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Ver el documento (formato PDF)   Santarem da Silva, Paulo Cezar.  "Fracturamiento asociado a fallas extensionales: un análisis según el método de elementos discretos"  (2015-08-26)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
Este trabajo presenta modelos de fracturas asociadas al desarrollo de fallas extensionales a partir de un análisis numérico, utilizándose modelos de elementos discretos en 2D y 3D. Los modelos realizados investigan la influencia de variables como resistencia del cemento y carga litostáticas, en la génesis del fracturamiento en secuencias con geometría simple, marcadas por apilamiento sedimentario horizontal donde se alternan de modo regular dos litotipos homogéneos y de espesor constante. Las simulaciones numéricas 2D permiten elaborar modelos y obtener respuestas de modo más rápidas que aquellas 3D, pero presentan mayor grado de incertidumbre respecto a los datos de orientación de las fracturas. De modo general los datos del stress principal σ3 guardan buena correlación con los eventos principales de fracturamiento en los experimentos realizados a bajas profundidades (condiciones superficiales hasta 400 m). En todos los modelos, las capas competentes son las primeras en presentar respuesta frágil; por el apilamiento empleado (alternancia de capas competentes e incompetentes) eso implica en una sucesión de fracturas fuera de secuencia en el desarrollo de la falla. Los cambios en este apilamiento y en el número de capas competentes o incompetentes permitió verificar influencias importantes en la orientación inicial de las fajas fracturadas y en la edad de generación de la falla. Los modelos 3D permitieron seguir la secuencia de evolución del fracturamiento y su proceso de conexión/propagación hasta la generación de la falla. La estructuración de las fajas fracturadas obedece una organización escalonada que guarda relaciones variables de paralelismo con la falla basal predefinida en los modelos. Fueron simulados dos tipos de rampa basal: con dirección constante y con cambio local de la dirección. El primero muestra un desarrollo más importante del desplazamiento en el sector central de la falla, mientras el modelo con cambio de dirección muestra que el mismo controla la secuencia de fracturamiento, la generación de la falla y bien la historia del desplazamiento asociado. Al final la falla se genera como plano bien definido, involucrado en una zona de daño compleja y con espesores variables directamente relacionados con la competencia de cada litotipo.

Abstract:
A series of numerical models were built to investigate fracture development associated with extensional fault evolution. 2D and 3D discrete element models allowed to see how particle bond strength and lithostatic stress changes control fracture genesis. All experiments where built with 2 lithologies with distinct cement properties (particle bonded models), deposited as an homogeneous sedimentar sequence with a regular alternating layering over a basal downward-steepening fault surface initially inactive. As 2D models preparation are less time consuming, they allowed getting results faster than 3D models; nonetheless they have greater uncertainty regarding the fracture orientation data. In all 2D models σ3 principal stress have good correlation with the main fracturing events in experiments at low depths (surface conditions up to 400 m). Competent layers are the first ones to present fragile response in both 2D and 3D models; as the layering were built as a regular alternated sequence of competent and incompetente layers, it implies that the fracturing occurs out of sequence during the experiments. Changes in this layering regularity and in the number of competent / incompetent layers allowed to verify important influences on the initial fracture belt orientation and in the age of final fault. In 3D models were posible to get a better understanding of the fractures genesis and evolution, their propagation through each layer and their final connection resulting in the fault plane. Fractures final arrangement presents a 3D stepped geometry, being parallel to the basal fault ramp in different degrees, depending on the lithostatic condition of each model. Two types of basal ramp were simulated: one with regular direction and a second one with local bending along its strike. The first one presents more important displacements patterns in central fault sector while those ramps with local strike changes shown that this local bend influences directly fracture genesis, fault generation and fault displacement history. As the most remarkable geometry in the models, extensional faulting is a result of fracture propagation / connection, being generated as a continuos plane with a complex displacement history and involved by a complex and varying thicknesses damage zone directly related to the competence of each lithotype.

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Registro:
Título : Fracturamiento asociado a fallas extensionales: un análisis según el método de elementos discretos     =    Fractures related to extensional faulting: an analysis using discrete element method
Autor : Santarem da Silva, Paulo Cezar
Director : Cristallini, Ernesto O.
Consejero : Cristallini, Ernesto O.
Jurados : Jacovkis, Pablo  ; Martino, Roberto  ; Folguera Telichevsky, Andrés
Año : 2015-08-26
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Geología
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Geológicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_5811_SantaremdaSilva
Idioma : Español
Area Temática : Geología / Geología Estructural
Geología / Geodinámica
Geología / Tectónica
Palabras claves : FRACTURAMIENTO; FALLA EXTENSIONAL; MODELO DE ELEMENTOS DISCRETOS; MODELO NUMERICO 2D; MODELO NUMERICO 3D; FRACTURING; EXTENSIONAL FAULT MODEL; DISCRETE ELEMENTS; 2D NUMERICAL MODEL; 3D NUMERICAL MODEL
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