Estudio del Levantamiento de la Sierra de Valle Fértil (Provincia de San Juan)

Comenzamos preparando cartas básicas de isoanómalas de Aire Libre, Bouguer e Isostáticas. Ellas fueron filtradas en 2 y 3D mediante cinco métodos: 1) Superficies de Tendencia, 2) Descomposición en Valores Singulares, 3) Método Frecuencial, 4) Prolongación Ascendente e Inversión y 5) Suavizado Manual. Las cartas muestran significativos gradientes horizontales de “g” en el límite oeste con la Cuenca del Bermejo.

Además fueron determinadas consistentemente las anomalías residuales y regionales con el fin de preparar modelos corticales.
El estado isostático calculado en la Hipótesis de Airy reveló subcompensación. Ella se mantiene si consideramos heterogeneidades en el manto superior (positivo gravimétrico debido a la subducción fría de la Placa de Nazca).

No obstante debemos destacar que en este caso las profundidades de Moho determinadas mediante Inversión gravimétrica presentan consistencia con los resultados sísmicos. Encontramos valores bajo la sierra de 47 km ( en promedio).

Los modelos gravimétricos corticales involucran la profunda megafracturación Desaguadero-Bermejo, densos materiales corticales ascendidos o anexados, fuerte compresión y levantamiento de la Sierra ante fallamiento lístrico con superficie de despegue en corteza intermedia. Los acortamientos calculados son del orden de 20 km, coherentemente con valores recientemente informados por otros autores para esta comarca.

CAPITULO I

I.1- Introducción 2
       I. l. a- Objetivos 2-4
       1.1 .b- Ubicación y descripción de la Sierra 4
I.2-Mediciones Gravimétricas 4-6
I .3- Anomalías de Gravedad – Reducciones Gravimétricas 6-8
       I.3.a- Corrección por efecto sedimentario 8-12
       I.31.b- Análisis de las cartas 13
       I .3.c- Análisis de gradientes en perfiles 13-14
1.4- Mediciones Magnéticas complementarias 14-17
1.5- Reducción de anomalías Magnéticas al polo 17-20
1.6- Antecedentes Geológicos-Geofísicos 20-34

CAPITULO II

II.1- Elección de Densidades 35 
II.2- Distintos Métodos de Obtención de la anomalía Regional y sus Residuales
        II.2.a- Superficies de Tendencia 35-39
        II.2.b- Método SVD 39-41
        II.2.c- Método Frecuencial 41-49
        II.2.d- Prolongación Ascendente e Inversión 49-54
        II2.e- Métodos Manuales
                  Regional por Suavización 54
II.3- Consistencia entre los Filtros 54-68

CAPITULO III

III.1- Isostasia 69
III.2- Análisis Isostático 3D 69-79
III.3- Análisis Isotático 2D 79-95
III.4- Análisis Flexural
        III.4.a- Teoría de Flexión Elástica 96-97
        III.4.b- Modelos Flexurales 97-107

CAPITULO IV

IV. 1- Excesos de Espesores Corticales en el segmento pampeano 108-109
IV.2- Acortamiento 109-110
IV.3- Subduccíón Subhorizontal de la Placa de Nazca 110-116
IV.4- Discusión 116-117
IV.5- Modelos Gravimétricos en la Sierra de Valle Fértil-La Huerta
        IV.5 .a- Evaluación gravimétrica del exceso de masas densas en superficie 118
        IV. 5.b- Intrusión de materiales magmáticos en corteza superior y justificación del gradiente 118-120
        IV.5.c- Compresión y Rotación 120-122
                IV.5.c. 1- Modelo I 122-123
                IV.5.c.2- Modelo II 124-130
        IV.5.d- Modelo de Sutura ó excesos de densidades laterales producido por discontinuidades entre placas 130-132
                Ubicación de la Paleosutura 132
                IV.5.d.1- Modelo de Bloques 132-136
                IV.5.d.2- Modelos III y IV 136-140
                IV.5.d.3- Mecanismos 140-142
IV.6- Conclusiones 143-145
        -Agradecimientos 146
IV.7- Bibliografía consultada 147-153

a) Las anomalías de Aire Libre y de Bouguer sobre la Sierra de Valle Fértil -La Huerta se encuentran giradas respecto del rumbo general de la sierra (predominantemente NO-SE), hacia una dirección más cercana a la N-S.
Dado que la AAL se encuentra fuertemente contaminada por la topografía (con las masas expuestas) y la AB tiene relación con masas ubicadas por debajo del n.m.m., y ambas presentan la misma morfología sobre la sierra de Valle Fértil-La Huerta; concluimos que prevalece sobre ambas, el efecto positivo debido a masas anómalas ubicadas por debajo del n.m.m. y en corteza superior (como lo indica el tamaño de la anomalía) por sobre el efecto de la topografía.

b) Existe una significativa correlación entre las anomalías gravimétricas y las anomalías magnéticas, destacando claramente en ellas la separación entre la cuenca del Bermejo y la Sierra de Valle Fértil, cambiando ambas su signo coincidentemente sobre la megafractura Desaguadero- Bermejo. El par negativo-positivo con fuerte gradiente es justificado en todos los modelos mediante pares de déficit-excesos de masas muy próximos separados por la prolongación en profundidad de la falla Desaguadero-Bermejo.

c) Se han aplicado métodos de filtrado (3D): Superficies de Tendencia y SVD; con la variante propuesta por Zeng (1989) y aplicada a los métodos S VD por Lyrio et. al. (1993). Ambos métodos proporcionan anomalías residuales positivas sobre la Sierra de Valle FértilLa Huerta cuyo valor máximo es del orden de los 30-40 mGal.

d) Los resultados obtenidos luego de la aplicación del método Frecuencia) (2D), sugieren la conexión entre la anomalía residual y su ubicación en corteza superior.

e) con la excepción de método de Prolongación Ascendente e Inversión (3D), existe una gran consistencia entre todos los demás métodos de filtrados utilizados, indicando todos ellos una anomalía de Bouguer residual positiva sobre la Sierra de Valle Fértil-La Huerta.

f) en todas las cartas de anomalías se destaca el elevado gradiente gravimétrico coincidente con la megafractura Desaguadero-Bermejo, indicado por el notable acercamiento de las isolíneas al cruzarla.

g) en las cartas de anomalías, se percibe la importancia de considerar: el efecto gravimétrico de la raíz andina y el efecto gravimétrico del relleno sedimentario de las cuencas vecinas, ambas contaminan la anomalía de Bouguer sobre la Sierra de Valle FértilLa Huerta, de modo que la interpretación debe contemplarlos.

h) del análisis isostático se realizó en base a los sistemas: local o de Airy y regional tanto Flexural (o de Vening Meinesz) como viscoelástico.
Para el sistema de Airy las anomalías isostáticas son muy positivas (+80, +100 mGal) revelando no solo la falta de raíces compensadoras, sino que existen además masas anómalas positivas en corteza superior como ya lo señalamos cuando tratamos a las anomalías residuales.
Para el sistema Flexural elástico se utilizaron espesores equivalentes Te=33, 15, 10 y 5 km. Aún en este último caso en el cual nos acercamos al modelo de Airy, el parámetro flexural se mantiene grande proporcionando longitudes de onda mayores que las correspondientes a la anomalía de Bouguer observada. De igual modo se variaron los parámetros flexurales viscoeláticos (con Te= 10 y 5 km), indicando solo pequeños cambios en las longitudes de onda bajo la sierra y de signo contrarío. Esto descarta un comportamiento regional.
Se infiere que la Sierra de Valle Fértil-La Huerta exhibiría un estado de subcompensación isostática, expresado por la falta de raíz hidrostática compensadora e indicado por las anomalías isostáticas positivas. Los resultados (3D) estarían de acuerdo con lo esperado para esta sierra ya que investigaciones anteriores (2D) para las Sierras Pampeanas por: Introcaso et al. (1987), Introcaso-Lion (1988), Martínez et al.(1994.b), Miranda-Introcaso (1993), indican que se habrían elevado sin desarrollar las raíces compensadoras predichas o con el crecimiento de raíces insuficientes; el escaso ancho de esta sierra (Valle Fértil) determina un sobrepeso que puede ser soportado por la corteza sin el desarrollo de raíz.

í) El exceso de masas señalado por las anomalías de gravedad, en particular con la anomalía isostática, predice un movilismo futuro descendente, cuando los efectos compresionales reconocidos actualmente sean minimizados, por ejemplo por una menor velocidad de convergencia entre las placas oceánicas y continental.

j) Dado que los resultados sísmicos señalan un espesor cortical con 10 km en exceso respecto del modelo gravimétrico sin apoyo sísmico; concluimos que la influencia positiva de la placa de Nazca, en subducción aplastada, permite aumentar el espesor cortical en 10 km consistentemente con el Moho obtenido desde sismología.

k) Los Acortamientos calculados considerando conservación de masas para la porción de Sierras Pampeanas, desde Precordillera (sin incluirla) al oeste, atravesando las Sas. de Valle Fértil-La Huerta y Chepes, sin incluir Sierras de Córdoba, se encuentran en el orden de los 60-80 km, para los perfiles ubicados a los 31° y 30°30′ S, respectivamente. Mientras que los Acortamientos calculados para la Sa. de Valle Fértil varían de 16 a 28 km para las mismas latitudes.

1) Nuestra interpretación que justificaría la anomalía residual positiva encontrada sobre la sierra de Valle Fértil-La Huerta se apoya en dos modelos probables y derivaciones de estos:

Modelo I) ascenso por fallamiento lístrico que se iniciaría en el Moho, simplificando el modelo de corteza en dos capas de densidades: 2.7 g/cm³ (corteza superior) y 2.9 g/cm³ (corteza inferior). También incluimos en el modelo el emplazamiento de materiales máficosultramáficos (como fuera mencionado, anteriores al ascenso) en corteza superior, con contrastes de densidad +0.47g/cm³
Modelo II) un modelo de ascenso rotacional a través de fallamiento lístrico que se iniciaría en corteza intermedia, asimilando la corteza a un modelo de densidades variables con la
profundidad (exponencial), este modelo también contempla los materiales densos provenientes del manto y se apoya en resultados de sismología (excesos de velocidades=intrusivos densos).
Se calcularon modelos que también consideran la interacción entre la placa Sudamericana y la placa de Nazca subductada, y con discontinuidades laterales de densidad en la corteza (terrenos diferentes, para-autóctonos o alóctonos), determinando profundidades del Moho que se ajustan a la obtenidas con sismología y bloques que responderían a: Chilena (?s = 0 g/cm³), Precordillera (?s = +0.03 g/cm³), Sierras Pampeanas Occidentales (sierra de Valle Fértil-La Huerta (?s = +0.07 g/cm3)) y Sierras Pampeanas Orientales (?s = 0 g/cm³). No obstante el elevado gradiente ubicado sobre la megafractura Desaguadero.Bermejo, solo se reproduce cuando se incluye en el modelo el efecto gravimétrico negativo de la Cuenca del Bermejo aledaña a la sierra (?s = -0.3 g/cm³). Estos modelos (IR y IV) representan dos variaciones generalizadas de los anteriores (Modelos I y 1I), estos podrían responder a modelos colisionales o a suturas entre bloques para-autóctonos; gravimétricamente no se puede decidir entre uno u otro. Posterior a la colisión ocurren los mecanismos de rotación mediante fallamiento lístrico que justifican el levantamiento de la Sierra de Valle Fértil-La Huerta. Las densidades diferenciales utilizadas se pueden justificar ampliamente por los materiales máficos – ultramáficos y anfibolitas registrados en superficie, en particular para el bloque de la Sa. de Valle Fértil serían necesarios un 14 % de materiales máficosultramáficos intruídos, para elevar en promedio la densidad diferencial en +0.07 g/cm³.

m) El análisis del total de resultados nos lleva a proponer los siguientes mecanismos responsables del levantamiento de la Sierra de Valle Fértil: adición de materiales magmáticos, máficos-ultramáficos, compresión dúctil-frágil con ascenso mediante empujes sobre fallamiento lístrico.
Contemplando todas las evidencias geológicas-geofísicas se proponen modelos gravimétricos corticales que involucran: la megafracturación Desaguadero-Bermejo; densos materiales corticales ascendidos o anexados; fuerte compresión; levantamiento de la sierra ante fallamiento lístrico con superficie de despegue en corteza intermedia.