indicadores-geomorfologicos

7/16/2019 indicadores-geomorfologicos

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Curso-Taller sobre Tectónica Activa y PaleosismologíaHector Perea – UNC Medellín Septiembre 2009

Ind icado res geomorfo lógicos como ind ic ios de act iv idad tectónica reciente

ALBEIRO RENDÓN RIVERA

Resumen Primer Curso Sobre Neotectónica y Paleosismología:Universidad Nacional de Colombia –Medellín. Profesor HECTOR

PEREA MANERA, Universidad de Lisboa – Portugal 2009



Bloque 2. Tectónica Activa


HISTORIA SÍSMICA DE COLOMBIA

1

2

3

4

Sin Datos

95,7%

Registro instrumental

0,8%

Registro histórico

3,5%

Tiempo Base: 10.000 años

BASE DE DATOS SÍSMICOS

EN COLOMBIA





REGISTRO HISTÓRICO

“Llamose desde entonces Aguavieja á laquebrada de Soche, que nace en el cerrode La Peña, y que surtía de agua á unaparte de la ciudad. En 1805 un derrumbe,

causado por el memorable terremoto deaquel año, cerró el cauce. Desdeentonces aquel arroyo es tributario del ríoFucha”.

1805: Sismo destruye a Honda y Mariquita.

TECTONICA DE

PLACAS EN COLOMBIA


EN COLOMBIA





REGISTRO HISTÓRICO

1785: Sismo destruye Bogotá.

”… en Ibagué había sido muy fuerte eltemblor … que en otras partes habíahabido derrumbes tan grandes de terreno,que obstruyeron el cauce de los ríosAmaime y Magdalena, los habían hechorepresar por algunos días” GROOT.

TECTONICA DE

PLACAS EN COLOMBIA


EN COLOMBIA

Bl 2 T ó i A i






EN COLOMBIA

MAGNITUD MI PROFUNDIDAD Km

30 - 70

70 - 120

120 - 180

>180

0 - 30

3 - 4

4 - 5

5 - 6

6 -9

0 - 3Tomado de AIS y Otros (1998) (en INGEOMONAS, 2005)

REGISTROINSTRUMENTAL

Bl 2 T tó i A ti






EN COLOMBIA

REGISTRO GEOLÓGICO

Bl 2 T tó i A ti





• Que buscamos con los estudios de tectónicaactiva?

•Detectar fallas con actividad reciente (duranteel Cuaternario) de forma independiente de lasismicidad tanto histórica como instrumental

•Primeras ideas de sus ciclo sísmico y el tipo deterremoto que puede generar.

Introducción

Bloque 2 Tectónica Activa





• El grado de actividad de una falla se puede caracterizar a partir de la tasa (o velocidad) media de desplazamiento (slip rate)

Salto/Edad 15m/1000años 15 mm/año zona de alta actividad

Salto/Edad 20m/30000años 0.67 mm/año zona de baja actividad

Grado de actividad de las fallas






La geomorfología en los estudios detectónica activa






• Criterio estratigráfico (o de corte)

•La falla está afectando formaciones geológicas de edadcomprendida en el periodo neotectónico considerado

• Criterio geomorfológico

•Fallas con expresión morfológica

• Fallas que desplazan elementos morfológicos recientes (p.e. red dedrenaje, superficies de erosión recientes o abanicos/terrazasfluviales)

• Fallas que presentan escarpes bien conservados

• Criterio sismológico•Fallas con actividad sísmica asociada

• Actividad indicada por descripciones históricas sismicidadhistórica

• Actividad indicada por el registro instrumental sismicidadinstrumental

Criterio de actividad de las fallas

I

n t e r v a l o d e t i e m p o







• Geomorfología estudio de las formas, procesos originados y/oactivos e historia de la evolución de las geoformas.







• Tectónica clásica

•Periodos de tiempo largos

•Materiales consolidados







• Tectónica activa (reciente)

•Periodos de tiempo cortos (Cuaternario)

•Materiales poco o nada consolidados

• Tectónica clásica

•Periodos de tiempo largos

•Materiales consolidados






GEOMORFOLOGÍA TECTÓNICA

Definición: El estudio de los rasgos del relieve cuya génesisestá condicionada de manera significativa por losmovimientos tectónicos a diferentes escalas espacio-temporales, especialmente en contextos regionales y locales yen temporalidades del cuaternario.

En estas circunstancias, los movimientos y dinámicas de carácter tectónico se estudian como factores constructores mientras los procesos de superficie se visualizan como factores destructoresque tienden a borrar los rasgos estructurales.






• Procesos endógenos ligados a la tectónica de placas formación de montañas, cuencas, vulcanismo,…





q


• Procesos endógenos ligados a la tectónica de placas formación de montañas, cuencas, vulcanismo,…

• Procesos exógenos relacionados con la energía externa (Sol)responsable de las corrientes de convección atmosféricas viento, agua, hielo, gravedad,…





q


OBSERVACIÓN PEQUEÑAESCALA

METODOLOGÍA NEOTECTÓNICA-PALEOSISMOLOGIA

FOTOS SATELITALES

MODELOS DIGITALES

OBSERVACIÓN ESCALAINTERMEDIA

MAPA MORFOGEOLOGICO

MAPA MORFOTRCTÓNICO

MAPA ANOMALIAS DRENAJE

CARACTERÍSTICAS

MAPA NEOTECTÓNICO

DECISIÓN DONDE

ABRIR LA TRINCHERA

MAPA GRANDES RASGOSESTRUCTURALES

FALLAS ACTIVAS

MAPAS GEOLÓGICOS

METODOLOGIA

OBSERVACIÓN ESCALA

DETALLADA

GEOLECTRICA

SISMICA

GEORADAR





q


• Ruptura superficial Escarpes de falla

• Frentes de montaña índices morfométricos

Elementos indicadores de tectónicaactiva





• Marcadores planos

•Terrazas fluviales y marinas

• Abanicos aluviales•Playas lacustres

•Coladas de lava, debris y movimientos de

masa•Superficies de erosión






• Marcadores lineales

•Red de drenaje

•Morrenas glaciales

•Elementos antrópicos


Terremoto de Izmit - Mw 7.2 (1999)Terremoto de Canterbury - M 7.1 (1888)





• Levantamiento / subsidencia

• Liquefacción

• Tsunamis






• Origen: el desplazamiento en el plano de falla llega a la superficie provocando un resalte topográfico Escarpe de falla.

Ruptura superficial – Escarpes de falla






• Origen: el desplazamiento en el plano de falla llega a la superficieprovocando un resalte topográfico Escarpe de falla.

• Normalmente la rotura superficial se produce en terremotosgrandes Mw > 6 - 6.5









Terremoto de Taiwan - Ms 7.7 (1999)







Terremoto de Edgecumb – Mw=6.3 (1987)





Degradación - Evloución del escarpe de fallaRUPTURA SUPERFICIAL: ESCARPES DE FALLA





Frentes de montaña• Características de los frentes de montaña

• Sinuosidad

• Facetas triangulares

• Perfil topográfico






• Características de los frentes de montaña

• Sinuosidad

• Facetas triangulares

• Perfil topográfico

• Características de las cuencas de drenaje asociadas a los frentes• Forma y disposición de las cuencas

• Índice de espaciado

• Índice ancho del fondo de valle y la altura de la cuenca

Frentes de montaña



Elementos indicadores de tectónica




Es el contraste pronunciado en el régimen erosión-depositación en un frente cordillerano, representado en uncambio brusco de pendiente y en la estructura mórfica.


Frentes de montaña


El t i di d d t tó i




Sinuosidad los frentesrelacionados con fallas activassuelen ser rectilíneos, poco

sinuosos

Sinuosidad

• Relación entre la longitud lineal

del frente (Ls) y la longitud delcontacto entre el frente y lossedimentos de la cuenca (Lmf)

S = Lmf / Ls

Frentes de montaña



FRENTES DE MONTAÑA




SINUOSIDADFRENTES DE MONTAÑA

Piedemonte tajante y lineal, sistema de abanicos borde occidental dela Cordillera Occidental de Colombia. (Cortesia Prof. Alberto Arias,

UNAL-Med)


FRENTES DE MONTAÑA




SINUOSIDADFRENTES DE MONTAÑA

Piedemonte fallado y piedemonte no fallado en los bordes laterales delrio Atrato. (Cortesia Prof. Alberto Arias, UNAL-Med)


El t i di d d t tó i




Facetas triangulares

• Es el resultado de laincisión de dos dre-najes consecutivosen el plano de falla.

Hamblin (1976)

Frentes de montaña







Frentes de montaña


Facetas triangulares

• Son superficiesplanas de formatriangular / trape-zoidal dispuestas

paralelas a la falla


FRENTES DE MONTAÑA




FRENTES DE MONTAÑA

FACETAS

TRIANGULARES

Control litológico y climático de facetas triangularesadyacentes a falla. Ambiente árido de California. El relieveárido es favorable para preservar estructuras mórficas.


FRENTES DE MONTAÑA




FACETAS TRIANGULARESFRENTES DE MONTAÑA

Control litológico y climático de facetas triangulares adyacentesa falla. Ambiente húmedo de Nueva Zelanda.


FRENTES DE MONTAÑA




FACETAS TRIANGULARES

• El paso del tiempo (los periodos de actividadinactividad) degradación del frente las facetaspierden inclinación:

•+ recientes inclinación similar al plano de falla

•+ antiguas menor inclinación que el plano de falla

• En fallas activas la inclinación de las facetas sueleestar entre 25º y 35º

FRENTES DE MONTAÑA


FRENTES DE MONTAÑA




PERFIL TOPOGRÁFICO

• Perfiles topográficos perpendiculares al frente demontaña, próximos y paralelos a la divisoria deaguas, nos puede indicar sobre la actividad del

frente montañoso

FRENTES DE MONTAÑA






Perfil topográfico

• Ejemplos:

Frentes de montaña



FRENTES DE MONTAÑA




PERFIL TOPOGRÁFICO

• La morfología nos puede indicar si el frente es ono activo:

•Convexo tasa de levantamiento superior aerosión.

•Cóncavo tasa de erosión superior allevantamiento.

FRENTES DE MONTAÑA


FRENTES DE MONTAÑA




CUENCAS DE DRENAJE

La forma y disposición geométrica de las cuencasen el frente de montaña, son indicios de actividadtectónica reciente.

Leeder y Jackson (1993)

FRENTES DE MONTAÑA


FRENTES DE MONTAÑA




CUENCAS DE DRENAJE

• Cauces perpendiculares al frente de montaña.

• Cuencas cortas y rectilíneas.

• Paralelas entre si.Leeder y Jackson (1993)

FRENTES DE MONTAÑA

• En frentes con actividad tectónica reciente:

• Distribución regular.

• Tamaño y forma similar.

• Forma wine glass.


FRENTES DE MONTAÑA




En frentes con poca o sin actividad:•Pendientes suaves y largas.

•Cuencas redondeadas y mas anchas.

• Drenaje dendrítico.

•Mayor irregularidad tanto en la disposicióncomo en las medidas.

Leeder y Jackson (1993)

CUENCAS DE DRENAJE

FRENTES DE MONTAÑA


FRENTES DE MONTAÑA




Índice de espaciado

• Cuantifica la regularidad en las dimensiones y distribución de lascuencas

• Se calcula mediante:

Ie = S1 / W1

Talling et al (1997)

FRENTES DE MONTAÑACUENCAS DE DRENAJE


FRENTES DE MONTAÑA




Índice de espaciado• Ie = S1 / W1

•Valores bajos de Ie cuencas mas largas que

anchas Frentes activos.

•Valores altos de Ie cuencas mas anchas que

largas

Cuencas expansivas.

CUENCAS DE DRENAJE

FRENTES DE MONTAÑA


FRENTES DE MONTAÑA




Vf es una relación que muestra el distinto grado deencajamiento de un drenaje.

Keller y Pinter (1996)

CUENCAS DE DRENAJE

Índice ancho del fondo de valle y altura de la cuenca






Índice ancho del fondo de valle y altura de la cuenca

• En frentes que se levantan los ríos se inciden y los vallespresentan forma de “V”

• En frentes que no se levantan los ríos suelen expandir lascuencas lateralmente y ensanchar los valles

• Vf es una relación que muestra el distinto grado de encajamiento de un drenaje


Frentes de montaña



FRENTES DE MONTAÑA




Índice ancho del fondo de valle y altura de lacuenca

• Valores bajos de Vf predominio de la incisión el frente se levanta (?).

• Valores altos de Vf predominio de ladegradación expansión del fondo del valle y

perdida de altura de las crestas

frente sinactividad

• Activo: < 1

• Poco activo: > 1Keller y Pinter (1996)

CUENCAS DE DRENAJE


CUENCAS DE DRENAJE




● La curva hipsométrica muestra ladistribución de las áreas por rangos dealtitud en una región o en una cuenca de

drenaje.

● Permite la comparación entre cuencas de

drenaje de diferente tamaño, empleando lasrelaciones entre elevación y área.

CURVA IPSOMÉTRICA


CUENCAS DE DRENAJE




CURVA IPSOMÉTRICA


CUENCAS DE DRENAJE




CURVA IPSOMÉTRICA

● H: El desnivel máximo dentro de la cuenca. La diferenciaentre altitud máxima menos altitud mínima.

● a: Área de cuenca por encima de la curva de nivel i.

● A: Área máxima de la cuenca.

● h: Desnivel entre una curva de nivel i y la altitudmínima.


CUENCAS DE DRENAJE




CURVA IPSOMÉTRICA

Curva hipsométrica de la cuenca del río Murrí Cortesía profesor Luis Alberto Arias López, UNAL-Med.


CUENCAS DE DRENAJE




CURVA IPSOMÉTRICA

Curva hipsométrica de la cuenca del río PoblancoCortesía profesor Luis Alberto Arias López, UNAL-Med.


CUENCAS DE DRENAJE




CURVA IPSOMÉTRICA

Curva hipsométrica de la cuenca del río SucioCortesía profesor Luis Alberto Arias López, UNAL-Med.


CUENCAS DE DRENAJE




ASIMETRÍA DE LA CUENCA DE DRENAJE

Si la actividad tectónica genera un basculamiento hacia la izquierda dela cuenca, los tributarios de la margen izquierda serán más cortos

que los tributarios de la margen derecha y se tendrá un factor deasimetría diferente de 50.


CUENCAS DE DRENAJE





● El factor de asimetría (AF) se desarrolló para detectarbasculamiento tectónico transversales a la direccióngeneral de flujo en las cuencas de drenaje o incluso aescalas mayores.

● El factor se determina con la fórmula:

● AF = 100 (Ar / At)

● Donde:

● Ar: El área de la margen derecha de la cuenca cuando se laobserva hacia aguas abajo.

● At: El área total de la cuenca.


CUENCAS DE DRENAJE





Análisis de asimetrías en las cuencas de la carafrontal de la cordillera Central en Antioquia.

Cortesía profesor Luís Alberto Arias López, UNAL- Med.






activaMarcadores de Actividad Tectónica

• Marcadores planos•Terrazas marinas y líneas de costa

•Terrazas fluviales

• Abanicos aluviales

•Deltas

•Coladas de lava, debris flows y movimientos de masa

•Superficies de erosión


Elementos indicadores de tectónicati





• Marcadores lineales

•Red de drenaje

•Morrenas glaciales

•Levees

• Antrópicos


Elementos indicadores de tectónicati




• Producto de la erosión litoral por acción de las olas

• En equilibrio:

•Subhorizontales

•Separadas según variaciones del nivel del mar


terrazas marinas


Marcadores planos – Terrazas fluviales




Información tectónica:

• Deformación de lasterrazas.

• Basculamiento

En equilibrio:

• Las terrazas sonplanos suavementeinclinados

• La distancia entre lasterrazas y el lechoactual es constante

Burbank y Anderson (2001)


Marcadores planos – Abanicos aluviales




• Se originan en zonas donde un drenaje disminuye su pendiente ydeja de estar encajado

• En equilibrio:

•Tienen forma de semi-cono

•Perfil longitudinal Cóncavo

•Perfil transversal Convexo

•Levemente inclinado en la dirección de la corriente

La variación de estas características puede estar

relacionada con causas tectónicas o climáticas


Marcadores planos – Abanicos aluviales





Marcadores planos – Coladas, debris, movimientos de masa




• Ventajas: se forman instantáneamente, sin diacronismos como enel caso de las terrazas fluviales o los abanicos aluviales

• Desventajas: dificultad para reconstruir las superficies originales esto se reduce en movimientos que incorporan gran cantidadde agua mas horizontales


Marcadores planos – superficies de erosión

D t i d l d




• Durante periodos largos deinactividad tectónica se forman

grandes superficies de erosión pedimentos y penillanuras

• En equilibrio:

•Superficie plana•Subhorizontal inclinación de pocosgrados

•Cotas bajas

Erosión glacial


Dislocación del curso de un río en

MARCADORES LINEALES




Dislocación del curso de un río encorte

•En equilibrio:• Perfil longitudinal recto en un gráficosemilogarítmico

•Índice de gradiente SL/k• SL/k > 1 Incremento de pendiente

• SL/k < 1 descenso de pendienteSebeer y Gornitz (1983)


Dislocación del curso de un río en planta

MARCADORES LINEALES





•Normalmente los drenajes siguen trayectorias rectilíneas

•En zonas de fallas activas podemos observar:•Desplazamiento del drenaje presencia de antiguos canales, ahoraabandonados

•Mayor incisión en las zonas que se levantan


Marcadores lineales – Red de drenaje





Sieh y Jahns (1984)


•Ejemplo: Wallace Creek





p

•Ejemplo: Atacama







p

•Ejemplo: Landers







p


Marcadores lineales – Morrenas glaciales

• Depósitos laterales o frontales dejados por los glaciales




Depósitos laterales o frontales dejados por los glaciales

• En equilibrio lineales

• Mayor utilidad para dislocaciones laterales

• Correlación con cambios climáticos conocidos problemas:

•Glaciaciones mas intensas erosionan/destruyen los depósitos deglaciaciones menos intensas

•La datación no puede hacerse directamente por correlación directa con todos

los ciclos climáticos


Marcadores lineales – Elementos antrópicos




• Conocemos de antemano cual es su forma quantificación del

desplacamiento

• Elementos útiles:

•Carreteras

•Vías de tren

•Vallas

•Trazas de vehículos







Otros indicadores de tectónica activa

• En fallas direccionales




•Drenajes sin cabecera

•Sag ponds

• Cuencas de bloqueo

• Water gaps y wind gaps

• Levantamientos y subsidencia

• Liquefacción

• Movimientos de masa desencadenados por terremotos

• Tsunamis


Cuencas de bloqueo




Atacama, Chile


Cuencas de bloqueo - Water gaps y wind gaps

• Crecimiento de pliegues que bloquean cuencas

W t d i i ió d d d j




• Water gap zona de incisión por donde passa un drenaje

• Wind gap antigua zona de incisión por donde passava undrenaje no activa

Wheeler ridge fault / anticline (San Jacinto basin)


Levantamiento / Subsidencia costeros

• La actividad de fallaslocalizadas en el mar




localizadas en el mar pueden provocar movimientos verticalesbruscos (cosísmicos):

• Levantamiento emersión

• Subsidencia inmersión

• Estos movimientos puedenser centimétricos hastamétricos



Levantamiento / Subsidencia

• Ejemplo: Terremoto de Sumatra Mw = 9.3 (2004)




http://walrus.wr.usgs.gov/tsunami/sumatra05/subsidence.html

• Efecto de subsidéncia en la costa NWde Sumatra descenso de 1 a 2 m durante el terremtos (los arbolesfueron cortados por el tsunami)

• 60 cm de subsidenciacosísmica



• Ejemplo: Terremoto de Sumatra Mw = 9.3 (2004)




Corales levantados (1,75m) (Bugi islands)



• Ejemplo: Terremoto de Izmit Mw = 7.6 (1999)





Liquefacción

La vibración sísmica al afectar sedimentos arenosos estos secomportan como un fluido viscoso escapando hacia la




• Los sedimentos fluidifizados al escapar hacia la superficie perturbación de la estructura sedimentaria Sismitas

comportan como un fluido viscoso, escapando hacia lasuperficie .

• Se produce a partir de unaaceleración horizontal ≈ 0,1g Intensidad VI


Liquefacción



Curso Taller sobre Tectónica Activa y PaleosismologíaHector Perea – UNC Medellín Septiembre 2009


Liquefacción

• Volcanes de arena





Introducción

Liquidización




Fiore et all, 200?

(Sismitas)


Movimientos de masa desencadenados por terremotos

• Las ondas superficiales puedenprovocar la desestabilización de




pvertientes de montaña

movimientos de masa


Tsunamis

• Los tsunamis son elresultado de la ruptura




del fondo submarino a

causa de un terremoto• El ascenso/descenso

del fondo empuja lacolumna de agua onda energética

• Cuando la onda llegacerca de la costaaumenta su amplitud

• Antes del tsunami suele

haber una retirada delmar


METODOLOGIALa geomorfología en los estudios detectónica activa




OBSERVACIÓN PEQUEÑAESCALA

METODOLOGÍA NEOTECTÓNICA-PALEOSISMOLOGIA

FOTOS SATELITALES

MODELOS DIGITALES

OBSERVACIÓN ESCALAINTERMEDIA

MAPA MORFOGEOLOGICO

MAPA MORFOTRCTÓNICO

MAPA ANOMALIAS DRENAJE

CARACTERÍSTICAS

MAPA NEOTECTÓNICO

DECISIÓN DONDE

ABRIR LA TRINCHERA

MAPA GRANDES RASGOSESTRUCTURALES

FALLAS ACTIVAS

MAPAS GEOLÓGICOS

OBSERVACIÓN ESCALADETALLADA

GEOLECTRICA

SISMICA

GEORADAR


Trinchera – Paleosismologia



C T ll b T tó i A ti P l i l íH t P UNC M d llí S ti b 2009

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