Exposición y defensa de Tesis Doctoral
Tesista: Daniel Yagupsky
Director Ernesto Cristallini
Abstract
A METHOD FOR STUDYING COMPRESSIVE SYSTEMS AND THEIR STRUCTURAL CONTROLS
An experimental method for structurally analyzing regions subjected to compressive stresses is developed in this work, exploring the influence of some previous features of the materials involved. By means of analogue models, and using the GEODEF 1.1 software designed, the hypotheses proposed for understanding the strain processes studied may be evaluated, and the relative importance of the variables involved can be examined. The method was designed to get a 2D high-resolution strain monitoring of the deformation fields, from sequential digital photos obtained throughout the evolution of the experimental models. The corresponding displacement fields are computed by an optical image cross-correlation technique (Particle Image Velocimetry, PIV). The software designed allows establishing the pattern of incremental strain, much earlier than scarps become visible over the surface of the model. It also computes and maps the strain components dilatation, rotation, simple shear, and plots the principal axes of the strain ellipses over each sector.
Two structural processes of different scales are reproduced by two series of analogue models: i) oblique reactivation of extensional systems; and ii) formation of map-view curves in fold and thrust belts. The first one provides a progressive model that suitably explains the coexistence of partially inverted faults oblique to the principal stress direction, and newly developed thrusts, independent of the previous extensional system, along with out-of-sequence thrusts. Comparisons of these results with a selection of natural prototypes permit inferring the pre-compressive extensional architecture that controlled their structural evolution, explaining the observed geometries. In the southern sector of the Malargüe fold and thrust belt in particular, the suggested analogies allow interpreting the presence of NW-SE oriented extensional trends formed during the Jurassic. The second series of experiments show the relevance of factors such as the thickness of the sedimentary cover being deformed, the presence of a regional detachment horizon, and the presence of foreland obstacles, for defining the regional configuration of fault and thrust belts in map-view, in connection with the inception of curved traces. The Agrio fault and thrust belt with its southern extension in the Neuquina basin was adopted as example, reproducing in scale its pre-Tertiary configuration. Following this approach, it is possible to deduce that the external domain of the Agrio fold and thrust belt defines a structural salient, developed in response to along-strike variations in predeformation Mesozoic sediment cover thickness, and that the bend identified in the southern end of the belt reflects the interaction between the westward Andean propagation and the Dorsal de Hincul.
Resumen
Se desarrolla en este trabajo una metodología experimental para el análisis estructural de regiones sometidas a esfuerzos compresivos, investigando la influencia que ejercen ciertos rasgos previos del material involucrado sobre su comportamiento. Se utilizan modelos análogos para contrastar hipótesis y avanzar en el entendimiento de la evolución de los procesos deformativos estudiados, ponderando la importancia de las diversas variables involucradas. Se presenta el software GEODEF 1.1, diseñado para lograr un monitoreo detallado en 2D de los campos de deformación que atraviesan los experimentos durante su evolución a partir de fotografías digitales sucesivas; se parte para ello de los campos vectoriales asociados, obtenidos a partir de una técnica de correlación óptica de imágenes (PIV: Particle Image Velocimetry). Su aplicación permite resolver pasos incrementales de deformación, identificando dónde ésta se concentra antes que sea reconocible sobre su superficie formando escarpas. Además el programa calcula y mapea las componentes de la deformación registrada: rotación, dilatación, cizalla simple, y grafica los ejes de las elipses en cada zona.
A partir de dos series de modelos análogos se reproducen y analizan procesos estructurales de dos escalas diferentes: i) la reactivación oblicua de sistemas extensionales, y ii) la generación de curvaturas en planta en fajas plagadas y corridas. De la primera serie fue posible extraer un modelo evolutivo que explica consistentemente la coexistencia de fallas parcialmente invertidas oblicuas a los esfuerzos, y nuevos corrimientos independientes del sistema extensional reactivado, así como también la formación de corrimientos fuera de secuencia. Estos resultados fueron comparados con prototipos naturales, aportando analogías útiles para inferir la arquitectura extensional pre-compresiva que condicionó la evolución estructural de cada uno de ellos y explicar su geometría. En particular, en el sector sur de la faja plegada y corrida de Malargüe fue posible interpretar la presencia de trenes de extensión de orientación NO-SE desarrollados durante el Jurásico. A partir de la segunda serie de experimentos, se determinó la relevancia del espesor de cobertura sedimentaria, la existencia de un nivel de despegue regional, y la presencia de un obstáculo en el antepaís, para definir la configuración regional de una faja plegada y corrida en relación con el desarrollo de curvaturas estructurales. Se adoptó como caso testigo a la faja plegada y corrida del Agrio y su prolongación hacia el sur en la cuenca Neuquina, reproduciendo a escala su configuración pre-terciaria. Se deduce mediante este enfoque que el dominio externo de la faja del Agrio define una saliente estructural, inducida fundamentalmente por las variaciones de espesor de la cobertura mesozoica involucrada en la deformación, y que la inflexión identificada en el sector sur de la faja respondería a la interacción entre la estructuración andina y la Dorsal de Huincul.
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