Cuenca sedimentaria
cuencas sedimentarias son depresiones de escala regional de la corteza terrestre donde se ha producido un hundimiento y se ha acumulado una gruesa secuencia de sedimentos para formar un gran cuerpo tridimensional de roca sedimentaria. Se forman cuando el hundimiento a largo plazo crea una depresión regional que proporciona espacio de alojamiento para la acumulación de sedimentos. Durante millones, decenas o cientos de millones de años, la deposición de sedimentos, principalmente el transporte por gravedad de material erosionado transportado por agua, actúa para llenar la depresión. A medida que los sedimentos se entierran, se ven sometidos a presiones crecientes y comienzan los procesos de compactación y litificación que los transforman en roca sedimentaria.
Las cuencas sedimentarias se crean por la deformación de la litosfera de la Tierra en diversos entornos geológicos, generalmente como resultado de la actividad de las placas tectónicas. Los mecanismos de deformación de la corteza que conducen al hundimiento y la formación de cuencas sedimentarias incluyen el adelgazamiento de la corteza subyacente; depresión de la corteza por carga sedimentaria, tectónica o volcánica; o cambios en el espesor o la densidad de la litosfera subyacente o adyacente. Una vez que ha comenzado el proceso de formación de la cuenca, el peso de los sedimentos que se depositan en la cuenca agrega una carga adicional sobre la corteza subyacente que acentúa el hundimiento y, por lo tanto, amplifica el desarrollo de la cuenca como resultado de la isostasia.
El registro geológico preservado a largo plazo de una cuenca sedimentaria es un paquete tridimensional contiguo a gran escala de rocas sedimentarias creado durante un período particular de tiempo geológico, una 'sucesión estratigráfica', que los geólogos continúan investigando. referirse a una cuenca sedimentaria incluso si ya no es una depresión batimétrica o topográfica. La cuenca Williston, la cuenca Molasse y la cuenca Magallanes son ejemplos de cuencas sedimentarias que ya no son depresiones. Las cuencas formadas en diferentes regímenes tectónicos varían en su potencial de conservación. Las cuencas intracratónicas, que se forman en interiores continentales altamente estables, tienen una alta probabilidad de conservación. Por el contrario, es probable que las cuencas sedimentarias formadas en la corteza oceánica sean destruidas por subducción. Es probable que los márgenes continentales formados cuando se crean nuevas cuencas oceánicas como el Atlántico a medida que los continentes se separan tengan una vida útil de cientos de millones de años, pero pueden conservarse solo parcialmente cuando esas cuencas oceánicas se cierran cuando los continentes chocan.
Las cuencas sedimentarias tienen una gran importancia económica. Casi todo el gas natural y el petróleo del mundo y todo su carbón se encuentran en rocas sedimentarias. Muchos minerales metálicos se encuentran en rocas sedimentarias formadas en ambientes sedimentarios particulares. Las cuencas sedimentarias también son importantes desde una perspectiva puramente científica porque su relleno sedimentario proporciona un registro de la historia de la Tierra durante el tiempo en que la cuenca recibía activamente sedimentos.
Se han identificado más de seiscientas cuencas sedimentarias en todo el mundo. Varían en tamaño de área desde decenas de kilómetros cuadrados hasta más de un millón, y sus rellenos sedimentarios varían de uno a casi veinte kilómetros de espesor.
Clasificación de cuencas
Una docena o más de tipos comunes de cuencas sedimentarias son ampliamente reconocidos y se proponen varios esquemas de clasificación, sin embargo, no se reconoce ningún esquema de clasificación único como estándar.
La mayoría de los esquemas de clasificación de cuencas sedimentarias se basan en uno o más de estos criterios interrelacionados:
- Placa tectónica - la proximidad a un límite tectónico divergente, convergente o transformador y el tipo y origen de las fuerzas inducidas tecnónicamente que provocan la forma de una cuenca, específicamente las activas en el momento de la sedimentación activa en la cuenca.
- Naturaleza de la corteza subyacente - las cuencas formadas en la corteza continental son muy diferentes de las formadas en la corteza oceánica, ya que los dos tipos de litosfera tienen características mecánicas muy diferentes (rheología) y diferentes densidades, lo que significa que responden de manera diferente a la isostasía.
- Geodinámica de la formación de cuencas - las fuerzas mecánicas y térmicas que hacen que la litosfera se desplace para formar una cuenca.
- Petróleo y potencial económico - características de la cuenca que influyen en la probabilidad de que la cuenca tenga acumulaciones de petróleo o la forma en que se formó.
Tipos de cuencas sedimentarias ampliamente reconocidos
Aunque no se ha adoptado ampliamente ningún esquema de clasificación de cuencas, varios tipos comunes de cuencas sedimentarias son ampliamente aceptados y bien entendidos como tipos distintos. Durante su vida útil completa, una sola cuenca sedimentaria puede pasar por múltiples fases y evolucionar de uno de estos tipos a otro, como un proceso de ruptura que se completa para formar un margen pasivo. En este caso, las rocas sedimentarias de la fase de la cuenca del rift están superpuestas por aquellas rocas depositadas durante la fase del margen pasivo. También son posibles las cuencas híbridas donde una única cuenca regional resulta de los procesos que son característicos de múltiples de estos tipos.
| Cuenca sedimentaria Tipo | Tipo Asociado de Placa Boundary | Descripción y formación | Ejemplos modernos y activos | Ejemplos antiguos (ya no activos) |
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| Cuenca de ida | Divergente | Las cuencas rígidas son cuencas sedimentarias elongadas formadas en depresiones creadas por el adelgazamiento inducido tecnónicamente (estretching) de la corteza continental, generalmente ligadas por fallas normales que crean agarrados y semi-grabenes. Algunos autores reconocen dos subtipos:
 | Valles de rift terrestre
Tropas de corte proto-oceánico
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| Margen pasivo | Divergente | Los márgenes pasivos generalmente tienen cuencas sedimentarias profundas que se forman a lo largo del margen de un continente después de que dos continentes se hayan separado completamente para separarse por un océano. El enfriamiento y la densificación de la litosfera subyacente sobre decenas de millones de años impulsa la subsidence que permite acumulaciones gruesas de sedimentos erosionados del contenido adyacente. Algunos autores distinguen dos subtipos basados en el volcanismo durante las primeras fases del desarrollo del margen, márgenes pasivos no volcánicos y márgenes pasivos volcánicos.
 Los márgenes pasivos son de larga duración y generalmente se vuelven inactivos sólo como resultado del cierre de un océano importante a través de la colisión continental resultante de la tectónica de placas. Como resultado, el registro sedimentario de márgenes pasivos inactivos se encuentra a menudo como secuencias sedimentarias gruesas en los cinturones de montaña. Por ejemplo, los márgenes pasivos del antiguo Océano Tethys se encuentran en los cinturones de montaña de los Alpes y Himalayas que formaron cuando los Tethys cerraron. |  Distribución mundial de los márgenes pasivos |
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| Foreland Basin | Convergente | Una cuenca de elongate que se desarrolla adyacente y paralela a un cinturón de montaña que crece activamente cuando el inmenso peso creado por las crecientes montañas sobre la litosfera continental hace que la placa se dobla hacia abajo.
Muchos autores reconocen dos subtipos de cuencas terrestres:
 | cuencas continentales
cuencas de tierra firme
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| Cuenca de arco trasero | Convergente | Las cuencas traseras resultan de estiramiento y adelgazamiento de la corteza detrás de arcos volcánicos que resultan cuando fuerzas tensionales creadas en el límite de la placa tiran de la placa dominante hacia la placa oceánica subduciendo en un proceso conocido como la trinchera oceánica. Esto sólo ocurre cuando la corteza oceánica es mayor (concentró 55 millones de años), y por lo tanto más fría y densa, y siendo subducida a un ángulo superior a 30 grados.
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| Cuenca del antebrazo | Convergente | Una cuenca sedimentaria formada en asociación con un límite tectónico de placa convergente en la brecha entre un arco volcánico activo y la trinchera asociada, por lo tanto por encima de la placa oceánica subductora. La formación de una cuenca del antebrazo es a menudo creada por el crecimiento vertical de una cuña accrecionaria que actúa como presa lineal, paralela al arco volcánico, creando una depresión en la que los sedimentos pueden acumularse.  Diagrama esquemático del margen continental de California durante el Cretáceo, mostrando la deposición de la Secuencia del Gran Valle en una cuenca del antebrazo entre la cuña accrecionaria franciscana y el arco volcánico de la Sierra Nevada |
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| Trinchera oceánica | Convergente | Las cuencas de tregua son depresiones lineales profundas formadas donde una placa oceánica subduciendo baja al manto, bajo el continental (tipo Andino) o placa oceánica (tipo Mariana). Las tendencias se forman en el océano profundo pero, sobre todo cuando la placa dominante es la corteza continental, pueden acumular secuencias gruesas de sedimentos de las montañas costeras erosionantes. Las cuencas de pendiente más pequeñas pueden formar en asociación con una trinchera puede formar directamente sobre el prisma accretionario asociado a medida que crece y cambia la forma creando cuencas ponderadas.  |
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| Lavabo de salida | Transformación |  Esquema de la formación de una cuenca de salida Las cuencas Pull-apart se crean a lo largo de las principales fallas del slip de la huelga donde una curva en la geometría de la falla o la división de la falla en dos o más fallas crea fuerzas tensionales que causan el adelgazamiento o estiramiento de crustal debido a la extensión, creando una depresión regional. Con frecuencia, las cuencas son rhombic, S-like o Z-like en forma. |
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| Lavabo cratónico (lavabo intracratónico) | Ninguno | Una amplia cuenca comparativamente poco profunda se formó lejos del borde de un cantón continental como resultado de una prolongada, amplia distribución pero lenta subsistencia de la litosfera continental relativa a la zona circundante. A veces se les conoce como cuencas sag intracratónicas. Ellos tienden a ser subcirculares en forma y se llenan comúnmente con aguas poco profundas rocas sedimentarias marinas o terrestres que permanecen planas y relativamente poco deformadas durante largos períodos de tiempo debido a la larga estabilidad tectónica del cratón subyacente. Las fuerzas geodinámicas que las crean siguen siendo poco comprendidas. |
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Mecánica de formación
Las cuencas sedimentarias se forman como resultado del hundimiento regional de la litosfera, principalmente como resultado de algunos procesos geodinámicos.
Estiramiento litosférico
Si se hace que la litosfera se estire horizontalmente, por mecanismos tales como ruptura (que está asociada con los límites de placas divergentes) o empuje de cresta o tirón de trinchera (asociado con límites convergentes), se cree que el efecto es doble. La parte inferior y más caliente de la litosfera "fluirá" lentamente del área principal que se está estirando, mientras que la corteza superior, más fría y quebradiza, tenderá a fallar (agrietarse) y fracturarse. El efecto combinado de estos dos mecanismos es que la superficie de la Tierra en el área de extensión se hunde, creando una depresión geográfica que a menudo se llena de agua y/o sedimentos. (Una analogía es una pieza de caucho, que se adelgaza en el medio cuando se estira).
Un ejemplo de una cuenca causada por el estiramiento litosférico es el Mar del Norte, también un lugar importante para importantes reservas de hidrocarburos. Otra característica similar es la Provincia de Cuenca y Cordillera que cubre la mayor parte de Nevada, formando una serie de estructuras de horst y graben.
La extensión tectónica en los límites divergentes donde se está produciendo una ruptura continental puede crear una cuenca oceánica naciente que conduzca a un océano o a la falla de la zona de ruptura. Otra expresión del estiramiento litosférico da como resultado la formación de cuencas oceánicas con dorsales centrales. El Mar Rojo es de hecho un océano incipiente, en un contexto de placas tectónicas. La desembocadura del Mar Rojo es también un triple cruce tectónico donde se encuentran la Dorsal del Océano Índico, el Rift del Mar Rojo y el Rift de África Oriental. Este es el único lugar del planeta donde una unión triple de este tipo en la corteza oceánica está expuesta subaérea. Esto se debe a una alta flotabilidad térmica (hundimiento térmico) de la unión, y también a una zona local arrugada de la corteza del fondo marino que actúa como una presa contra el Mar Rojo.
Flexión litosférica
La flexión litosférica es otro mecanismo geodinámico que puede causar un hundimiento regional que da como resultado la creación de una cuenca sedimentaria. Si se coloca una carga sobre la litosfera, tenderá a flexionarse a la manera de una placa elástica. La magnitud de la flexión litosférica es una función de la carga impuesta y la rigidez a la flexión de la litosfera, y la longitud de onda de la flexión es una función de la rigidez a la flexión de la placa litosférica. La rigidez a la flexión es en sí misma una función de la composición mineral litosférica, el régimen térmico y el espesor elástico efectivo de la litosfera.
Los procesos de tectónica de placas que pueden crear cargas suficientes en la litosfera para inducir procesos de formación de cuencas incluyen:
- la formación de nuevos cinturones de montaña a través de la orogenia crean altos topográficos regionales masivos que imponen cargas en la litosfera y pueden resultar en cuencas de tierra firme.
- crecimiento de un arco volcánico como resultado de la subducción o incluso la formación de una cadena volcánica hotspot.
- El crecimiento de una cuña accretionary y el empuje de ella sobre la placa tectónica dominante puede contribuir a la formación de cuencas de antebrazo.
Después de que se ha comenzado a formar cualquier tipo de cuenca sedimentaria, la carga creada por el agua y los sedimentos que llenan la cuenca crean una carga adicional, lo que provoca una flexión litosférica adicional y amplifica el hundimiento original que creó la cuenca, independientemente de la causa original de inicio de la cuenca.
Subsidencia térmica
El enfriamiento de una placa litosférica, particularmente la corteza oceánica joven o la corteza continental recientemente estirada, provoca el hundimiento térmico. A medida que la placa se enfría, se contrae y se vuelve más densa debido a la contracción térmica. De manera análoga a un sólido que flota en un líquido, a medida que la placa litosférica se vuelve más densa, se hunde porque desplaza una mayor parte del manto subyacente a través de un proceso de equilibrio conocido como isostasia.
El hundimiento térmico es especialmente medible y observable en la corteza oceánica, ya que existe una correlación bien establecida entre la edad de la corteza subyacente y la profundidad del océano. A medida que la corteza oceánica recién formada se enfría durante un período de decenas de millones de años. Esta es una contribución importante al hundimiento en cuencas de rift, cuencas de arco trasero y márgenes pasivos donde están sustentados por corteza oceánica recién formada.
Deformación por deslizamiento
En entornos tectónicos de deslizamiento, la deformación de la litosfera se produce principalmente en el plano de la Tierra como resultado de tensiones principales máximas y mínimas casi horizontales. Las fallas asociadas con estos límites de placa son principalmente verticales. Dondequiera que estos planos de falla verticales encuentren curvas, el movimiento a lo largo de la falla puede crear áreas locales de compresión o tensión.
Cuando la curva en el plano de falla se separa, se produce una región de transtensión y, a veces, es lo suficientemente grande y duradera como para crear una cuenca sedimentaria, a menudo llamada cuenca de separación o cuenca de rumbo. lavabo deslizante. Estas cuencas suelen tener una forma aproximadamente romboédrica y pueden llamarse rombochasm. Un rombochasm clásico es ilustrado por la grieta del Mar Muerto, donde el movimiento hacia el norte de la Placa Arábiga en relación con la Placa de Anatolia ha creado una cuenca de rumbo.
El efecto opuesto es el de la transpresión, donde el movimiento convergente de un plano de falla curvo provoca la colisión de los lados opuestos de la falla. Un ejemplo son las montañas de San Bernardino al norte de Los Ángeles, que resultan de la convergencia a lo largo de una curva en el sistema de fallas de San Andreas. El terremoto de Northridge fue causado por un movimiento vertical a lo largo de fallas inversas y de empuje locales que se 'agruparon'. contra la curvatura en el entorno de falla de rumbo de otro modo.
Estudio de cuencas sedimentarias
El estudio de las cuencas sedimentarias como entidades en sí mismas a menudo se denomina análisis de cuencas sedimentarias. El estudio que involucra el modelado cuantitativo de los procesos geológicos dinámicos por los cuales evolucionaron se denomina modelado de cuencas.
Las rocas sedimentarias que componen el relleno de las cuencas sedimentarias albergan el registro histórico más completo de la evolución de la superficie terrestre a lo largo del tiempo. El estudio regional de estas rocas se puede utilizar como registro principal para diferentes tipos de investigaciones científicas destinadas a comprender y reconstruir la tectónica de placas (paleotectónica), geografía (paleogeografía), clima (paleoclimatología), océanos (paleoceanografía), hábitats (paleoecología y paleobiogeografía). El análisis de cuencas sedimentarias es, por lo tanto, un área de estudio importante por razones puramente científicas y académicas. Sin embargo, también existen importantes incentivos económicos para comprender los procesos de formación y evolución de las cuencas sedimentarias porque casi todo el mundo' Las reservas de combustibles fósiles se formaron en cuencas sedimentarias.
Todas estas perspectivas sobre la historia de una región en particular se basan en el estudio de un gran cuerpo tridimensional de rocas sedimentarias que resultaron del relleno de una o más cuencas sedimentarias a lo largo del tiempo. Los estudios científicos de estratigrafía y en las últimas décadas la estratigrafía secuencial se centran en comprender la arquitectura tridimensional, el empaquetamiento y la estratificación de este cuerpo de rocas sedimentarias como un registro resultante de los procesos sedimentarios que actúan a lo largo del tiempo, influenciados por el cambio global del nivel del mar y la placa regional. tectónica.
Estudio geológico de superficie
Cuando las rocas sedimentarias que componen el relleno de una cuenca sedimentaria están expuestas en la superficie de la tierra, las técnicas tradicionales de geología de campo y fotografía aérea, así como las imágenes satelitales, se pueden utilizar en el estudio de las cuencas sedimentarias.
Estudio geológico del subsuelo
Gran parte del relleno de una cuenca sedimentaria a menudo permanece enterrado debajo de la superficie, a menudo sumergido en el océano y, por lo tanto, no se puede estudiar directamente. Las imágenes acústicas que utilizan la reflexión sísmica adquirida a través de la adquisición de datos sísmicos y estudiadas a través de la subdisciplina específica de la estratigrafía sísmica es el medio principal para comprender la arquitectura tridimensional del relleno de la cuenca a través de la teledetección.
El muestreo directo de las rocas en sí se logra mediante la perforación de pozos y la recuperación de muestras de roca en forma de muestras de núcleo y recortes de perforación. Estos permiten a los geólogos estudiar directamente pequeñas muestras de las rocas y también, muy importante, permiten a los paleontólogos estudiar los microfósiles que contienen (micropaleontología).
En el momento en que se perforan, los pozos también se miden tirando de instrumentos electrónicos a lo largo del pozo en un proceso conocido como registro de pozos. La adquisición de registros de pozos, que a veces se denomina apropiadamente geofísica de pozos, utiliza las propiedades electromagnéticas y radiactivas de las rocas que rodean el pozo, así como su interacción con los fluidos utilizados en el proceso de perforación del pozo, para crear un registro continuo de las rocas a lo largo del pozo. longitud del pozo, mostrada como una familia de curvas. La comparación de curvas de registros de pozos entre múltiples perforaciones se puede utilizar para comprender la estratigrafía de una cuenca sedimentaria, particularmente si se utiliza junto con la estratigrafía sísmica.
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