Propuesta de desarrollo de modelos numéricos para analizar procesos geodinámicos en los Andes Centrales (30-36°S)

BARRIONUEVO, M., QUINTEROS, J., MESCUA, J. Y GIAMBIAGI, L.

Simposio; XVI Reunión de Tectónica y V Taller de campo de Tectónica; 2015

En los últimos años, la aplicación de modelos numéricos a la geología, y particularmente a los procesos geodinámicos, ha tomado bastante importancia. Esto se debe a que las escalas de observación humana, son reducidas en tiempo y espacio (profundidad) y a que el vertiginoso avance de la tecnología permite correr sofisticados modelos matemáticos (Gerya, 2010). Por estas razones, los modelos numéricos son una poderosa herramienta para complementar con la información geológica, con el fin de ensayar modelos geodinámicos conceptuales, desde un punto de vista más cuantitativo.Este trabajo presenta la propuesta de tesis doctoral, que consiste en ensayar modelos numéricos termomecánicos para testear los distintos modelos geodinámicos planteados para el orógeno Andino, entre los 30° y 36° de latitud sur, por distintos autores. Se prevé hacer aportes sobre los distintos mecanismos de retroalimentación entre los procesos geodinámicos profundos, constructores del relieve, y procesos superficiales, destructores del mismo, tal como lo proponen las teorías geodinámicas más innovadoras de las tres últimas décadas (Molnar y England, 1990; Willet et al., 1993; Lamb y Davis, 2003; Whipple y Meade, 2006). De acuerdo a diversos autores,(Gansser, 1973; Barazangi y Isacks, 1976; Ramos, 1999; Kley et al., 1999; Jacques, 2003a y b las características del orógeno Andino se deben a la interacción entre dos componentes mayores en un sistema de subducción (Jordan et al. 1983). Por un lado, a la dinámica de la interacción entre las placas en la zona de subducción, que se relaciona para estos autroes a los cambios en la edad y buzamiento de la placa subducida. (Jordan et al., 1983; Ramos et al., 2004; Ramos, 2010). Por otro a las propiedades termomecánicas de la Placa Sudamericana, vinculadas a zonas de debilidad cortical previas Allmendinger et al., 1983; Allmendinger and Gubbels, 1996), y a la historial térmica de la placa. Las estructuras previas pueden ser reactivadas durante la orogenia, afectando la dinámica y morfología del orógeno (Allmendinger et al., 1983; Kley et al., 1999; Ramos et al., 2002; Pearson et al., 2013). El flujo térmico y las variaciones composicionales de la litósfera definen el espesor previo a la deformación, y controlan el comportamiento reológico de la placa. Tassara et al., 2006. Los controles relacionados a la dinámica actual de la zona de subducción han sido extensamente estudiados (Jordan et al., 1983; Pilger, 1984; Pardo-Casas and Molnar, 1987; Gutscher et al., 2000; Ramos et al., 2002; Yanez et al., 2001, 2002; Yañez and Cembrano, 2004 y otros),   mientras que el rol de la placa superior no ha tenido el mismo interés. Diversos modelos conceptuales de deformación cortical profunda han sido propuestos para los Andes a estas latitudes. Estos modelos pueden dividirse en dos tipos: aquellos con vergencia oriental y aquellos con vergencia occidental. Dentro de los primeros se encuentra el modelo de cuña cortical y los distintos modelos que utilizan un detachment maestro con inclinación al oeste. Diametralmente opuesto a estos modelos, se encuentro el modelo de vergencia occidental de Armijo y colaboradores (Armijo et al., 2010, 2015), que proponen la existencia de un detachment tipo rampa-plano con inclinación al este. Todos estos modelos planteados hasta la fecha carecen de sustento mecánico, por lo que se hace necesario para avanzar en el conocimiento de los procesos geodinámicos, el modelado numérico. Giambiagi et al (2012) proponen que al norte de los 35°S la deformación de la corteza superior e inferior estaría acoplada, mientras que al sur de los 35°S, las estructuras superficiales están desacopladas de las profundas. Este cambio podría deberse a diferencias en la resistencia de la litósfera en la placa superior, heredadas de la historia pre-andina. Plantean que eventos previos como el magmatismo félsico permo-triásico y el desarrollo de la Cuenca Neuquina (Triásico-Jurásico), modificaron el espesor y composición de la corteza haciendo la litósfera más o menos resistente. Al norte de los 35°S, la corteza engrosada y félsica, no sufrió modificaciones sustanciales debido a que el rifting mesozoico no fue tan activo. Al sur de los 35°S, debido al adelgazamiento cortical y al subplacado máfico (Kay et al., 1989; Llambías et al., 1993), se generó una litósfera más delgada y máfica, y por eso más resistente.  Estas diferencias en la estructuración de la litósfera, habrían sido las responsables de que al sur de los 35°S,  durante la orogenia Andina, la litósfera más resistente impidió la deformación de la corteza inferior produciendo un desacople entre la corteza superior frágil y la inferior dúctil. Al norte, el mayor espesor de  la corteza y su composición félsica, dan como resultado una litósfera más débil, donde la deformación afecta a la corteza superior e inferior, estando acopladas ambas. Esto se podría testear utilizando modelos numéricos termomecánicos. Existen trabajos realizados en otras latitudes, que utilizan los modelos numéricos para ensayar distintas hipótesis de evolución geodinámica (Babeyko y Sobolev, 2005; Sobolev y Babeyko, 2005; Quinteros et al., 2009, 2010; Quinteros y Sobolev, 2012, 2013). Para esta zona nos basaremos en  modelos desarrollados para los Andes Australes (Quinteros, 2008), con las modificaciones necesarias para adaptarlas a las condiciones locales. Los mismos estarían basados en el método de los elementos finitos, utilizando las ecuaciones de Stokes (dinámica de fluidos) para simular la evolución a largo plazo y gran escala de la corteza en este orógeno. El mismo se acoplaría a un modelo de compensación isostática, y posiblemente otro de erosión. El desarrollo de los modelos se complementaría con la información geológica y estructural obtenida de distintas transectas en las que están trabajando distintos integrantes del Grupo Tectónica. Por esta razón, se apunta a realizar un trabajo interdisciplinario e integral, para aportar información de base cuantitativa sobre la evolución andina para esta latitud.