Caracterización isostática del sector volcánico del margen continental argentino

Abstract

La idea general en la que se basa esta tesis es encontrar una relación entre las anomalías de gravedad y las características volcánicas del sector del margen continental argentino, utilizando datos de anomalías de gravedad derivadas de misiones de altimetría satelital, de anomalías de gravedad marina y datos de espesor sedimentario para estimar la anomalía isostática con diferentes modelos y metodologías que aportan a la caracterización gravimétrica de la región. Inicialmente se emprendió la tarea de organizar los datos de anomalías gravimétricas de aire libre en la región y compilar los datos en una base de datos consistente y documentada. Para ello se compararon grillas de anomalías de gravedad de aire libre derivadas de misiones de altimetría satelital con anomalías de gravedad marina calculadas a partir de datos de cruceros en el margen argentino y zona oceánica adyacente. Se analizaron los datos de barco de distintas campañas realizadas en épocas diferentes y en una primera etapa se organizaron en una base de datos común, a partir de la cual se crearán versiones mejoradas con nuevas correcciones. Otro objetivo específico consistió en comparar el cálculo de la anomalía de Bouguer con dos métodos. El primer método utiliza la relación entre topografía y gravedad con el desarrollo de Parker en el dominio de Fourier y el segundo método calcula la anomalía de Bouguer completa (Bullard A, B o C) en varios rangos de distancias con diferentes aproximaciones para la atracción de prismas rectangulares y cónicos en las cercanías de la estación. El propósito de este análisis fue validar una metodología de cálculo para la anomalía isostática utilizando transformada de Fourier, en una amplia región del mar argentino con el esquema de Airy. Una vez validada la metodología de cálculo, se trabajó en otro de los objetivos específicos, que consistió en investigar el mecanismo de compensación de tipo Airy con un esquema de tres interfaces utilizando las metodologías que se describen a continuación: 1) en sentido directo con diferentes aproximaciones del desarrollo de Parker a través del cálculo de tres interfaces con compensación isostática local. 2) invirtiendo la anomalía obtenida en 1), determinando la deflexión del Moho necesaria para compensarla (anularla) utilizando el mismo esquema de tres interfaces y un método iterativo con más términos en la inversión. La interfaz corteza-manto (Moho) así calculada representa una superficie más realista que la calculada con un término en la inversión y que la estimada con datos de topografía y espesor sedimentario, pero no deja de ser un ensayo para probar los métodos numéricos. Si bien el experimento constituye una suposición esquemática para probar los métodos numéricos, encontramos que en la comparación con el único perfil de refracción digitalizado disponible, la interfaz “Moho” invertida reproduce bastante bien el Moho modelado en dicho perfil, para el caso del método iterativo. Luego se ha focalizado en la aplicación de las técnicas <i>backstripping</i> y Modelado de Gravedad Orientado por los Procesos (POGM, Process Oriented Gravity Modelling). El <i>backstripping</i> es una técnica cuantitativa basada en la remoción de la carga desde el basamento, aplicada bajo las hipótesis de isostasia de Airy o flexural, asumiendo conocida la carga sobre la corteza ejercida por el agua y los sedimentos, lo que supone que conocemos el espesor sedimentario. La grilla de espesor sedimentario utilizada ha sido compilada de varias fuentes de datos, resultado de digitalizaciones de mapas publicados y tiempo de ida y vuelta de la señal sísmica, con una densidad constante y no incorpora datos de estratigrafía de pozos. A partir de la ecuación del <i>backstripping</i> es posible determinar la subsidencia tectónica directamente desde datos estratigráficos. Dicha ecuación consta de tres términos: el primer término (a), tiene en cuenta la profundidad del agua, el segundo (b), considera la carga de los sedimentos y el tercero considera la carga del nivel del mar (c). Aplicamos la técnica <i>backstripping</i> a perfiles y así pudimos estimar la profundidad del basamento en ausencia de sedimentos, es decir la paleobatimetría en el tiempo del <i>rift</i>, que ha sido calculada teniendo en cuenta todo el espesor de sedimentos sin diferenciación de edades. En esta etapa no se han hecho consideraciones acerca de la porosidad de los sedimentos, parámetro que entra en juego en los procesos de compactación y descompactación. Para el caso de <i>backstripping</i> flexural se hacen las mismas suposiciones que para el caso de Airy y se define el parámetro apropiado en el espacio de los números de onda que modifica la respuesta de Airy produciendo la respuesta flexural. El Modelado de Gravedad Orientado por los Procesos combina la técnica <i>backstripping</i> con técnicas de modelado de gravedad. Utiliza información sísmica del espesor sedimentario y del volcanismo presente (SDRs (por sus siglas en inglés: Seaward Dipping Reflectors) e intraplaca) en la configuración del margen actual, para estimar la anomalía de gravedad que está asociada a los procesos: <i>rifting</i>, sedimentación y magmatismo. El objetivo de POGM es discriminar la contribución que los diferentes procesos geológicos aportan a la anomalía observada y el objetivo del <i>backstripping</i> es determinar la geometría del margen al tiempo del <i>rift</i>. Se considera que los resultados obtenidos en esta Tesis son ampliamente satisfactorios y que el método constituye la base necesaria para una buena interpretación de las anomalías de gravedad en las regiones marinas. Aunque en esta Tesis se han obtenido resultados interesantes para el análisis de la isostasia, no hemos llegado a una caracterización amplia de los márgenes volcánicos a partir de la gravedad. Consideramos que hace falta más trabajo de experimentación y análisis geológico. De todos modos la puesta a punto de los métodos de cálculo, la ejercitación y análisis de los mismos con datos reales constituye un aporte muy valioso para el estudio del margen argentino.