Influence of sedimentary density variations in décollement-related fold-and-thrust belts: insights from centrifuge analogue modelling

Abstract

We present an innovative centrifuge analogue modelling approach to evaluate the influence of density contrast on structure location and vergence affecting thin-skinned compressional settings. Our natural prototype involves a detached foreland basin characterized by a basal ductile evaporitic décollement overlain by a brittle-like cover comprising a set of rock density variations. The experimental programme included gravity spreading and shortening characterized by density contrast up to 0.5 gr/cm3. Density contrast boundaries were designed perpendicular to the shortening except for one case, where it was parallel. Under no horizontal stress conditions, i.e. the tectonically quiescence context, just the centrifuge force (up to almost 900g), the cover depicts a syncline-anticline structure were the inflexion point was localized along the density contrast boundary. Moreover, wavelength and amplitude increased following the density contrast rise. In compression, density contrast boundaries perpendicular to the shortening direction controlled the vergence of the developed structures

Se presenta un estudio basado en la modelización analógica en centrifugadora que analiza la influencia que tienen las variaciones laterales de densidad de las rocas en la localización y vergencia de las estructuras afectadas por una tectónica de piel fina en contextos compresivos. El prototipo natural esta constituido por una cuenca de antepaís cabalgante a favor de un nivel de despegue dúctil sobre el cual se apoya una cobertera frágil caracterizada por variaciones laterales de la densidad. El programa experimental incluye experimentos en ausencia de esfuerzos horizontales y compresivos donde los contrastes de densidad varían por debajo de 0,5 gr/cm3. Los límites entre dominios con diferente densidad son perpendiculares al acortamiento salvo en un caso donde es paralelo. En ausencia de esfuerzos horizontales, aplicando la fuerza centrífuga (hasta 900g) se desarrolla una estructura sinclinal-anticlinal cuyo punto de inflexión coincide con el límite entre diferentes densidades y cuya longitud de onda y amplitud aumentan a medida que aumenta el contraste de densidad. En contextos compresivos, los contrastes de densidad localizados perpendicularmente al acortamiento controlan la vergencia de las estructuras