Simulación experimental y teórica de la volatilización de carbonatos y/o sulfatos generados por el impacto de Chicxulub y sus implicaciones para la extinción masiva del Cretácico/Paleógeno
Resumen Abstract Índice Conclusiones
Navarro Aceves, Karina Fabiola
2025-A
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Resumen
La forma de la topografía de la superficie en la parte sur del territorio colombiano es el resultado de la deformación producida por la subducción de la placa de Nazca debajo de la Placa de Suramérica. Se genera un modelado numérico termo-mecánico para solucionar varias ecuaciones que describen los fenómenos físicos principales asociados a calor y esfuerzo. Este proceso de subducción es modelado bajo el marco de la mecánica de los medios continuos. Se presenta la evolución en la subducción escogida modelando los escenarios en aproximadamente 150 millones de años desde el periodo geológico Jurásico hasta ahora, parametrizado por el control que ejerce la forma de la topografía actual. Este modelamiento se realiza con el programa computacional MatLab y se tienen en cuenta códigos computacionales de varios autores que están trabajando en estas soluciones. Un aspecto fundamental es discretizar el espacio basándose en coordenadas planas formando un grillado de 24.888 marcas y representando un área de 300 km de alto y 3000 km de largo sobre la latitud de 3° grados. Se determinan esfuerzo, temperatura, composición, velocidad, geometría y propiedades de las cortezas oceánica y continental para un total de 10 escenarios. El código i3Elvis resulta ser un código robusto para modelar fenómenos de la subducción tales como; la ruptura, ángulo bajo con respecto al horizonte de la placa oceánica. Pero no resulta ser efectivo para el desprendimiento de la placa cuando se adhiere un terreno oceánico. Se genera un modelo de geometría actual de las rocas involucradas en la subducción por medio de datos de gravimetría y magnetometría, el cual, es el objetivo de llegada del modelamiento.
The shape of the surface topography in the southern part of the Colombian territory is the result of the deformation produced by the subduction of the Nazca plate under the South American Plate. We generate a thermo-mechanical numerical modeling to solve several equations that describe the main physical phenomena associated with heat and stress. We model this subduction process under the framework of continuum mechanics. We present the evolution in the chosen subduction modeling the scenarios in approximately 150 million years from the Jurassic geologic period until now, parameterized by the control exerted by the shape of the current topography. This modeling was carried out with the MatLab computer program and computer codes of various authors who are working on these solutions were taken into account. A fundamental aspect is to discretize the space based on plane coordinates, forming a grid of 24,888 marks and representing an area 300 km high and 3000 km long on the latitude of 3° degrees. We determined stress, temperature, composition, velocity, geometry, and properties of the oceanic and continental crusts for a total of 10 scenarios. The i3Elvis code turned out to be a robust code to model subduction phenomena such as; the rupture, low angle with respect to the horizon of the oceanic plate. But it did not turn out to be effective for plate detachment when an oceanic terrain is attached. We generated a current geometry model of the rocks involved in the subduction through gravimetry and magnetometry data, which was the goal of the modeling.
Keywords: 2D model, subduction, thermo-mechanical, Eulerian, Lagrangian and Colombia modeling.
1. Determinación de la deformación y el esfuerzo euleriano de la esquina noroccidental de
Suramérica, Colombia 3
Resumen 3
Abstract 3
Introducción 4
1.1 Marco geológico 4
1.2 Datos de GPS 6
1.3 Metodología 7
1.4 Procedimiento y Resultados 10
1.5 Conclusiones 19
1.6 Agradecimientos 19
1.7 Bibliografía 20
2. Determinación de la profundidad del Moho y del modelo 2D de la subducción en el sur de Colombia por medio del método de inversión con datos gravimétricos 23
Resumen 23
Abstract 23
Introducción 24
2.1 Metodología 25
2.1.1 Anomalías gravimétricas 27
2.1.2 Teorema de la Divergencia 27
2.1.3 Gravedad Teórica Normal 28
2.1.4 Anomalía de Aire Libre o de Radio 28
2.1.5 Anomalía de Bouguer Simple 29
2.1.6 Anomalía de Bouguer Total 30
2.1.7 Algoritmo 3DINVER 32
2.1.8 Gravedad observada por satélites 33
2.2 Procedimiento y Resultados 34
2.3 Conclusiones 41
2.4 Agradecimientos 41
2.5 Bibliografía 41
3. Modelo 2D de la subducción determinado por el método inverso con datos Magnéticos en el sur de Colombia 45
Resumen 45
Abstract 45
Introducción 45
3.1 Metodología 46
3.1.1 Anomalías magnéticas 48
3.1.2 Corrección de variación diurna 48
3.1.3 Corrección geomagnética 49
3.1.4 Reducción al Polo 49
3.2 Metodología y Resultados 49
3.3 Inversión Magnética 52
3.4 Conclusiones 53
3.5 Agradecimientos 54
3.6 Bibliografía 54
4. Modelado de deformación termo-mecánico de la zona de subducción del sur de Colombia 57
Resumen 57
Abstract 57
Introducción 58
4.1 Marco geológico 58
4.2 Metodología 63
4.2.1 Ecuación de Continuidad 63
4.2.2 Ley de la conservación de la cantidad de movimiento 64
4.2.3 Ley newtoniana del rozamiento viscoso 67
4.2.4 Solución de la ecuación de calor 68
4.2.5 Discretización del espacio y condiciones de frontera 69
4.2.6 Erosión 70
4.2.7 Código 70
4.3 Procesamiento y Resultados 71
4.4 Conclusiones 84
4.5 Agradecimientos 85
4.6 Bibliografía 85
5. Conclusiones Generales 90
Se da evidencia de los diferentes procesos asociados a la subducción que influyen en la deformación de la corteza o placa continental de Suramérica en Colombia. El modelamiento numérico ha demostrado ser una eficiente herramienta para entender el marco geológico de la historia de la subducción. Los diferentes escenarios de modelamiento geológico constituyen modelos validados de la subducción.
El procedimiento presentado indica el modelo inicial abarcó horizontalmente una longitud mayor a 3000 Km, con una profundidad de 300 Km y un tiempo que abarca los 150 Ma. Se demuestra que es útil subdividirlos en modelos más pequeños pero representativos y con valores recurrentes de entrada/salida, de tal manera que la salida del uno sea la entrada del otro. Se sugiere que cada escenario sea un proyecto de investigación debido al gran número de parámetros involucrados y al tiempo de procesamiento para hacer un mayor ajuste
Los regímenes de esfuerzo fueron influenciados directamente por le inclinación de la placa oceánica que subduce. El ángulo más pequeño con respecto a la horizontal produce compresión y cuando el ángulo es más grande produce extensión en la placa continental. Es fundamental ajustar la distribución de las marcas eulerianas y lagrangianas con las condiciones de Courán ( ).
Las imágenes mostradas en el esquema evolutivo de la subducción dan a entender que cuando un terreno de acreción se adhiere al continente, la placa oceánica se desprende y baja por la celda de convención del manto superior. Pero este fenómeno no ocurrió en el modelamiento presentado. Para lograrlo se adelgazó la placa oceánica hasta desaparecerla. Esto nos muestra un campo de acción en la investigación del modelamiento.
Los datos de entrada del modelamiento deben ser de la zona a modelar. Por esta razón en los capítulos primero al tercero se determinan; la velocidad de la placa oceánica, los esfuerzos, las deformaciones, las densidades de los diferentes tipos de rocas y las geometrías de llegada.
El procesamiento de datos GPS permiten la determinación de los valores de deformación y los esfuerzos que la producen a escala regional. Se elige como representativo el perfil a una latitud de 3° que contiene un esfuerzo de Euler con una extensión máxima de 74 MPa, compresión mínima de 0 MPa, un promedio de 21 Mpa y una deformación 2,32 mm y una velocidad de la placa oceánica de 2 mm al año, con un régimen de esfuerzos extensivos sobre la placa continental.
Se construye un modelo 2D de la subducción entre la placa de Nazca y la sudamericana basado en las anomalías gravimétricas y magnéticas que tiene una muy buena correlación en la geometría de las rocas involucradas y la generada con el modelamiento termo-mecánico de llegada, dando valides al modelo.