Modelamiento estructural de la parte axial de la Cordillera Oriental de Colombia: Entre el páramo de Sumapaz y la Sabana de Bogotá

Abstract

La part externa dels Andes de Colòmbia està representada per la Cordillera Oriental, un sistema d’encavalcaments de doble vergència format durant el Cenozoic, producte de la inversió d’un rift de retro-arc mesozoic. Els piemonts de la Cordillera estan dominats per encavalcaments en direcció a l’avantpaís, àmpliament documentats degut a l’interès i productivitat d’hidorcarburs. Al contrari, la part interna de la Cordillera entre la Sabana de Bogotá i el Páramo de Sumapaz (zona axial), consisteix en un cinturó de plegament d’escala quilomètrica, molt menys documentat. En superfície involucra roques sedimentàries del Cretaci Superior i Terciari, amb un nivell d’erosió força constant, i sense una vergència dominant ni grans translacions encavalcants. La configuració tectònica de la Cordillera Oriental ha estat objecte de diverses interpretacions, especialment a la zona axial. En base a la interpretació de 450km de línies sísmiques 2D, l’edició cartogràfica resultant del treball de camp propi i la compilació de dades estructurals de superfície d’altres autors, en aquest estudi s’han construït 12 noves seccions estructurals seriades i compensades, dues d’elles restituïdes seqüencialment des de l’estadi actual fins al Cretaci Superior. L’escurçament calculat és del 14% de mitjana. L’estil estructural per la zona axial de la Cordillera Oriental entre la Sabana de Bogotá i el Páramo de Sumapaz inclou un nivell de desenganxament molt efectiu sota les estructures de plegament observades en superfície. Entre la seqüència basal interpretada com a Paleozoica i els plecs, s’estableix un desacoblament degut a una formació salina del Cretaci Inferior, causant plecs de desenganxament i diapirisme. Els nivells plàstics de la formació argilosa de Chipaque (Cretaci Superior) creen una disharmonia en els plecs. Els plecs mostren discordances progressives a diferents nivells de la successió cretàcia i terciària. Tot i que la presència de la sal en aquesta part de la Cordillera Oriental ha estat documentada per nombrosos autors, fins ara no existia un model estructural detallat que tractés l’origen de les principals estructures i la seva relació amb la formació salina, tant com a nivell de desenganxament com de desencadenant de fenòmens diapírics. Incorporant conceptes de tectònica salina, en aquest estudi es desenvolupa un model geològic amb una nova perspectiva i una nova cronologia de la deformació, iniciant el registre observable amb un plegament halocinètic suportat per una discordança progressiva a nivell de l’Albià- Cenomanià (tot i que la migració salina podria haver començat amb anterioritat al Cretaci Inferior). Posteriorment i associat a l’inici de la compressió a la Cordillera, es produeixen plegaments per buckling, amb un segon episodi de mobilització i evacuació de la sal, més intens, ajudat per la càrrega sedimentària diferencial als sinclinals.

La parte externa de los Andes de Colombia está representada por la Cordillera Oriental, un sistema de cabalgamientos de doble vergencia formado durante el Cenozoico producto de la inversión de un rift de retro-arco Mesozoico. Los piedemontes de la Cordillera están dominados por cabalgamientos en dirección hacia el antepaís, ampliamente documentados debido al interés y productividad de hidrocarburos. Por el contrario, la parte interna de la Cordillera entre la Sabana de Bogotá y el páramo de Sumapaz (zona axial), consiste en un cinturón de pliegues derechos de escala kilométrica, mucho menos documentado. En superficie involucra rocas sedimentarias del Cretácico Superior y Terciario con un nivel de erosión bastante constante, y que no tiene una vergencia dominante ni grandes traslaciones cabalgantes. La configuración tectónica de la Cordillera Oriental ha sido objeto de diversas concepciones, especialmente en su parte axial. Con base en la interpretación de 450 km de líneas sísmicas 2D y la edición cartográfica resultante del propio trabajo de campo y la compilación de datos estructurales de superficie de otros autores, en este estudio se han construido 12 nuevas secciones estructurales seriadas balanceadas, dos de ellas restituidas secuencialmente desde finales del Cretácico Superior hasta el estado actual. Un acortamiento en promedio del 14% ha sido calculado. El estilo estructural definido para la parte axial de la Cordillera Oriental entre la Sabana de Bogotá y el páramo de Sumapaz incluye un nivel de despegue muy efectivo bajo las estructuras de plegamiento observadas en superficie. Se establece un desacople entre la secuencia basal interpretada como Paleozoica y los pliegues debido a una formación salina del Cretácico Inferior, que causó pliegues de despegue y diapiros. Los niveles plásticos de la Formación arcillosa de Chipaque del Cretácico superior crean una disarmonía en los pliegues. Los pliegues muestran discordancias progresivas en diferentes niveles de la sucesión Cretácica-Terciaria. Aunque la presencia de sal en esta parte de la Cordillera Oriental ha sido reportada por numerosos autores, hasta ahora no había un modelo estructural en detalle que abordara el origen de las principales estructuras y su relación con la formación salina, bien sea como nivel de despegue y/o como desencadenante de fenómenos diapíricos. Incorporando conceptos de tectónica salina ha sido desarrollado un modelo geológico con una nueva perspectiva y una nueva cronología de la deformación, iniciando su registro observable con un plegamiento por halocinesis soportado por una discordancia progresiva a nivel del Albiense-Cenomaniense (aunque la migración salina pudo comenzar en tiempos anteriores del Cretácico Inferior). Posteriormente y asociado al inicio de la compresión en la Cordillera, se producen pliegues por buckling con un segundo episodio de movimiento y evacuación de la sal más intenso, ayudado por la carga sedimentaria diferencial en los sinclinales.

The external part of the Andes of Colombia is represented by the Eastern Cordillera, a thrust system of double vergence formed during Cenozoic times as a result of a Mesozoic back-arc rift inversion. The foothills of the Cordillera are dominated by thrusts towards the foreland, widely documented due to the interest and productivity of hydrocarbons. Conversely, the inner part of the Cordillera between the Sabana de Bogotá and the Páramo de Sumapaz (axial zone), consists of a deformed belt with less documented straight folds of kilometrical scale. Surface rocks involve the Upper Cretaceous and Tertiary, with a constant level of erosion. The axial zone structure does not have neither dominant vergence nor big thrust translations. The tectonic setting of the Eastern Cordillera has been subject to different interpretations, specially the axial zone. This study is based on the interpretation of 450 km of 2D seismic lines, the cartographical edition as a result of own fieldwork, and the compilation of surface structural data from other authors. 12 new structural balanced cross sections have been built and two of them have been sequentially restored from present day to the Upper Cretaceous stage. An average shortening of 14% has been calculated. The structural style for the axial zone of the Eastern Cordillera between the Sabana de Bogotá and the Páramo de Sumapaz includes a very effective detachment level under the observed fold structures at surface. The basal sequence, interpreted as Paleozoic, is decoupled from the folds above through a Lower Cretaceous saline formation, causing detachment folds and diapirsm. The plastic levels of the muddy Chipaque Formation, Upper Cretaceous in age, create a disharmony within the folds, which show progressive unconformities at different levels of the Cretaceous-Tertiary succession. Although the presence of salt in this part of the Eastern Cordillera has been reported by previous authors, this study proposes the first detailed structural model addressing the origin of the main structures and their possible relation with the salt formation, either as a detachment level or as a source for diapirism. It also incorporates recently developed salt tectonics concepts into a geological model with a new chronology for the deformation. Deformation started with halokinetic folding, supported by the progressive unconformity at the level of the Albian-Cenomanian, although the salt migration could have started before the Early Cretaceous. Later, the onset of compression at the Cordillera incorporated folding by buckling, together with a second stage of intense salt migration and evacuation, assisted by the differential loading of the synclines with synorogenic sediments.