EL CONCEPTO DE SUBSIDENCIA: APLICACIÓN PARA LA CUENCA DE MICHIGAN

Hola a todos, volvemos de nuevo, con algo de retraso eso sí, pero con ganas de explicaros algo sobre el análisis de cuencas. En esta ocasión vamos a intentar explicaros, de forma espero que fácil como se forma una cuenca, en este caso la de Michigan.

 Como algunos de vosotros sabréis, al menos mis compañeros de Granada, una cuenca sedimentaria se forma por la interacción entre el manto y la litosfera. Esta dinámica se ve reflejada mediante tres tipos de respuestas litosféricas debidas a los esfuerzos, estos mecanismos son:

-La Subsidencia

-Elevación

-Fracturación y separación de bordes

 De todos estos mecanismos el principal en mi opinión es el de subsidencia, ya que sin  él no podríamos generar el espacio para que se depositen sedimentos.

Para los que no lo sepáis la subsidencia, diciendo de manera fácil, un mecanismo por el cual la superficie se hunde respecto a un nivel de referencia.

Los principales procesos que dan lugar a la subsidencia:

1.  Extensión de la corteza por tensión (subsidencia mecánica).
2.  Contracción térmica causada por el calentamiento-enfriamiento de la corteza y el manto (subsidencia térmica).
3.  Deformación flexible o elástica por carga.

En la siguiente imagen (tomada directamente del material didáctico de la asignatura de paleogeografía y análisis de cuencas), podéis ver de forma gráfica cómo interactúan los procesos litosféricos que dan lugar a una cuenca sedimentaria.

Imagen 1: Breve Esquema de los mecanismos de respuesta litosférica

Ahora que  os he introducido un poco sobre subsidencia, podemos hablar un poco sobre los procesos de subsidencia que originaron la cuenca de Michigan.

La subsidencia de la cuenca de Michigan podemos clasificarla como una subsidencia de origen  tectónico.

Los cambios que se pueden observar en el ratio de subsidencia soportan un modelo episódico, quedando separada la subsidencia total de la cuenca en dos componentes, subsidencia mecánica debida a esfuerzos tectónicos y subsidencia por carga debida al peso de la carga de sedimento (Steckler and Watts, 1978).

En la Imagen 2 podemos ver datos sobre la subsidencia de la cuenca, obtenidos estos mediante pozos de perforación profunda cerca del centro de la cuenca y como se relaciona esta con episodios orogénicos de los Apalaches, estos datos de subsidencia soportan el modelo de subsidencia episódica.

Podemos observar hasta 4 secuencias de subsidencia:

• -Secuencia A: (Cam-Ordovícico medio) muestra un subsidencia muy rápida debida esta a extensión litosférica.
• -Secuencia B: (Ordovícico medio) el ratio de subsidencia aumenta asociado a la subsidencia del centro de la cuenca.
• -Secuencia C: (Ordovícico medio- Silúrico inferior) Muestra la fase más lenta de subsidencia en la cuenca, que corresponde con el cese de la subsidencia del centro de la cuenca.
• -Secuencia D: Aumento rápido de la subsidencia durante la secuencia deposicional.

  
  

  Imagen 2: Curva de subsidencia tectónica (desde el Cámbrico al Silúrico) (arriba) y correlación temporal de los eventos orogénicos en los Apalaches con la secuencia estratigráfica de la cuenca de Michigan (abajo) (Bond et al., 1988).

El modelo de subsidencia episódica de la cuenca, también se puede ver registrado en la arquitectura de las facies deposicionales de la cuenca.

Mecanismo de Subsidencia:

Algunos estudios (Turcotte et al. 1984; DeRito et al., 1986) sugieren que una corteza inferior con baja viscosidad puede causar desacoplamiento en el comportamiento mecánico entre la corteza superior y el manto superior. Los periodos que antes indicamos como de subsidencia central podríamos explicarlos por un mecanismo de adelgazamiento cortical y un desarrollo de la zona de baja viscosidad, inducido estos por la esfuerzos tectónicos; para resumiros, la subsidencia en esta cuenca esta gobernada por la tectónica.

Los episodios de mayor o menor subsidencia que cite con anterioridad podemos ilustrarlos en la siguiente imagen:

Imagen 3: sección simplificada de la litosfera para demostrar como la subsidencia tectónica produce adelgazamiento cortical ( Howell, P.D. & van der Pluijm, B.A.; Geology, 1990).

La parte “A” corresponde a un periodo sin actividad tectónica, donde un exceso de masa en la parte superior de la corteza esta soportado flexuralmente por una listosfera mas espesa. Al desarrollar una zona de baja viscosidad en la corteza inferior, la corteza en su conjunto se desacopla del manto superior y el exceso de masa que antes se encontraba sustentado por toda la corteza, queda ahora solamente sustentado por la parte superior, por lo que esta parte de la corteza se hunde, subsidiendo en la zona de baja viscosidad, (Esquema “B”).

Espero que con esta última imagen halláis entendido un poco el por qué se produce esta subsidencia asociada a la zona de baja viscosidad. Esta zona, puede ser debida: a un incremento de la temperatura (karner et al., 19830), a un incremento de el estrés/esfuerzo intracortical (DeRito et al. 1983, 1986) o bien a una elevada presión de fluido (Etheridge et al., 1984).

En este aspecto, podemos considerar que los pulsos tectónicos originados por la orogenia de los Apalaches controlan en mayor o menor medida estos esfuerzos, afirmando que los episodios de mayor o menor subsidencia están relacionados con ellos.

Como conclusión:

• La cuenca de Michigan no tiene un único episodio de subsidencia, si no que, podemos caracterizarla como varios episodios de distinta magnitud
• La correlación temporal de estos episodios con las secuencias orogénicas de los Apalaches nos pueden indicar cierta relación.
• Por último, al comprender el mecanismo de subsidencia de la cuenca de Michigan, podemos deducir que esas secuencias orogénicas reactivan o no la subsidencia de la cuenca.

Espero que esta entrada os haya ayudado a entender mejor el concepto de subsidencia, y como interviene este mecanismo en la formación de una cuenca. Nos vemos en futuras entradas.

Un saludo.

BIBLIOGRAFÍA Y FUENTES:

-DeRito, R.F. et al., 1983 Mechanism of subsidence of ancient rift cratonic rift basin. Tectophysics, v94 , p. 141-168.

-DeRito, R.F. et al., 1986. A foward approach to the problema of nonlinear viscoelasticity and the thickness of the mechanical lithosphere. Journal of Geophysical Research, v91, p. 3551-3557.

-Etheridge, M.A. et al. 1984. Hight fluid pressures during regional metamorphism and deformation: Imolications for mass transport an deformation mechanism. Journal of Geophysical Research, v.89, p. 8295-8313.

-Howell, P.D. & van der Pluijm, B.A., 1990. Early history of the Michigan Basin: Subsidence and Appalachian tectonics.  Geology v.18, p. 1195-1198.

-Karner, G.D. et al. 1983. Long-term thermomechanical properties of the continental lithosphere. Nature, v 304, p. 250-253

-Steckler, M., and Watts, A.B., 1978. Subsidence of the Atlantic-type continental margin off New York. Earth and Planetary Science Letters, v. 41, p. 1-13. 

-Turcotte, D.L. et al. 1984. The role of intracrustal asthenosphere on the behavior of major strike-faults. Journal of Geophysical Research, v.89, p. 5801-5816