The tectonic features of the Sabana de Bogotá region and formation mechanisms of structures

La Región de Sabanas, de la Cordillera Oriental Colombiana es un sector caracterizado no sólo por la presencia de los importantes rellenos lacustres cuaternarios que forman las sabanas sino también por una tectónica especial, dentro de la Cordillera Oriental. El sector que se estudia en este trabajo es el correspondiente a la Sabana de Bogotá, especialmente su parte meridional que ha sido cartografiada a 1:25.000. La estratigrafía de la región de la Sabana comprende un cretácico de varios miles de metros, del cual en la Sabana sólo aflora la parte superior (formación Guadalupe), formada principalmente por areniscas y con un espesor promedio de unos 500-600 m. Por encima de la formación Guadalupe (coniaciense-maestrichtiense) se encuentra la formación Guaduas, con unos 500-800 m caracterizados por marcar el tránsito de las condiciones marinas propias del cretácico a las continentales propias del terciario. El Guaduas puede considerarse como maestrichtiense-paleoceno. Por encima se encuentra una potente serie terciaria (del orden de los 3.000 m.) formada por las formaciones Arenisca del Cacho, Bogotá, Arenisca de La Regadera y Usme; se trata de una sedimentación continental excepto durante un corto periodo en el Usme (y tal vea en la Arenisca de La Regadera) en que vuelven a existir condiciones marinas. Finalmente quedan los depósitos cuaternarios que alcanzan gran importancia y que incluyen sedimentos lacustres, limos, terrazas, morrenas, etc. La mayoría de las estructuras de la región de la Sabana se desarrollan en el Guadalupe. A este respecto hay que tener en cuenta que la formación Guadalupe constituye un espesor notable de capas resistentes entre formaciones blandas, de modo que es la formación Guadalupe la que dirige las estructuras de toda la región de Sabanas. Las estructuras de la región de a Sabana de Bogotá se caracterizan por los siguientes rasgos. Existencia de amplios sinclinales (especialmente en la región meridional; sinclinales de Fusagasugá y de Usme) de tectónica sencilla con sus núcleos ocupados por el terciario y entre ellos áreas cretácicas de tectónica mucho más apretada; los anticlinales son siempre muy estrechos y alargados. Carácter asimétrico de los pliegues; los flancos E de los sinclinales (W de los anticlinales) son abruptos; los flancos occidentales de los grandes sinclinales son suaves. Existencia de fallas con sus labios occidentales hundidos. Existencia de inversiones en los flancos de los pliegues, localizadas especialmente en los flancos occidentales de los anticlinales, aunque presentes también en los orientales; muy frecuentemente todo el flanco W de los anticlinales es inverso; estos flancos inversos son recorridos longitudinalmente por fallas que se sitúan en el contacto Guadalupe-Guaduas. Otra característica es la forma a veces en abanico de los pliegues, y en casi todos los casos las formas muy exageradas de los anticlinales cuyas bóvedas han sido erosionadas, si se hace la reconstrucción ideal de estas bóvedas. "Finalmente, hay que citar la existencia de domos de sal. Los mecanismos que han entrado en acción en la formación de las estructuras de la Sabana son los siguientes: la acción sobre la cobertera de una tectónica de zócalo; la halocinesis; la gravedad; la erosión, destruyendo las bóvedas anticlinales y con ello la continuidad de los estratos. La tectónica de falla de zócalo tiene en cuenta depósitos cuaternarios suficientemente importantes consisten en depósitos se manifiesta en la diferenciación de las grandes áreas sinclinales y áreas elevadas que las separan y por la formación de una tectónica de revestimiento en la cobertera. No hay que pensar, no obstante, que la tectónica de cobertera es sólo una tectónica de revestimiento; la halocinesis y la gravedad desarrollan en ella estructuras propias, independientes del zócalo o confieren a las estructuras de revestimiento unos rasgos especiales. La región de Sabanas es de toda la Cordillera Oriental la región en la que la cobertera desarrolla en mayor grado una tectónica propia. Los mecanismos indicados actúan conjuntamente y se influyen entre sí. Así, la tectónica de zócalo es principalmente una tectónica de fallas, con sus labios W hundidos, que cortan un zócalo basculado, hundiéndose hacia el E; como consecuencia la cobertera forma sinclinales amplios con el flanco W suave y el flanco E, abrupto, (tipo sinclinal de Fusagasugá), es decir que se forman pliegues asimétricos. La tectónica de revestimiento es capaz también por sí sola de dar lugar a flancos inversos; especialmente por lo que hace referencia a los pliegues que representan adaptaciones a los escarpes de falla. Pero además gravedad y halocinesis juegan también su papel en determinar la forma de los pliegues. La gravedad da lugar a una notable variedad de detalles estructurales. Las estructuras originadas por gravedad o en cuya formación la gravedad ha jugado un papel importante son: Inversiones de determinados niveles en los flancos de los pliegues, originadas por deslizamiento según el buzamiento de los estratos y dando lugar a un pliegue tumbado hacia la parte deprimida, pliegue cuyo flanco normal casi siempre ha desaparecido. Fallas por estiramiento y rotura en relación con los flancos inversos de las estructuras formadas por el mecanismo antes indicado. Deslizamiento de paquetes de estratos en posición normal. Acentuación por gravedad de capas que han sido llevadas a posición ligeramente inversa por otros mecanismos. Formación de replegamientos de detalle en un paquete que resbala por gravedad según el basculamiento. Inversiones producidas por presión de una masa que resbala por gravedad. Horizontalización de fallas debidas a colapso, en la parte más superficial de éstas. De las estructuras indicadas se deduce que en la Región de Sabanas la gravedad actúa principalmente dando lugar a inversiones. La halocinesis es otro fenómeno importante aunque su acción no puede ser bien definida por falta de datos de subsuelo. En el desencadenamiento de los fenómenos de inyección salina pudo tener un control la tectónica de zócalo. La halocinesis a su vez pudo llevar determinados flancos de los pliegues a posiciones adecuadas para la acción gravitativa. Finalmente hay que destacar la acción de la erosión; la erosión fue destruyendo desde tiempos muy precoces las bóvedas anticlinales, hecho que repercutió sobre los demás mecanismos, Sobre la halocinesis, dando lugar a una descarga de presión en las áreas anticlinales, mientras las áreas sinclinales se recargaban por sedimentación. Sobre la gravedad, porque la erosión de las bóvedas dejó libres los flancos para que en ellos se desencadenaran fenómenos gravitativos. Finalmente, al erosionarse las bóvedas se rompió la continuidad de la formación Guadalupe, en sentido transversal a las estructuras, y el Guadalupe es la única formación importante resistente en el área que se está considerando. Como consecuencia, la deformación en sus últimas etapas encontró unas condiciones particulares, los flancos pudieron jugar con independencia uno del otro y en muchas ocasiones los flancos de los anticlinales actuaron a modo de topes comprimiendo los núcleos lutiticos y dando lugar a ligeras extrusiones. El estudio del sinclinal de Usme permite conocer algo la dimensión temporal de estas estructuras. El terciario presenta una gran discordancia progresiva que se inicia con seguridad a partir de la formación Bogotá y posiblemente incluso a partir del Guaduas. Localmente se encuentran discordancias angulares bien marcadas. Los movimientos se han proseguido hasta el cuaternario lo cual en parte puede deberse a la tectónica de la sal.The Sabanas region, in the Colombian “Cordillera Oriental”, is a region characterized not only by the presence of important quaternarian lacustrine puddings, which form the plains, but also by its special tectonics. The section studied here is the Sahana of Bogota, especially in its southern part, which was mapped at 1:25.000. Stratigraphy of this region consists of a Cretacic of thousands of meters, from which, in the Sabana, only the upper part (the Guadalupe formation) outcrops, formed mainly by sandstones with 500-600 m. average thickness. Above the Guadalupe formation (coniacian to maestrichtian) lies the Guaduas formation (500-800 m.), which marks the transition from the cretacic marine conditions to the continental conditions belonging to the Tertiary. The Guaduas formation can be considered Maestrichtian to Paleocen. Above it is found a thick Tertiary sequence of about 3000 m., composed of the following formations: Cacho Sandstone, Bogota, La Regadera Sandstone and Usme; it looks like a continental sedimentation except during a short period in the Usme ( and perhaps in the La Regadera Sandstone! in which reappeared marine conditions. Finally, there are the Quaternarian deposits that have great importance and include lacustrine sediments, terraces, moraines, etc. The main part of the structures in the region of the Sabana are in the Guadalupe. In this respect, it is necessary to bear in mind that the Guadalupe formation is formed by a sequence of competent beds between incompetent beds, so the Guadalupe formation is the one which determines the structures in the whole region of the Sabanas. Structures of the region of the Sabana of Bogota are characterized by the following features: existence of wide synclines (mainly in the southern region, synclines of Fusagasugá and Usme) of simpler tectonics with their cores occupied by the Tertiary and between them Cretacic areas with tighter tectonics; anticlines which are always very narrow and extended; asymmetric character of the folds, E flanks of synclines (W of the anticlines) are steep, western flanks of the big synclines are soft; existence of overturned strata in the flanks of the folds, mainly located in the western flanks of the anticlines but also in the eastern ones; quite frequently the whole W flank of the anticlines is overturned and associated with longitudinal fult located in the Guadalupe-Guaduas contact. Another characteristic is the existence of some fan folds. If an ideal reconstruction of the crest is made, in almost every case there are very exaggerated shapes in the anticlines 'whose crets were eroded. Finally, it is necessary to point out the presence of salt domes. It is believed that in the formation of the Sabana structures the following agents were involved: action over the cover of basement tectonics; halocinesis; gravity; erosion destroying the anticline crest and with this the continuity of the strata. Basement tectonics is shown in the differentiation of the huge syncline area separated by higher areas and in the formation of a tectonics of coating in the cover. However, the tectonics of cover is not only controlled by the basement, halocinesis and gravity develop on it their own structures independent of the basement or produce special features in the coating structures. The Sabanas region is, of the whole “Cordillera Oriental”, the region in which the cover develops its own tectonics to the highest degree. The agents mentioned above work together and influence each other. Thus, the basement tectonics is mainly one of faults with their W sides sunken cutting a counterbalanced basement, dipping towards E; as a result the cover forms wide synclines with a soft W flank and an abrupt E flank (type Fusagasugá syncline), Gravity and halocinesis also determine the shape of the folds. Gravity makes an outstanding variety of structural variations. Structures originated by gravity or those in whose formation gravity was the main factor are: inversions in the flanks of the folds, produced by slide according to the dip of the strata originating at recumbent fold towards the de ressed part, folds in which the normal flank almost always has disappeared; faults by stretching and breaking with relation with the inverted limbs of the structures formed b the mechanism have been previously discussed; slide of groups of strata in normal position; accentuations by gravity of layers which were carried to a slightly inverse position by other mechanisms; formation of refolds of detail in a sequence which slides by gravity according to the dip; inversions produced by pressure of a mass which slides by gravity; horizontality of faults near the surface due to a collapse. From the indicated structures it can be deduced that in the Sabanas Region gravity acted principally to cause inversions. Halocinesis is another important phenomenon but its action can not be well defined because of lack of subsoil data. Basement Tectonics could have control in the liberation of the phenomena of saline injection; halocinesis could also locate certain flanks of the folds in adequate positions to develop gravitational structures. Finally, it is necessary to point out the effect of erosion, since early times erosion has been destroying the anticline crests and this fact has affected the other agents. It has effected halocinesis, giving rise to a discharge of pressure in anticline areas while the syncline areas build of by sedimentation. It has effected on the gravity, because erosion of the crests liberated the flanks so in them the gravitatory phenomena took place. Finally, because of the erosion of the crests continuity was broken in the Guadalupe formation in transversal direction to the structures, and the Guadalupe formation is the only important competent formation in the studied area. As a consequence, deformation in the last stages found special conditions because the flanks could move independently one from the other and in certain cases the flanks of the anticlines acted as tops compressing the lutitic cores originating slight extrusions. The study of the Usme syncline allows us to know something about the temporary dimension of these structures. The Tertiary present a huge progressive discordance known to start in the Bogota formation and possibly in the Guaduas. Locally well marked angular unconformities are found. The movements which continue till the Quaternary may in part be due to the Salt Tectonics