forman trampas estructurales para el petróleo.

La maduración de las fallas de crecimiento es un proceso a largo plazo que dura millones de años, con tasas de deslizamiento que oscilan entre 0,2 y 1,2 milímetros por año. ^{[ 4 ] [ 5 ]} Comienza cuando las secuencias sedimentarias se depositan unas sobre otras sobre una gruesa capa de evaporitas (fig. 2). ^{[ 6 ]} Una falla de crecimiento se inicia cuando la capa de evaporitas ya no puede soportar las secuencias suprayacentes . La porción más gruesa y densa ejerce mucha más presión sobre la capa de evaporitas que la porción delgada. ^{[ 6 ]} Como resultado, se inicia un flujo dentro de la capa de evaporitas desde áreas de alta presión hacia áreas de baja presión, lo que provoca la formación de crestas de crecimiento debajo de la porción delgada. Además, se observan zonas de hundimiento entre estas crestas en áreas donde se forman capas más gruesas y densas (fig. 2).

En consecuencia, el margen pasivo experimenta una subsidencia desigual a lo largo de la plataforma continental . ^{[ 7 ]} Tanto los espacios de acomodación recién creados como el espesor de las capas sedimentarias recién depositadas son mayores sobre las zonas de hundimiento que sobre las crestas de crecimiento. Las nuevas capas añadidas son más gruesas dentro del bloque inferior que dentro del bloque superior ^{[ 7 ]} (fig. 2). Estas variaciones dan como resultado un aumento de las intensidades de carga diferencial —distribución desigual de la carga de sedimentos— a lo largo de la plataforma con el tiempo a medida que se añaden más capas de sedimentos (fig. 2). Por lo tanto, la tasa por la cual aumenta la presión sobre la capa de evaporitas debajo de la zona de hundimiento es mucho mayor que la tasa de aumento de presión sobre la misma capa de evaporitas en las crestas de crecimiento. Así, el caudal dentro de la capa de evaporitas aumenta progresivamente a medida que se intensifica la carga diferencial (fig. 2). Las crestas de crecimiento terminan con diapiros de sal cuando las secuencias de la zona de hundimiento se sueldan a la base de la capa de evaporitas. ^{[ 1 ]}

A medida que la falla crece hacia arriba, corta las capas sedimentarias recién formadas en la parte superior. Por lo tanto, el desplazamiento general a lo largo del plano de falla no es el mismo. ^{[ 5 ]} Además, la capa más baja tiene un desplazamiento mayor que la capa más alta, mientras que el desplazamiento de la capa intermedia se encuentra entre ambos (fig. 2). ^{[ 1 ]} Debido a que el plano de falla se aplana en un despegue , el bloque hundido se mueve hacia la cuenca y la capa sedimentaria desplazada del bloque hundido se dobla cerca del plano de falla formando un anticlinal de vuelco , fallas sintéticas y antitéticas. ^{[ 7 ]} La figura 3 es una línea sísmica EW en el área de Svalbard que muestra el muro inferior, el muro superior y la geometría de las capas sedimentarias alrededor del plano de falla. ^{[ 8 ]}

Las fallas de crecimiento tienen dos bloques. El bloque elevado —el bloque inferior— se encuentra tierra adentro del plano de falla, y el bloque hundido —el bloque colgante— se encuentra cuenca abajo del plano de falla. La mayoría de las deformaciones ocurren en el lado del bloque colgante. El bloque hundido se desliza hacia abajo y hacia la cuenca con respecto al bloque elevado. Esto se debe a la carga diferencial de los sedimentos suprayacentes y a la alta movilidad de la capa inferior de baja densidad. ^{[ 7 ]}

Como resultado, las capas sedimentarias colapsan formando fallas de deslizamiento antitéticas y sintéticas que se inclinan en la misma dirección o en la dirección opuesta a la falla de crecimiento principal, respectivamente, o se doblan formando anticlinales de vuelco cerca del plano de falla. ^{[ 7 ]} Estas estructuras generalmente se forman simultáneamente y se cree que se crean como resultado del relleno de sedimentos que se forma hipotéticamente por el movimiento hacia la cuenca del bloque hundido. ^{[ 9 ]}

Las principales fuerzas impulsoras de las fallas de crecimiento son la carga diferencial de sedimentos y las capas de baja densidad ( evaporitas o lutitas sobrepresurizadas ) que se forman durante o inmediatamente después del proceso de rifting . ^{[ 10 ]} Las fallas de crecimiento se ubican principalmente dentro de cuñas sedimentarias de margen pasivo donde las fuerzas tectónicas tienen un efecto mínimo o nulo. Estos márgenes pasivos reciben millones de toneladas de sedimentos cada año que se concentran en la plataforma continental por debajo del nivel de base y por encima de áreas donde la velocidad del agua ya no soporta el peso de las partículas. ^{[ 11 ]} Esta zona se llama centro deposicional ( o depocentro , para abreviar) y tiene una carga de sedimentos más alta.

Las capas de evaporitas y/o lutitas de alta presión tienen la capacidad de fluir debido a su alta movilidad y baja viscosidad. Las zonas de rift están parcialmente restringidas y tienen acceso limitado a los océanos abiertos durante el período de rifting . Se ven afectadas por los cambios del nivel del mar y la variabilidad climática . ^{[ 12 ]} Se forman gruesas capas de evaporitas debido a la evaporación continua del agua y al relleno de la cuenca de rift.

Los estratos de lutita que se depositan durante la etapa de rift-deriva tienen alta porosidad y baja permeabilidad . Esto encierra gran cantidad de fluido que, bajo presión, provoca que todo el estrato de lutita se convierta en una capa viscosa, de baja densidad y alta movilidad. Las capas de lutita sobrepresurizadas desencadenan e inician fallas de crecimiento de la misma manera que lo hacen las capas de evaporitas. ^{[ 6 ]}

Los terremotos surgen y son consecuencia de la liberación de la fuerza a lo largo del plano de falla de crecimiento. ^{[ 12 ]} La ubicación exacta del depocentro cambia continuamente debido a que el nivel del mar eustático y relativo también cambian continuamente. Como resultado, se crean muchas fallas de crecimiento diferentes a medida que las cargas de sedimentos se desplazan hacia la cuenca y hacia tierra. ^{[ 10 ]}

Las fallas de crecimiento tienen gran importancia para la estratigrafía , la geología estructural y la industria petrolera . Explican los cambios relativos y eustáticos del nivel del mar y el espacio de acomodación dejado para nuevos sedimentos . ^{[ 1 ]} Asimismo, las fallas de crecimiento están conectadas directamente con la subsidencia en las áreas costeras y de la plataforma continental . ^{[ 3 ] [ 7 ]} Además, explican la variación del espesor lateral de las secuencias sedimentarias a través de estas fallas. ^{[ 1 ]} El área de buzamiento superior en el bloque hundido es el principal objetivo de la exploración de petróleo y gas porque tiene fallas sintéticas y antitéticas y anticlinales de vuelco . Estos se consideran trampas estructurales que impiden que el petróleo y el gas escapen. ^{[ 1 ]}

El desplazamiento de los estratos de arena y lutita que ocurre a lo largo de los planos de falla pone en contacto las capas de arena y lutita entre sí. Esto bloquea los movimientos laterales de petróleo y gas y aumenta los movimientos verticales. ^{[ 1 ] [ 9 ]} A poca profundidad, las fallas de crecimiento y sus fallas sintéticas y antitéticas acompañantes se consideran vías verticales para que el agua subterránea fluya y se mezcle entre diferentes reservorios de agua subterránea. ^{[ 9 ]} En áreas más profundas, estos conductos ayudan a los geólogos a rastrear la migración del petróleo hasta sus destinos finales. ^{[ 1 ]} La exploración de petróleo y gas generalmente se concentra muy cerca de estas fallas en el bloque hundido porque se consideran trampas estructurales que impiden que el petróleo y el gas escapen.

Debido a que las fallas de crecimiento y sus estructuras asociadas controlan la migración horizontal y vertical de los fluidos subterráneos, la mayoría de los estudios actuales y futuros se centran en la construcción de modelos tridimensionales para comprender la geometría y la cinemática de estas estructuras. Esto permitirá desvelar el misterio de la contaminación de las aguas subterráneas causada por la mezcla de yacimientos y rastrear las rutas de migración del petróleo y el gas.