PROGRAMA DE POSGRADO EN CIENCIAS
EN CIENCIAS DE LA TIERRA
TECTÓNICA DE LA CUENCA TIBURÓN,
A PARTIR DE SÍSMICA DE REFLEXIÓN
TESIS
que para cubrir parcialmente los requisitos necesarios para obtener el grado de MAESTRO EN CIENCIAS
Presenta:
JESÚS EDUARDO MAR HERNÁNDEZ
Resumen de Tesis de Jesús Eduardo Mar Hernández presentada como requisito parcial
para la obtención del grado de MAESTRO EN CIENCIAS en CIENCIAS DE LA TIERRA con orientación en GEOFISICA APLICADA. Ensenada, Baja California. Diciembre de 2009.
TECTÓNICA DE LA CUENCA TIBURÓN, A PARTIR DE SÍSMICA DE REFLEXIÓN
Resumen aprobado por:
__________________________ __________________________ Dr. Mario González Escobar Dr. Jesús Arturo Martín-Barajas Codirector de Tesis Codirector de Tesis
La Cuenca Tiburón en el margen noroeste del Golfo de California tiene un relleno sedimentario profundo y registra el inicio y evolución del sistema de rift. Estructuralmente forma parte del sistema en echelón de cuencas pull-apart unidas por fallas transformes, pero durante el Plioceno Tardío la actividad tectónica se reubicó hacia el oeste formando el Canal de Ballenas. En la mitad sur del Golfo las cuencas presentan corteza oceánica, mientras que en la parte norte los espesores sedimentarios mayores a 6 km ocultan el tipo y la estructura de la corteza superior.
(4) El Dominio Tiburón Sur forma la caída del basamento del margen de Sonora y está controlado por un patrón de fallas NNE que se conectan en ángulo oblicuo (~60°) con la falla De Mar en su extremo sur. La rampa del basamento está interrumpida en la zona litoral por fallas de orientación N-S formando grabens angostos de poca profundidad. Estos dominios estructurales definen una cuenca pull-apart con más de 6s de registro en el depocentro, en el cual no se observa el basamento. Las fallas NW en el dominio (2) Libertad sugieren la probable continuidad de estas fallas dextrales hacia la planicie costera de Sonora. Las fallas principales NW-SE (dextrales) y el patrón de fallas secundario (NNE) cortan a los estratos más jóvenes, lo que sugiere actividad reciente aun cuando la mayor deformación de la zona de rift se presenta en el sistema de falla del Canal de Ballenas y las cuencas Delfín y Wagner al oeste.
Palabras Clave: Golfo de California, rift, pull-apart, Sísmica de Reflexión 2D multicanal,
ABSTRACT of the thesis presented by Jesus Eduardo Mar Hernández as a partial
requirement to obtain the MASTER OF SCIENCE degree in EARTH SCIENCES with an orientation in GEOPHYSICS. Ensenada, Baja California. December 2009.
TECTONIC OF TIBURON BASIN, NORTHERN GULF OF CALIFORNIA FROM SEISMIC REFLEXION
The Tiburon basin in the north-central Gulf of California contains a thick sedimentary fill that records the evolution of one of the rift segments. The structure corresponds to an en echelon pull-apart basin bounded by two dextral-oblique faults. Unlike basins in the southern Gulf of California that presents oceanic crust, the rift basins in the northern Gulf of California contain thick (up to 6 km) sedimentary deposits that mask the structure of the crust. This thesis comprises part of the seismic processing y interpretation of the 2D multichannel seismic reflection lines that Petroleos Mexicanos (PEMEX) collected the early eighties. The data base is a grid of lines 5 to 20 km apart, with 6s of record in 48 channels. Additional seismic data of the Ulloa 99 project were also interpreted. The general structural pattern of Tiburon basin is controlled by two dextral-oblique faults: De Mar (N50°W) y Tiburon (N33°W) faults to the east y west, respectively. Four structural domains are recognized: (1) The Northern Tiburon domain is a basement high oriented N10°E that divides the Delfin basin to the northeast. The Northern domain presents low amplitude extensional folds with their axes parallel to the basement high y its flanks, y also contains a dense pattern of NNE-striking normal faults dipping towards both sides of the antiform. (2) The Libertad domain is a sheared basement-high along the margin of Sonora y form the right-step of the Tepoca basin to the north. It is characterized by NW-trending dextral strike-slip faults y a pattern of NNE-striking normal faults that controls subsidence of the Tepoca basin. (3) The Tiburon Central domain defines a broad sag cut by a dense NE-striking pattern of normal faults with opposed dips in the depocenter. This domain abruptly ends to the west against the Tiburon fault, which bound the west margin of the basin along ~80 km, y possibly extends to the SSE. (4) The Tiburon Southern domain forms the basement ramp offshore Isla Tiburón y is controlled by a pattern of NNE striking normal faults that likely connect to the De Mar fault in an oblique angle (~60°) to the south. The basement ramp is interrupted in the littoral zone by faults oriented N-S forming narrow grabens with shallow depths. These four structural domains define a rombochasm basin with more than 6s of sedimentary record in the depocenter, in which basement was not depicted. The NW-trending faults in the Libertad domain possibly continue toward the Sonora coastal plain. The principal NW-SE trending dextral faults y the secondary NNE-striking pattern of normal faults cut the shallow strata. This may indicate recent activity, although most deformation of the rift zone is now localized along the Canal de Ballenas fault zone, y the Delfin y Wagner basins to the west y northwest, respectively
Key Words: Gulf of California, rift, pull-apart basin, 2D Seismic Reflection multichannel,
Dedicatorias:
Quiero dedicar este trabajo, así como lo he hecho siempre de todos mis logros y éxitos, a
mi Familia, a mis abuelos especialmente por todo el apoyo brindado durante toda mi
educación seglar, haciendo de mi una persona de bien, a ellos este trabajo como un premio
por su arduo esfuerzo para sacarme adelante en los momentos difíciles.
A mi madre que hasta trabajo fuera de casa años, con tal de sacar a su hijo adelante, madre
muchas gracias por todo tu esfuerzo que te aseguro no ha sido en vano y espero pronto
poder recompensarlos a todos por todo su esfuerzo hecho durante todos estos años.
A ellos desde el fondo de mi corazón:
Agradecimientos:
Antes que nada quiero agradecer al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT), por el apoyo brindado durante estos dos años para la realización de este proyecto.
Al Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE), por la facilidad del uso de las instalaciones computacionales y a su personal.
A mis asesores: Dr. Mario González Escobar y Arturo Martín Barajas, gracias a ambos por su ayuda profesional, su dedicación y paciencia, para que yo pudiera realizar un buen trabajo. Los conocimientos que he adquirido a lo largo de este tiempo ha sido gracias a ustedes y es un reflejo de su gran labor para con los estudiantes.
Un agradecimiento especial a Sergio Arregui, por su gran apoyo en el manejo de la base de datos y disposición para resolver los inconvenientes técnicos que surgieron a lo largo de este proyecto.
A mis amigos:
Un agradecimiento especial a la Familia Graham, por haberme adoptado como un miembro más de su familia, por sus consideraciones hacia mi persona y por haberme hecho sentir como si estuviera en casa aun cuando estaba muy lejos de ella. A mi gran amigo Daniel con el cual compartí grandes momentos, siempre disponible a escucharme y ayudarme.
A la Familia Sjostroms, por su hospitalidad brindada a mí llegada a esta Ciudad y por su ayuda incondicional para que me acoplara pronto a las actividades de esta ciudad.
A mi amigo Spike Webb, por su ayuda, pero sobre todo hospitalidad brindada durante este tiempo, su gran amistad y forma de ser, no cambies Spike.
A mi amigo Erik Becerra, por compartir buenos y malos momentos, pero siempre riéndonos y disfrutando de la vida, tal como debe ser.
Un agradecimiento a mi gran amigo William Michael Thomas, por su amistad brindada todo este tiempo y por su ayuda incondicional para con mi persona y para la pronta adaptación a la ciudad.
A mi buena amiga Miriam Tostado, por la amistad que hemos compartido, en las buenas y en las malas, pero siempre teniendo un punto objetivo sobre las cosas.
A mi amiga Teresita Moraila, por la amistad que hemos tenido todo este tiempo y por haber me mostrado grandes atenciones.
A mi amiga Almendra Villela, por su amistad y su gran disponibilidad siempre para escuchar a los demás y ayudarlos.
A mi compañera Gemma Gómez, por sus locuras y ocurrencias, pero sobre todo por la pared de “lo acsurdo”.
A mi amigo Jorge Cerón, por su incondicional amistad y ayuda demostrada asía mi persona, pero sobre todo por su imparcialidad al hacer comentarios.
A mi amigo Fernando, por su gran amistad y el deseo de siempre compartir con los demás y aprender de los errores cometidos.
A Mis Compañeros de Cubo:
No puedo decir a mis compañeros de cubo, tengo que decir a mis hermanos de cubo, porque a lo largo de este tiempo lo que hemos compartido ha sido más que esas cuatro paredes que nos rodearon día a día. Hemos compartido grandes experiencias, conociendo los defectos y virtudes de cada uno de nosotros, haciéndonos mejores personas día tras día. Además de un gran ambiente de trabajo que hemos tenido, del cual no nos podemos quejar.
A Ricardo:
Amigo se por todas las cosas que has pasado, sin embargo las cosas suceden por algo. Sigue teniendo ese gran entusiasmo y dedicación por hacer las cosas y estoy seguro que muy pronto veras la recompensa de todo este arduo esfuerzo que haces y al que te dedicas.
A Cesar:
Amigo Cesar, espero sigas siendo el gran ejemplo que otros debemos seguir en cuanto la dedicación y esfuerzo que pones en tus investigaciones, seminarios, congresos, etc. Sigue así y no te des por vencido, porque el que persevera alcanza. Pero sobre todo sigue siendo la persona que eres.
CONTENIDO Página Resumen español……… Resumen ingles………... Dedicatorias……… Agradecimientos………. Contenido……… Lista de Figuras………... Lista de Tablas……….………...
Capítulo I.Introducción………
I.1 Marco Tectónico Regional……… I.2 Correlación de los Márgenes Conjugados de la Cuenca Tiburón y Delfín Superior………. I.3 Objetivo de Estudio………... I.4 Metodología de Procesamiento Sísmico………... I.5 Metodología de la Interpretación Sísmica……….
Capítulo II.Marco Geológico de la Cuenca Tiburón………
II.1 Estructura de la Corteza en el Norte del Golfo de California (Estudios de Gravimetría, Magnetometría y Sísmica de Refracción-Reflexión)………
Capítulo III.Resultados………...
III.1 Definición de Dominios Estructurales en Cuenca Tiburón
III.2.Dominio Tiburón Norte…………...………... III.2.1 Características Generales………. III.2.2 Patrones de Fallamiento………... III.2.3 Respuesta de los Estratos al Fallamiento………….
III.3 Dominio Libertad……… III.3.1 Características Generales………. III.3.2 Patrones de Fallamiento………... III.3.3 Respuesta de los Estratos al Fallamiento………….
III.4 Dominio Tiburón Centro……….… III.4.1 Descripción General del Dominio Tiburón Centro………... III.4.2 Patrones de Fallamiento………... III.4.3 Respuesta de los Estratos al Fallamiento……….
III.5. Dominio Tiburón Sur……….
III.5.1 Características Generales………
III.5.2 Patrones de Fallamiento……….. III.5.3 Respuesta de los Estratos al Fallamiento……… III.5.4 Síntesis Estructural de la Cuenca Tiburón……..
Capítulo IV. Discusiones………..
IV.1 Modelo Estructural de la Cuenca Tiburón…………... IV.2 Correlación de Estructuras con el Margen
Continental de Sonora………. IV.3 Cuenca Tiburón ¿Abandonada o Activa?... IV.4 Transtensión versus Extensión Proto Golfo………
Capitulo V. Conclusiones……….
Bibliografía………
CONTENIDO (Continuación) Página
LISTA DE FIGURAS
Figura Página
1 Mapa del Golfo de California. Las principales estructuras son fallas transformes que conectan una serie de cuencas pull-apart. La cuenca Alarcón y las cuencas al norte hasta cuenca de Guaymas presentan piso oceánico de 3.5-0 Ma. (Lonsdale, 1989). Las cuencas del norte (Delfín, Consag y Wagner) están cubiertas de sedimento y aún se desconoce su estructura en detalle. El sistema de fallas y cuencas activas se muestran en (líneas rojas). La cuenca Tiburón se ubica entre la isla Tiburón (IT) y Ángel de la Guarda (IAG); FCP= Falla Cerro Prieto, E= Ensenada, CSL= Cabo San Lucas (modificado de González-Escobar et al., 2009).
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2 Correlación de unidades volcánicas (tobas), entre San Felipe e Isla Tiburón, las cuales demostraron tener edades de 12.6 (en amarillo) y 6.3 Ma. (en rosa). Teniendo una zona de empalme de ambas unidades volcánicas (en naranja) (modificado de Oskin, 2007).
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3 Cobertura sísmica en cuenca Tiburón, líneas sísmicas de PEMEX (en negro), líneas sísmicas de Ulloa99 (en naranja) y líneas sísmicas procesadas para este trabajo (en rosa).
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4 Secuencia de procesamiento sísmico diseñada para este trabajo se utilizo el paquete ProMax.
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5 Aplicación del filtro Radón; en el panel izquierdo se muestran los datos originales, en el centro los datos en dimensión de la velocidad, en donde se selecciona la rigurosidad con la que se desea aplicar el filtro. El panel derecho es una vista previa de los datos con la aplicación del filtro Radón.
LISTA DE FIGURAS (continuación)
Figura Página
6 Comparación de una imagen sísmica procesada dos veces, una tiene un procesamiento sísmico estándar (izquierda) y la otra tiene adicionado el filtro Radón (derecha). Se puede observar que la imagen mejora, sobre todo en la atenuación de los múltiples (ovalo en negro).
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7 Mapa de anomalías magnéticas del norte del Golfo de California (tomada de Sánchez-Zamora et al., 1991). Las cuencas se ubican sobre el bajo magnético regional. La cuenca Tiburón muestra un cierre del bajo magnético en la parte norte y un rasgo longitudinal hacia el SE de Isla Ángel de la Guarda.
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8 Mapa de anomalías gravimétricas de la parte norte del Golfo de California (datos NOAA). El bajo gravimétrico regional (en verde) contiene a las cuencas activas Delfín Superior, Consag y Wagner. La cuenca Tiburón se ubica sobre una bajo gravimétrico de menor intensidad.
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9 Delimitación de los cuatro dominios estructurales en cuenca Tiburón. Se muestran las líneas sísmicas de PEMEX (en negro), y de Ulloa 99 (en naranja), con un tiempo de grabación de 6s y 2 segundos, respectivamente.
Figura
LISTA DE FIGURAS (continuación)
Página
10 Línea sísmica 5097 a través del dominio norte (CDP1200 a 3700) y parte del dominio Libertad al este. El trazo de la falla Tiburón es la línea azul, en color rosa la falla De Mar y en amarillo el basamento acústico interpretado. Nótese una gran densidad de fallas de alto a moderado ángulo (en rojo), las cuales presentan una orientación dominante NNE, oblicuas a las fallas De Mar y Tiburón. Un antiforme se define en la zona de proyección de la falla Tiburón al oriente del alto estructural.
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11 Línea sísmica Ulloa-29 sobre el alto estructural en dirección NW-SE. Esta línea muestra un pliegue abierto con su eje señalado con la línea azul. La otra línea azul representa la proyección de otro de los ejes de los pliegues. Las fallas (en rojo) presentan los echados opuestos, a ambos flancos del eje del antiforme.
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12 Línea sísmica Ulloa-32, en dirección NW a través del alto estructural del dominio norte. Se muestra un pliegue secundario (eje del pliegue en azul) en el flanco sur del antiforme. Sobresale el sentido de buzamiento encontrado de las fallas de cresta (en rojo). La mayoría de estas fallas cortan hasta la cima lo cual sugiere actividad tectónica reciente en partes de este dominio, o alternativamente estratos más antiguos.
Figura
LISTA DE FIGURAS (continuación)
Pagina
13 Línea sísmica 5093 que cruza el cierre norte de cuenca Tiburón. Se observa que el eje del antiforme no está centrado sobre el alto estructural. Esta relación sugiere la presencia de una falla de bajo ángulo que produce un pliegue de arrastre “roll over” sobre el flanco SE del alto estructural. El patrón de fallas en dirección NE-SW (en rojo) es paralelo a la orientación de los pliegues. En azul falla Tiburón, en rosa falla De Mar y en amarillo basamento acústico interpretado.
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14 Gráfica de echado aparente de las fallas en el dominio Tiburón Norte. La mayoría de las fallas son de alto ángulo (60-90°) aunque existe un número considerable de fallas de ángulo moderado (30-60°).
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15 Dominios de buzamiento regional de los estratos entre 0-2 segundos. En general los estratos tienden a buzar hacia el depocentro de la cuenca. En el cierre norte el buzamiento de los estratos cambia de dirección hacia el depocentro de cuenca Delfín Inferior.
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16 Panel sísmico interpretado (líneas 5085, 5024 y 5079). Se observa la caída del basamento hacia la cuenca Tepoca que marca el límite NW del dominio Libertad. Más al sur la entrante de basamento del margen de Sonora (en amarillo) se extiende más de ~35 km hacia el oeste. Notar que las fallas adyacentes al vértice izquierdo convergen a profundidad, lo que indica que son las mismas fallas.
Figura
LISTA DE FIGURAS (continuación)
Página
17 Detalle de la línea sísmica 5101 (del CDP 3600 al 4700), en donde se observa la presencia de grabens controlados por fallas con profundidades de 1300 ms formados sobre el basamento del margen de Sonora. El dominio Libertad presenta menor relieve al parecer controlado por fallas normales y de desplazamiento lateral (en rojo) que controlan la geometría del relleno sedimentario. Notar que solo algunas fallas cortan a los estratos superiores.
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18 Panel sísmico (líneas 5103-5016 y 5101), en el cual la correlación del basamento acústico (en amarillo) coincide. La falla que controla el graben en el lado izquierdo del panel pierde expresión en el lado derecho del panel.
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19 Gráfica del echado aparente de las fallas en el dominio Libertad. Predominan las fallas de alto ángulo entre 60° y 90°. Aunque se observa un 40% de fallas de ángulo moderado.
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20 Panel sísmico (líneas sísmicas 5111-5032-5113). Fallas sub-paralelas (en rojo) con dirección NE-SW, las cuales presentan echados opuestos, lo que permite la correlación de las mismas en el panel, en amarillo falla Infiernillo en ambos lados del panel al igual que la falla De Mar (en morado) y en rosado la correlación de fallas secundarias en el depocentro. Basamento acústico interpretado (amarillo).
Figura
LISTA DE FIGURAS (continuación)
Página
21 Panel sísmico (líneas símicas 5117-5032-5121). La caída abrupta de basamento (en amarillo) en ambos lados de la figura está controlada por la falla Desemboque reportada por González-Escobar et al., (2006) (en azul). Un patrón de fallas normales que comprende a la falla Infiernillo (en amarillo en el panel) acomoda la mayor subsidencia de la cuenca. Hacia el centro no es posible determinar la presencia de basamento acústico, aunque se observan reflectores irregulares discontinuos a ~4.5 segundos del lado izquierdo del panel.
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22 Gráfica del echado aparente de las fallas en el dominio Tiburón Centro, el cual presenta la más alta densidad de fallas. La mayoría de las fallas son de ángulo moderado (30-60°), también se observaron fallas de alto ángulo (60-90°).
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23 Panel sísmico con las líneas 5115,5016 y 5113 ubicadas en el cambio de los dominios estructurales Libertad al norte y el dominio Tiburón sur. El basamento acústico en el margen de Sonora se caracteriza por presentar grabens angostos de poca profundidad de basamento claramente controlados por fallas con una componente normal y posiblemente de rumbo. Se especula que estas fallas trasfieren parte de la deformación por cizalla derecha hacia Sonora.
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24 Panel sísmico líneas 5131-5032-5127. La rampa del basamento escalonado al norte de Isla Tiburón es controlada por fallas normales de orientación NNE, que se conectan en ángulo oblicuo (60°) con la falla De Mar. En azul la correlación de la falla Desemboque en este panel sísmico.
Figura
LISTA DE FIGURAS (continuación)
Página
25 Gráfica del echado aparente de las fallas en el dominio Tiburón Sur. Este dominio se caracteriza por una alta densidad de fallas de moderado ángulo (30-60°) y muy alta densidad de fallas de alto ángulo (60-° 90°).
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26 Cuenca Tiburón, modelo estructural y de basamento (en ms) propuesta en este trabajo. Las fallas maestras que rigen la cuenca, claramente indican el sistema pull-apart, además de que no es interpretable el basamento en el parte central. Por otro lado la densidad de fallas en la parte norte es considerable y probablemente es causada por la estructura antiforme presente en esa zona, formando el cierre estructural norte. Así mismo la parte central presenta una mayor densidad de fallas, la cual posiblemente es causada por la falla maestra De Mar y su posible prolongación Desemboque reportada por González-Escobar et al., (2006).
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27 Mapa de densidad de fallas en segmentos de 5 km de longitud en las líneas sísmicas de PEMEX. La mayor densidad de fallas se localiza al noroeste y sureste de la cuenca, lo que corresponde a los dominios norte y sur, respectivamente.
Figura
LISTA DE FIGURAS (continuación)
Página
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).
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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.
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30 Línea sísmica 5133. La estructura en flor inversa (línea morada) produce la inversión local del buzamiento de los estratos. Esta zona de falla es la posible prolongación del sistema de falla La Cruz a cuenca Tiburón, la cual presenta un desplazamiento lateral derecho. En azul falla Tiburón muestra menor desplazamiento vertical del basamento de Isla Ángel de la Guarda al oeste (en amarillo).
Figura
LISTA DE FIGURAS (continuación)
Página
31 Mapa estructural de síntesis con la relocalización del evento sísmico del 3 de Agosto de 2009 (Castro-Escamilla et al., 2009), con un mecanismo focal (circulo) de una falla lateral derecha (tomado de Harvard CMT catalog, 2009, http://www.globalcmt.org/CMTsearch.html). Se incluyen los epicentros del enjambre sísmico ocurrido en octubre de 1973 (Reichle y Reid, 1977). Parte de los epicentros de ese enjambre se ubican al oeste de la proyección hacia el NW de la falla Tiburón.
LISTA DE TABLAS
Tabla Página
I Parámetros del levantamiento sísmico marino, realizado por Petróleos Mexicanos (PEMEX).
CAPITULO I
INTRODUCCION
El Golfo de California se ubica sobre la frontera divergente entre las placas tectónicas Pacifico y Norteamérica (Figura 1). Este límite de placas tiene una componente de cizalla lateral derecha importante que domina el desplazamiento oblicuo de la península de Baja California con respecto al continente. La deformación a rumbo se acomoda principalmente en las fallas transformes, mientras que la extensión se acomoda en fallas normales y oblicuas que forman las cuencas (Fenby y Gastil, 1991; Nagy y Stock, 2000; Aragón-Arreola y Martin-Barajas, 2007). La frontera de placas al sur de la cuenca Delfín Inferior está definida por zonas de deformación más estrechas, y la zona de falla de Canal de Ballenas transfiere la deformación hacia la cuenca de Guaymas a lo largo de una franja estrecha de deformación que tiene una orientación N30°-46°W cercana a la orientación del movimiento relativo Pacifico-Norteamérica al N33°W (Atwater y Stock, 1998) (Figura 1). Hacia el norte del Golfo, la falla Cerro Prieto transfiere la deformación entre la zona de deformación difusa (cuencas Wagner-Delfín) y el sistema de falla de San Andrés, que incluye la falla Imperial en el valle del mismo nombre (Figura 1).
La región entre la falla Cerro Prieto y la falla del Canal de Ballenas esta estructuralmente caracterizada por anchas zonas de deformación distribuida en múltiples fallas normales y oblicuas en las cuencas Delfín Inferior, Delfín Superior, Consag y Wagner, en donde ocurre actualmente la mayor actividad tectónica (Persaud et al., 2003; González-Escobar et al., 2009). Debido a la alta tasa de sedimentación (1-4 mm/ año; Schmitt y Vazquez, 2006) producida por los aportes del Río Colorado, las cuencas tienen varios kilómetros de relleno sedimentario y se desconoce el tipo de corteza bajo de ellas. La falta de evidencia de piso oceánico permite proponer que la corteza del norte del Golfo puede ser considerada como una corteza transicional.
En el margen oriental del norte del Golfo de norte a sur se localizan las cuencas Adair; Tepoca y Tiburón, respectivamente (Aragón-Arreola, 2007; Aragón-Arreola y Martín-Barajas, 2007). La cuenca Tiburón posiblemente es la que tiene el mayor espesor de sedimentos, debido a que tiene más de 6s de registro en el depocentro, por lo que pudo haber registrado el inicio de la sedimentación marina en el norte del Golfo de California.
La importancia de estudiar la estructura de cuenca Tiburón radica en que puede aportar información para aclarar el debate actual que existe entre los dos modelos de evolución tectónica del Golfo de California. El modelo tradicional propone dos etapas; una de extensión ortogonal entre 12 y 6 Ma y otra etapa de extensión oblicua entre 6 y 0 Ma (Stock y Hodges, 1989). El otro modelo propone una sola etapa de extensión oblicua desde el cese de la subducción hace 12 Ma (Gans, 1997; Fletcher et al., 2007).
I.1 Marco Tectónico Regional
El sistema de rift del Golfo de California se originó en la parte este de la Provincia Extensional del Golfo (PEG), la cual tiene una historia de extensión cortical de mayor magnitud y edad que el rift angosto del Golfo de California (Nourse et al., 1994; Stock y Hodges, 1989). La evolución de este sistema de rift está relacionado con el fin de la subducción de la placa Farallón bajo Norteamérica en el Mioceno-medio a tardío. A esta extensión temprana en la PEG se le llamó como la etapa del Proto golfo (Karig y Jenski, 1972; Stock y Hodges, 1989). En la segunda etapa, llamada etapa del Golfo moderno, la península fue adherida a la placa del Pacifico con un desplazamiento hacia el NW posterior a 6 Ma. Esta captura definió el nuevo límite de placas en la región del Golfo de California con el movimiento relativo de las placas Pacifico-Norteamérica con dirección N37°W (Atwater y Stock, 1998).
I.2 Correlación de los Márgenes Conjugados de la Cuenca Tiburón y Delfín Superior
La geología de la región de Bahía Kino e Isla Tiburón se ha correlacionado con la geología de la región de San Felipe-Puertecitos (Gastil et al., 1975; Oskin et al., 2001; Oskin, 2002; Oskin y Stock, 2003b). Estas dos regiones se consideran las márgenes conjugados de las cuencas Tiburón y Delfín Superior, y debieron estar adyacentes antes de la captura de la península de Baja California por la placa del Pacifico.
El basamento en Isla Tiburón y costa de Sonora es similar al de la parte noreste de Baja California (Gastil et al., 1978). Estudios realizados por Silver y Chappell (1988) demuestran que las secuencias metamórficas Paleozoicas y del Triásico-Jurásico están intrusionadas por granitoides tonalíticos del Cretácico Medio a Tardío. Este basamento subyace a una secuencia volcanosedimentaria del Cenozoico, lo que sugiere que el basamento es similar en ambos márgenes del Golfo. Estudios geoquímicos y geocronológicos sustentan esta correlación (Valencia-Moreno et al., 2001; Ortega-Rivera, 2003; Henry et al., 2003; Ramos-Velázquez et al., 2008).
Los depósitos volcánicos de composición andesitica y riolítica en Isla Tiburón y la costa de Sonora son del Mioceno y han sido correlacionados con depósitos volcánicos y sedimentarios que afloran en el margen opuesto en Baja California (Oskin y Stock, 2001). La parte noroeste de la costa de Sonora está compuesta por basamento (dominantemente graniodiorítico) que subyace a rocas volcanoclásticas (Oskin y Stock, 2003b). Otros depósitos que han sido correlacionados son afloramientos de conglomerado en la sierra Seri, que se correlacionan con los afloramientos presentes en la cuenca Santa Rosa al sur de San Felipe, en Baja California (Gastil et al., 1975). Esta correlación indica que los dos márgenes estuvieron adyacentes después del depósito de los conglomerados y de dos unidades de tobas distintivas de ~11.5 y 6.5 Ma. (Gastil y Krummenacker, 1976; Oskin et al., 2001).
En la provincia volcánica de Puertecitos se ha documentado una transición de andesitas del Mioceno Medio a volcanismo riolítico. Este último se manifiesta en tres pulsos de actividad volcánica explosiva que sobre yace a la secuencia de andesitas y dacitas correspondientes al arco Comondú (Martín-Barajas et al., 1995). Las unidades de tobas de 12.6 y 6.3 Ma. se han correlacionado con las unidades volcánicas que afloran en isla Tiburón y la costa al norte de Bahía Kino en Sonora. (Stock y Hodges, 1989; Martín-Barajas et al., 1995; Lewis, 1996; Nagy et al.,1999; Oskin y Stock, 2003b). Estas unidades volcánicas son importantes para la correlación de los márgenes a través del Golfo de California (Figura 2) y para establecer el inicio de la transtensión hacia los 6.5 Ma.
En esos reportes también se procesaron e interpretaron datos sísmicos de PEMEX a diferentes escalas de las cuencas vecinas a cuenca Tiburón.
I.3 Objetivo del Estudio
Este trabajo tiene por objetivo describir e interpretar el patrón estructural de la cuenca Tiburón a partir del procesado de líneas sísmicas de reflexión propiedad de Petróleos Mexicanos (PEMEX). Conjuntamente con líneas símicas del proyecto Ulloa 99 (Figura 3). El objetivo principal es aportar evidencias sobre las estructuras geológicas existentes y sus relaciones de corte debidas a la deformación transtensiva durante la evolución de la cuenca Tiburón y el margen de Sonora.
Los objetivos específicos de la tesis son:
1. Procesar 1216 km de líneas sísmicas de PEMEX 2. Interpretar las líneas sísmicas de PEMEX en conjunto
con las líneas sísmicas de Ulloa99
3. Obtener el patrón de fallamiento de la cuenca Tiburón 4. Proponer un modelo de deformación
Cuenca Tiburón se encuentra en una zona con poca o nula actividad sísmica, por lo que resulta de importancia el saber si las fallas maestras que rigen a la cuenca Tiburón cortan a los depósitos más recientes o no. Es también de interés conocer el patrón de fallamiento para definir el patrón de los esfuerzos a los que pudo y está siendo sometida.
I.4 Metodología del Procesamiento Sísmico
Para el procesado de los datos símicos se utilizó una secuencia con énfasis en el análisis de velocidades y la aplicación de filtros variables en tiempo (Figura 4). En adición al procesado sísmico realizado en otros trabajos de tesis con datos de PEMEX, en este trabajo, se agregó el filtro Radón (Yilmaz, 1987), que ha demostrado ser un filtro de gran utilidad para la atenuación de múltiples en las imágenes sísmicas. La secuencia de procesos utilizada en esta tesis se indica en la figura 4 y la tabla I contiene los parámetros de adquisición de los datos sísmicos de PEMEX.
Tabla I. Parámetros del levantamiento sísmico marino, realizado por Petróleos Mexicanos (PEMEX).
Parámetros Valores
Fuente de energía 7 Cañones de Aire
Volumen/Presión 1341 c. in/1750 psi
Cable de registro 2350 m
Distancia entre fuentes 25 m
Distancia entre canales 50 m
Offset inicial 270 m
No. de Canales 48
Detectores por Traza 32
Tiempo de Grabación 6144 ms
Intervalo de Muestreo 2 ms
Número de muestras por traza 3072
Filtro Bajo 8 hz
La secuencia de procesamiento sísmico empleada se describe a continuación por medio de la figura 4.
Para aplicar el filtro Radón (Yilmaz, 1987), es necesario corregir los datos mediante un análisis de velocidades previo (Figura 4). Se inicia con un proceso estándar, y al obtener el análisis de velocidades previo, se corrigen los datos por NMO (Normal Move Out). Posteriormente se hace un análisis con el filtro Radón, en el cual observamos los datos en el dominio de la velocidad y tiempo (τ-π, respectivamente). El filtro Radón está basado en la transformada Radón, en donde τ-π son dimensiones de velocidad y de tiempo, respectivamente. Estas variables nos permiten decidir qué tan rigurosamente queremos aplicar el filtro (ver Figura 5).
Después de realizado el análisis, se aplica el filtro Radón y se retira el análisis de velocidades, esto significa aplicar de manera inversa el NMO. Después obtenemos los datos corregidos por el filtro Radón y se continúa con la secuencia de proceso hasta llegar a la migración (Figura 4).
Figura 6. Comparación de una imagen sísmica procesada dos veces, una tiene un procesamiento sísmico estándar (izquierda) y la otra tiene adicionado el filtro Radón (derecha). Se puede observar que la imagen mejora, sobre todo en la atenuación de los múltiples (ovalo en negro).
Con Radón Sin Radón
Múltiples Múltiples
I.5 Metodología de la Interpretación Sísmica
CAPITULO II
MARCO GEOLOGICO DE LA CUENCA TIBURÓN
La cuenca Tiburón tiene una forma sigmoidal limitada al oeste por la falla Tiburón y al este por la falla De Mar (Figura 26) (Aragón-Arreola y Martín-Barajas, 2007). La parte suroeste consiste en un basamento con una caída abrupta que se extiende dentro del Golfo a partir de la costa de la isla Ángel de la Guarda, y el cierre norte de la cuenca es un alto estructural que se extiende de la punta norte de isla Ángel de la Guarda hacia el noreste hacia la cuenca Tepoca (Figura 26).
Cuenca Tiburón es parte de un sistema de cuencas controladas por fallas transformes que conectan cuencas pull-apart en la zona axial del Golfo. Este sistema ha generado una separación de los márgenes de la cuenca en dirección noroeste, producida por los esfuerzos transtencionales que actúan sobre la zona de rift del Golfo de California.
Los primeros estudios bioestratigráficos en muestras de pozos de PEMEX indicaron que la secuencia estratigráfica puede ser resumida como una secuencia del Plioceno al Reciente, conformado por sedimentos marinos, principalmente arenas y limolitas (Pérez-Cruz, 1982a). La edad de los sedimentos fue inferida con bioestratigrafía de foraminíferos en el pozo exploratorio T-1 (propiedad de Petróleos Mexicanos). Con estas edades se obtuvo la razón de sedimentación de 3 m por cada 1000 años (Pérez-Cruz, 1982b). Sin embargo, un trabajo reciente de Helenes et al., (2009) propone que la secuencia es más antigua y en la base alcanza el Mioceno Medio. Estas edades más antiguas disminuyen significativamente la tasa de acumulación de los sedimentos y contradicen las edades más jóvenes obtenidas en rocas volcánicas en los márgenes. La tasa de sedimentación en cuenca Tiburón debió ser rápida debido a los aportes provenientes del río Colorado durante el Plioceno.
Debido al gran espesor de sedimentos en la cuenca es difícil interpretar la estructura del basamento y el tipo de corteza bajo la cuenca, por lo que el análisis de los mapas de anomalías magnéticas y gravimétricas publicados es fundamental para entender la estructura profunda. A continuación se incluyen los resultados de estudios gravimétricos, magnetométricos y sísmicos realizados en la zona, y de los cuales se han inferido algunas generalidades estructurales de la cuenca.
II.1 Estructura de la Corteza en el Norte del Golfo de California (Estudios de Gravimetría, Magnetometría y Sísmica de Refracción-Reflexión)
La parte tectónicamente más activa del norte del Golfo de California comprende el Canal de Ballenas, y las cuencas Delfín Superior e Inferior Consag y Wagner (Figura 1). Estas cuencas del norte del Golfo de California se ubican dentro de una gran anomalía magnética negativa. Su límite al poniente es debido al contraste en la profundidad al basamento que aflora en Isla Ángel de la Guarda y en el margen de la península. La causa de anomalías magnéticas locales probablemente se deben a intrusiones volcánicas, o bien a contrastes litológicos (Figura 7).
Por medio de estudios magnetométricos se ha propuesto un modelo de 3 horizontes magnéticos: un horizonte magnético somero con una profundidad de 2.3 a 4.1 km bajo del nivel del mar, un horizonte magnético de profundidad intermedia, entre 3.6 y 6.4 km y un horizonte magnético profundo, entre 6.7 y 9.5 km (Sanchez-Zamora et al., 1991). Además, el fondo de la corteza magnetizada en esos modelos alcanza una profundidad promedio de 11.5 km (Sánchez-Zamora et al., 1991). Esta profundidad es consistente con la temperatura de fondo del pozo T-1 que alcanza 280°C a 4.8 km lo que sugiere que la temperatura de Curie podría ubicarse alrededor de los 10 km de profundidad.
El mapa regional de anomalías gravimétricas del Golfo de California muestra la presencia de bajos gravimétricos que coinciden con la batimetría de las cuencas (Figura 8). En el norte del Golfo, las cuencas Delfín y Wagner están burdamente definidas por anomalías gravimétricas negativas de -40 mGal. Las cuencas Tiburón y Tepoca, aunque no constituyen depresiones batimétricas, sí presentan bajos en la anomalía de gravedad de aire libre (Figura 8).
La estructura de la parte norte del Golfo de California ha sido inferida mediante batimetría y algunos estudios de sísmica de reflexión y refracción. Philips (1964) realizó estudios de sísmica de refracción y propuso una estructura con 4 capas: 1.5 km de sedimentos no consolidados, 2 km de sedimentos semiconsolidados, y otra capa de sedimentos consolidados de espesor variable de 3 a 8 km al basamento y una capa de 10 a17 km de corteza. Con base en los análisis de velocidad Philips (1964) propuso que el grosor de la corteza es de 20-25 km en los márgenes continentales que flanquean al Golfo de California. Utilizando datos de refracción sísmica obtenidos con sonoboyas Persaud et al., (2003) proponen que el basamento en las cuencas Delfín Inferior y Superior es una mezcla de materiales ígneos y sedimentarios, atípico de las zonas de dispersión oceánica. González-Fernández et al., (2005) en un perfil de refracción y reflexión sísmica proponen un grosor de corteza de 19 km por debajo del litoral en la península a la altura de Puertecitos y similarmente en el lado opuesto en el margen suroriental de la cuenca Tiburón; y decrece a 14 y 17 km debajo de las cuencas Delfín Superior y Tiburón, respectivamente.
La interpretación de datos sísmicos de reflexión multicanal (propiedad de PEMEX) por Aragón-Arreola (2007) indica que el norte del Golfo de California incluye un sistema de cuencas en el margen de Sonora que fue abandonado durante el Plioceno tardío. En este sistema inactivo se incluye a las cuencas Adair-Tepoca y Tiburón, las cuales están controladas por las fallas Amado, De Mar y Tiburón, respectivamente. El margen activo del lado peninsular incluye las cuencas Wagner, Consag y Delfín Superior e Inferior, controladas por las fallas Wagner, Cerro Prieto y Canal de Ballenas, respectivamente.
CAPITULO III
RESULTADOS
III.1. Definición de Dominios Estructurales en Cuenca Tiburón
III.2 Dominio Tiburón Norte
III.2.1. Características Generales
Este dominio representa el cierre noroeste de la cuenca Tiburón y se caracteriza por la presencia de un alto estructural del basamento acústico que se levanta hasta los 1500 ms (TWTT), con un eje elongado de orientación N10°E y una longitud mayor a 30 km (Figura 10). El alto estructural define una estructura antiforme de los estratos sobre yacientes con un ancho de hasta 24 km (Figura 11). Esta estructura separa a la cuenca Tiburón al SE de las cuencas Delfín Inferior y Superior al NW.
El dominio Tiburón norte termina con la caída del flanco norte del alto estructural que profundiza en una serie de fallas normales de orientación NE con echado hacia el NW hacia la cuenca Delfín Inferior. Al este la falla De Mar separa la cuenca Tiburón del alto de basamento del margen de Sonora. El límite oeste es la prolongación del trazo de la falla Tiburón, en donde pierde expresión su desplazamiento vertical.
CDP
T W T T
Figura 10. Línea sísmica 5097 a través del dominio norte (CDP1200 a 3700) y parte del dominio Libertad al este. El trazo de la falla Tiburón es la línea azul, en color rosa la falla De Mar y en amarillo el basamento acústico interpretado. Nótese una gran densidad de fallas de alto a moderado ángulo (en rojo), las cuales presentan una orientación dominante NNE, oblicuas a las fallas De Mar y Tiburón. Un antiforme se define en la zona de proyección de la falla Tiburón al oriente del alto estructural.
SW NE
Figura 11. Línea sísmica Ulloa-29 sobre el alto estructural en dirección NW-SE. Esta línea muestra un pliegue abierto con su eje señalado con la línea azul. La otra línea azul representa la proyección de otro de los ejes de los pliegues. Las fallas (en rojo) presentan los echados opuestos, a ambos flancos del eje del antiforme.
CDP
2.2 km
NW SE
T W T T
Figura 12. Línea sísmica Ulloa-32, en dirección NW a través del alto estructural del dominio norte. Se muestra un pliegue secundario (eje del pliegue en azul) en el flanco sur del antiforme. Sobresale el sentido de buzamiento encontrado de las fallas de cresta (en rojo). La mayoría de estas fallas cortan hasta la cima lo cual sugiere actividad tectónica reciente en partes de este dominio, o alternativamente estratos más antiguos.
T W T T
CDP
NW SE
Figura 13. Línea sísmica 5093 que cruza el cierre norte de cuenca Tiburón. Se observa que el eje del antiforme no está centrado sobre el alto estructural. Esta relación sugiere la presencia de una falla de bajo ángulo que produce un pliegue de arrastre “roll over” sobre el flanco SE del alto estructural. El patrón de fallas en dirección NE-SW (en rojo) es paralelo a la orientación de los pliegues. En azul falla Tiburón, en rosa falla De Mar y en amarillo basamento acústico interpretado.
CDP
T W T T
7 km
III.2.2 Patrones de Fallamiento
Los pliegues presentan un patrón de fallas normales en dirección NNE (Figura 13), con echados de falla (Figura 12) opuestos con respecto al eje del los pliegues, los cuales se observan principalmente en el flanco sur del alto estructural intracuencas.
En las líneas sísmicas Ulloa 99 de dirección NW-SE, que atraviesan el patrón estructural dominante de dirección NNE en el dominio Tiburón norte, la densidad de fallas es relativamente más alta en comparación con otros dominios, llegando a ser más de 30 fallas en 5 km de longitud (Figura 13). La mayor densidad de fallas en este dominio podría deberse a la mejor resolución de las líneas sísmicas de Ulloa 99, aunque las líneas de PEMEX también muestran alta densidad de fallas en esta zona. En términos generales, el echado aparente de las fallas muestra un predominio de fallas de alto ángulo (>60°; Figura 14).
Figura 14. Gráfica de echado aparente de las fallas en el dominio Tiburón Norte. La mayoría de las fallas son de alto ángulo (60-90°) aunque existe un número considerable de fallas de ángulo moderado (30-60°).
0 5 10 15 20 25 30 35
0 15 30 45 60 75
DominioTiburonNorte
0 15 30 45 60 75 90 Echado de Fallas
En el flanco NW del alto estructural el echado de las fallas es hacia el WNW, mientras que las fallas buzan hacia el SSE en el flanco sur del alto estructural y controlan una caída del basamento hacia el depocentro de la cuenca Tiburón. Sin embargo, los pliegues secundarios en el flanco sur producen localmente la inversión de las fallas en un arreglo convergente a profundidad centrado en el eje del pliegue (Figura 11 y12).
Hacia el sur la caída del basamento acústico se acomoda en un patrón de fallas con caída al SE en el flanco sur del alto estructural. Este patrón de fallas se manifiesta en una zona a lo largo de más de 30 km hacia el depocentro de la cuenca en donde las fallas del domino Tiburón Centro tienen echado en sentido opuesto (al NW), aunque presentan la misma orientación. Por lo que existe una zona de transición entre el dominio Tiburón Norte y el dominio Tiburón Centro que definimos por el cambio en la dirección de la caída de las fallas, lo que posiblemente define la posición del depocentro de la cuenca.
III.2.3 Respuesta de los Estratos al Fallamiento
La mayoría de las fallas en el dominio Tiburón Norte no cortan a la secuencia estratigráfica más reciente, y generalmente cortan a los estratos que están por debajo (en promedio) de los 400 milisegundos. Sin embargo, algunas fallas en el flanco noroeste sí cortan a los depósitos recientes en las crestas de los anticlinales y/o controlan la ubicación de canales de mareas en la zona somera del umbral entre las cuencas Tiburón y Delfín Inferior al noroeste (Figura 13).
I
A
G
Sonora
I
T
III.3 Dominio Libertad
III.3.1 Características Generales
Este dominio estructural se ubica al este-noreste de la cuenca Tiburón (Figura 9). Se caracteriza por una entrante de basamento acústico que se extiende más de 35 km hacia el W, con una profundidad entre 300 y 2500 ms. (Figura. 16). Esta saliente del basamento del margen de Sonora separa a la cuenca Tepoca al norte. La morfología del basamento acústico cerca de la costa está definida por grabens angostos de baja profundidad (1300 ms) orientados al noroeste. Algunos de estos grabens están controlados por fallas con desplazamientos verticales significativos que controlan una geometría asimétrica del relleno sedimentario. Algunos de estos grabens o valles son de poco relieve pero son visibles debido a la exageración vertical de las líneas sísmicas (Figura 17).
III.3.2 Patrones de Fallamiento
`
CDP
NE
4.7 km SW SE 4.9 km N SW 4.7 km NE
Figura 16. Panel sísmico interpretado (líneas 5085, 5024 y 5079). Se observa la caída del basamento hacia la cuenca Tepoca que marca el límite NW del dominio Libertad. Más al sur la entrante de basamento del margen de Sonora (en amarillo) se extiende más de ~35 km hacia el oeste. Notar que las fallas adyacentes al vértice izquierdo convergen a profundidad, lo que indica que son las mismas fallas.
Figura 17. Detalle de la línea sísmica 5101 (del CDP 3600 al 4700), en donde se observa la presencia de grabens controlados por fallas con profundidades de 1300 ms formados sobre el basamento del margen de Sonora. El dominio Libertad presenta menor relieve al parecer controlado por fallas normales y de desplazamiento lateral (en rojo) que controlan la geometría del relleno sedimentario. Notar que solo algunas fallas cortan a los estratos superiores.
4.5 km T
W T T
NE SW
Figura 18. Panel sísmico (líneas 5103-5016 y 5101), en el cual la correlación del basamento acústico (en amarillo) coincide. La falla que controla el graben en el lado izquierdo del panel pierde expresión en el lado derecho del panel.
CDP
T W T T
2.3 km
En las líneas sísmicas de PEMEX la densidad de fallas en este dominio es alta, con segmentos de líneas sísmicas que tienen hasta 20 fallas en 5 km de longitud, mientras que el echado aparente estimado en esta región indica que las fallas tienen ángulo moderado a alto (Figura 19).
0 5 10 15 20 25 30
0 15 30 45 60 75
Dominio
Libertad
Figura 19. Gráfica del echado aparente de las fallas en el dominio Libertad. Predominan las fallas de alto ángulo entre 60° y 90°. Aunque se observa un 40% de fallas de ángulo moderado.
III.3.3 Respuesta de los Estratos al Fallamiento
III.4 Dominio Tiburón Centro
III.4.1 Descripción General del Dominio Tiburón Centro
Este dominio comprende la parte central de la cuenca Tiburón en donde se encuentra el depocentro (Figura 9). El dominio está delimitado por la falla de De Mar e Infiernillo (documentada por primera vez en este trabajo con una longitud ~35 km) al este y por la falla Tiburón al oeste. Se caracteriza por presentar dos patrones de fallas normales sub-paralelas (Figura 20 y 21) con dirección NE-SW, pero con caídas en direcciones opuestas. El dominio Centro tiene un límite abrupto al oeste controlado por la falla Tiburón la cual tiene una caída vertical significativa en su parte central (Figura 25). Esta caída abrupta hacia el este del basamento indica que la falla Tiburón es oblicua y generó espacio para la acumulación de los sedimentos; a pocos kilómetros de la zona de falla no es posible determinar la profundidad del basamento en la zona del depocentro. El pozo exploratorio T-1 de PEMEX ubicado sobre la línea 5T-1T-13 de este dominio tiene 4.8 km de profundidad y no cortó el basamento.
III.4.2 Patrones de Fallamiento
Figura 20. Panel sísmico (líneas sísmicas 5111-5032-5113). Fallas sub-paralelas (en rojo) con dirección NE-SW, las cuales presentan echados opuestos, lo que permite la correlación de las mismas en el panel, en amarillo falla Infiernillo en ambos lados del panel al igual que la falla De Mar (en morado) y en rosado la correlación de fallas secundarias en el depocentro. Basamento acústico interpretado (amarillo).
CDP
T W T T
NW SE
4.7 km 4.7 km
4.7 km
NE SW SE NW
4.7 km
NE SW
Figura 21. Panel sísmico (líneas símicas 5117-5032-5121). La caída abrupta de basamento (en amarillo) en ambos lados de la figura está controlada por la falla Desemboque reportada por Gonzalez-Escobar et al., (2006) (en azul). Un patrón de fallas normales que comprende a la falla Infiernillo (en amarillo en el panel) acomoda la mayor subsidencia de la cuenca. Hacia el centro no es posible determinar la presencia de basamento acústico, aunque se observan reflectores irregulares discontinuos a ~4.5 segundos del lado izquierdo del panel.
CDP
0 10 20 30 40 50 60
0 15 30 45 60 75
Dominio Tiburón Centro
N o . d e F a lla s
Echado de Fallas
0 15 30 45 60 75 90
Figura 22.-Gráfica del echado aparente de las fallas en el dominio Tiburón Centro, el cual presenta la más alta densidad de fallas. La mayoría de las fallas son de ángulo moderado (30-60°), también se observaron fallas de alto ángulo (60-90°).
III.4.3 Respuesta de los Estratos al Fallamiento
La falla Tiburón no corta los sedimentos más recientes en la parte central y sur, pero en la parte norte en los últimos 10 km esta zona de falla sí corta los sedimentos recientes y controla la formación de canales de marea. En las líneas sísmicas se observó que las fallas cortan a los estratos que se encuentran por debajo de los 200 ms del fondo marino (Figura 20).
III.5 Dominio Tiburón Sur
III.5.1 Características Generales
Comprende la parte sur de la cuenca la cual muestra una caída escalonada del basamento del margen noroeste de Isla Tiburón (Figura 9). Esta caída de basamento está controlada por un patrón de fallas orientado NNE (Figura 26) que se conectan en ángulo oblicuo (~60°) con el extremo sur de la falla De Mar. Hacia el sureste la rampa del basamento está interrumpida hacia el litoral por fallas de orientación NNW formando grabens angostos de poca profundidad (Figura 23 y 24).
El cierre estructural sur de la cuenca Tiburón no está definido debido a la falta de información sísmica. No obstante, el basamento acústico se observa claramente en toda la línea 5133, que es la última línea completa disponible en este trabajo. En esa línea el basamento profundiza hasta los 2700 ms hacia la parte suroeste, aunque también es claro que en esta región la falla Tiburón disminuye su caída vertical característica más al norte (Figura 30).
III.5.2 Patrones de Fallamiento
`
Figura 23. Panel sísmico con las líneas 5115,5016 y 5113 ubicadas en el cambio de los dominios estructurales Libertad al norte y el dominio Tiburón sur. El basamento acústico en el margen de Sonora se caracteriza por presentar grabens angostos de poca profundidad de basamento claramente controlados por fallas con una componente normal y posiblemente de rumbo. Se especula que estas fallas trasfieren parte de la deformación por cizalla derecha hacia Sonora.
NE SW
SE NW
SW NE
2.3 km 2.3 km
CDP
Figura 24. Panel sísmico líneas 5131-5032-5127. La rampa del basamento escalonado al norte de Isla Tiburón es controlada por fallas normales de orientación NNE, que se conectan en ángulo oblicuo (60°) con la falla De Mar. En azul la correlación de la falla Desemboque en este panel sísmico.
CDP
T W T T
2.3 km SE SW NW 4.6 km NE
0 5 10 15 20
0 15 30 45 60 75
Dominio Tiburón Sur
0 15 30 45 60 75 90 Echado de Fallas
N o . d e F a lla s
Figura 25. Gráfica del echado aparente de las fallas en el dominio Tiburón Sur. Este dominio se caracteriza por una alta densidad de fallas de moderado ángulo (30-60°) y muy alta densidad de fallas de alto ángulo (60-° 90°).
III.5.3 Respuesta de los Estratos al Fallamiento
III.5.4 Síntesis estructural de la cuenca Tiburón
La estructura de la cuenca Tiburón está controlada por dos fallas dextrales de rumbo De Mar y Tiburón N50°W y N33°W, respectivamente, que producen la abrupta caída del basamento en ambos lados de la cuenca. Sin embargo, la inclinación consistente de los estratos hacia el depocentro en los primeros dos segundos de registro sugiere una mayor parte de extensión de la subsidencia de la cuenca que se acomoda entre dos patrones de fallas subparalelos de orientación NNE que terminan en las fallas maestras. Estos patrones de fallas definen una cuenca de tipo pull-apart, con más de 6s de relleno en el depocentro, en el cual no se observa el basamento (Figura 26).
Las fallas con rumbo NW, principalmente la falla Libertad (documentada por primera vez en este trabajo) sugiere la probable continuidad de estas fallas dextrales hacia la planicie costera de Sonora (Figura 26). Como las fallas principales NW-SE (dextrales) y el patrón de fallas normales (NNE) cortan a los estratos más jóvenes en algunas zonas (por ejemplo en el segmento norte de la falla Tiburón en el dominio Tiburón Norte), por lo que posiblemente su actividad fue reciente, o alternativamente, podría significar que los estratos son más antiguos que la falla (Figura 26).
CAPITULO IV
DISCUSIONES
IV. 1. 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.
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.
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).
IV.2. Correlación de estructuras con el margen continental de Sonora.
Al norte de Isla Tiburón el margen continental de Sonora define claramente un patrón de dos escalonamientos o segmentos de rift de ~90 a 100 km de longitud (Figura 26). Un segmento está definido por la falla De Mar y otro al norte por la falla Amado (c.f. Aragón-Arreola, 2007). Un tercer escalón al sur sería la línea de costa de Isla Tiburón la cual tiene una orientación subparalela a las fallas transformes. Este litoral de la isla está cortado por la falla La Cruz, que es una falla de orientación N60°W de desplazamiento lateral derecho que yuxtapone secuencias volcánicas terciarias distintas (Oskin 2003a). Este margen ha sido considerado como la proyección hacia el sur de la falla Tiburón (Lonsdale, 1989), sin embargo, en este trabajo se demuestra que el último punto hacia el sur en donde se documenta la falla Tiburón es en la línea 5133 (Figura 30). En ese punto la falla define una proyección azimutal de 147° (N33°W) lo que difiere en ~27° con respecto a la proyección de la falla Tiburón, la cual se proyecta hacia la zona entre las islas San Esteban y San Lorenzo (Figura 26). Actualmente, la mayor deformación por cizalla derecha ocurre al oeste de la isla San Lorenzo (Lonsdale, 1989).
El dominio Sur representa el margen sur de la cuenca, el cual está controlado por un patrón de fallas normales de orientación NNE que se conecta con la falla De Mar. Este dominio se caracteriza por una caída escalonada de basamento acústico hacia el noroeste. La zona de extensión podría también incluir las fallas documentadas en Isla Tiburón (Oskin, 2003; Gastil y Krummenacker, 1977), las cuales son subparalelas a las fallas normales del dominio Sur de orientación N-NE. El ancho de la zona de extensión entre el litoral de la isla y la profundidad al basamento acústico con >4 segundos es de ~40 km. Si bien es posible que una parte de esta extensión pudo ocurrir antes de la fase oblicua actual del rift. Es también posible que en esta zona la corteza continental ha acumulado una extensión del 100% y ha ocasionado la ruptura de toda la litosfera continental.
CDP
T W T T
Figura 30. Línea sísmica 5133. La estructura en flor inversa (línea morada) produce la inversión local del buzamiento de los estratos. Esta zona de falla es la posible prolongación del sistema de falla La Cruz a cuenca Tiburón, la cual presenta un desplazamiento lateral derecho. En azul falla Tiburón muestra menor desplazamiento vertical del basamento de Isla Ángel de la Guarda al oeste (en amarillo).
NE S W
La falla De Mar y el margen de cuenca Tepoca definen el segundo escalón en la geometría del rift en esta región de Sonora (Figura 26). El dominio Libertad constituye una entrante del basamento cuyo límite al norte muestra también un patrón de fallas normales orientadas al NNE, que se conectan en el extremo norte de la falla De Mar. Este alto de basamento también muestra un relieve con cuencas alargadas someras (1.3-1.5 segundos) en dirección NNW que forman medios grabens controlados por fallas con desplazamiento vertical evidente (e.g. falla Bacha, ver Figura 26), pero no se observaron estructuras que delaten un desplazamiento lateral. Es posible que estas fallas hayan transferido parte de la deformación por cizalla derecha hacia la región costera de Sonora entre Isla Tiburón y el Desemboque (Oskin y Stock, 2003a) y entre Punta Lobos y al norte de Cabo Tepoca (Gastil et al., 1974; Gastil et al., 1999). En la región costera de Sonora también se ha documentado deformación transtencional que corta a depósitos volcánicos de arco (21-12 Ma.) y a tobas asociadas al rift de 12.5 y 6.4 Ma. (Oskin y Stock, 2003a). Estas estructuras representan la deformación transtensiva durante el Mioceno Tardío y Plioceno en la costa de Sonora (Bennett et al., 2008).
IV.3 Cuenca Tiburón: ¿Abandonada o Activa?
La secuencia estratigráfica de cuenca Tiburón ha sido reportada en términos de secuencias prerift, sinrift y postrift (Aragón-Arreola, 2007). La secuencia superior (secuencia postrift de Aragón y Martín-Barajas, 2007) está definida por discordancias y acuñamientos hacia las fallas maestras y por estratos que no están cortados por muchas de las fallas normales, lo que sugiere su depósito posterior al movimiento principal de las fallas. En este trabajo se confirma que la secuencia superior (postrift) esta menos afectada por el fallamiento y solo algunas fallas llegan a la superficie, lo cual es consistente con la descripción de Aragón-Arreola (2007) que indica que la cuenca está en proceso de abandono. No obstante, la parte norte de la falla Tiburón (~10 km) sí corta a los estratos recientes, lo cual también es consistente con la localización de un enjambre de sismos estudiado por Reichle y Reid (1977) en la prolongación norte de esta falla. La ubicación de los epicentros del enjambre de octubre de 1973 se realizó con sonoboyas y con dos estaciones ubicadas en Punta Refugio al norte de Isla Ángel de la Guarda y otra en San Luis Gonzaga. Parte de los epicentros se ubican entre la fosa de cuenca Delfín Inferior y la isla Ángel de la Guarda, pero otros sismos se localizaron cerca de la proyección norte de la falla Tiburón (ver Figura 30). Esto implicaría que parte de la deformación en el límite de placas aún se acomoda en la falla Tiburón (Figura 30) lo que también implicaría que el bloque cristalino de Isla Ángel de la Guarda es un fragmento de corteza con movimiento independiente dentro de la zona de deformación activa del rift.
