tectonica de placas

Geología Estructural Aplicada a Minería y Exploración CM8: Ambientes tectónicos regionales y su influencia en el control estructuralGeología Estructural Aplicada a Exploración y Minería Santiago, 29-30 Abril, 2013
Geología Estructural Aplicada a Exploración y Minería
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Geología Estructural Aplicada a Exploración y Minería Santiago, 29-30 Abril, 2013
¿Por Qué Necesito Saber?
Ambientes tectónicos tienen un rango limitado de patrones & estilos estructurales característicos;
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Ambientes tectónicos regionales son controlados por los movimientos a gran escala de las placas tectónicas;
Tres ambientes tectónicos se distinguen en la formación (y en la deformación) de depósitos minerales.
Tectónica de Placas y Depósitos Minerales
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Ambientes Tectónicos Regionales
Condiciones de Extensión:
Arquitectura de Fallas;
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Condiciones de Extensión
Condiciones de Extensión
Ocurren cuando las placas continentales se mueven en direcciones opuestas:
Dorsales medio-oceánicas;
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El adelgazamiento de la corteza resulta en arquitecturas complejas, caracterizadas comúnmente por la presencia de fallas normales con buzamiento subhorizontal relacionadas con fallas detachment a profundidad.
Twiss & Moores, 1992.
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La extensión generalmente involucra 3 tipos de fallas principales:
(1) Fallas de detachment;
(2) Fallas normales; y
(3) Fallas de transferencia.
Estas fallas se mueven en cooperación formando conjuntos de fallas que mantienen el balance estructural.
Condiciones de Extensión: Arquitectura de Fallas
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Características de Fallas Detachment
Acomodan gran cantidad de desplazamiento (horizontal), hasta decenas kilómetros;
Separan rocas metamórficas de medio y alto grado localizadas en la placa inferior de rocas metamórficas de bajo grado que se encuentran en la placa superior, resultando en un quiebre
metamórfico tajante y/o
Generalmente fallas lístricas relacionadas con fallas detachment;
Fallas secundarias y antitéticas son comunes;
Causa la inclinación de bloques y la formación de cuencas y cordilleras, asociando en yuxtaposición rocas del basamento con rocas más jóvenes de la cuenca; y
El Buzamiento de las secuencias en la cuenca es opuesto a la dirección de la falla.
Cuenca y cordillera (half-graben)
Son estructuras de acomodación, no son fallas de rumbo;
Generalmente geometrías muy inclinadas a verticales;
Separan y compensan bloques extensionales que pueden
operar de manera
Fallas de Transferencia
Vista en Google Earth de la Dorsal Medio-Atlántica que muestra gran cantidad de fallas de transferencia
Africa
Condiciones Extensionales: Formación de Cuencas
Se forman en dos etapas:
Etapa de rift: activo durante el fallamiento extensional, asociado con el aumento de la temperatura;
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Fallamiento activo;
Depocentros half-graben;
Cuñas de sedimentos clásticos gruesos;
Cambios rápidos en facies laterales, lejos de los escarpes de falla;
Puede presentarse actividad volcánica
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Secuencias sedimentarias finas en la parte superior mientras la topografía se reduce y la subsidencia disminuye;
Cambios graduales en las facies sedimentarias;
Unidades continuas con poca variación de espesores a lo largo de la cuenca;
Enfriamiento de la corteza; poca o no actividad volcánica.
Características de la Etapa de Pos-Rift
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Dorsales paralelas y valles limitados por fallas normales (perpendiculares a la dirección de extensión);
Las fallas normales son generalmente discontinuas o escalonadas a lo largo de fallas de transferencia (paralelas a la dirección de extensión).
Estructuras Extensionales en Mapas
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Falla Golden Pike
Geología del Campamento de Au Kalgoorlie, Provincia Yilgarn, Australia (Bateman et al., 2001)
Cambio dramático en la estratigrafía a lo largo de la falla Adelaide
La Serpentinita Hannan Lake no se observa entre estas fallas
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Geology of the Kalgoorlie gold camp, modified from Bateman at al., 2001. Key points to note are the restriction of significant lode development to between the Adelaide and Golden Pike Faults, and the significant stratigraphic changes across the Adelaide, Golden Pike and Lamington Faults. These changes in stratigraphy are difficult to explain by post-depositional displacements alone, and may require that these faults were active as early as the deposition of the mafic-ultramafic sequences.
Condiciones Extensionales & Depósitos Minerales
El adelgazamiento de la corteza se asocia con la formación de cuencas sedimentarias, gran flujo térmico, metamorfismo de BPAT, y deformación (incluyendo la formación de montamontañas);
Gran flujo térmico, magmatismo y metamorfismo pueden generar actividad hidrotermal y la formación de depósitos minerales.
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La ubicación de depósitos minerales en cuencas extensionales es controlada por fallas normales que actúan como conductos para los fluidos ricos en metales hacia los horizontes estratigráficos favorables;
La reactivación de fallas
normales durante la inversión
Condiciones Extensionales & Depósitos Minerales
VMS:
Se precipitan por fluidos hidrotermales
o en el piso oceánico
Metales base en rocas sedimentarias:
Se desarrollan generalmente durante
rift durante la circulación de fluidos
hidrotermales en secuencias
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Nelson & Colpron, Depósitos de Mineral de Canadá, 2007
Distribución de varios tipos de depósitos a lo largo del margen Laurentian, Canadá.
Tipos de Depósitos en Cuencas Extensionales
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En condiciones extensionales:
Espere sistemas de vetas con buzamientos abruptos y plunges sub-horizontales, asociados a vetas de relleno de falla a lo largo de fallas normales;
Espere lentes de mena controlados por la estratificación y asociados espacialmente con fallas normales en cuencas extensionales.
Targeting en Condiciones Extensionales
Condiciones de Compresión
Ocurren cuando hay colisión entre placas tectónicas:
Zonas de subducción;
Condiciones de Compresión
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La arquitectura se caracteriza por un estilo estructural (o la combinación de varios):
Cinturones plegados;
Cinturones plegados
Pliegues verticales a volcados con o sin fallas inversas con buzamiento abrupto;
Asociado generalmente con deformaciones “delgadas” que involucran solamente la corteza superior, terrenos litológicos uniformes con bajo grado de metamorfismo (p.ej. cuencas antepaís).
Pliegue tipo chevron en Loughshinny, Irlanda (www.geologyrocks.co.uk)
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Relación entre Pliegue y Cabalgamiento
Generalmente el plegamiento viene acompañado por fallamiento de la misma escala y/o mayor;
De hecho, muchos pliegues resultan del movimiento a lo largo de fallas por tanto, la continuidad de la estratificación en esta zona debe ser cuestionada en vez de ser asumida.
Perfil de Nepal Occidental (DeCelles et al., 2001)
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Cinturones Plegados y de Cabalgamiento
Dominado por pliegues recumbentes y/o cabalgamiento en áreas con secuencias fuertemente estratificadas y/o grado de metamorfismo más alto;
Asociado comúnmente con deformación “delgada” que involucra rocas del basamento;
Terrenos con pliegues tipo nappe dominados por la presencia de pliegues recumbentes con buzamiento sub-horizontal.
Cross-section of the Canadian Rockies (Boyce et al., 2002)
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Las fallas de cabalgamiento pueden ser lístricas (curvadas) subhorizontales o empinadas(comúnmente fallas normales inversas);
Alternativamente, los cabalgamientos pueden tener una geometría en "escalera" generada con “rampas” y “llanos” alternantes.
Condiciones de Compresión: Arquitectura de Fallas
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Anticlinales amplios junto con sinclinales apretados (volcados) son asociados generalmente con dicho cabalgamiento;
Estos pliegues se generan como resultado del arrastre del labio elevado y el labio hundido de la falla de cabalgamiento y se conocen como antiforme hanging wall o roll-over (elevado) y sinforme footwall (hundido) respectivamente.
Geometría de Cabalgamiento Lístrico
Geometría en “Escalera”
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Las rampas perpendiculares a la dirección de transporte se denominan rampas frontales;
Las rampas paralelas a la dirección de transporte se denominan laterales;
Las rampas inclinadas en otros ángulos se conocen como oblicuas.
Van der Pluijm & Marshak, 1997
Geometría en “Escalera”
Los cabalgamientos ocurren generalmente en grupos conocidos como pilas de cabalgamiento imbricado;
Cada falla del grupo está en movimiento hasta que se “cierra” y se genera una nueva falla en el labio hundido de un cabalgamiento más viejo, produciendo un amontonamiento de cabalgamientos viejos en otros más nuevos;
Los cabalgamientos viejos son transportados en “piggyback” en la parte posterior de las estructuras más jovenes.
Pilas de Cabalgamiento Imbricado
Cabalgamientos “Dúplex”
Series de cabalgamientos imbricados limitados generalmente por un cabalgamiento inferior (piso) y uno superior (techo);
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Note como los cabalgamientos más viejos son más empinados que los más jóvenes debido a la deformación continua durante la propagación del “dúplex” hacia la izquierda.
Perfil de los Appalachians, van der Pluijm y Marshak, 1997
Cabalgamientos “Dúplex”
Geometrías Complejas de Cabalgamiento
La geometría es muy pocas veces simple;
La gran mayoría estan plegados o son afectados por nuevas fallas imbricadas.
Van der Pluijm & Marshak, 1997
Cabalgamientos inversos asociados con una rampa
Cabalgamiento acuñado sobre una rampa.
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Cabalgamientos Ciegos
Son superficies de cabalgamiento que terminaron antes de llegar a la superficie de la tierra;
Pueden tener depósitos “ciegos” asociados.
Imagen cortesía de Stephen Nelson, Tulane University
Capas de roca dúctil plegadas
Falla de Cabalgamiento ciega
Estructuras de Compresión en Mapas
Elementos característicos de cinturones plegados y de cabalgamiento incluyen:
Pliegues paralelos y trazas de cabalgamiento generalmente subparalelas a la estratigrafía;
Anticlinales Hanging wall (A);
Sinclinales (Overturned) footwall (D);
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Overprinting de Eventos de Compresión
Muchos terrenos deformados en numerosas ocasiones se caracterizan por la combinación de cabalgamiento y plegamiento recumbente previo borrado por la generación de pliegues verticales, seguido por fallamiento de rumbo / cizallamiento;
Existen muchos ejemplos en el mundo de terrenos mineralizados con esta historia estructural, en particular la gran mayoría de terrenos Arcaicos.
Zona de Deformación Cadillac-Larder Lake en intensidad magnética total (Ford et al., 2007)
Rouyn-Noranda
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Condiciones de Compresión & Depósitos
El espesamiento de la corteza se asocia con gran flujo termal, magmatismo, metamorfismo y deformación;
Estos procesos pueden generar actividad hidrotermal y aportar a la formación de depósitos minerales.
Lydon, 2007
Imagen de la geometría del Oceano Pacífico y de los Andes (Rosenbaum et al., 2005)
Depósitos tipo pórfido Cu-Au y arquitectura estructural regional de los Andes en el Norte de Chile (Richards, 2003)
Intersecciones de fallas controlan la ubicación del magmatismo y la formación de depósitos minerales
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Applied Structural Geology in Exploration and Mining Santiago, April 29-30, 2013
Tendenciad Estructurales & Distribución Porfírica
Tomado de Gruen et al. (2010)
Pueden ser agrupados, incluso a lo largo de estructuras lineales (p. ej. Zonas de Fallas de Atacama / Domeyko);
Pueden ser aislados (p.ej. Bingham Canyon, Pebble);
Controlados por la subducción (compresión), pero los escenarios estructurales locales pueden variar.
Tomado de Sillitoe (2010)
En terrenos Arcaicos con múltiples deformaciones, las estructuras regionales controlan la ubicación de los campamentos de oro; depósitos de oro individuales se observan a lo largo de fallas secundarias.
En condiciones de compresión:
Espere sistemas de vetas con buzamientos abruptos y plunges subhorizontales, asociados a vetas de relleno de falla a lo largo de fallas inversas;
Tenga en cuenta que la deformación pos-depositación puede afectar la geometría y el plunge del depósito.
Sección longitudinal de la mena de Cu-Zn-Au Flin Flon-Triple 7-Callinan: VMS depósito deformado en el Paleoproterozoico (Ames & Jonasson, 2007).
Targeting en Condiciones de Compresión
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Condiciones de Rumbo / Wrench
Ocurren cuando las placas continentales se deslizan (convergencia oblicua).
Condiciones de Rumbo
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Tienen las siguientes características principales:
Segmentos largos y rectos con movimiento de rumbo puro (zonas de desplazamiento principal - ZDP);
Sentido y cantidad de compensación horizontal constante en gran variedad de características geológicas (y de paisaje);
Buzamiento subvertical pero con geometría compleja;
Falla San Andreas, California, USA
Condiciones de Rumbo: Arquitectura de Fallas
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Pocas variaciones en la linealidad llevan a una intensa complejidad estructural local;
Puede formar ares de levantamiento local extremo o de rápida subsidencia profunda;
Fallas individuales son fáciles de cartografiar ya que generalmente tienen trazas lineales en planta.
Falla Altyn Tagh, Plateau Tibetano (zona de colisión India-Asia); Cowgill et al., 2004
Condiciones de Rumbo: Arquitectura de Fallas
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Estos sistemas poseen una arquitectura estructural compleja;
Secciones de las fallas pueden ser curvas en planta y en perfil;
Espere curvas de detención y liberación; y
Espere variaciones estratigráficas a lo largo de las fallas.
Condiciones de Rumbo: Características de Fallas
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Fallas de rumbo: Geometría
Anisotropías en la corteza pueden generar saltos, curvas, step-overs y splays a lo largo de las ZDP;
Estas son áreas importantes para la concentración de fluidos y se asocian con la precipitación mineral.
Twiss & Moores, 1992.
Curvas de Liberación (Dilational Jogs)
Se caracterizan por una mezcla de estructuras extensionales, de dilatación y de rumbo.
La dilatación resulta en la adición de material, usualmente minerales precipitados en vetas o brechas.
Potencial para la formación de depósitos!
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Son comunes en fallas inversas o de cabalgamiento. Acomodan la compresión y generalmente causan levantamientos.
Los cabalgamientos pueden generar el piso del jog (salto).
Potencial para la formación de depósitos!
Curvas de Detención (Compressional Jogs)
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ZDP estrechas y sub-verticales en profundidad se expande hacia arriba (splay) hacia la superficie;
Se pueden formar especialmente en curvas, escalones y jogs.
Fallas de Rumbo: Estructuras en Flor
Twiss & Moores, 1992
Twiss & Moores, 1992
Estructuras negativas:
Contienen fallas normales oblicuas; y
Producen subsidencia local (cuencas pull-apart)
Fallas de Rumbo: Estructuras en Flor
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Estructuras de Rumbo en Mapas
PNG highlands – estructura de compresión en flor a lo largo del límite de placas de rumbo sinestral
Grasberg
Porgera
Porgera
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Escenarios de Rumbo-deslizamiento y Depósitos Epitermales
From Montgomery (2012)
Lagunas Norte en relación con jogs con antecedentes tanto sinestrales como de rumbo-deslizamiento dextral.
Depósito Epitermal de Plata Cerro Bayo, Chile
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Lineación, orientación de la veta extensional y forma dilational jog todas indican un sistema de vetas formado en un sistema de falla de rumbo-deslizamiento sinestral.
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Tomado de Maksaev et al. (2010)
Escenarios de Rumbo-deslizamiento & Depósitos de Pórfido
Tomado de Oyarzun et al. (2001)
Cu Au Mo.
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~36 Ma depósito Chuquicamata en Chile
Tomado de Ossandon et al. (2001)
Escenarios de Rumbo-deslizamiento & Depósitos de Pórfido
Cu Au Mo.
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Escenarios de Rumbo-deslizamiento & Depósitos IOCG
Tomado de Maksaev et al. (2010)
Tomado de Benavides et al. (2007)
Cu Au Mo.
La mina Bogoso se encuentra a 60km al SW de Ashanti a lo largo del mismo sistema regional de fallas de rumbo;
La mineralización de oro se genera en curvas a lo largo del sistema de rumbo;
Note que la geometría de las vetas se asocia con curvas opuestas!
Condiciones de Rumbo & Depósitos
En condiciones de rumbo:
Espere sistemas de vetas con buzamientos abruptos y plunges subverticales, asociados a curvas a lo largo de fallas de rumbo;
Cuando curvas opuestas ocurren a lo largo del sistema de fallas de rumbo se pueden generar sistemas de vetas extensionales y de compresión;
Márgenes de placas activos son la ubicación ideal para la formación de depósitos en condiciones de rumbo.
Targeting en Condiciones de Rumbo
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Reactivación de Fallas e Inversión de Cuencas
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Fallas extensionales formadas durante la formación de cuencas son generalmente reactivadas durante compresión subsecuente en un proceso conocido como inversión de cuencas;
Este es un proceso importante en la modificación de la geometría de depósitos existentes (p.ej. VMS) así como en la generación de nuevos depósitos
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Fallas rotacionales lístricas y fallas de detachement se reactivan como cabalgamientos;
Los sedimentos en la cuenca se pliegan y se arrastran hacia la falla;
Fallas de transferencis se reactivan como fallas de rumbo, acomodando el movimiento entre segmentos individuales de cabalgamiento.
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Inversión de Cuencas: Cinturón de Cu de Zambia
Fallas normales previas se relacionan con litologías
permeables en la cuenca localizando la
mineralización estratiforme.
Copper-bearing unit
La inversión de la cuenca y la reactivación de fallas normales produce una pila de cabalgamiento imbricado;
La mineralización de cobre
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Inversión en el campo

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La arquitectura estructural extensional influye en la geometría de compresiones subsecuentes.
Inversión de Cuencas & Depósitos
La intersección de cabalgamientos y fallas de…

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