TESIS DEFENDIDA POR
Karina Hernández Maya
Y APROBADA POR EL SIGUIENTE COMITÉ
Dr. Antonio González Fernández
Director del Comité
Dr. Luis Alberto Delgado Argote Dr. Mario González Escobar
Miembro del Comité Miembro del Comité
Dr. Modesto Ortiz Figueroa
Miembro del Comité
Dr. Antonio González Fernández Dr. David Hilario Covarrubias Rosales
Coordinador del programa de posgrado en Ciencias de la Tierra
Director de Estudios de Posgrado
CENTRO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y DE EDUCACIÓN SUPERIOR DE ENSENADA
PROGRAMA DE POSGRADO EN CIENCIAS EN CIENCIAS DE LA TIERRA
ESTRUCTURA Y BASAMENTO SÍSMICO DEL ESTE DE LA
CUENCA DE FARALLÓN, GOLFO DE CALIFORNIA.
TESIS
que para cubrir parcialmente los requisitos necesarios para obtener el grado de MAESTRO EN CIENCIAS
Presenta:
KARINA HERNÁNDEZ MAYA
RESUMEN de la tesis de Karina Hernández Maya, presentada como requisito parcial para la obtención del grado de MAESTRO en Ciencias de la Tierra con orientación en Geofísica Aplicada. Ensenada, Baja California. Diciembre de 2010.
ESTRUCTURA Y BASAMENTO SISMICO DEL ESTE DE LA
CUENCA DE FARALLON, GOLFO DE CALIFORNIA.
Resumen aprobado por:
________________________________
Dr. Antonio González Fernández
El Golfo de California es un rift continental activo con apertura oblicua y desplazamiento lateral derecho. Es también uno de los mejores ejemplos de márgenes modernos en etapas tempranas de su desarrollo que merece ser estudiado para el completo entendimiento de la ruptura de la corteza continental y su posterior transición a la expansión del fondo marino. Establecer el límite entre corteza continental y oceánica es uno de los principales problemas que afectan a su estudio debido a la falta de anomalías magnéticas alineadas que se presentan en la corteza oceánica típica. El objetivo principal de este trabajo ha sido identificar este límite en la parte este de la cuenca Farallón que se localiza al sur del Golfo de California. Para ello se usaron datos de sísmica de reflexión multicanal 2D de alta resolución tomados durante el crucero Ulloa 2006. Estos datos han sido procesados e interpretados y han permitido clasificar con éxito el basamento para la parte este de la cuenca.
La corteza de características oceánicas se sitúa en el centro de la cuenca y se identifica principalmente por estructuras cóncavas en los perfiles sísmicos, que se han interpretado como sills. Ocupa las partes más profundas de la cuenca Farallón y rodea tanto al eje de dispersión activo como al abandonado. El basamento plutónico se encuentra situado en el margen este del área de estudio, paralelo a la línea de costa de Sonora y Sinaloa y se reconoce a partir de un reflector continuo de gran amplitud. El límite que separa el basamento continental se ubica al este de un escarpe de más de 1000 m de elevación que pertenece a la falla transformante Farallón y más al sur por el cañón de Sinaloa (escarpe de más de 1300 m), donde el talud es cortado por cañones submarinos que actúan como canales para el transporte de sedimentos.
Se ha inferido también otro tipo de basamento de naturaleza volcánica situado entre el basamento plutónico y la corteza de características oceánicas, que se evidencian en las secciones sísmicas a partir de un reflector de gran amplitud con cierta ciclicidad. Está situado al sur del eje de la dorsal.
ABSTRACT of the thesis presented by Karina Hernández Maya as a partial requirement to obtain the MASTER OF SCIENCE degree in Earth Science with orientation in Applied Geophysics. Ensenada, Baja California, October 2010.
STRUCTURE AND SEISMIC BASEMENT, EAST OF FARALLON BASIN, GULF OF CALIFORNIA
The Gulf of California is an active continental rift with oblique opening and right lateral displacement. Also the Gulf of California is a prime example of modern margins in early stages of development that deserves further study for a full understanding of continental rifting and its subsequent transition to seafloor spreading. To establish a boundary between continental and oceanic crust is one of the major problems affecting its study due to lack of aligned magnetic anomalies that occur in typical oceanic crust. The main objective of this work was to identify this limit in the eastern part of the Farallon basin. In order to accomplish this goal, we used seismic reflection multichannel 2D high resolution data taken during the Ulloa 2006 cruise. These data have been processed and interpreted and have allowed to classify successfully the basement in the eastern part of the basin.
The crust of oceanic characteristics is at the center of the basin and is mostly determined by concave structures in seismic profiles, which have been interpreted as sills. It occupies the deeper parts of the basin and surrounding Farallon axes both active and the abandoned one. Plutonic basement is located on the eastern edge of the study area, parallel to the coastline of Sonora and Sinaloa and is recognized as a high-amplitude continuous reflector. The boundary that separates the continental basement is located east of a scarp over 1000 m elevation which belongs to the Farallon transform fault and further south down the Sinaloa canyon (scarp over 1300 m), where the slope is cut by submarine canyons that act as conduits for sediment transport.
Also another volcanic basement has been inferred. It is located between the continental basement and the crust of oceanic characteristics, which are evident in seismic sections as layering in a reflector of high amplitude. It is situated south of the ridge axis.
Dedicatorias
A Tonantzin Tlalli nuestra venerada madre Tierra por permitirnos vivir en ella y a la que debemos aprender a cuidar y respetar a través de su estudio. In tlalli ahmo tohuaxca in tlacatl, in tlacatl in huaxca in tlalli (la tierra no es del hombre, el hombre es de la tierra).
Cuando mi madre murió, la posé en el suelo, eché Tierra en su cabeza y la llame pájaro… y ella, voló lejos y regreso a casa para decirme :
“Soy una montaña y me detendré cuando las palabras se vuelvan serpientes, me iré cuando los peces se escapen de sus propios reinos acuáticos,
vendré y me iré mientras mi cabeza se vuelva la única flama, y la montaña brille, y las tradiciones se amontonen por cobijo, y la palabra se convierta en ala,
y el ala se vuelva viento de amanecer en la yema del Tiempo; y el Tiempo se voltee,
hasta que la mente sea montaña otra vez, y nadie necesite cantar ya."
Agradecimientos
Al creador.
A mis padres Vicente y Antelma que me han apoyado desde que llegue a este mundo y a quienes debo todo cuanto soy y eh logrado.
A mis hermanos Yadira, Isaac, Jeaneth, Thelma y Xochitl por comprenderme, apoyarme y esperarme siempre con los brazos abiertos.
A mis amigos que se volvieron mi familia cuando estuve lejos y a los que me esperaron también siempre con los brazos abiertos.
A mi asesor el Dr. Antonio González Fernández quien siempre estuvo para apoyarme durante el desarrollo de mi trabajo de tesis.
A mis sinodales Luis Alberto Delgado Argote, Mario González Escobar y Modesto Ortiz Figueroa gracias por su apoyo.
Al personal de Ciencias de la Tierra, en especial a Martita, Mari Carmen y Sergio Arregui quienes me apoyaron durante mi estancia en el CICESE y desarrollo de mi trabajo.
Al CICESE como institución receptora de los estudios.
Al CONACyT el haber sido beneficiado con una beca con número de registro 267464. A los proyectos “Sísmica de Reflexión en el Norte del Golfo de California: Cuencas Delfín Inferior y San Pedro Mártir” y “Sísmica de Reflexión en el Golfo de California: márgenes activos y fósiles”
CONTENIDO
Página
Resumen español………...……...……….. i
Resumen ingles………...…………. ii
Dedicatorias………..………… Iii Agradecimientos………..………... iv
Contenido………..………… v
Lista de Figuras……….…..…… viii
Lista de Tablas……….………. xv
Capítulo I. Introducción... 1
I.1 Introducción... 1
I.2 Objetivos... 2
I.3 Descripción de los capítulos... 2
I.4 Alcances y limitaciones... 3
Capítulo II. Área de estudio y marco geológico... 4
II.1 Área de estudio... 4
II.2 Marco geológico... 4
II.2.1 El Golfo de California... 4
II.2.2 Trabajos previos del Golfo de California... 7
II.2.3 Historia tectónica del Golfo de California... 8
II.2.4 Vulcanismo y actividad magmática intrusiva... 10
Capítulo III. Metodología...…... 13
III.1 Adquisición... 13
III.2 Procesado... 16
III.2.1 Secuencia de procesado de datos... 18
III.2.1.1 Pre apilado... 19
III.2.1.1.1 Edición... 19
III.2.1.1.2 Aplicación de filtros... 19
III.2.1.1.6 Corrección de amplitud por divergencia esférica... 20
III.2.1.1.7 Deconvolución... 20
III.2.1.1.8 Asignación de CDP... 21
III.2.1.1.9 Corrección por NMO... 22
III.2.1.1.10 Análisis de velocidades... 22
III.2.1.2 Apilado... 23
III.2.1.3 Migración... 24
III.3 Post procesado... 25
III.4 Resolución sísmica... 25
III.4.1 Resolución vertical... 26
III.4.2 Resolución horizontal... 27
Capítulo IV. Consideraciones básicas para la interpretación…... 28
IIV.1 Antecedentes………... 28
CONTENIDO (continuación)
Página
IV.3 Basamentos: Plutónico, de naturaleza volcánica y de naturalezaoceánica 34
IV.3.1 Basamento plutónico... 34
IV.3.1.1 Caracterización sísmica... 34
IV.3.2 Corteza oceánica... 37
V.3.2 Basamento con características oceánicas (Corteza de nueva generación, corteza en proceso de oceanización, de naturaleza parcialmente oceánica o también denominada corteza transicional)... 35
IV.3.2.1.1 Caracterización sísmica... 39
IV.3.3 Basamento continental de naturaleza volcánica... 40
IV.3.3.1 Características sísmicas... 40
Capítulo V. Resultados...…... 42
V.1 Basamento continental... 43
V.1.1 Características batimétricas... 43
V.1.2 Ubicación del basamento continental en las líneas sísmicas... 44
V.2 Basamento de naturaleza volcánica... 46
V.2.1 Características batimétricas... 46
V.2.2 Ubicación del basamento volcánico en las líneas sísmicas... 46
V.3 Basamento de naturaleza oceánica... 47
V.3.1 Características batimétricas... 48
V.3.2 Ubicación del basamento oceánico en las líneas sísmicas... 49
V.4 Profundidad del basamento y espesor de sedimentos... 49
V.5 Identificación y correlación de fallas... 50
V.6 Cuencas y estructuras principales... 51
V.6.1 Margen este... 52
V.6.2 Margen sur–suroeste... 55
V.6.3 Cuenca central... 59
V.7 Otros resultados... 67
V.7.1 Presencia de gas... 68
V.7.2 Presencia de depósitos hidrotermales... 69
Capítulo VI. Discusión...…... 71
VI.1 Comparación de resultados con la zona oeste de la cuenca Farallón... 71
VI.1.1 Características batimétricas... 72
VI.1.2 Características sísmicas... 73
VI.1.3 Cuencas y estructuras principales... 74
VI.1.4 Edad del basamento... 76
VI.2 Tipos de basamento... 77
VI.3 Direcciones estructurales principales... 78
CONTENIDO (continuación)
Página
LISTA DE FIGURAS
Figura
Página
1 Provincia estructural del Golfo de California y ubicación de la zona de estudio. La arquitectura axial del Golfo consiste en un arreglo de grandes fallas en escalón con paso derecho ligadas por cuencas pull-apart y algunos segmentos cortos de tipo dorsal, que establecen el límite de placas transtensivo entre la placa de Norteamérica y la placa Pacífico. Los nombres de los centros de dispersión
están subrayados (modificado de Lonsdale, 1989) 6 2
Geología y batimetría al sur de la península de Baja California. Los datos batimétricos son datos de alta
resolución de P. Lonsdale (modificado de Sutherland, 2006) 12 3
Mapa batimétrico del sur del Golfo de California. Las líneas en rojo muestran el derrotero del B/O Ulloa durante la toma de datos sísmicos colectados en la campaña Ulloa-06, las
líneas en negro son las líneas procesadas para este trabajo 14 4
Arreglo marino lineal, indicando la fuente sísmica y el cable
de registro (con 48 hidrófonos) 15
5
Secuencia básica de procesado de datos sísmicos 18 6
Registro antes a) y después b) de aplicar el filtro pasa
banda 20
7
a) Arreglo de trazas sísmicas por CDP. En b) x representa la distancia fuente-receptor. En b) se observa la forma hiperbólica de las trazas dado el creciente distanciamiento
en x 21
8
Análisis de velocidades por medio del espectro de semblanza, la línea en negro corresponde a las velocidades seleccionadas para corregir las primeras
LISTA DE FIGURAS (continuación)
Figura
Página
9 a) Representa una sección sísmica sin apilar, b) muestra una sección sísmica apilada; como se observa en la sección apilada la relación señal/ruido es mejor y se elimina
el efecto del offset 24
10
La imagen a la izquierda corresponde a la sección sísmica antes del proceso de migración, la figura a la derecha corresponde a la sección sísmica después del proceso de migración. Notar la desaparición de las hipérbolas de
difracción y los cambios en las pendientes 25
11
Sección sísmica de la cuenca Farallón, se observa poco espesor de sedimentos al centro del eje de la cuenca comparado con las zonas al este de la zona de fractura IV y
oeste de la zona III (tomado de Moore, 1973) 29
12
Perspectiva del centro de dispersión en la Cuenca de Farallón. Se observa la orientación del eje de la cuenca en ángulo recto con la zona de fractura (tomado de Moore,
1973) 29
13
Tipos de basamento, identificados por Piñero–Lajas (2008): Plutónico (azul), volcánico del macizo Farallón Sur (naranja) y corteza oceánica de nueva generación (amarillo). En verde aparecen los perfiles sísmicos procesados por Piñero-Lajas (2008) y en negro con líneas discontinuas los perfiles sísmicos procesados para este
trabajo. 30
14
Localización de las muestras de sedimentos tomadas por Van Andel,(1964). Las líneas en rojo representan las
secciones sísmicas procesadas para este trabajo 31 15
Variación de la composición de los sedimentos (tomado de un fracción de 0.06-0.25mm). En el eje x se indica la posición de la muestra, en el eje y el porcentaje acumulativo de la composición. Cien fathoms (fms)
LISTA DE FIGURAS (continuación)
Figura
Página
16 Localización de las muestras de roca (modificado de Piñero-Lajas, 2008). Los puntos rojos en la zona occidental
muestran la posición de la muestras de Piñero-Lajas, 2008 33 17
Ejemplo de basamento acústico identificado como naturaleza continental plutónica. Ubicado en el lado oeste
de la cuenca Farallón (tomado de Piñero-Lajas, 2008) 35 18
Ejemplo de basamento continental. Las secuencias sedimentarias están sombreadas en varios colores, por debajo de éstas se observa la corteza continental. Ubicado en el centro-este de los Grandes Bancos y la cuenca Newfoundland al noroeste del Atlántico (tomado de Lau et
al., 2006) 35
19
Constitución media de la corteza oceánica típica. El manto en la capa 4 subyace a los cúmulos ultramáficos en la base de la secuencia plutónica de la cámara magmática, los cuales están bajo el Moho debido a su alta densidad. La capa 3 consiste en su parte inferior de gabros tectónicamente bandeados y en su parte superior por gabros masivos y anisotrópicos. La capa 2 consiste en su parte inferior por una capa intrusiva de diques basálticos alimentadores y en la capa superior extrusiva de lavas estratificadas y almohadilladas. Esta corteza ígnea subyace
a una capa de sedimentos (tomado de Schmincke, 2004) 37 20
Procesos de crecimiento de la corteza oceánica dentro del Golfo de California. a) Característico de la subprovincia norte del Golfo; b) característico de la subprovincia centro del Golfo; c) característico de la subprovincia sur del Golfo
LISTA DE FIGURAS (continuación)
Figura
Página
21 La intercalación entre episodios de sedimentación y el ascenso de material mantélico promueve la intrusión de roca ígnea entre las capas de sedimento previamente depositadas formando diques y sills que por su forma y su diferencia de densidad con la roca adyacente se usan como marcador para delimitar las zonas conformadas por corteza de naturaleza oceánica. (a), el basamento acústico se marca con una línea amarilla. (b) Sill afectando a los
elementos superiores (tomado de Piñero-Lajas, 2008) 39 22
Sección sísmica mostrando algunos sills y la deformación de los estratos superiores, ubicada en el mar de Senegal
(tomado de Rocchi et al., 2007) 40
23
Ejemplo de basamento acústico identificado como de
naturaleza volcánica (tomado de Piñero-Lajas, 2008) 41 24
Localización de los diferentes tipos de basamento acústico identificados en la zona de estudio. El basamento continental está marcado con color café, el basamento con características oceánicas o transicional en color morado y el volcánico en color rojo. Los polígonos que delimitan cada área se construyeron con base en la localización del basamento en las líneas sísmicas y las características
batimétricas adyacentes a la zona. 43
25
Ejemplo de basamento acústico identificado como de naturaleza continental. En la figura es el marcado con color café (este fragmento pertenece al perfil 25c en su sección
noreste, exageración vertical 1:3.4). 45
26
Ejemplo de basamento acústico identificado como de naturaleza volcánica. En la figura es el marcado con color rojo. Posibles derrames volcánicos están marcados en color naranja (este fragmento pertenece al perfil 16,
LISTA DE FIGURAS (continuación)
Figura
Página
27 Ejemplo de basamento acústico identificado como de naturaleza oceánica ubicado en la cuenca Farallón. En la figura es el marcado con color azul (perfil 18, exageración
vertical 1:4.25). 48
28
Mapa de isopacas generado a partir de la resta entre la profundidad del basamento acústico y la profundidad del fondo marino. Los colores de las isolíneas muestran espesores de sedimentos, los colores de las lineas
sísmicas muestran la profundidad del basamento. 50 29
Localización de las principales estructuras en la zona este de la cuenca Farallón. Las fallas interpretadas por Fenby y Gastil (1991) están marcadas en color verde, las
interpretadas en este trabajo están marcadas en color café. 52 30
La falla transcurrente Farallón marca el límite este de la cuenca Farallón. Paralelas a esta falla se encuentran un grupo de fallas transformes. También se observa una falla normal con vergencia al suroeste (Este fragmento pertenece al perfil 18 en su sección norte, exageración
vertical 1:4.25). 54
31
En esta sección multipanel de los perfiles 17 y 16 se observa el macizo Farallón Sur, así como las zonas de Falla San Telmo y Pescadero (exageraciones verticales,
panel izquierdo 1:3.5, panel derecho 1:5). 56
32
Al oeste del perfil se observa una zona de deposito de sedimentos limitada por dos fallas asociada a una zona de crecimiento y una estructura de flor positiva tipo B. Hacia la zona este se observa un grupo de estructuras en flor negativa tipo A (perfil 26a, exageración vertical 1:2). Esquemas a la izquierda tomados de Woodcock y Fischer
LISTA DE FIGURAS (continuación)
Figura
Página
33 Ejemplo de basamento acústico identificado como de naturaleza oceánica ubicado en el eje de dispersión de la cuenca Farallón. En la figura es el marcado con color azul
(perfil 24a, exageración vertical 1:1.9). 59
34
La cuenca Farallón Sur está sepultada por un paquete de sedimentos que aumentan su espesor hacia su centro, tanto el paquete sedimentario como el basamento siguen la misma estructura de deformación. Al este la zona de Falla San Telmo marca el límite con el macizo Farallón Sur. Al centro está acotada por un par de fallas normales (perfil 17,
exageración vertical 1:4). 61
35
Al noroeste del eje de dispersión de la cuenca Farallón, se observan dos depocentros uno al suroeste y otro al noroeste, divididos en el centro por el monte Farallón Oeste cuyos flancos están limitados por un par de fallas
transformes (perfil 18, exageración vertical 1:4.25). 63 36
Al sureste del eje de dispersión de la cuenca Farallón, se observa el depocentro de sedimentos hacia el centro entre el monte Farallón Este y el abanico de Sinaloa (línea 24c
sector SE, exageración vertical 1:6). 64
37
Cuenca al sureste del eje de dispersión de Farallón, en el límite con la zona transcurrente de Pescadero se puede ver un espesor de sedimentos de alrededor de 800 m, los
sedimentos se dividen en dos unidades
sismoestratigráficas. La inferior está afectada por fallas normales secundarias y forma un sinclinal, mientras que la unidad sismoestratigráfica superior no se encuentra afectada por esta deformación (perfil 26b, exageración
vertical 1:4.5). 65
38
Presencia de gas en las cuencas de la región. Esta presencia se infiere de las zonas blanqueadas (ampliación
LISTA DE FIGURAS (continuación)
Figura
Página
39 Ejemplo de un complejo de sills en Vigra, Noruega, en el margen noreste del Atlántico (VSC) formando un sistema hidrotermal, se observan las válvulas hidrotermales (HV) disturbando los sedimentos superiores (Y) (tomado de
Miles y Cartwright, 2010). 69
40
Ejemplo de un complejo de sills formando un sistema hidrotermal dentro de la cuenca Farallón, se observan las válvulas hidrotermales (HV) afectando los sedimentos
superiores (fragmento de línea sísmica sección 18). 69 41
Clasificación y localización del basamento para la zona este y oeste de la cuenca Farallón. El basamento continental se marca en color amarillo, el basamento oceánico de nueva generación en color morado y el basamento volcánico en color rosa. También se ubican otras estructuras como cuencas, islas y cañones. Las falla interpretadas por Fenby y Gastil (1991) están marcadas en
LISTA DE TABLAS
Tabla Página
I Parámetros de la adquisición de datos sísmicos 16
II
Localización de cada línea y número en tiros de las mismas
17
III
Resoluciones verticales características
26
IV
Resoluciones horizontales características
27
V
Descripción de las muestras marinas de las expediciones DANA-04 y ROCA08 (tomada de Piñero-Lajas, 2008)
33
VI
Constitución media de la corteza oceánica
Capítulo I
Introducción
I.1 Introducción
A lo largo de la evolución del estudio de la Geofísica se ha propuesto el estudio de la Tierra y sus procesos, los cuales a menudo afectan su estructura. Para comprender mejor dichos procesos y las estructuras resultantes, la Geofísica utiliza métodos tal como la sísmica de reflexión, que en este caso es la herramienta de estudio para este proyecto.
en batimetría.
I.2 Objetivos
Con el fin de comprender mejor la estructura del Golfo de California y los procesos geológicos que operan durante la ruptura de la litosfera continental y la deformación de márgenes pasivos, así como cubrir en parte el vacío de datos existente en la zona, el objetivo general de este trabajo es describir la configuración del subsuelo por medio del método de exploración sísmica de reflexión en la parte este de la cuenca de Farallón, al sur del Golfo de California.
Los objetivos específicos son: a) identificar rasgos estratigráficos y fallas y b) identificar los diferentes tipos de basamentos acústicos presentes en la zona de estudio para así proponer el límite entre corteza continental y corteza de reciente creación
Por último se pretende compilar de los resultados de esta tesis con el trabajo de Piñero-Lajas (2008) realizado anteriormente en la misma zona pero en el lado oeste de la cuenca de Farallón.
I.3 Descripción de los capítulos
La forma en la que se ha redactado la tesis y el contenido de los capítulos, se describe a continuación.
ubicado al oeste de la misma zona de estudio. Por último en el capítulo VII se presentan las conclusiones obtenidas. Al final del escrito se ha añadido un apéndice que se ha considerado útil para señalar diferentes aspectos mencionados en el resto de la tesis.
I.4 Alcances y limitaciones del trabajo
Este trabajo abre las puertas a futuras investigaciones en la zona, en la que se puede realizar un estudio más minucioso de los perfiles sísmicos, sobre todo si en un futuro se cuenta con muestras ya sea de pozos, de dragados o inmersiones en el área de estudio en donde se cuenta con datos sísmicos.
Capítulo II
Área de estudio y marco geológico
II.1 Área de estudio
El Golfo de California es una cuenca que se ubica entre la península de Baja California y los estados de Sonora y Sinaloa, al noroeste de México.
La zona de estudio está situada en la parte sur del Golfo de California (Figura 1), entre los paralelos 24º y 26º de latitud norte, donde se localiza la llamada cuenca de Farallón y comprende la zona oriental de la misma, de la que se tienen datos de sísmica de reflexión multicanal 2D de alta resolución, tomados por CICESE (México) y Scripps Institution of Oceanography (Estados Unidos) durante septiembre del 2006.
II.2 Marco geológico
II.2.1 El Golfo de California
lados por fallas normales, a lo largo de las cuales se acomodan varios kilómetros de desplazamiento (por ejemplo Scholz y Contreras, 1998). Debido a su movimiento oblicuo y a que se trata de un rift relativamente joven, el Golfo de California es más complejo que los rifts clásicos de placas puramente divergentes. Su desarrollo fue precedido por una etapa de rifiting ortogonal.
Con respecto a la arquitectura axial del Golfo, ésta consiste en un arreglo de grandes fallas en escalón con paso derecho ligadas por cuencas pull-apart y algunos segmentos cortos de tipo eje de dispersión, que establecen el límite de placas transtensivo entre la placa de Norteamérica y la placa Pacífico (Lonsdale, 1989; Fenby y Gastil, 1991; Lizarralde et al., 2007).
II.2.2 Trabajos previos del Golfo de California
El primer conjunto de datos batimétricos en el Golfo de California se obtuvo por medio de sondeos acústicos de profundidad y fue llevado a cabo por varios científicos de Scripps Institution of Oceanography entre 1950-1963, entre ellos Shepard (1950) y Rusnak et al. (1964), quienes fueron los primeros en observar el grupo de fallas en escalón del Golfo e interpretaron estas fallas como rupturas del movimiento lateral derecho conectado con el sistema de fallas de San Andrés en el Norte, concluyendo que la península de Baja California se había movido entre 260 y 385 km hacia el noroeste, ubicando la punta de la península en su posición original cerca de la bahía de Banderas (Rusnak et al., 1964).
Durante este periodo, el primer experimento de sísmica de refracción fue llevado a cabo a lo largo del eje del Golfo y los resultados del experimento, permitieron a Phillips (1964) concluir que la parte central del Golfo meridional era similar en estructura a la dorsal del Pacifico oriental. Estas observaciones precedieron a la revolución científica de la teoría de la tectónica de placas. Puede decirse que la tectónica de esta región no fue entendida hasta la reconstrucción de placas de Atwater (1970), quien describe la desaparición de la placa Farallón, el rompimiento de la corteza continental y la subducción del límite de la placa Norteamericana, que creó el Golfo de California.
También se han llevado a cabo estudios de sísmica de reflexión en la zona del Golfo de California, sin embargo, en las cuencas Carmen, Farallón y Pescadero, los datos de reflexión son más escasos que en otras partes del Golfo (Lizarralde et al., 2007). En la zona de la cuenca de Farallón se han llevado a cabo algunas investigaciones de carácter general (Moore, 1973) que incluyen sísmica de reflexión monocanal. El trabajo donde se han llevado a cabo investigaciones más cercanas a la zona del presente trabajo corresponde a uno de sísmica de reflexión y fechamiento 40Ar-39Ar del basamento continental en el margen oeste de la cuenca Farallón (Piñero-Lajas, 2008). Dicho trabajo ha permitido ubicar y limitar los diferentes tipos de basamento para esa zona por medio del método de sísmica de reflexión, que ha sentado las bases para el presente estudio.
II.2.3 Historia tectónica del Golfo de California
un nuevo segmento de la dorsal Pacifico Este se abrió a la derecha del eje principal conectando con el sur de la zona de falla Tosco–Abreojos. Para los 4.5 Ma la propagación de la cresta había alcanzado la corteza continental en el extremo sur de Baja California y continuó extendiéndose hacia el norte. Después de los 3.5 Ma, las zonas de falla en la costa oeste de Baja California dejaron de contribuir significativamente al desplazamiento entre las placas Pacifico y Norteamericana. La cizalla dentro del Golfo aceleró y rotó en sentido horario, lo que propició la formación de un nuevo grupo de fallas transformes en escalón (Lonsdale, 1989).
Sin embargo, la dirección y duración de la extensión en el Golfo está todavía sin resolver y puede acomodarse en más de una forma.
El modelo tradicional de la evolución del Golfo de California (Stock y Hodges, 1989) se divide en dos etapas. La primera entre los 12 y los 6 Ma, divide la deformación total en dos áreas: una de movimiento de cizalla dextral al oeste de la península de Baja California, en el sistema de fallas Tosco-Abreojos simultánea a una de extensión ortogonal ENE, completamente acomodada por fallamiento normal de rumbo NNW en el área del Protogolfo En la segunda etapa a los 6 Ma, el movimiento de desplazamiento lateral se trasladó a las fallas laterales del Golfo, iniciando la extensión oblicua.
que la península de Baja California no está acoplada rígidamente a la placa Pacífico sino que forma una microplaca que se acopló parcialmente a ella durante el Mioceno Medio (DeMets, 1995; Fletcher y Munguía, 2000; Michaud et al., 2004).
II.2.4 Volcanismo y actividad magmática intrusiva
La historia geológica de Baja California y el oeste de México ha sido dominada por el vulcanismo y la actividad magmática intrusiva asociados a la subducción de la placa Farallón debajo de Norteamérica. De esa historia dan cuenta clara los batolitos cretácicos del Cinturón Batolítico Peninsular, situados desde el paralelo 28° hasta la latitud de Los Angeles, California, EUA. y un batolito más pequeño del Cretácico tardío, que aflora en el extremo sur de la península de Baja California (Gastil et al., 1979).
La distensión cenozoica parece definir un patrón con edades más jóvenes de oriente a poniente a través de la Provincia Extensional del Golfo (Martín–Barajas, 2000). En Sonora, el proceso de distensión cortical se manifestó después de un pulso de actividad volcánica hacia los 30 Ma en la Sierra Madre Occidental (Ferrari et al., 1999). El volcanismo de arco migró hacia el poniente, manteniendo una actividad importante durante el período de 23 a 12 Ma a lo largo del margen oriental de la península de Baja California y en la costa de Sonora (Sawlan y Smith, 1984). Durante este intervalo de tiempo, el proceso de máxima extensión en Sonora se desarrolló en una posición intraarco y trasarco con respecto a la actividad volcánica del arco miocénico en Baja California.
volcánicas fechadas en ~14 Ma (Delgado–Argote, 2008). De acuerdo con la distribución de provincias volcánicas del Terciario de Gastil et al. (1979), la región de bahía de los Ángeles y las grandes islas se encuentra en la provincia del circungolfo que cubre un espacio temporal entre 7 y 15 Ma. Esa provincia se desarrolló sobre rocas de la provincia de Andesita de 17 a 22 Ma (Gastil et al., 1979; Sawlan, 1991). Al occidente de las provincias anteriores se formó durante el Mioceno medio al tardío, la provincia basáltica Comondú, que se extiende aproximadamente desde la latitud de bahía de los Ángeles hasta la bahía La Paz (Gastil et al., 1979) (Figura 2). En diferentes regiones del oriente de la península son abundantes los afloramientos de ignimbritas que, al no identificarse calderas en Baja California, Sawlan (1991) consideró que sus fuentes probables deben estar sumergidas en el Golfo de California.
Al término de la subducción se registra un cambio en el estilo y composición del volcanismo en la Provincia Extensional del Golfo. En varias regiones de la península se ha documentado que depósitos de ignimbritas de 14-10 Ma y flujos de lava andesítico–basáltica de ~12-8 Ma sobreyacen a la secuencia volcanosedimentaria del arco miocénico de composición principalmente dacítica-andesítica. El cambio a un volcanismo bimodal riolítico basáltico se acompañó de otra actividad localmente diversa que incluye composiciones alcalina, toleítica y calcoalcalina (por ejemplo la caldera Reforma, el volcán Las Tres Vírgenes y el volcán Cerro Mencenares (Martín–Barajas, 2000).
del Complejo Volcánico Inferior que a su vez subyacen la cubierta ignimbrítica de la Sierra Madre Occidental.
Figura 2. Geología y batimetría al sur de la península de Baja California. Los datos
batimétricos son una combinación de datos de alta resolución de P. Lonsdale (modificado de Sutherland, 2006).
Capítulo III
Metodología
El método utilizado para este estudio es la sísmica de reflexión pues provee una excelente técnica para obtener imágenes de los sedimentos, fallas y basamento, lo cual nos facilita la compresión de la estructura de un sector del Golfo que es el objetivo de esta tesis.
El método de sísmica de reflexión consiste en el estudio de la estructura y las propiedades elásticas del subsuelo, empleando como herramienta ondas elásticas generadas artificialmente que se propagan a través del terreno (Yilmaz, 1987; Sheriff y Geldart, 1995). Para ello se genera un frente de ondas sísmicas que viaja por el subsuelo hasta encontrar discontinuidades entre capas con diferente impedancia acústica donde las ondas son reflejadas, registrándose en la superficie con una serie de sensores (en este caso se trata de hidrófonos ya que la toma de datos es marina), que se encuentran alineados con la fuente emisora. A partir del estudio de las distintas formas de onda y sus tiempos de trayecto se consiguen obtener imágenes del subsuelo que luego se relacionan con capas y estructuras geológicas (Yilmaz, 2001).
Cada emisión de la fuente se denomina tiro o disparo y los datos colectados corresponden al registro de cada uno de los elementos receptores. El método de símica de reflexión se lleva a cabo en tres etapas: adquisición, procesado e interpretación de datos, que serán expuestos a continuación.
III.1 Adquisición
UC San Diego (Estados Unidos). Durante la misma se colectaron datos sísmicos a lo largo de más de 2000 km lineales (Figura 3), de los cuales se procesaron para el presente trabajo alrededor de 400 km.
Se seleccionaron las líneas que se encuentran al este de la cuenca Farallón, además de un par de líneas al oeste de la misma, las cuales se señalan en la Figura 3.
Para la adquisición de los datos se utilizó un arreglo marino lineal (Figura 4). Como fuente de energía se empleó un cañón de aire que arrojaba un volumen de 150 pulgadas cúbicas (0.245 m3) por tiro, con una presión de operación de 2000 psi (13.8 MPa). El cable de registro (streamer) tenía una longitud de 600 m y 48 canales (integrados por hidrófonos), con una distancia entre canales de 12.5 m. El periodo de grabación de los datos fue de 4 a 6 s, con un intervalo de muestreo de 1 ms, lo que da un total de 4000 a 6000 muestras por traza. La distancia entre fuentes fue, en la mayoría de los casos, de 37.5 m y la redundancia de un 800% (Tabla I).
Tabla I. Parámetros de la adquisición de datos sísmicos.
Parámetros Valores
Fuente de energía Cañón de aire Longitud de tendido 600 m
Distancia entre fuentes 37.5 m Distancia entre receptores 12.5 m
Redundancia 800 %
No. de canales 48
Tiempo de grabación 4000-6000 ms Intervalo de muestreo 1 ms
Numero de muestras por traza 4000-6000
El cañón de aire utilizado fue un G-I (de generación-inyección). Éste produce dos burbujas de aire, donde la segunda más pequeña que la primera, emitida de tal forma que reduce las reverberaciones de la primera, para obtener una señal lo más parecida posible a un pulso único. El registro de la señal se realizó a través de una serie de hidrófonos
III.2 Procesado
Tabla II. Localización de cada línea y número en tiros de las mismas. LINEA TIRO INICIAL TIRO FINAL NÚMERO DE TIROS LATITUD N INICIAL LONGITUD W INICIAL LATITUD N FINAL
15 23734 24502 768
16 24504 25114 611 25.20382 -109.47331 25.14599
17 25115 26053 939 25.14710 -109.57658 25.16612
18 26054 27844 1791 25.16923 -110.11786 25.50460
24a 34230 34705 475 25.26033 -109.50315 25.32000
24b 34705 3500 295 25.32000 -109.58000 25.28000
24c 35000 37062 2062 25.28000 -109.56000 25.08055
25a 37063 37697 634 25.07902 -109.15570 25.16927
25b 37697 38022 326 25.16927 -109.06406 25.14194
El procesamiento consiste en la elección y posterior aplicación de los parámetros y algoritmos de tratamiento adecuados a los datos sísmicos adquiridos en el campo (datos brutos) para de obtener secciones sísmicas de calidad. El objetivo fundamental de todo procesado multiseñal es aislar en los registros las reflexiones provenientes del subsuelo de los otros eventos sísmicos que se superponen a ellas (ruido ambiental, ondas superficiales, ground roll, onda aérea, etc.) y así sumar las señales procedentes del mismo lugar.
Figura 5. Secuencia básica de procesado de datos sísmicos.
III.2.1 Secuencia de procesado de datos
algoritmos que se pueden aplicar en cualquier momento del procesado (filtrado, escalado de amplitud, etc.). En la Figura 3 se presenta el esquema de la secuencia básica de procesado.
III.2.1.1 Pre-apilado
III.2.1.1.1 Edición
En general, los datos de campo son grabados en diferentes tipos de formatos que deben ser compatibles con el software utilizado. En este caso se encontraban en formato SEG-Y (Formato Y de grabación de la Sociedad de Geofísicos de Exploración) por lo que hubo que cambiarlos al formato propio de Seismic Unix
(SU).
También durante el proceso de edición de las 52 trazas grabadas en campo se seleccionaron las 48 que pertenecían a los canales de datos y se desecharon las otras 4 que eran trazas de control de funcionamiento y se eliminaron los primeros 0.05 s ya que la grabación en campo comenzó 0.05 s antes del disparo para tener la seguridad de registrar todo.
III.2.1.1.2 Aplicación de filtros
Figura 6. Registro antes a) y después b) de aplicar el filtro pasa banda.
III.2.1.1.3 Corrección de amplitud por divergencia esférica
El objetivo de esta corrección es reconstruir las amplitudes debido a la absorción de los materiales y al decaimiento del frente de ondas con la distancia. Ya que la velocidad del medio varía con la profundidad, la corrección de amplitud debería ir acompañada del uso de un modelo de velocidades, el cual aún no se tiene en esta etapa del proceso, y por lo que se empleó la velocidad de 1500 m/s que corresponde a la velocidad promedio de las ondas P en el agua.
III.2.1.1.4 Deconvolución
para lo cual se comprime la ondícula procedente de la fuente, aumentando así la resolución temporal (Yilmaz, 1987).
Para este estudio, se aplicó la deconvolución sólo para eliminar reverberaciones de la fuente; otros efectos como las múltiples no fueron eliminados ya que aparecen a tiempos muy altos y no interfieren con el resto de la señal.
III.2.1.1.5 Asignación de CDP
Consiste en agrupar las trazas que por geometría pertenecen a un mismo punto medio entre una fuente y un receptor determinado CMP (Common Mid Point o Punto Medio Común) (Figura 7). El objeto de la ordenación en conjuntos CMP es que las trazas al sumarse para obtener una traza resultante en el apilado posean una mejor relación señal ruido, lo cual es posible gracias a que en este nuevo orden, todas las trazas pertenecientes a un CDP se reflejan aproximadamente en los mismos puntos.
Figura 7. a) Arreglo de trazas sísmicas por CDP. En b) x representa la distancia fuente-receptor. En b) se observa la forma hiperbólica de las trazas dado el creciente
III.2.1.1.6 Corrección por NMO
Antes del apilamiento (o suma de las trazas CMP), cada grupo de trazas perteneciente a un mismo CMP presenta un aspecto hiperbólico dado por el creciente distanciamiento fuente receptor (x) que se refleja en los tiempos de tránsito (T) (Figura 7), crecientes a medida que crecen en el subsuelo las trayectorias de viaje y su oblicuidad. La trayectoria hiperbólica de los eventos de reflexión debe ser transformada, en el eje del tiempo, en una línea horizontal (paso a offset cero) de manera que todas las trazas al ser sumadas estarán en fase. A este paso se le conoce como corrección NMO (Normal Move Out) y la forma de conseguir dicha alineación es mediante la asignación de la velocidad de la trayectoria de reflexión (Yilmaz, 1987) que se hace mediante un análisis de velocidades.
III.2.1.1.7 Análisis de velocidades
Se trata de identificar las velocidades del subsuelo que mejor corrigen las trazas para llevarlas a offset cero.
Figura 8. Análisis de velocidades por medio del espectro de semblanza, la línea en negro corresponde a las velocidades seleccionadas para corregir las primeras reflexiones.
III.2.1.2 Apilado
Figura 9. a) Representa una sección sísmica sin apilar, b) muestra una sección sísmica apilada; como se observa en la sección apilada la relación señal/ruido es mejor y se elimina el efecto del offset.
III.2.1.3 Migración
La suposición inicial en el apilado y NMO es que las reflexiones se producían en la vertical. Para corregir este hecho se aplica la migración que es un proceso para corregir las difracciones y echados que se producen en una sección sísmica debido a un relieve de algún reflector. Los efectos que produce la migración son: aumento del echado de los reflectores horizontes, estrechamiento de los sinclinales y colapso de las hipérbolas de difracción a su ápice (Figura 10).
Figura 10. La imagen a la izquierda corresponde a la sección sísmica antes del proceso de migración, la figura a la derecha corresponde a la sección sísmica después del proceso de migración. Notar la desaparición de las hipérbolas de difracción y los cambios en las pendientes.
III.3 Post Procesado
Después de la migración y para obtener mejor calidad de la imagen para la interpretación, se llevó a cabo un flujo de tres procesos: Control de ganancia automática, filtrado F-K y deconvolución. El control de ganancia automática es una corrección de amplitud.
Los procesos de filtrado F-K y deconvolución se aplican para reducir ruidos que hayan sido reforzados por el proceso de suma de trazas.
Antes de comenzar con la interpretación de las secciones sísmicas hay que tener en cuenta cuanto detalle se puede observar en éstas. La resolución se refiere a la separación mínima entre dos rasgos característicos, de modo que se pueda decir que hay dos características separadas en vez de una sola. Se consideran dos tipos de resolución: vertical y lateral u horizontal
III.4.1 Resolución vertical
Para dos reflexiones, situadas en los límites superior e inferior de una capa delgada, es el límite de que tan cercanos pueden estar y todavía ser separables (Yilmaz, 2001). El criterio para determinar la resolución vertical es entonces la longitud de onda dominante, la cual está dada por:
λ=v/f... (2)
donde v es la velocidad y f es la frecuencia dominante.
Las velocidades de las ondas sísmicas en el subsuelo generalmente se incrementan con la profundidad. Por otro lado las frecuencias dominantes de las señales sísmicas decrecen con la profundidad. Por lo tanto, las longitudes de ondas sísmicas típicas varían y se incrementan con la profundidad. Un umbral aceptable para la resolución vertical es un cuarto de la longitud de onda dominante. Para el caso de este trabajo los datos de sísmica presentan resoluciones características como las que se muestran en la Tabla III
Tabla III. Resoluciones verticales características.
Velocidad m/s
Frecuencia Hz
Longitud de onda m
Resolución m
Sedimentos 2000 50 40 10
III.4.2 Resolución horizontal
La resolución lateral se refiere a qué tan cerca dos puntos reflectores pueden estar situados horizontalmente y todavía ser reconocidos como dos puntos diferentes en lugar de uno. La zona de Fresnel es una medida de la resolución lateral, dos puntos reflectores que caigan dentro de esta zona son considerados indistinguibles si se observan desde la superficie de la Tierra, pues la energía total que arriba dentro de ese intervalo de tiempo interfiere constructivamente (Yilmaz, 2001). La zona de Fresnel depende de la longitud de onda (λ) y también depende de la frecuencia. A altas frecuencias la zona de Fresnel es estrecha y es mejor la resolución. Aunque la frecuencia y la resolución lateral también dependen de la velocidad y la profundidad de la interfase reflectora (zo), el radio de un frente de onda está dado aproximadamente por:
r=√zoλ /2... (3)
en términos de la frecuencia dominante es
r= v/2 √to/f... (4)
donde v es la velocidad promedio, to es el tiempo de reflexión, y f es la frecuencia dominante de la ondícula. Un dato importante es que una vez que se aplica la migración, las zonas de Fresnel colapsan y la resolución horizontal es similar a la vertical.
Tabla IV. Resoluciones horizontales características.
Velocidad m/s
Frecuencia Hz
Tiempo s
Resolución m
Sedimentos 2000 50 1 141
Capítulo IV
Consideraciones básicas para la interpretación
Previo a la interpretación de los datos de sísmica deben considerarse ciertos aspectos con relación a lo que se encuentra en la zona de estudio, como tipos de basamento, sedimento, estructuras sedimentarias y de deformación, y como será su representación en el perfil sísmico. En los siguientes apartados se describen 1) algunos antecedentes de estudios de sísmica y geología previos a este estudio, 2) datos de muestras de roca en zonas cercanas y dentro de la zona de estudio y 3) los diferentes tipos de basamento y su posible representación en una sección sísmica.
IV.1 Antecedentes
Figura 11. Sección sísmica de la cuenca Farallón, se observa poco espesor de sedimentos al centro del eje de la cuenca comparado con las zonas al este de la zona de fractura IV y oeste de la zona III (tomado de Moore, 1973).
Figura 12. Perspectiva del centro de dispersión en la Cuenca de Farallón. Se observa la orientación del eje de la cuenca en ángulo recto con la zona de fractura (tomado de Moore, 1973).
El estudio más ligado al área de estudio y con el que se han correlacionado los datos del presente trabajo, es el de sísmica de reflexión y fechamiento 40Ar-39Ar del basamento continental en el margen oeste de la cuenca Farallón de Piñero-Lajas (2008), en el que a partir de perfiles de sísmica de reflexión y recolección de muestras se clasificó el basamento para esa zona en tres tipos: basamento plutónico, basamento volcánico y basamento oceánico de nueva generación. La clasificación descrita se resume en la Figura 13.
IV.2 Muestras de sedimento y roca en zonas cercanas
Van Andel (1964) efectuó un muestreo de sedimentos perpendicularmente al eje mayor del Golfo de California (Figura 14). La distribución y características de los sedimentos en algunas zonas de la cuenca Farallón, se resumen en la Figura 15.
Figura 14. Localización de las muestras de sedimentos tomadas por Van Andel (1964). Las líneas en rojo representan las secciones sísmicas procesadas para este trabajo.
Figura 15. Variación de la composición de los sedimentos (tomado de un fracción de 0.06-0.25mm). En el eje x se indica la posición de la muestra, en el eje y el porcentaje acumulativo de la composición. Diez millas náuticas equivalen a 18.5 km, cien fathoms (fms) equivalen a 183 m (tomado de Van Andel, 1964).
Del trabajo de Piñero-Lajas (2008) se tienen datos de las muestras que se muestran en la Figura 16.
Las muestras SC-24 y 17 de la Isla Santa Catalina están formadas por granitoides de edad Cretácico Superior y Mioceno respectivamente. Las muestras SCR-26-28, 30 y 31 de la Isla Santa Cruz están formadas por rocas plutónicas deformadas del Cretácico Superior. La muestra SD-25 de la Isla San Diego es plutónica de edad Cretácico Superior y, por último, la muestra PB-32 es granítica del Cretácico Superior. En general las edades de las muestras descritas indican la existencia de dos eventos de emplazamiento, uno en el Mioceno Temprano, y otro en el Cretácico Superior, al que pertenecen la gran mayoría de las muestras obtenidas.
Tabla V. Descripción de las muestras marinas de las expediciones DANA-04 y ROCA08 (tomada de Piñero-Lajas, 2008).
Muestra Tipo de roca Edad
DANA23a Plutónica-Granodiorita de
Bt
93.4 ±0.3 Ma (U-Pb) Cretácico Superior
ROCA23J-8 Plutónica-Tonalita de Bt y
Hb
No hay dato
ROCA23J-18 Plutónica-Granodiorita de
Hb
No hay dato
ROCA23J-20 Plutónica-Tonalita de Bt No hay dato
IV.3 Basamentos: Plutónico, de naturaleza volcánica y de
naturaleza oceánica
Previo a la interpretación y ya que los objetivos principales del trabajo son identificar los diferentes tipos de basamentos acústicos presentes en la zona de estudio (relacionados con corteza continental, más antigua, y corteza de tipo oceánico, generada en la apertura del Golfo de California) hay que tomar en cuenta las características generales de los tipos de basamento y su posible representación en una sección sísmica para así seleccionar la interpretación más probable y congruente al área durante la interpretación.
IV.3.1 Basamento continental plutónico
IV.3.1.1 Caracterización sísmica
Figura 17. Ejemplo de basamento acústico identificado como naturaleza continental plutónica. Ubicado en el lado oeste de la cuenca Farallón (tomado de Piñero-Lajas, 2008).
Figura 18. Ejemplo de basamento continental. Las secuencias sedimentarias están sombreadas en varios colores, por debajo de éstas se observa la corteza continental. Ubicado en el centro-este de los Grandes Bancos y la cuenca Newfoundland al noroeste del Atlántico (tomado de Lau et al., 2006).
De las muestras de roca analizadas por Piñero – Lajas (2008) se sabe que para la zona oeste de la cuenca Farallón, el basamento está constituido por rocas plutónicas asociadas a la corteza continental. Para el caso de este trabajo los datos de sísmica sólo alcanzan la parte superior de la corteza que sufre deformación frágil (por ejemplo fallas).
V.3.2 Basamento con características oceánicas (corteza de
nueva generación, corteza en proceso de oceanización, de
naturaleza parcialmente oceánica o también denominada
corteza transicional)
del manto y de lo cual resulta una composición petrográfica básica subdividida en tres capas principales: 1) capa compuesta de sedimentos; 2) capa compuesta de basaltos, está subdividida en dos subcapas, la parte 2a es extrusiva y consiste en lavas almohadilladas y estratificadas y la parte 2b es intrusiva y consiste en diques que trazan el camino hacia la cámara magmática; y 3) capa que consiste dominantemente de gabros (Tabla VI, Figura 19). La ruptura de la corteza cerca de un continente conlleva una combinación más compleja de compensación tanto magmática como clástica por lo que en esta zona no se observa la composición petrográfica descrita anteriormente.
Tabla VI. Constitución media de la corteza oceánica.
Capa Espesor (km) Velocidades de la onda P (km/s)
2 1.71± 0.75 5.1 ± 0.63
3 4.68± 1.42 6.69 ± 0.26
4 Manto 8.13 ± 0.24
de gabros tectónicamente bandeados y en su parte superior por gabros masivos y anisotrópicos. La capa 2 consiste en su parte inferior por una capa intrusiva de diques basálticos alimentadores y en la capa superior extrusiva de lavas estratificadas y almohadilladas. Esta corteza ígnea subyace a una capa de sedimentos (tomado de Schmincke, 2004)
Figura 20. Procesos de crecimiento de la corteza oceánica dentro del Golfo de California. a) Característico de la subprovincia norte del Golfo; b) característico de la subprovincia centro del Golfo; c) característico de la subprovincia sur del Golfo (modificada de Einsele, 1985).
Por otro lado esta continua intercalación entre episodios de sedimentación y el ascenso de material mantélico promueve la intrusión de roca ígnea entre las capas de sedimento previamente depositadas formando diques y sills (Einsele, 1985). Estas formaciones por su forma y su diferencia de densidad con la roca adyacente pueden ser un marcador para delimitar las zonas conformadas por corteza de naturaleza parcialmente oceánica o también denominada corteza transicional.
El basamento se observa como un reflector de gran amplitud, no continuo, que se sitúa alternativamente a varios niveles de profundidad, que se interpretan como sills (Figura 21a y b). En ocasiones se pueden diferenciar aspectos característicos de los mismos, como reflectores cóncavos hacia arriba (Rocchi et al., 2007; Hansen et al., 2006) que suelen afectar durante su emplazamiento a los estratos que se encuentran por encima haciendo que éstos se deformen (Hansen y Cartwright, 2006) (Figura 22). Normalmente, debido al gran contraste de impedancias entre el sill y la roca encajonante, éste suele reflejar gran cantidad de energía (Trude et al., 2003), por lo que bajo estas estructuras aparecen zonas poco iluminadas sísmicamente (Rocchi et al., 2007; Smallwood y Maresh, 2002).
Figura 22. Sección sísmica mostrando algunos sills y la deformación de los estratos superiores, ubicada en el mar de Senegal (tomado de Rocchi et al. 2007).
IV.3.3 Basamento continental de naturaleza volcánica
En un trabajo anterior (Piñero-Lajas, 2008) se encontró este tipo de basamento cubriendo la corteza continental o la corteza de ”nueva creación“. Ha sido clasificado así porque se cuenta con muestras de esa composición; además de que sigue algunas características sísmicas definidas que no corresponden a las del basamento continental plutónico o la mezcla de sills y sedimentos.
IV.3.4.1 Características sísmicas
interfase. La correlación con la batimetría ayuda a confirmar la interpretación de este tipo de basamento.
Capítulo V
Resultados
El objetivo principal de esta tesis es clasificar, ubicar y describir los distintos tipos de basamento presentes en la zona de estudio, así como establecer la zona límite entre la corteza continental y la corteza con características oceánicas. Para determinar dicho límite nos hemos apoyado en los criterios de interpretación descritos en el capítulo anterior. Los principales referentes son la interpretación sísmica a partir de ciertas características físicas asociadas con muestras de roca en áreas adyacentes al área de estudio, y sísmicas ligadas a cada tipo de corteza, así como el contexto geológico y las similitudes morfológicas con estructuras de composición conocida. Los resultados que a continuación se muestran definen los límites de basamentos interpretados de forma aproximada por lo que la interpretación no es inequívoca.
Los perfiles sísmicos utilizados para la interpretación que se muestran en los resultados están en escala vertical de tiempo doble de viaje (TDDV) en segundos, ya que al no haber forma de correlacionar los datos sísmicos con datos de pozo no se ha podido hacer la conversión a profundidad con el grado de confianza necesario, aunque se indican profundidades y espesores basados en los valores de velocidad estimados durante el procesamiento de datos.
Figura 24. Localización de los diferentes tipos de basamento acústico identificados en la zona de estudio. El basamento continental está marcado con color café, el basamento con características oceánicas o transicional en color morado y el volcánico en color rojo. Los polígonos que delimitan cada área se construyeron con base en la localización del basamento en las líneas sísmicas y las características batimétricas adyacentes a la zona.
V.1 Basamento continental
Se encuentra en el margen este del área de estudio, casi paralelo a la línea de costa de Sonora y Sinaloa.
Los márgenes formados por el proceso de rifting forman un talud continental más pronunciado (con pendientes por arriba de los 20°), debido a que todavía no han sido modificados por la erosión ni sepultados por la sedimentación. En el panorama general de la zona de estudio se puede observar el basamento continental (Figura 3) que está limitado al este por la línea de costa de Sonora y Sinaloa. El límite oeste se ubica al este de un escarpe de más de 1000 m de desnivel que pertenece a la falla lateral Farallón y más al sur por el cañón de Sinaloa (escarpe de más de 1300 m que comienza en la plataforma continental en la boca del río Fuerte), donde el talud está cortado por cañones submarinos que actúan como canales para el transporte de sedimentos. En la Figura 3 se observa este tipo de basamento marcado por los colores verdes claros y amarillos.
V.1.2 Ubicación del basamento continental en las líneas
sísmicas
Figura 25. Ejemplo de basamento acústico identificado como de naturaleza continental. En la figura es el marcado con color café (este fragmento pertenece al perfil 25c en su sección noreste, exageración vertical 1:3.4).
Se encuentra situado entre el basamento plutónico y la corteza de características oceánicas de “nueva creación”. La naturaleza volcánica del área se ha definido en un trabajo anterior a partir de una muestra de esta composición, dragada en el Macizo Farallón-Sur (Piñero-Lajas, 2008) y en el presente trabajo se ha definido a partir de las características sísmicas y morfológicas del basamento de naturaleza volcánica definidas en el capítulo anterior.
V.2.1 Características batimétricas
Se encuentra situado en el margen de la cuenca de Farallón, al sur del eje de dispersión, limita al oeste con el escarpe de la falla San Martín y más al sur se identifica algunas decenas de kilómetros al norte del banco de Altamura (Figura 3), donde limita el oeste con la falla lateral Pescadero. Su profundidad es intermedia entre el basamento plutónico y la corteza de características oceánicas. Se observa de forma característica como elevaciones por arriba de la isobata 1200 m. En la Figura 3 se puede ver que coincide aproximadamente con los colores verdes.
V.2.2 Ubicación del basamento volcánico en las líneas
sísmicas
Figura 26. Ejemplo de basamento acústico identificado como de naturaleza volcánica. En la figura es el marcado con color rojo. Posibles derrames volcánicos están marcados en color naranja (este fragmento pertenece al perfil 16, exageración vertical 1:2).
V.3 Basamento de naturaleza oceánica
Está situado en la zona central de cuenca Farallón, en las áreas próximas al eje de dispersión. Se ha definido a partir de las características sísmicas y morfológicas del basamento de naturaleza oceánica definidas en el capítulo anterior.
Se localiza en las zonas más profundas de la cuenca Farallón, siendo la zona más profunda la localizada en el eje de dispersión de la cuenca. En la Figura 3 se observa que coincide aproximadamente con los colores azules y morados. Limita al este con la falla lateral Farallón y el cañón de Sinaloa. Dentro del área también se distinguen dos elevaciones relacionadas con los montes Farallón Este y Farallón Oeste, cuyos flancos se pueden distinguir en las secciones sísmicas en los perfiles 24c y 18 respectivamente (ver apéndice).
Figura 27. Ejemplo de basamento acústico identificado como de naturaleza oceánica ubicado en la cuenca Farallón. En la figura es el marcado con color azul (perfil 18, exageración vertical 1:4.25).
Este tipo de basamento se puede ubicar en las lineas sísmicas en los perfiles: 15, 16, 17, 18, 24a, 24b y 24c (ver apéndice). En los perfiles: 25a (sección SW), 25c (sección SW), 26a (sección E), 26b (sección NW), 26c y 27 (sección NW) (Figura 27) (ver apéndice) también se han localizado intrusiones de sills.
V.4 Profundidad de basamento y espesor de sedimentos
La profundidad del basamento y el espesor de sedimentos están ubicados en la cuenca de la siguiente manera (Figura 28). Hacia el interior de la cuenca la profundidad del basamento aumenta considerablemente. En el margen noreste los sedimentos forman una cuña donde el menor espesor de sedimentos (~200 m) para esta región se ubica a lo largo de la zona de falla lateral Farallón y el mayor (~600 m) al este de dicha zona. En el margen sureste el espesor de sedimentos aumenta debido al aporte de los mismos proveniente del río Fuerte. Para esta área el espesor más bajo de sedimentos (~400 m) se ubica en el límite con el cañón de Sinaloa y hacia el este de tal límite el espesor más alto (~1000 m).
Hacia el centro de la cuenca en la zona más cercana al eje de dispersión, la profundidad del basamento aumenta por encima de los 4000 m. Para esta área el mayor espesor de sedimentos (~1500 m) se localiza al centro de la cuenca Farallón Sur y el más bajo al centro de la cuenca Farallón (zona activa) donde el espesor es prácticamente nulo. Otro pequeño depocentro se encuentra en el área entre la zona de falla transforme Farallón y los montes Farallón Oeste, donde el espesor de sedimentos alcanza los 1400 m y la profundidad del basamento está por encima de los 4400 m.
toda la zona en general. En el resto de la zona, en general el espesor de sedimentos aumenta al aumentar la profundidad del basamento.
Figura 28. Mapa de isopacas generado a partir de la resta entre la profundidad del basamento acústico y la profundidad del fondo marino. Los colores de las isolíneas muestran espesores de sedimentos, los colores de las lineas sísmicas muestran la profundidad del basamento.