La falla de Moab , cerca de Moab, Utah , Estados Unidos, es una falla extensional que corre aproximadamente en dirección NO-SE, pasando al oeste del Parque Nacional Arches . Tiene unos 45 km (28 mi) de longitud y un desplazamiento máximo de unos 960 m (3150 ft). [1] La falla se conecta con el graben Tenmile en el norte y se extiende a través del valle Moab-Spanish hacia el sur. El afloramiento de la falla tiene una zona de falla bien definida bordeada por una zona de daño de fallas y fracturas menores.
La falla de Moab ha sido el foco de una serie de estudios que abarcan una variedad de temas, incluida la arquitectura de la zona de falla, la cementación de fallas y la predicción del sello de falla.
La falla de Moab estuvo activa durante un período entre el Triásico y principios del Terciario , con una pausa desde mediados del Jurásico hasta al menos mediados del Cretácico . [2] Está asociada con dos anticlinales salinos formados dentro del Cinturón de Pliegues y Fallas de la Cuenca Paradox en el centro-este de Utah. [3] La Cuenca Paradox es parte de la Meseta de Colorado que se formó durante el Paleozoico Tardío . El movimiento en las fallas del basamento comenzó en el Proterozoico y fue mayor durante el tectonismo de las Montañas Rocosas de mediados del Pensilvánico . La falla se reactivó a ~60 Ma, probablemente debido al movimiento de sal reiniciado durante la orogenia Laramide . Después de su deposición, la sal se deformó para formar una serie de anticlinales salinos que finalmente fueron enterrados por 1-2 km de sedimentos del Jurásico al Terciario.
La arquitectura de la zona de falla de Moab es muy variable y ha sido estudiada por varios autores. [2] [3] [4] El primer estudio sistemático fue realizado por Foxford et al. en 1998, [1] que clasificó los elementos arquitectónicos en zonas de bandas de deslizamiento , zonas de surcos de pizarra y cataclásticos y brechas de arenisca . Se describieron treinta y siete afloramientos de transectos dentro de la zona de falla de Moab. Estos afloramientos proporcionan datos excelentes sobre la variación lateral y las características estructurales dentro de la zona de falla. Los transectos más estudiados incluyen el Cañón Moab, el Cañón R191, el Cañón Corral , la Mina Courthouse, el Lavado Bartlett y el Cañón Waterfall .
La falla de Moab es una zona de cizallamiento frágil claramente definida (de 1 a 10 m de ancho). [3] La geometría general del segmento de falla sur es la de un anticlinal fallado, modificado por un componente menor de arrastre normal adyacente a la falla. La falla se compone de tres componentes principales: una sección sur poco expuesta, una sección central (donde se encuentran los mayores desprendimientos) y una sección norte compleja y ramificada que se inclina hacia el noroeste. En el extremo norte del valle de Moab, hay una zona de transferencia de fallas, donde la falla se inclina hacia el este. Esta zona transfiere el desplazamiento a lo largo de la falla de un segmento a otro. Dentro de esta zona hay fallas muy densas. A lo largo del segmento sur, las inclinaciones del lecho del muro inferior definen un alto estructural dispuesto simétricamente sobre el punto de máximo desprendimiento. Una característica prominente del muro colgante del segmento sur es el anticlinal de Moab, con un foso de colapso crestal acomodado por una serie de fallas normales. El anticlinal de Moab es un pliegue asimétrico con una longitud de onda de aproximadamente 1 km, una amplitud de 350 m y una longitud de más de 10 km.
La geometría interna de la zona de falla de Moab es compleja en términos de la cantidad de zonas de deslizamiento, la partición del desplazamiento entre ellas y la distribución de las rocas de falla, todo lo cual varía a lo largo de la superficie de la falla. Un estudio de Berg y Skar 5 analiza la disposición de las fracturas en las zonas dañadas del segmento Bartlett de la falla de Moab. La falla Bartlett consiste en un núcleo de falla rodeado de zonas dañadas en el muro inferior y el muro colgante. El núcleo de falla consiste en una variedad de rocas de falla y cuerpos arrastrados de rocas huésped clásticas, que indican variación en la intensidad de la deformación y el estilo de deformación. Berg y Skar [4] sugieren que la causa más importante para la distribución asimétrica de la deformación es el desarrollo del sinclinal del muro colgante y el patrón de tensión asimétrico resultante que se espera que exista durante la propagación de la falla.
La sedimentación del área de Moab fue influenciada principalmente por incursiones marinas o lacustres en los márgenes de los principales ergs jurásicos. Esta área consiste en una serie heterogénea de rocas sedimentarias predominantemente clásticas. [5] El intervalo basal de arenisca Navajo a arenisca Entrada superior está separado en seis unidades estratigráficas sedimentológicamente distintas: la arenisca Navajo, la arenisca Page , los miembros Dewey Bridge y Slick Rock de la arenisca Entrada, la lengua Moab y la formación Curtis . [3] La estratigrafía de la zona de falla de afloramiento se puede dividir en tres grupos litológicos : dominados por lutitas , mezclas de lutitas y areniscas y secuencias ricas en areniscas. Las secuencias mixtas de lutitas y areniscas incluyen areniscas fluviales y eólicas intercaladas y lutitas y limolitas de llanura aluvial /lacustres . Los intervalos ricos en areniscas son principalmente de origen eólico.
Existen tipos distintivos de veteado , cementación de calcita y reducción de óxido de hierro adyacentes a la falla, especialmente en las areniscas Navajo y Entrada del Jurásico. [3] Se encuentran vetas cementadas de calcita, barita , ankerita y pirita en las inmediaciones de la falla. La presencia y cantidad de arcillas en las rocas de la falla es un indicador útil para determinar:
La presencia de arcillas en las rocas de falla influye tanto en las propiedades mecánicas como hidrológicas de las fallas que contienen arcilla. El mapeo de campo muestra que las capas de arcilla y esquisto son comunes a lo largo de la falla de Moab. Solum et al. [5] describen la ocurrencia de fallas ricas en arcilla a lo largo de cuatro zonas de falla: R191, Corral Canyon, Courthouse Canyon y la exposición Bartlett Wash. Mientras que las rocas de falla a lo largo de la ubicación R191 y Bartlett Wash están enriquecidas en arcillas en relación con el protolito , las de Corral Canyon y Courthouse Canyon muestran poca diferencia en la composición en relación con el protolito, lo que sugiere que la formación de rocas de falla en las últimas ubicaciones está gobernada por procesos mecánicos en lugar de autigénicos .
Muchos estudios han documentado múltiples episodios de flujo de fluidos a lo largo de la falla de Moab desde su formación en el Pérmico - Triásico . En un estudio, Eichhubl et al. [6] utilizan la distribución del cemento de calcita como un indicador de la migración de paleofluidos. Infieren que el flujo de fluidos paralelo a la falla se centró a lo largo de segmentos de falla sobreimpresos por diaclasas y diaclasas cizalladas. Estas conclusiones respaldan el modelo hidrogeológico de Chan et al. [7] , que propone que los hidrocarburos y las salmueras de la cuenca de las rocas madre de Pensilvania migraron a lo largo de la falla de Moab, moviéndose hacia las unidades de arenisca porosa donde interactuaron con agua meteórica oxigenada. Chan et al. [7] utilizan la datación Ar-Ar para definir la edad de este movimiento de fluidos. Determinan una edad de mineralización de c. 25-20 Ma, que coincide con el levantamiento episódico de la meseta de Colorado o con el vulcanismo de las montañas La Sal .
La falla de Moab se caracteriza por patrones de reducción de óxido de hierro que también sugieren que la falla actuó como un conducto para fluidos mineralizantes. Se sugiere que las areniscas rojas adyacentes a la falla de Moab fueron blanqueadas por fluidos reductores. [8] La reducción de óxido de hierro se concentra dentro de areniscas de alta permeabilidad , bien conectadas y espacialmente asociadas con vetas cementadas, lo que indica que el evento de reducción coincidió con la formación de vetas y, por lo tanto, con las etapas finales del fallamiento. La permeabilidad a lo largo de la falla puede haber sido promovida por las telas de ranuras de esquisto altamente anisotrópicas o por fracturas de la zona de falla.
Después de analizar los datos geoquímicos de los cementos carbonatados y las areniscas reducidas con óxido de hierro del anticlinal de Moab, Garden et al. [8] sugieren que, tras el movimiento de la falla, la zona de falla fue el lugar de la migración vertical de hidrocarburos sobrepresionados y fluidos acuosos saturados de carbonato. Estas observaciones, combinadas con la presencia extensa de surcos de esquisto incluso en niveles estratigráficos bajos, sugieren que la falla de Moab fue un conducto para el flujo de fluidos, al tiempo que soportaba importantes diferencias de presión a través de la falla.
El frotis de arcilla se encuentra entre la familia de estructuras que detectan el flujo de fluidos en cuencas sedimentarias. [9] Los procesos de frotis de arcilla se aplican a casos de flujo transversal a fallas cuando rocas porosas y permeables, específicamente areniscas y lutitas, son cortadas por fallas normales. Según Foxford et al., [1] la característica más importante de la zona de falla de Moab desde el punto de vista de la evaluación del potencial de sello es la presencia casi constante de al menos una capa de ranuras de lutita. La relación de ranuras de lutita es una forma de describir la cantidad de frotis de arcilla en una zona de falla, y se define simplemente como el porcentaje de lutita/arcilla en el intervalo deslizado. [9] La relación de ranuras de lutita, cuando se aplica a secuencias de arena-lutita, indica la proporción de material filosilicato que se espera que se incorpore a la roca de falla. Por lo tanto, proporciona una medida de la capacidad de sello, ya que una capa de lutita en una zona de falla puede proporcionar un sello eficaz al flujo transversal a la falla. Estudios previos [10] muestran que una relación de ranuras de esquisto de ~20% define el límite entre fallas sellantes y fallas no sellantes, y que las fallas sellan con relaciones de ranuras de esquisto superiores a este valor de "corte". Las ranuras de esquisto están presentes en la falla de Moab en valores >c. 20%, pero varían según la ubicación del transecto.