Cabalgamiento

Un cabalgamiento o falla de cabalgamiento es un tipo de falla inversa, o sea una rotura en la corteza de la Tierra a través de la cual se ha producido un desplazamiento relativo, en el que las rocas de posición estratigráfica inferior son empujadas hacia arriba, por encima de los estratos más recientes. Las fallas de cabalgamiento son el resultado de fuerzas de compresión.

Cabalgamiento en Qilian Shan, China. Los materiales más antiguos (a la izquierda, en azul y rojo) están "cabalgando" sobre materiales más recientes (a la derecha, en color marrón).

Geometría del cabalgamiento y nomenclatura

Fallas inversas

Diagrama de falla inversa (inclinación del plano falla grande)

Las fallas inversas suelen tener bajos ángulos de inclinación del plano de falla. Una falla de desplazamiento de ángulo grande (superior a 30º) es llamada falla inversa.^[1] La diferencia entre una falla de cabalgamiento y una falla inversa está en su influencia. Una falla inversa se produce principalmente a través de unidades litológicas, mientras que un cabalgamiento por lo general ocurre dentro o con un ángulo bajo respecto de las unidades litológicas. A menudo son difíciles de reconocer los cabalgamientos porque sus ejes de deformación y dislocación puede ser difícil de detectar cuando se producen dentro de las mismas rocas sin desplazamiento apreciable de los contactos litológicos.

Si el ángulo del plano de falla es bajo (generalmente menor de 20 grados respecto de la horizontal) y el desplazamiento del bloque cabalgante (superior) es grande (a menudo en el rango de kilómetros) la falla se llama un cabalgamiento. La erosión puede eliminar parte del bloque cabalgante, creando un fenster (o ventana) cuando el bloque de base sólo se expone en un área relativamente pequeña. Cuando la erosión elimina la mayor parte del bloque cabalgante, dejando sólo restos de materiales de forma similar a una isla descansando en el bloque inferior, los restos forman una isla tectónica o klippe (plural klippen).

Las fallas de cabalgamiento ciegas

Esquema de la evolución de un pliegue de flexión de falla o "rampa anticlinal" por encima de una rampa de cabalgamiento; la rampa presenta zonas de separación en la parte superior de las capas verde y amarilla.

Si el plano de la falla termina antes de llegar a la superficie de la Tierra, se le conoce como falla de cabalgamiento ciego o falla inversa ciega. Debido a la falta de pruebas en la superficie, las fallas ciegas son difíciles de detectar hasta que rompen. El destructivo terremoto de 1994 en Northridge, California, fue causado por un cabalgamiento ciego no descubierto previamente.

Debido a su baja inclinación, los cabalgamientos son también difíciles de apreciar mediante la cartografía donde generalmente las compensaciones litológicas son sutiles, y la repetición estratigráfica es difícil de detectar sobre todo en áreas de penillanura.

Los pliegues de flexión de falla

Los cabalgamientos, en particular los que participan de un estilo de deformación en piel fina (thin-skinned), poseen una geometría llamada de rampa-rellano.^[2] Los cabalgamientos se propagan en su mayoría a lo largo de zonas de debilidad dentro de una secuencia sedimentaria, tales como lutolitas o capas salinas, las cuales son llamadas rellanos. Si la eficacia de la separación se reduce, el corrimiento tenderá a cortar la sección a un nivel estratigráfico más alto, hasta que alcance otra separación o despegue efectivo con el que pueda continuar como en el caso de los lechos planos paralelos. La parte del cabalgamiento que une los dos planos se conoce como una rampa y se forma típicamente en un ángulo de unos 15° a 30° respecto a la base. El desplazamiento continuado de un cabalgamiento sobre una rampa produce un pliegue de geometría característica conocido como rampa anticlinal o, más generalmente, como pliegue de flexión de falla.

Esquema de la evolución de un pliegue de propagación de falla

Los pliegues de propagación de falla

Los pliegues de propagación de falla se forman en la parte superior de una falla de empuje en la que ha desaparecido la propagación a lo largo del desprendimiento entre capas, pero el desplazamiento del cabalgamiento continúa detrás de la parte superior de la falla. El desplazamiento continuo se adapta por la formación de un par asimétrico de pliegues anticlinal-sinclinal. Como el desplazamiento continúa, la punta del cabalgamiento comienza a propagarse a lo largo del eje del sinclinal. Estas estructuras son también conocidas como pliegues de línea de contorno. Con el tiempo la punta cabalgante que se propaga puede llegar a otra capa de desprendimiento o despegue eficaz y se desarrollará una estructura de pliegue compuesto con características tanto de de pliegue de flexión de falla como de pliegue de propagación de falla.

Cabalgamientos dúplex (fallas dobles)

Desarrollo de un cabalgamiento doble (dúplex) por fallo progresivo de la rampa de sustentación (cabalgamiento basal).

Apilamiento antiformal de cabalgamientos imbricados, encontrado durante una perforación en las colinas de la cordillera de Brooks (Brooks Range), Alaska.

Los cabalgamientos dúplex se dan cuando hay dos niveles de desprendimiento o despegue próximos entre sí dentro de una secuencia sedimentaria, como la parte superior y la base de una capa relativamente fuerte de arenisca limitada entre dos capas de lodo relativamente débiles.

Cuando un cabalgamiento que se ha propagado a lo largo del despegue inferior, conocido como cabalgamiento inferior, corta el desprendimiento de la parte superior, conocida como cabalgamiento superior, forma una rampa dentro de la capa más fuerte.

Con el desplazamiento continuo del cabalgamiento, las tensiones más altas se desarrollan en el labio hundido de la rampa debido a la curva de la falla. Esto puede causar la propagación renovada a lo largo del cabalgamiento inferior hasta que de nuevo se cortan para unirse al cabalgamiento superior. Aparecerán nuevos desplazamientos adicionales a través de la rampa de nueva creación. Este proceso puede repetirse muchas veces, formando una serie de fallas de cabalgamiento delimitadas en capas delgadas, conocida como cabalgamientos imbricados o "caballos", cada uno de las cuales posee la geometría de una falla dúplex de pequeño desplazamiento. El resultado final es generalmente un dúplex en forma de pastilla o rombo.

La mayoría de los cabalgamientos dúplex sólo tienen pequeños desplazamientos en las fallas de delimitación entre las capas imbricadas ("caballos") y éstas se buzan desde el antepaís. En ocasiones el desplazamiento de los "caballos" individuales es mayor, de manera que cada uno se encuentra más o menos verticalmente encima del otro, esto se conoce como una apilamiento antiformal o apilamiento imbricado. Si los desplazamientos individuales son mayores aún, entonces, los "caballos" tienen un buzamiento de antepaís.

El mecanismo de cabalgamiento dúplex es muy eficiente para adaptar el acortamiento de la corteza engrosando la sección en lugar de doblarla y deformarla.^[3]

Ambiente tectónico

Las grandes fallas de cabalgamiento se producen en zonas que han sufrido grandes fuerzas de compresión.

Estas condiciones existen en el cinturón orogénico que deriva o bien de dos colisiones tectónicas continentales o de la acreción de la zona de subducción.

El Himalaya , los Alpes , y los montes Apalaches son claros ejemplos de orogenias de compresión con numerosas fallas de cabalgamiento.

Los cabalgamientos se producen en la cuenca de antepaís que se producen en los margenes de los cinturones orogénicos. Aquí, la compresión no da lugar a la formación de montañas apreciables, sino que habitualmente se adaptan por plegado y apilado de los cabalgamientos. En lugar de fallas inversas en general, causan un engrosamiento de la sección estratigráfica.

Los cabalgamientos en la cuenca de antepaís también suelen tener una geometría de rampa-rellano, con los cabalgamientos desplazándose dentro de las unidades con ángulos "planos" muy bajos (entre 1º y 5º) y luego llegando hasta la sección superior en rampas más empinadas (entre 5 y 20º), donde se desvían de las unidades estratigráficas. La identificación de las rampas que se producen dentro de las unidades suele ser problemático.

Los cabalgamientos y los dúplex también se encuentran en las cuñas de acreción del margen de las fosas oceánicas en zonas de subducción, donde los sedimentos oceánicos son enterrados en la placa subducida donde se acumulan. Aquí, la cuña de acreción debe engrosarse hasta en un 200% y esto se logra apilando cabalgamiento sobre cabalgamiento en una mezcla de roca interrumpida, a menudo con un plegamiento caótico. Aquí, las geometrías de rampa-rellano no se observan generalmente porque la fuerza de compresión se encuentra en un ángulo pronunciado respecto de las capas sedimentarias.

Mantos de corrimiento o mantos de cabalgamiento

Los mantos de corrimiento son pliegues-falla (pliegues tumbados), en los cuales se producen cabalgamientos cuyo desplazamiento alcanza varios kilómetros de longitud. En este tipo de pliegues, los materiales superiores se desplazan de su origen (materiales alóctonos) mientras los materiales inferiores permanecen en su posición inicial (autóctonos).^[4]

Cuando los materiales superiores son erosionados, se provocan afloramientos de las capas inferiores (ventana tectónica). A veces, los materiales superiores quedan aislados sobre los inferiores por efecto de la erosión de la capa superior (manto cabalgante), formando una isla tectónica, escama o klippe.

Historia

Las fallas de cabalgamiento no fueron reconocidas hasta los trabajos de Arnold Escher, Albert Heim y Marcel Bertrand en los Alpes, estudiando el cabalgamiento del Glarus, y la aportación de Charles Lapworth, Ben Peach y John Horne trabajando en zonas del frente de cabalgamiento del Moine en Escocia. [2] El hecho de que los estratos más antiguos pudieran, a través de las fallas existentes, encontrarse por encima de los estratos más jóvenes, fue la conclusión a la que llegaron estos geólogos, de forma más o menos independiente, estudiando estos dos ámbitos hacia 1884. Archibald Geikie acuñó en ese mismo año el término de cabalgamiento para describir este conjunto específico de fallas.

"Mediante un sistema de fallas invertidas, un grupo de estratos termina por cubrir una gran amplitud de terreno y en realidad se superponen a los miembros más altos de la misma serie. Las dislocaciones más extraordinarias, sin embargo, son aquellas a las que para distinguirlas hemos dado el nombre de mantos de cabalgamiento. Son fallas estrictamente invertidas, pero con tan baja inclinación que las rocas de su flanco ascendente han sido, por así decirlo, empujadas horizontalmente hacia adelante". Archibald Geikie, 1884. Nature.

Referencias

• Diccionario geológico.

Enlaces externos

• Cabalgamientos. Apuntes de Geología estructural. Geovirtual.
• Thrust (Cabalgamientos)
• Knockan Crag and the Moine Thrust, Scotland
• Appalachian folding, thrusting and duplexing
• Rob Butler's webpage on thrusts