Modelo Estructural de la cuenca Tiburón.

La componente de extensión del sistema transtensivo del Golfo de California se debe a la orientación de la zona de rift, oblicua en ~20 grados al movimiento relativo de las placas Pacifico-Norteamérica al N37°W (Atwater y Stock, 1998). Esto origina que la zona axial activa del rift se caracterice por contener cuencas tipo pull-apart conectadas por fallas transformes en escalones derechos (Lonsdale, 1989). La Cuenca Tiburón también presenta las características estructurales de una cuenca tipo “pull-apart” desarrollada bajo el sistema transtensivo actual del Golfo de California. Aunque este resultado ya había sido propuesto en trabajos anteriores (Aragón-Arreola, 2007), este trabajo de tesis aporta una cartografía de las fallas más detallada con base en la interpretación de un mayor número de líneas sísmicas de PEMEX y Ulloa 99. La cartografía de las fallas indica que la zona de extensión de cuenca Tiburón se localiza en un “escalón” entre las fallas Tiburón y De Mar. Estas dos fallas acomodan principalmente la cizalla lateral derecha que ejerce el movimiento relativo de placas Pacifico-Norteamérica, aunque también acomodan parte de la extensión ya que en algunos segmentos estas fallas tienen una componente vertical importante de unos pocos kilómetros.

Las fallas Tiburón y De Mar no son completamente paralelas ya que están separadas entre sí 39 Km en la parte norte y 56 Km en la parte sur de la cuenca. Estas dos fallas se traslapan ~36 km formando una cuenca con estructura rómbica. La subsidencia de la cuenca se acomoda a través del patrón de fallas normales de orientación N10°E oblicuas en 30° a la orientación N50°W de la falla De Mar la cual tiene una orientación similar a la del movimiento relativo de las placas Pacífico y Norteamérica durante el Plioceno (333°) (Atwater y Stock, 1998).

La orientación promedio N10°E del patrón de fallas normales en ambos márgenes de la cuenca (dominio norte y dominio sur) tienen la orientación esperada de entre 15° y 45° grados respecto a la orientación de la cizalla derecha (e.g. falla De Mar), según el modelo de cizalla simple de Harding (1974) (Figura 28). Este modelo predice que la dirección de extensión en cuenca Tiburón sería N85°E, lo que es consistente con la orientación promedio N10°E de las fallas normales, que es perpendicular a la dirección de extensión. En este modelo las estructuras de compresión (fallas inversas o plegamientos) deberían observarse con una orientación ~E-W perpendicular a las fallas normales, pero en cuenca Tiburón los pliegues observados en el dominio norte tienen la orientación paralela a las fallas normales y no satisfacen la dirección esperada del modelo de Harding (1974). No obstante, si es consistente con pliegues paralelos a las fallas normales reportados en cuencas pull-apart típicas (Crowell, 1974). Estos pliegues de baja amplitud posiblemente son pliegues de arrastre de las fallas normales o pliegues tipo “roll over” sobre una falla de detachment.

Figura 28. Patrón estructural resultante de una zona de cizalla simple propuesto por Harding (1974). En este modelo las fallas sintéticas ocurren entre 10 y 30° de la dirección de cizallamiento, mientras que las fallas antitéticas a la cizalla derecha presentan una orientación de 70-90° a la dirección de cizalla y tienen un sentido de desplazamiento opuesto. Fallas normales ocurren perpendicularmente a la dirección de extensión y a 15-45° a la dirección de cizalla derecha. Este modelo satisface las estructuras observadas en cuenca Tiburón. La orientación de la cizalla lateral se adecuó para representar la orientación obtenida de las fallas De Mar y Tiburón (por las flechas).

Algunas evidencias indican la presencia de fallas de bajo ángulo a profundidad. Una de las líneas sísmicas de PEMEX interpretada en esta tesis (línea 5085) muestra lo que parece ser un plano de despegue de una falla de bajo ángulo a través del alto estructural (Figura 29). Hacia el poniente se observa que la secuencia sedimentaria forma un abanico en esa dirección (entre CMP 2491 y 2941) con ~2.2 km de longitud. Hacia el oriente se observan dos pliegues de baja amplitud (1-1.5 segundos) y longitud de onda de 1.2 a 1.5 km que se interpretan como pliegues de arrastre de una falla de bajo ángulo. La propuesta de una falla de detachment a través del alto estructural entre las cuencas Tiburón y Delfín es de González-Fernández et al., (2005), quienes con datos de refracción y trazado de rayos proponen la presencia de una corteza adelgazada (~15 Km de espesor) y el levantamiento por rebote isostático de la placa inferior de un detachment.

Sobre la cima y el flanco sur del basamento que divide las cuencas Tiburón y Delfín se observaron pliegues secundarios que afectan a casi toda la secuencia, excepto a los estratos superiores (200 ms) que no están deformados por el plegamiento y cubren en forma discordante a los estratos deformados en los pliegues (Figura 10). Esto sugiere que la extensión en cuenca Tiburón pudo estar controlada por una falla de bajo ángulo y el desplazamiento de las fallas N-NE que con moderado a alto ángulo convergen hacia una falla de despegue a profundidad.

Apoyado con las líneas sísmicas de PEMEX la interpretación y configuración obtenida del basamento acústico es confiable hasta una profundidad de 3.5 a 4 segundos. A mayor profundidad la incertidumbre es mayor, pero se puede realizar un análisis de la posible magnitud de la ruptura continental en esta cuenca. La distancia en dirección NW entre el basamento con profundidad mayor a 4 segundos a lo largo de la cuenca es de ~60 km (Figura 26). Esta sería la distancia máxima de la cuenca con un posible piso oceánico a más de 6 km de profundidad. El pozo exploratorio T-1 en la parte oriental de la línea 5113 tiene ~5 km de profundidad y no corta al basamento (Helenes et al., 2009), lo cual es consistente con una profundidad mayor a 7 km en el depocentro (>5 segundos) según la interpretación sísmica (Figura 26).

Los datos gravimétricos y magnéticos publicados hasta la fecha, no permiten definir la presencia de una corteza oceánica debido a la potente cubierta sedimentaria que atenúa la señal. Sabemos que la cuenca Alarcón en la boca del golfo tiene una extensión de 175 km con corteza oceánica acresionada en los últimos 3.5 Ma. (Lonsdale, 1991), y del mismo orden es la distancia con piso oceánico en cuenca de Guaymas (~250 km) (Lizarralde et al., 2007). La posible corteza oceánica en cuenca Tiburón representaría un tercio o la mitad de esa distancia indicando que la corteza continental ha asimilado mayor extensión en sus márgenes. También es posible que el dominio Centro este cimentado sobre una corteza nueva. Otra parte de la extensión oblicua en este segmento del rift ha ocurrido en cuenca Delfín Superior, que es la cuenca conjugada de la cuenca Tiburón siguiendo la dirección de transporte tectónico de la placa Pacífico (Oskin et al., 2001). Otra parte de la extensión durante el Plio-Cuaternario se presenta en la península; en la cuenca del Valle de San Felipe (Brown, 1978) y en la región de cuenca Santa Rosa y al norte de San Felipe durante el Mioceno tardío y Plioceno (Bryant, 1986; Seiler et al., en prensa).

CDP

T W T T

Figura 29. Línea sísmica (5085) a través de la parte sur de cuenca Tepoca y del alto estructural que separa a la cuenca Tiburón al sur. En amarillo (centro), se observa el basamento acústico del alto estructural, posiblemente cortado por una falla de bajo ángulo (detachment) a través del alto estructural. La secuencia sedimentaria al poniente (izquierda) forma un abanico con pliegues de baja amplitud, los cuales presentan fallas de cresta, sin cortar los sedimentos más recientes.

NE SW

La falla Tiburón y la falla De Mar presentan características de fallas transformes y posiblemente cortan toda la corteza continental. La cizalla lateral derecha de las fallas Tiburón y De Mar se manifiesta en estructuras en flor normales y por la inclinación subvertical de las fallas. Estas fallas yuxtaponen el relleno sedimentario y el basamento cristalino de Isla Ángel de la Guarda y de Sonora, respectivamente. Además la falla Tiburón es conducto de intrusiones volcánicas recientes en su parte norte (Figura 19). En síntesis, los rasgos estructurales de la cuenca Tiburón indican una cuenca pull-apart de forma rómbica desarrollada en un arreglo de escalón entre dos fallas oblicuas subparalelas a la dirección de transporte tectónico (~N50°W) de la península de Baja California con respecto al margen de Sonora. La oblicuidad de la falla Tiburón con respecto a la falla De Mar pudo haber ocasionado una mayor resistencia al movimiento en la falla Tiburón, oblicua en 10-15° a la falla del Canal de Ballenas y a la falla De Mar. Esto pudo ocasionar el abandono de la cuenca Tiburón y la transferencia de la cizalla hacia la zona del canal de Ballenas a fines del Plioceno (c.f. Stock, 2000; Lonsdale, 1989).