Cuenca del antepaís del Himalaya - Himalayan foreland basin
La cuenca del antepaís del Himalaya es un sistema de cuencas de antepaís de colisión activo en el sur de Asia. El levantamiento y la carga de la placa euroasiática sobre la placa india dieron como resultado la flexión (flexión) de la placa india y la creación de una depresión adyacente al cinturón montañoso del Himalaya . Esta depresión estaba llena de sedimentos erosionados del Himalaya, que litificaron y produjeron una cuenca sedimentaria de ~ 3 a> 7 km de profundidad. La cuenca del antepaís se extiende aproximadamente a 2.000 kilómetros (1.200 millas) de largo y 450 kilómetros (280 millas) de ancho. De oeste a este, la cuenca del antepaís se extiende por cinco países: Pakistán , India , Nepal , Bangladesh y Bután .
La cuenca del antepaís del Himalaya se ha estudiado dentro del Himalaya (donde la sucesión de la cuenca del antepaís ha sido elevada y expuesta en el Sub-Himalaya y el Himalaya menor ), y en el subsuelo (donde se utilizan pozos de exploración de petróleo y datos sísmicos). El relleno de la cuenca del antepaís se remonta al inicio del desarrollo de la cuenca del antepaís, que comenzó durante el período Paleógeno alrededor de los 45-50 Ma. La deposición en la cuenca del antepaís parece ser diacrónica ; existe un desfase en el tiempo entre partes de la cuenca. El extremo occidental de la cuenca comenzó a desarrollarse durante el Paleoceno alrededor de 57-54 Ma, la porción central comenzó a desarrollarse <2 Ma más tarde, y la cuenca se vuelve más joven a medida que avanza hacia el este. La sucesión estratigráfica de la cuenca es importante ya que conserva el registro sedimentario de la colisión India-Eurasia.
Entorno geológico
Durante el Cretácico Superior y el Cenozoico temprano , la placa de la India se desplazó hacia el norte una gran distancia, lo que resultó en el cierre del Océano Neo-Tetis . Aproximadamente hace 40-50 millones de años, los remanentes del océano desaparecieron cuando la India chocó con la placa euroasiática. Como las placas continentales tienen una densidad relativamente baja, no pueden subducirse. Esto da como resultado que la placa euroasiática se empuje hacia arriba y conduzca al ascenso de la meseta tibetana , delimitada al sur por la cordillera del Himalaya en colisión. La cuenca del antepaís del Himalaya es adyacente al cinturón montañoso del Himalaya; da vuelta al Indian Craton al sur y está delimitado por hojas de empuje apiladas del Himalaya al norte. La cuenca del antepaís, al igual que la cordillera del Himalaya, se extiende aproximadamente 2.000 kilómetros (1.200 millas) de oeste a este a través de Pakistán, India, Nepal, Bután y Bangladesh. La cuenca del antepaís que se hunde activamente se encuentra debajo de la región de Punjab de Pakistán y la llanura del Ganges de la India y el extremo sur de Nepal.
Subdivisiones de Cuenca
La cuenca del antepaís del Himalaya se ha dividido sobre la base de las divisiones de drenaje modernas y la topografía del subsuelo. Las subdivisiones basadas en divisiones de drenaje son las más comúnmente utilizadas; la cuenca del Indo refleja el área de drenaje del río Indo y la cuenca del Ganges representa el área de drenaje del río Ganges .
La cuenca se superpone a una serie de depresiones y crestas de la placa india , que también se han utilizado para subdividir la cuenca del antepaís . Las unidades de roca que componen la placa india varían drásticamente a lo largo de la cuenca, cambiando de rocas proterozoicas del Cinturón Móvil a rocas sedimentarias del Cratón Arqueano y del Supergrupo Vindhyan del Proterozoico. Estas unidades de roca de placa india se extienden debajo de la cuenca del antepaís y se han correlacionado con una serie de depresiones y crestas debajo de la cuenca del antepaís. Como la placa india se ha flexionado (doblado) debajo de la placa euroasiática, las depresiones y las crestas han actuado como áreas flexibles y rígidas respectivamente, lo que influye en el espesor del relleno de la cuenca del antepaís.
Estratigrafía
La cuenca del antepaís del Himalaya se ha dividido en diferentes unidades de roca en diferentes partes de la cuenca. Los depósitos más tempranos de la cuenca del antepaís son lutitas marinas, que están incómodamente superpuestas por depósitos continentales. Los depósitos continentales neógenos y cuaternarios constituyen la gran mayoría del relleno de la cuenca del antepaís. La estratigrafía de la cuenca del antepaís se conoce mejor a partir de estudios de estratos elevados en el Menor y el Sub-Himalaya , complementados con datos de la pequeña cantidad de pozos que prueban el potencial de hidrocarburos de la cuenca del antepaís perforados en India y Nepal.
Formaciones Subathu / Bhainskati / Kohat - Relleno de cuenca de Foreland más temprano
La Formación Paleógena Subathu de la India (correlativa a la Formación Bhainskati de Nepal y la Formación Kohat de Pakistán) representa los depósitos de cuenca de antepaís más antiguos conocidos, y se superpone de manera disconforme a los estratos más antiguos. La Formación Subathu y sus equivalentes son intervalos relativamente delgados (<150 m) compuestos predominantemente de pizarra negra fosilífera rica en materia orgánica. Estas unidades se interpretan como depósitos marinos poco profundos. Las facies marinas a marinas poco profundas en forma de lutitas y pequeñas cantidades de arena también consisten en lutitas predominantemente verdes con facies rojas menores y se remontan al período del Paleoceno superior al Eoceno medio inferior basado en la existencia de Nummulitas recopiladas a partir de datos bioestratigráficos. Se demostró que la interpretación petrográfica de la Formación Subathu verde era predominantemente sedimentaria con rastros menores de entrada de esquisto serpentino. Aunque la facies roja muestra un origen más felsítico y volcánico, implica que se origina en los basaltos de inundación continental del cratón indio. La Formación Subathu se interpretó como una preservación de la intensa colisión entre las dos placas en la parte occidental de la cuenca del antepaís que conduce al empuje. Una evidencia de un estrato de brecha de sílex silicificado que existe justo encima del rígido basamento precámbrico se interpretó como una falla de crecimiento que se desarrolló como resultado de la tectónica de compresión. Los cortes de empuje en las cordilleras subhimalayas ahora conservan parte de la Formación Subathu. Aunque ha surgido un debate, se infiere que algunas ubicaciones donde está expuesta la Formación Subathu ahora se consideran el abultamiento anterior de la cuenca del antepaís, ya que está cubierta por una formación mucho más joven donde ha ocurrido una pausa de tiempo o una discordancia . Se infiere una pausa de tiempo de aproximadamente 10 MA basándose en la termocronología y la magnetoestratigrafía entre la Subathu y la formación suprayacente, pero es muy controvertida.
Formaciones Dagshai / Dharamsala / Dumre - Primeros depósitos continentales
La Formación Dagshai se remonta al Oligoceno - Mioceno, donde consiste principalmente en material de grano fino de origen aluvial . El Dagshai se distingue por su color rojo que consiste principalmente en lutita roja, limolita y arenisca gris. Es el depósito continental más antiguo y se superpone a la formación Subathu. Ha surgido un debate sobre si la Formación Dagshai se superpone de manera conformada o discordante sobre la formación Subathu. Una investigación reciente de datación de micas detríticas y de huellas de fisión de circones detríticos muestra de manera concluyente que existe una naturaleza discordante entre las formaciones Subathu y Dagshai. Los datos magnetoestratigráficos sugieren que la formación Daghsai se depositó aproximadamente a 27 Ma con una incertidumbre de 2 Ma. Anteriormente, se habían realizado múltiples estudios de interpretación de facies de la formación Dagshai con resultados variables con respecto al ambiente deposicional pasado; Se pensó que la presencia de areniscas cuarcíticas eran restos de una meteorización extensa y prolongada en llanuras aluviales en las que se intensificaba la meteorización tropical. El estudio de Yani Najman et al. interpretado que la Dagshai es un resultado de juego grieta y overbank facies llanura de inundación debido a una abundancia de bien granuloso material; Se concluyó que el entorno general de la Formación Dagshai era un entorno aluvial del pasado.
Grupo Siwalik - El registro más grueso de detritos del Himalaya
El Grupo Siwalik es una sucesión siliciclástica ascendente cada vez más gruesa que constituye la acumulación más espesa de detritos derivados del Himalaya en la cuenca del antepaís. Los depósitos son continentales y reflejan en gran medida la deposición en llanuras aluviales , ríos serpenteantes y entornos fluviales trenzados . El Grupo Siwalik se ha dividido informalmente en Siwalik superior, medio e inferior desde principios del siglo XX basándose en marcadores de fósiles de vertebrados . Numerosos investigadores han dividido el Grupo Siwalik en formaciones en diferentes lugares a lo largo del Himalaya, pero estas formaciones son de escala local y no pueden correlacionarse regionalmente. Los límites del Grupo Siwalik son diacrónicos , ya que se han limitado a diferentes momentos en diferentes lugares a lo largo del Himalaya. Debido a que estos límites son diacrónicos, sería incorrecto asignar una sola edad específica a la parte superior o inferior de cada subdivisión.
Bajo Siwalik
El Bajo Siwalik es la base del Grupo Siwalik. La deposición del Bajo Siwalik comenzó en el Mioceno Medio . El Bajo Siwalik se caracteriza por la alternancia de facies de arenisca y lutita, depositadas en ambientes fluviales y de llanuras aluviales . Los depósitos de paleosol comúnmente se entrelazan con lentes de arenisca en una escala de> 1 ma 10 m. El Siwalik Inferior se superpone conforme al Siwalik Medio.
Medio Siwalik
El Siwalik Medio se depositó desde el Mioceno superior hasta el Plioceno . Esta unidad está dominada por lechos de arenisca, puntuados por horizontes de lutita a lutita. El suministro de sedimentos para el Siwalik medio se originó en la procedencia principal del Himalaya ascendente. Con variación de facies vertical de arenisca-lutita a arenisca-lutita-conglomerado con un espesor de aproximadamente 1.400 metros (4.600 pies). La parte única de este complejo de arena de varios pisos es el hecho de que está sustentado por una importante superficie erosiva que se extiende lateralmente a lo largo de cientos de metros. las historias individuales varían en grosor y se reconocen por la presencia de clastos intra y extra formacionales a lo largo de la base de cada piso. Estos ensamblajes de facies sugieren una deposición por inundaciones de láminas en un entorno de canal trenzado. El apilamiento vertical de este complejo de arenisca de varios pisos indica además una barra de canal que migra con canales que existen predominantemente como sitios de depósito. El Siwalik medio está superpuesto de forma conforme al Siwalik superior.
Siwalik superior
El Plioceno al Cuaternario Superior Siwalik se interpreta como el registro sedimentario de la última fase de la orogenia del Himalaya. El Siwalik superior consiste predominantemente en facies de conglomerado en sus capas superiores y alternancias de arenisca, lutita y conglomerado en la parte inferior con un espesor máximo de 2,300 metros (7,500 pies). El Alto Siwalik está cubierto por sedimentos cuaternarios no litificados como el conglomerado de Neogal y arcillas rojas. La parte basal del Alto Siwalik muestra predominantemente de conglomerado crudamente estratificado, arenisca y lutita masiva, lo que sugiere una deposición de condiciones de alta energía; este conjunto y características de facies se encuentran comúnmente en los ventiladores de transporte de grava y sugiere una deposición por ríos trenzados de grava en configuraciones de abanico aluvial medial a distal.
Evolución de la cuenca
Colisión inicial e inicio del desarrollo de la cuenca del antepaís
La época del Paleoceno marcó el momento inicial de la colisión India-Eurasia. Según los registros paleomagnéticos, alrededor del tiempo de 55-50 Ma, la velocidad de la placa india disminuyó rápidamente y es seguida por una secuencia de empujes y tectónica de compresión entre las dos placas que luego desencadenaron el desarrollo del cinturón de la montaña del Himalaya. Se cree que la colisión inicial ocurrió cerca del ecuador, donde se encuentran depósitos de bauxita dentro de la estratigrafía de la cuenca del antepaís sobre un estrato de brecha de sílex silicificado existente en el basamento preexistente de la cuenca. El estrato de brecha de pedernal se interpretó como una falla de crecimiento en el cinturón de plegado de empuje como resultado de la tectónica de compresión. Dado que la colisión es un proceso activo en curso, genera progresivamente peso que resultó en una flexión hacia abajo de la placa india en subducción y creó un espacio de acomodación para ser llenado con sedimentos. El hundimiento por flexión de la cuenca es lento como resultado de que el basamento precámbrico duro y rígido forma una cuenca de antepaís relativamente poco profunda.
Convergencia activa
Durante la época del Eoceno , el proceso en curso de una convergencia activa entre las dos placas aumentó el engrosamiento de la corteza y aumentó aún más la carga que se originó en el cinturón montañoso del Himalaya. Desde el Eoceno hasta el Mioceno temprano, se están produciendo empujes y levantamientos en la zona del Himalaya. El desarrollo inicial de la cuenca del antepaís indicado a partir de los depósitos marinos más antiguos en la estratigrafía existente muestra que el hundimiento de la cuenca fue poco profundo como resultado del basamento precámbrico rígido junto con una tasa lenta de sedimentación y falta de sedimentos. El período Eoceno también marcó el inicio de un cambio de depósitos de facies marinas a depósitos fluviales estratigráficamente. El movimiento continuo de la placa india después de la colisión India-Asia condujo aún más al foco de la deformación de la placa india a lo largo de 200 a 300 kilómetros (120 a 190 millas) del área marginal del escudo indio. Este tipo de evento ha resultado en un acortamiento intracontinental. También se ha reconocido el importante cizallamiento intracontinental asociado con la Zona Cristalina Central.
Cambio climático y erosión
El límite Oligoceno-Mioceno tiene un efecto importante en la estructura de la cuenca. Los datos de isótopos de carbono y el análisis de polen indican un cambio climático en el sudeste asiático que aumenta significativamente la humedad de la región. A partir de esto, se estableció la reconstrucción de los registros monzónicos y se infiere que alrededor de 24-20 Ma es el momento en que el monzón se intensificó. La intensificación del monzón también resultó en una intensificación de la erosión alrededor del Himalaya. Esta erosión luego provocó una reducción en la masa del Himalaya que hizo que la cuenca del antepaís se invirtiera parcialmente, rebotara y esencialmente se elevara. Esto está respaldado por el descubrimiento de la deposición marina más antigua de la formación Subathu en partes de los cortes de empuje en el sub-Himalaya, a una altura mayor de la que normalmente se encontraría.
Potencial de hidrocarburos
A pesar de la presencia de filtraciones de gas a lo largo del Himalaya y de más de 70 años de exploración de hidrocarburos, no se han producido campos de hidrocarburos comercialmente viables a partir de la sucesión de cuencas de antepaís. Se han perforado pozos de exploración en las porciones de la cuenca de India, Pakistán y Nepal.
La mayoría de los pozos perforados que se cruzan con el Grupo Siwalik (Siwalik superior, medio e inferior) indican un potencial de roca fuente deficiente. Las muestras de la Formación Subathu orgánicamente ricas en forma de carbón muestran niveles de contenido orgánico total de hasta el 80%, lo que sugiere que la Formación Subathu (y las unidades correlativas) pueden tener potencial de roca madre. A pesar de los altos niveles de TOC, los carbones exhiben un índice de hidrógeno bajo, lo que indica el potencial de formar solo hidrocarburos gaseosos. Además, se supone que el potencial de hidrocarburos gaseosos por ellos puede haberse perdido por eventos tectónicos que ocurrieron en la cuenca. Esto es evidente por el estudio palinológico de rocas que además indica que más del 96% de las muestras tomadas de la Formación Subathu eran orgánicamente magras. También se perforaron pozos exploratorios para la exploración de hidrocarburos en la ciudad de Jawalamukhi . Si bien se registró el descubrimiento de filtraciones de gas alrededor de esta área, actualmente no tiene ningún valor comercial para producirse.
Deformación activa de la cuenca del Foreland
Anteriormente se pensaba que la deformación del Himalaya se detenía al pie del Himalaya, o el límite norte de la cuenca del antepaís (el empuje frontal principal). Por tanto, se pensó que la cuenca del antepaís del Himalaya no estaba deformada. Se ha demostrado que la deformación del Himalaya se extiende hacia el subsuelo de la cuenca del antepaís, en forma de fallas de empuje ciego y fallas de deslizamiento . Estas fallas alcanzan más de 37 km al sur del empuje frontal principal y son responsables de varios altos topográficos modernos. La deformación activa de la cuenca del antepaís solo se ha cartografiado en un área de Nepal, pero puede estar presente en otras regiones.