Fallas mayores

Con la interpretación sísmica del área de estudio se trata de identificar fallas geológicas que pudieran representar algún riesgo sísmico a la población, como ocurrió durante el temblor Cucapah-El Mayor del 4 de abril del 2010 de magnitud 7.2 (figura 9).

Según Liner (2004), estas estructuras mayores pueden ser identificadas dentro de las secciones sísmicas por medio de los siguientes patrones:

a) Discontinuidad de los reflectores

b) Cambios abruptos en los buzamientos de los reflectores

c) Amplitudes pequeñas alineadas, llamadas dim-out o sombras de fallas d) Reflexiones en el plano de falla.

Tomando en cuenta estos criterios para reconocer las estructuras se identificaron las fallas principales que se aprecian en las secciones sísmicas, además las fallas se correlacionaron entre las secciones donde están presentes y pudieron establecer los rasgos estructurales (fallas, rumbos de fallas, dirección de esfuerzos, etc.), en la zona de estudio.

Cabe mencionar que en algunas secciones sísmicas la resolución de los datos es baja y por ende no permitió interpretar claramente dichas estructuras. En estos casos las fallas y horizontes sísmicos de las secciones se infirieron.

2.1.3.2 Sismoestratigráfia

La sismoestratigráfia aplicada al estudio de cuencas nos permite subdividir, correlacionar y mapear la estratigrafía de las rocas sedimentarias. Bally (1987) indica que las secuencias depositacionales y sistemas encadenados poseen patrones de estratificación y litofacies predecibles, lo que permite establecer un marco de correlación cronoestratigrafíca en base de criterios físicos.

Una secuencia sísmica es una serie de reflexiones truncadas tanto en la cima como en la base por superficies discontinuas, marcadas por las terminaciones de las reflexiones interpretadas como discordancias (figura 26).

Las terminaciones de los reflectores se dividen en dos grupos:

1) Truncamiento erosional y “toplap” como discordancias a la cima de la secuencia.

2) “Downlap” y “Onlap” como discordancias a la base de la secuencia.

Las terminaciones de la reflexiones en “onlap” se asocian a transgresiones, las “downlap” a progradaciones, las de truncamiento erosional a hiatus sedimentario y a progradaciones sedimentarias, mientras los “toplap” se asocian a procesos de tectonismo.

Figura 26. Nomenclatura de los tipos de terminación de los reflectores y de los patrones de reflexión sísmica. (Tomada de Mitchum, 1977).

Capítulo 3 Resultados

En este capítulo se presentan las características y la interpretación general de las secciones sísmicas obtenidas mediante el procesamiento de los datos sísmicos. Se realizan descripciones estructurales y sismoestratigráficas, en donde la resolución de los datos permitió seguir los horizontes sísmicos y ubicar las principales fallas. De estas secciones se pudo estimar la profundidad, la disposición de los reflectores sísmicos y posibles unidades litoestratigráficas (difusas). Se interpretaron la geometría de la cuenca y las principales fallas presentes.

Los resultados de este trabajo inician con la descripción de los perfiles sísmicos, posteriormente la interpretación sismoestratigráfica y estructural se compara con modelos gravimétricos, columnas estratigráficas de tres pozos de CFE y con modelos geológicos-estructurales publicados en la misma zona.

3.1. Secciones sísmicas

El análisis se realizó en 5 líneas sísmicas procesadas en este trabajo. La línea 5076 para objeto de procesamiento e interpretación se dividió en tres secciones 5076-a, 5076-b y 5076-c tienen una orientación NW-SE. Las líneas 4949, 4957, 4965 y 4973 tienen una orientación SW-NE (figura 9). Todas las líneas fueron migradas en tiempo y posteriormente convertidas a profundidad utilizando un modelo de velocidades de apilamiento. También se utilizaron como referencia las profundidades de los pozos ELS-1, ELS-2 y ELS-3 perforados por la Comisión Federal de Electricidad (CFE) en la década de los 90´s (Álvarez-Rosales y González-López, 1995; Martín-Barajas et al., 2001). La separación máxima de las líneas transversales 4949, 4957, 4965 y 4973 es de ~20 Km. La mejor resolución se obtuvo a partir de los 500 m de profundidad en adelante; en las secciones

donde el basamento acústico interpretado somero, es de baja calidad, por lo que la interpretación en esos segmentos es muy general.

La descripción de la interpretación sísmica inicia con las tres secciones de la línea longitudinal 5076 y posteriormente con las secciones transversales.

3.1.1. Perfil sísmico 5076

El análisis de este perfil sísmico longitudinal se realizó en tres secciones: 5076-a, 5076-b y 5076-c, porque en las partes intermedias (figura 9) no se cuenta con datos sísmicos. Tiene una orientación NW-SE y una longitud total de ~54.7 Km. Una característica sobresaliente de estos perfiles es que se observan que el basamento acústico y el relleno sedimentario se mantienen paralelos y con pocos rasgos estructurales mayores. Esto indica que este perfil atraviesa la cuenca Laguna Salada de forma paralela u ligeramente oblicua a las estructuras principales que controlan la cuenca Laguna Salada.

A continuación se describe este perfil sísmico por separado de las tres secciones arriba mencionadas, para poder llevar un análisis más a detalle.

3.1.1.1. Sección 5076-a

Esta sección se localiza en la porción norte de la Cuenca Laguna Salada, tiene una orientación N57°W y una longitud aproximada de 28 Km. En la figura 27 se muestra la sección interpretada donde se incluyen fallas, horizontes sismoestratigráficos y la configuración de basamento acústico.

En esta sección se puede observar que la resolución de la sísmica en la parte superior no es buena, debido a que los datos obtenidos por PEMEX son de ámbito petrolero y su interés fue sólo conocer la estructura a profundidad. Cercano al CDP 7850 se puede observar la pendiente del flanco de un depocentro que profundiza ~1.2 Km. Este depocentro continúa en la sección 5076-b más adelante descrita; el límite de este depocentro sigue al contorno del vaso de inundación de la cuenca moderna, que en los años 80´s se llenó con las descargas del Rio Colorado que naturalmente alcanzaba hasta esta zona.

En el perfil no se observan una densidad considerable de fallas geológicas, y las pocas que se puede observar, ninguna de ellas corta hasta superficie, por efecto de los datos, porque están sepultadas por los depósitos lacustres. Estas fallas se localizan entre los CDP´s 7550-7250 (líneas color rojo en figura 27), y no presentan un desplazamiento vertical muy evidente.

Debido a que los reflectores sísmicos son muy caóticos en la parte NW de la sección y la pobre calidad de los datos sísmicos, no fue posible interpretar horizontes sismoestratigráficos.

a)

b)

Figura 27. Línea 5076-a NW-SE. a) Línea sin interpretar, b) Línea interpretada. Las fallas interpretadas en rojo tienen poco desplazamiento vertical y en verde la falla que delimita el contorno del vaso de inundación. Línea en amarillo representa el basamento acústico interpretado. Se incluye mapa de ubicación de este perfil.

Se interpretó el basamento acústico mediante un reflector fuerte, alrededor de los 500 metros de profundidad en la parte noroeste de esta sección. Este reflector profundiza suavemente hacia el centro de la cuenca. Por debajo del basamento acústico la energía sísmica se atenúa y no permite interpretar reflexiones coherentes, se interpreta la presencia de rocas cristalinas posiblemente cubiertas de rocas volcánicas del Mioceno medio que impiden parcialmente el paso de la energía.

3.1.1.2. Sección 5076-b

Sección intermedia (b) del perfil 5076, se localiza en la parte central de la cuenca, tiene una orientación N57°W y tiene una longitud ~ 32 Km. Esta sección se muestra en la figura 28 en donde están incluidas las fallas, horizontes sismoestratigráficos y configuración del basamento acústico interpretado. El espacio en blanco en la sección es debido a la ausencia de información sísmica. En toda la sección se observó el basamento acústico, aunque a partir de los CDP´s 6200 hasta 5750 el trazo del basamento se hace más difícil de interpretar debido a la baja resolución sísmica; al NW el basamento se encuentra a ~1200 metros de profundidad, hacia el CDP 6750 se interrumpe por la presencia de una falla geológica que a su vez flanquea el depocentro que continua en esta sección. Al centro de la sección se puede observar otro depocentro que alcanza una profundidad ~1500 metros y una extensión de ~14 Km. El trazo amarillo de basamento al SE va siendo más superficial, alcanzando la profundidad ~ 500 metros al final de la sección. Este levantamiento progresivo del basamento hacia él SE en el perfil posiblemente continúa hasta la Sierra Las Pintas.

a)

b)

Figura 28. Línea 5076-b NW-SE. a) Sin interpretar, b) Interpretada. El pequeño depocentro al NW tiene un salto vertical de 500 m y está controlada por dos fallas normales que convergen a profundidad. Hacia él SE el basamento se pierde a profundidad pero se interpreta que asciende en el extremo de la línea debido a la presencia de la Sierra Las Tinajas. Se incluye mapa de ubicación de este perfil.

Se considera que las fallas principales que controlan la subsidencia de la cuenca se encuentra a los márgenes de las sierras que bordean a la cuenca Laguna Salada ya que se interpretaron pocas fallas con desplazamiento vertical. No se interpretaron horizontes sismoestratigráficos en esta sección debido a lo caótico de los reflectores sísmicos.

3.1.1.3. Sección 5076-c

Es la sección sur del perfil sísmico 5076, que muestra el extremo sur de la cuenca Laguna Salada; tiene una orientación N57°W, una longitud de ~ 12 Km. En este perfil la calidad de los datos no permitió correlacionar los horizontes y fallas, sin embargo, se interpretó el trazo del basamento acústico (difuso); el cual se ubica a una profundidad entre 600 y 1000 metros a lo largo de esta sección que es la más cercana a la Sierra las Pintas (figura 29).La interpretación de la profundidad del basamento acústico concuerda con la de Chanes-Martínez, (2012), ya que esta sección 5076-c es cruzada por el perfil 4983 procesado e interpretado por él. Sin embargo la resolución sísmica no permitió interpretar fallas geológicas, ni horizontes sismoestratigráficos.

a)

b)

Figura 29. Línea 5076-c NW-SE. a) Sin interpretar, b) Interpretada. Línea punteada en amarillo representa el basamento acústico. Se incluye mapa de ubicación de este perfil. Perfil 4983 trabajado por Chanes-Martínez (2012), representado por la línea azul en el mapa de ubicación.

3.1.2. Perfil sísmico 4949

Este perfil transversal está ubicado en la parte norte de la cuenca Laguna Salada. Aproximadamente 13 Km del límite internacional entre México y Estados Unidos. Tiene una orientación S25°W y una longitud de ~8.5 Km (figura 30). Este perfil, al igual que los demás que son transversales (descritos más adelantes) nos permite conocer más a detalle la geometría, las estructuras y los horizontes sismoestratigráficos de la cuenca Laguna Salada.

El reflector sísmico interpretado como basamento acústico se observa ~350 m al SE del perfil, posiblemente debido a la cercanía de la Sierra Juárez, cuyo basamento cristalino aflora unos cientos de metros al SW (Figura 9). El reflector del basamento se observa en toda la sección, y profundiza hacia el NE hasta alcanzar ~1.5 km en el extremo del perfil.

A la altura del CDP 3620 se observa el incremento progresivo del espesor de sedimentos y muestra hacia qué dirección se encuentra el depocentro el cual no se puede observar en su totalidad hacia el oriente de la cuenca debido a lo corto del perfil.

No se realizó el trazo de horizontes sismoestratigráficos, ni de fallas geológicas en el perfil, debido a la baja calidad de la imagen sísmica.

a)

b)

Figura 30. Línea 4949 SW-NE. a) Sin interpretar, b) Interpretada. Línea en amarillo representa el basamento acústico interpretado. Se incluye mapa de ubicación de este perfil. En rojo falla que controla la caída del basamento acústico.

3.1.3. Perfil sísmico 4957

Este perfil se localiza en la parte central de la cuenca, tiene una orientación S25°W, y una longitud de 11.45 Km (figura 31). El perfil se encuentra a una distancia de 1650 metros del pozo ELS-2, pero debido a la poca confiabilidad de la información que proporcionan los registros del pozo, se decidió no integrar los registros de RG y SP en la interpretación sísmica y solo se utilizó la profundidad al basamento en el pozo.

La resolución de la imagen sísmica permitió el trazo de la configuración del basamento acústico a lo largo del perfil, con excepción del sector SW donde los reflectores son muy caóticos y no permitieron continuar el trazo. A la altura del CDP 320 se observa que el basamento acústico se ubica a una profundidad de ~550 m. y el cual va profundizándose hacia el NE alcanzando la profundidad de 1500 m en el extremo SE de la sección. La profundidad somera en el extremo SW de este perfil refleja la cercanía de la Sierra Juárez.

Por arriba del basamento acústico, se observan reflectores sísmicos coherentes estos soy menos evidentes al SW de la sección, pero debido a la falta de resolución de la sísmica se decidió no trazar los horizontes sismoestratigráficos, a pesar de que el perfil es el más cercano al pozo ELS-2 y el cual corto basamento a una profundidad aproximada de 1590 m. Si se considera la distancia entre el perfil y la localización del pozo se puede observar que el modelo de velocidad utilizado para la conversión a profundidad de los perfiles es aceptable.

En esta sección se observa parte del depocentro de lo que conocemos como cuenca Laguna Salada, el buzamiento de los sedimentos tiene un basculamiento hacia el este sugiriendo que la mayor subsidencia de la cuenca se localiza en esa dirección. Sin embargo, también se observan poca presencia de fallas geológicas menores.

a)

b)

Figura 31. Línea 4957 SW-NE. a) Sin interpretar, b) Interpretada. El basamento de las rocas cristalinas de la Sierra Juárez profundiza hacia el este (línea en amarillo). En color verde delimita el contorno del vaso de inundación moderno. Notar el cambio de facies sísmicas al oeste de esta falla posiblemente asociado a depósitos aluviales al oeste y depósitos principales lacustres al este representado por los reflectores continuos y subparalelos Se incluye mapa de ubicación de este perfil.

3.1.4. Perfil sísmico 4965

Perfil localizado al sur de la parte central de la cuenca Laguna Salada, tiene una orientación S25°W, y una longitud de 14 km. El perfil (figura 32), muestra la mayor y mejor expresión de la estructura que controla cuenca.

En esta línea sísmica se observa una falla de bajo ángulo (figura 32, línea en color negro) que controla la subsidencia de la cuenca en la parte este hacia el margen de la sierra El Mayor. La falla acomoda de forma asimétrica un espesor ~2500 m de sedimentos en el depocentro, y los estratos definen una flexión cóncava hacia la zona de falla. En el paquete sedimentario se pueden interpretar 4 sismoreflectores continuos y de alta amplitud que limitan paquetes de mayor y menor amplitud y continuidad lateral (figura 32). También se observa un fuerte sismoreflector en toda la sección, que se asocia al basamento acústico. El basamento hacia al SW de la sección se tiene ~1350 m de profundidad y continua profundizándose hacia la parte central de la línea en donde alcanza los 2500 m de profundidad. Hacia el este el basamento acústico se interrumpe por la presencia de la falla de bajo ángulo. En el margen de la Sierra El Mayor esta falla es reportada por Fletcher y Spelz (2009) como la falla de Detachment Cañada David. En el sector este del perfil, en contraste con el sector oeste; no se observan reflexiones coherentes, y no se propone una posible continuidad lateral de los reflectores identificados en la parte central y oriental de la sección. Esto también puede depender de factores no relacionados con la estratigrafía como las características de la señal de la fuente sísmica, los parámetros de adquisición, el procesamiento de los datos, varios tipos de ruidos, estática de la fuente, reflexiones múltiples, la estructura y las variaciones de fluido en los poros. Sin embargo, con el análisis cuidadoso de la secciones sísmicas, podemos inferir aspectos sobre la estratigrafía y los ambientes depositacionales utilizando los atributos combinados de la reflexiones, si los datos no son muy ruidosos.

Se realizó la interpretación de algunos horizontes sismoestratigráficos en esta sección, y se identificaron 4 horizontes continuos de fuerte amplitud casi en toda la sección (líneas en color azul), excepto en la parte SW donde los reflectores son muy caóticos. Para esta línea se tomó la litoestratigrafía del pozo exploratorio ELS-1 (figura3 y 5) reportada por Álvarez-Rosales y González-López (1995). Aunque la localización de este pozo está lejos de este perfil, se consideró apropiado extrapolar la litología del pozo debido a que no se observa mucha deformación en la parte central de la cuenca. Además las principales fallas que controlan la cuenca se localizan al pie de las Sierras El Mayor y Cucapah (Fletcher y Spelz, 2009; Spelz et al., 2009).

b)

Figura 32. Línea 4965 SW-NE. a) Sin interpretar, b) Interpretada. Línea en amarillo representa el basamento acústico interpretado. En color rojo se representa las fallas menores interpretadas. En color negro la falla Cañada David. En color verde falla que delimita el contorno del vaso de inundación, además, delimita el cambio de facies de abanicos aluviales al oeste de depósitos lacustres en el centro y este de la cuenca. Se incluye mapa de ubicación de este perfil. 3.1.5. Perfil sísmico 4973

Este perfil está localizado en la parte sur de la cuenca, tiene una orientación S25°W, y una longitud de 17 km. (figura 33). En este perfil también se puede observar la falla de bajo ángulo que controla el depocentro de la cuenca (Detachment de Cañada David en rojo). La falla tiene caída al SW, y produce una cuña sedimentaria y limita la cuenca al oriente.

El basamento acústico se observa claramente como un reflector de fuerte amplitud a lo largo de toda la sección. En la porción SW del perfil el basamento asciende a ~ 300 m de profundidad, posiblemente debido a la presencia de la Sierra Las Tinajas. Hacia el este el basamento acústico profundiza hasta el CDP ~3310 en donde es interrumpido por la falla de bajo ángulo de Cañada David, que en esta parte tiene un echado aparente de 16° La configuración del basamento permitió definir el depocentro inicial de la cuenca altura del CDP 3580, con una profundidad actual de ~2200 m.

En dirección poniente, el basamento presenta un relieve posiblemente controlado por una falla con caída al este que produce un escalón de 300 a 400 m (en CDP ~3550). Los reflectores difusos que se observan por arriba de este escalón en el basamento parecen buzar hacia el oeste y posiblemente están basculados por la falla que controla este escalón.

Se interpretaron 4 horizontes de buena resolución sísmica al NE de la sección, ya que al SW del perfil los reflectores sísmicos son más caóticos y no permitió continuar con el trazo de ellos. Estos horizontes muestran claramente que los sedimentos tienen un basculamiento hacia el NE producidos por el desplazamiento vertical de la falla Cañada David, la cual buza hacia el SW.

Esta línea al igual que la 4965, son de mucha importancia, ya que proporcionan información de la geometría de la cuenca Laguna Salada y demuestran claramente el control estructural de la falla de bajo ángulo Cañada David; la cual es la responsable de la actividad tectónica reciente reflejada también en la sismicidad histórica.

a)

b)

Figura 33. Línea 4973 SW-NE. a) Sin interpretar, b) Interpretada. Línea en amarillo representa el basamento acústico interpretado. En color rojo se representa las fallas menores interpretada. En color negro la falla Cañada David. En color verde falla que delimita el cambio de facies sísmicas. Se incluye mapa de ubicación de este perfil. Notar a la altura del CDP 3550 el escalón en el basamento, el cual está controlado por una falla normal en color rojo.

3.2. Correlación de fallas

En los perfiles sísmicos interpretados la falla de bajo ángulo claramente controla la estructura de la cuenca. Esta falla solo se logró observar y correlacionar en dos secciones sísmicas (figura 34) y se correlaciona a su vez con la falla de bajo ángulo Cañada David (Siem y Gastil, 1994; Fletcher y Spelz, 2009). No se pudo