Tectónica y morfologia de la margen continental en el sur de Guerrero-Oaxaca, México, a partir de datos geofísicos

http://dx.doi.org/10.18268/BSGM1988v49n1a3

José Héctor Sandoval Ochoa*

*Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, UNAM.

Resumen

Una extrapolación del modelo típico de la margen continental activa sugiere un dislocamiento de una porción continental localizada en el sur del Macizo de Guerrero-Oaxaca. El fenómeno consistió en un truncamiento que dislocó hacia el Este a una porción de la margen debido a erosión tectónica. Este trucamlento favoreció a los movimientos verticales del Macizo. En estas condiciones la subsecuente acumulación secuencial de cuñas sedimentarias hechas de turbiditas, pelágicos y hemipeláglcos ha tendido a definir un prisma acrecionado a los pies del, así creado, abrupto talud continental interno.

Con el modelado geofísico de esta región se intenta explicar la ocurrencia de la fosa de la trinchera debido a electos tensionales en la parte superior de la corteza oceánica en subducción cuando en esta localidad se dobla y se hunde. La evolución de la acrecencia comienza cuando no hay más lugar para la llegada constante de material a un ámbito en estado de esfuerzos comprensionales, o bien, en consecuencia a la presencia del abrupto pie del muro continental (límite del truncamiento) en contra de la corteza oceánica en subducción. Así entonces, conforme la corteza oceánica rebasa al eje de la trinchera se desarrolla el fallamlento normal con los planos de falla, en su mayoría, buzando hacia la trinchera. Cuando estos alcanzan al pie del talud, el sistema de fallamlento normal se convierte en uno de fallamiento inverso por debajo del talud intemo.

Se concluye que este es un mecanismo que explica el desarrollo de un prisma acreclonado hecho definitivamente de pelágicos, hemlpeláglcos, turbidíticos, derrumbes de sedimentos y ocasionalmente piezas de basalto de la corteza oceánica en algunas cuñas. Entre esas estructuras en un panorama general, se distingue, a unos pocos kilómetros enfrente del talud interno, un contraste estructural muy evidente, ya que la fosa de la trinchera misma ha sido formada por bloques caídos y hendiduras tensionales. Esta trinchera en algunos lugares está llena de sedimentos y en otras porciones está completamente vacía. Con este análisis se ha podido determinar el marco tectónlco resultante para este rasgo regional tan largo. y sin embargo, tan angosto.

Abstract

Extrapolation of the typical model for the active continental margin suggests a dislocation of a continental portion located in the south of Guerrero-Oaxaca Masiff. The phenomenon was a truncation that offset crustal piece of the margln toward the east, due lo tectonic erosion. The break up was favorable to vertical movements in the massif. A subsequent sequential emplacement of wedges made up of turbidites and hemipelagic sediments, has tended to define an accretionary prism at the toe of the so created sharp inner slope.

The geophysical modellng under this area attempts, to explain the ocurrence of the trench-trough due to tensional effects along the subducting oceanic crust when the upper slab bands and plunges. The evolution of accretion starts when there is no space for material input to a compressional ambit, or consequent to existence of a sharp toe the continental wall (truncation boundary) against the subducting oceanic crust. Then, as ocean crust passes the trench axis, normal faulting evolves with the majority of fault planes diping toward the trench. When it reaches the toe of slope, the normal faulting appears to convert in inverse faulting below the inner slope. This is the mechanisms for growth of accretionary prism made up widely of: hemipelagic, turbiditic, slump sediments and occasionally pieces of basalt from the oceanic crust in some wedges. Among these structures in an overall view, a few kilometers in front of the inner slope the contrast is quite apparent since the trench trough itself is made up of down faulting and tensional gaps. This trench in some places is full of sediments and other portions are completely empty. The resulting tectonical setting can be determinated for this narrow butl long regional feature.

Generalidades

Uno de los capítulos más apasionantes de la Nueva Tectónica Global comprende el estudio de las márgenes de placas tectónicas. En las dos últimas décadas este estudio se llevó a cabo en base de las diferencias entre las reglones de corteza sísmicas. Después de varios modelos propuestos de placas ensambladas, fue necesario dar un movimiento coordinado en el tiempo y en el espacio en la variedad de piezas tectónicas. Las representaciones de las placas móviles tuvieron que cumplir con varios requisitos tales como: un balance de masas en toda clase de interacciones del conjunto de placas móviles, definir la ruta de trayectoria de las placas migrantes en un casquete esférico, concordancia con los puntos pivote cambiantes; así como la influencia varianteen el tiempo, del campo geomagnético, registrada en algunas rocas, etcétera. Los conceptos como márgenes de placa "constructivo" y "destructivo" se desarrollaron trás el conocimiento de la distribución de las inversiones magnéticas y asimismo los términos de regiones sísmica o activa y asísmica, se acuñaron de tal modo que los conceptos como márgenes "inactiva" y "pasiva" o "inactiva" han sido aceptados ampliamente para definir los bordes de placas. De manera semejante debido al contacto lateral entre placas en movimiento, los términos como "convergente", "conservativo" y "divergente" se han estado aplicando a las márgenes de placas tectónicas. El estudio de las márgenes de placas circumpacíficas en su "tipo activo, destructivo o convergente" ha recibIdo especial interés, porser ahí donde la transferencia de masa tiene lugar o bien, que ésta, aparentemente, tiende a desaparecer.

Todo alrededor, por debajo del Oceano Pacífico, las placas y márgenes han definido tendencias de estructuras longitudinales características. Estos rasgos regionales se han identificado a partir de evidencias geofísicas y geológicas a lo largo de alineamientos de varios miles de kilómetros de longitud. Estos lineamientos han sido repartidos dentro de áreas específicas denominadas segmentos. con varios cientos  kilómetros a lo largo de la tendencia del sistema de arco, para facilitar su estudio; ahí, tales segmentos están delimitados por varios rasgos morfológicos transversales distintivos (Stoiber y Carr, 1973 Carr et al. 1974), y otras discontinuidades estructurales.

Uno de esos segmentos, entre otros, se localiza en la margen continental del sur de México, exactamente bajo la zona limítrofe de los estados de Guerrero y Oaxaca (Figura 1), la zona de transición océano-continente (geología continental y marina), la Trinchera Mesoamericana (Stoiber y Carr, op. cit. ) y la Placa de Cocos (Truchan et al., 1974, Handschumacher, 1976). Todos esos rasgos Carr, op. cit. geográficos y morfológicos asociados en el segmento han sido investigados con los datos geofísicos del Marine Science Institute, The University of Texas at Galveston, (UT-MSI) 1977-1982; en un levantamiento integral que incluye Perfilaje de Reflexión Multicanal continua, Refracción, Magnetometría y Muestreo del fondo oceánico, donde el autor participó; y asimismo con datos del Proyecto de Perforación de mar profundo Deep Sea Drilling Project, Leg 66, (DSDP).

En este trabajo se maneja con algún detalle la región marginal, donde una versión modificada del modelo de talud continental con trinchera, de Seely-Vall-Walton (1974) se ha aplicado. Con datos gravímétrlcos se ha creado un modelo nuevo de trabajo, geométrico y teórico, Como resultado obligado de la información sismoestratigráfica y de perforación (Shlpley, 1980, Shipley, 1981 Watkins, 1981). Este modelo como herramienta de una hipótesis de trabajo incluye una terminación continental abrupta la cual sugiere la dislocación de una porción continental del extremo sur del macizo Guerrero-Oaxaca (Shipley et al., 1980; Karlg et al., 1978; Sandoval-Ochoa, 1985). Como resultado de un movimiento sinistral de rift de una pieza de la corteza continental en el Terciario (Mellalt, Dinkelman, 1972; Aguayo y Marln, 1987). (Figura 2)

Aparentemente este rompimiento cortical sucedió durante el Eoceno tardío al principio de la época Miocénica y fue favorable a movimientos verticales en el macizo continental de Guerrero-Oaxaca. En consecuencia estos movimientos epeirogénicos fueron previos e independientes a la existencia de un protoprisma cuadrangular rocoso. Acto seguido, los terrenos acrecionarios se desarrollaron en sentidos vertical y hacia el mar para el Mioceno tardío, los cuales continúan hasta épocas holocénicas (Shlpley et al., 1980; Watklns et al., 1981), la expresión de estos terrenos se discute con el modelo aquí propuesto. El prisma acreclonario ha quedado constituido por una acumulación secuencial con carácter inverso de cuñas sedimentarias de depósitos turbidíticos en su mayoría y pelágicos-hemipelágicos en menor proporción.

A partir de los datos de geología superficial de las áreas continental y del mar se han reportado algunos depósitos del Triásico al Paleógeno (Shipley et al., 1980; De Csema, 1976; Nell y Mocre, 1981) los cuales han sugerido que las discontinuidades laterales de los paquetes estratigráficos se debieron al truncamiento (Karig et al., 1978) debido, presumiblemente a una gran reorganización de placas, hace no menos 22 Ma (Watklns, et al., 1981) De acuerdo con las ideas de Karig (1974) y Karig et al., (1978) sobre los procesos de un rift de la margen continental a lo largo de la tendencia del sistema de arco y asimismo, de acuerdo con Watklns et al., (1981) con la mencionada reorganización; durante la época de 22 a 10 Ma la subducción de carácter oblicuo produjo en consecuencia, una etapa de erosión tectónica intermitente. Finalmente, a partir de 10 Ma hasta el día de hoy, se ha venido desarrollando progresivamente un creciente prisma acrecionario. Durante esta época del Mio-Plioceno al Reciente también evolucionaron las rocas volcánicas de la Faja Volcánica Mexicana (Verma, 1985) asociada a la Trinchera Mesoamericana.

Figura 1. Plano de localización de la porción del segmento de estudio en el sur de Guerrero-Oaxaca. Incluye: rocas antiguas, sitios de muestreo (DSDP-66) y línea de interpretación sismoestratigáfica-gravimétrica cruzando el límite de la corteza continenta.

Figura.2 Dislocación de una porción del extremo sur del continente mexicano con un movimiento sinistral de rift en el Terciario, hace mas de 22 Ma.   (Después de Aguayo y Marín,1987)

El modelo gravimétrlco para una hlpótesis de trabajo.

Para el prisma acreclonal las evaluaciones del balance de masas, en condiciones como las descritas por Watklns et al., (1981), plantean una hipótesis con una extensión hacia el contlnenle de un modelo de prisma con su cara buzante hacia el continente con 45 NNE. Esta interpretación, no obstante de ser la primera de la zona de transición, proporciona una buena representación al ser comparada con la pared inclinada del continente como una margen abrupta, creada como se ha descrito. De acuerdo con esto, se esperaría que tal plano en el límite continental abrupto del macizo truncado, tiene un echado entre 45 y 61 según su modelo hipotético. Teóricamente, si aceptamos que cualquier losa frágil y tendida, sujeta esfuerzos horizontales de compresión (Figura 3) rompe en un ángulo entre 45 y 90 con respecto a un plano horizontal; sin embargo, debido al carácter oblicuo de algún empuje por la subducción, el plano de ruptura tenderá a ser más empinado y casi vertical.

En este trabajo, con el objeto de tener un modelo poligonal en dos dimensiones del prisma acrecionado y computarizado, se utiliza la línea OM-6N, (Figura 4), a partir de unarreglo Interpretativo de facies y posiciones en un marco geométrico posterior a un análisis sismoestratigráfico. La información del DSDP Leg-66 en vecindad de la línea se integró para restringir el modelado. La computación digital de la anomalía gravimétrica fue llevada a cabo con el algoritmo de Talwani-2D para gravedad en una versión modificada. Después de pocos intentos, la anomalía calculada se superpuso a la anomalía de gravedad de aire libre dada a UT-MSI por OSU (Couch y Woodcock, 1981), (Figura 5). Las anomalías se evaluaron en dirección transversal a la tendencia del campo gravífico cortando, asimismo, a los ejes estructurales de la margen continental. Se tuvo una superposición de curvas aceptable para la interpretación con errores tolerables bajo 9 miligales (Flg. 6), incluso siendo válido el modelo y digno para un análisis isostático, y así, cualitativamente comparar con otras áreas, (Watklns et al., 1981; Garland, 1970; Wollard y Monges, 1956).

Figura 3. a) Modelo hipotético del prisma acrecionario de la trinchera mesoamericana en la margen continental del sur de Guerrero-Oaxaca, México. b) Plano de ruptura de una losa frágil y tendida, sometida a fuerzas oblicuas y sus componentes horizontales.

Figura 4. Sección de Refiexión Sísmica Multicanal continua del prisma acrecionario de la Trinchera Mesoamericana. Line OM-6N UT-MSI, ICML UNAM, Data.

Figura 5. Plano de anomalía de gravedad de aire libre. UT-MSI-OSU ICML-UNAM, Data.

Figura 6.

Discusión

Típicamente, como es de esperarse, el extremo sur de la línea de análisis (OM-6N) cruza a la anomalía mínima de aire libre negativa la cual se localiza a lo largo de la Trinchera sin ningún cambio sensible a lo largo de su eje dentro del segmento y regiones aledañas. En el otro extremo, en su prolongación hacia el Norte, aún en la porción continental se encuentra un alto gravimétrico que llega hasta +60 mgal, justamente encima del así llamado Banco Tártaro (Tartar Shoal), un alto topográfico reportado previamente por Fisher, 1961 (en: Shlpley, 1971; Couch y aqul. Woodcock. 1981), el cual ahora se interpreta como un alto estructural. (Figura No. 5)

Cerca de la porción sur del segmento estudiado se encuentra qué, de la misma manera que la flexión de litósfera océanica, antes de la subducción, genera un alto gravimétrico relativo en el lado hacia el mar, más allá de la Trinchera (Cuch y Woodcock 1981); esa misma porción, cuando avanza hacia el continente rebasando el eje de la Trinchera, genera un bajo gravimétrico relativo, exactamente por debajo del Talud y la Trinchera conllevando lo siguiente: a) Los depósltos ligeros del cuerpo Neógeno. b) No obstante que bajo esta región la corteza oceánica es un poco más gruesa, se ha alejado, debido al buzamiento. c) Ahí mismo por debajo de la misma zona el también Manto Superior, más denso también ha sido desplazado. Inicialmente la notable influencia debida a los efectos tenslonales y de flexión, en la parte superior de la placa se han creado huecos, hendiduras, fosas de trinchera cual si fueran grabens; espacios que son ocupados por el agua marina y los sedimentos ligeros no compactados como los de corbetera de la placa oceánica; turbidíticos, pelágicos y hemipelágicos. Creando una masa anómala en defecto de tal manera que el bajo gravimétrlco se explica.

En el año de 1948, Melnesz (en Couch y Woodcock, 1981), reportó cuatro mediciones de gravedad sobre la Trinchera a lo largo de la longitud 98° 20' Oeste, cerca de la sección estudiada. Así también reportaron, que en esta región, la Trinchera y el Talud conlinental están asociados con una evidente falta de compensación isostátlca. Después de J.C. Moore et al., (1981) se deduce cómo es que el prisma acrecionario por su anomalía isostátlca negativa (De la O' Carreña, 1949), tiene una sobre compensación isostática original y que tal estructura tal como un bloque, hoy en día continúa levantándose, manteniendo o incrementando su sobre compensación. Es decir, el nuevo prisma continental para poder ascender su relieve necesita comportarse como un volúmen creciente de corteza y lo logra mediante el proceso de enjarre continuo de emplastaduras múltiples, debajo de la base (under-plating) del prisma (Watklns et al., op. cit.). Para esto es necesario incrementar o al menos mantener constante su "normal" sobre compensación isostática. Siendo así, no se esperará que el espesor subnormal del prisma y su peso ligero sean congruentes con su continuo levantamiento y creciente sobrecompensación.

Además en otro sentido, el peso ligero del prisma dado por el relieve bajo y un próximo basamento de apoyo al prisma, en plano inclinado, permiten el acrecentamiento en su base. Este mecanismo es debido al arrastre e incorporación de las esquirlas o cuñas, producto del proceso de escarapelamiento (offscrapping) de las rocas de cobertera de la placa oceánica (Watkins, et al., op. cit.), esas napas embrionarias cuestionadas por Arif Bult (1981).

Estas hojas de roca en parte emplazadas al prisma y en parte, especialmente, asimiladas al mismo en su basamento, reciben un esfuerzo tangencial en el plano basal inclinado debido a la componente de la fuerza horizontal del choque de placas. Asimismo, de la otra componente, normal al mismo plano base del prisma, se surte el esfuerzo tanto para el enjarre de emplastamiento intermitente (Watklns, et al., op. cit.) como para contribuir con el ascenso del prisma debido a su volumen creciente. La participación simultánea de estos procesos de acción inferior del prisma y levantamiento de su relieve se da con la permanente sobrecompensación isostátlca de la margen continental. Por lo tanto, las condiciones de isostasia sobrecompensada por anomalía isostática negativa, en la Trinchera Norteamericana; se definen como normales, puesto que muchos otros segmentos de márgenes circumpacíficas, aún maduras, acusan, típicamente, anomalías isostáticas negativas y se han reportado como sobrecompensadas. O sea, que en esta región investigada, al igual, aparentemente que muchas otras, el prisma acrecionario, nace delgado, ligero y hundido conservando estas condiciones durante su juventud y madurez, proporcionalmente con su sobrecompensación isostática.

Aspectos concluyentes e implicaciones

No obstante que, como consideran otros autores, la compensación isostática se propaga más allá del área del orogénesis (Gunn, 1937) o bien, para áreas de extesión limitada (menos de 100 km) predomina la compensación isobárica (Woollard y Monges, 1956); el análisis isostático cualitativo se ha realizado aqul, para el prisma acrecionario a partir de la información de las anomalías isostáticas de ésta y de otras márgenes continentales circumpacíficas, y que han solicitado modelos de cuerpos acrecionarlos como éste, en una zona local con un estado regional de esfuerzos compensionales horizontales que se equilibran. Así, el prisma se ha sometido a un sistema cambiante de esfuerzos tensionales y compresionales bien definido. donde el papel de la gravedad ha prevalecido, de tal manera que la respuesta es el crecimiento de la corteza que conlleva el desarrollo de una zona de transición (transition zone) aparentemente compleja.

La primera etapa de la evolución geodinámica en la región fue el truncamiento debido a la reorganización de las placas y que afectó al macizo de Guerrero-Oaxaca como resultado de los esfuerzos de una subducción oblicua durante la época de transición Ollgo-Miocénlca. (22.5 Mo). Esta erosión tectónica regional ha tenido lugar por lo menos una vez, desde entonces, hasta 10 Ma. Sin embargo después evoluclonó una acumulación secuencial continua de cuñas sedimentarias con el proceso de escarapelamiento de esquirlas de la roca de cobertera, propiciado por el tracturamiento normal que se presenta por la flexión de la placa al acercarse a la Trinchera. Y así, en dirección hacia el continente exactamente, por debajo del pie del talud continental inferior, que forma la pared interna de la Trinchera; las cuñas desgajadas se deslizan unas respecto a otras sobre los mismos planos de falla que una vez fueron de fallas directas, y que ahora ahí, actúan como fallas rotacionales inversas. A causa del estado de esfuerzos compreslonales también limitan su extensión inferior en la zona tanto estas fallas como las cuñas, en la zona de emplastamiento del prisma acrecionario. Estas cuñas ya apiladas de manera inversa se deslizan entre sí, como naipes, sobre sus planos de falla rotacional con un efecto de decollement local entre ellas. El avance de las napas inferiores impulsa. al conjunto y conello genera las protuberancias que dan forma de "jorobas" escalonadas al talud continental. En ocasiones estas protuberancias o altos estructurales constituyen trás de sí, verdaderas cuencas cuaversales (Sandoval-Ochoa, 1985) que al azolvarse crean evidentes terrazas o remansos tectónicos. Las estructuras así generadasen este tipo de márgenes son las que ofrecen los mejores atractivos potenciales de recursos naturales. En un panorama general, la dinámica en las estructuras, entre ambas regiones vecinas a la Trinchera, se nota de inmediato que a lo largo de su eje el contraste tectónico es muy evidente, supuesto que, la fosa de la Trinchera misma y el receptáculo del prisma, han sido originados por los efectos extensionales de la flexión y fragiiidad de la parte alta de la placa. En consecuencia, inmediatamente después, en el talud continental inferior con el receptáculo ocupado por el prisma, también está presente otro dominio de esfuerzos. ahora compresionalesque son absorbidos por dicho prisma acrecionario. A lo largo del tiempo geológico, en términos relativos, el proceso de subducción ha tenido lugar con un movimiento estacionario muy rápido, y no así, ha sido el proceso de emplastamiento múltiple en la base del prisma, el cual ha sido muy lento. La conversión de efectos tensionales a compresionales sobre las mismas piezas o cuñas escarapeladas (offscrapped pieces) formadas con trozos de carpetas de pelágicos y hemipelágicos y ocasionalmente esquirlas de corteza oceánica o melanges, ahí Intercaladas; tienen como resultado un crecimiento en volumen del prisma acrecionarlo a expensas del material aportado en los procesos de escarapelamiento y emplastamiento múltiple sobre la placa oceánica en subducción. Estos procesos en el prisma, junto con el empuje isostático "restringido" propician en conjunto un levantamiento regional de la margen continental.

En tal régimen compresional de componentes de esfuerzos horizontales se da muy probablemente, una tendencia al equilibrio isobárico lateral del área puesto que las fuerzas horizontales se compensan unas a otras actuando en la sección transversal normal al empuje de placas de más de 60 km de grosor, aunque a lo largo del arco haya la tendencia isostática.

Así entonces, queda definido un sistema de convergencia, en equilibrio dinámico, cuyos efectos compresionares pervasivos en las placas se anulan mutuamente. En el otro sentido las fuerzas verticales resultantes, actuando en contrade la gravedad permiten la ascensión isostática del prisma acrecionario; y el levantamiento es auspiciado por los procesos descritos para el incremento de volumen de la nueva corteza dentro y encima de la coyuntura de acción entre placas.

Una vez definido el limite del continente sobre la sección analizada, se extrapoló éste sobre las otras secciones paralelas determinando así, sobre el plano (Figura No. 1 ), la traza del límite océano-continente. En términos globales y sin proclividad hacia alguna de las teorías de la isostasia en particular, el mecanismo tendiente a la compensación isostática en la margen investigada es congruente con las anomalías de gravedad discutidas. Asimismo, de acuerdo con el modelo aquí propuesto, las anomalías de gravedad responden congruentemente al hecho de que; la variación vertical en el espesor del prisma, su dinámica, los bloques receptáculo y la variación lateral de la densidad, dominan al conjunto de la corteza transicionsl océano-continente. En ese marco geodinámico el mecanjsmo resultante del prisma respondea una sobrecompensación isostática permitiendo así que la recien nacida-neógena-corteza acrecionaria tienda a madurar con el desarrollo del acrecentamiento continental con nuevos terrenos.

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