Submarine landslides geohazard along the southern margin of the colombian caribbean : relation to ground conditions and effect on shaping seafloor geomorphology
Fecha
2023
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Editor
Universidad EAFIT
Resumen
Submarine landslides are a mixture of rock, soil, and fluids moving downslope due to a slope's initial event of mechanical failure. These phenomena play a significant role in the evolution of continental margins. On the one hand, sediment transport processes from the continental shelf to the foot of the continental slope are meaningful. On the other hand, submarine landslides play a critical role in shaping the geomorphology of the seafloor. In addition, they have the potential to affect coastal infrastructure, submarine telecommunications cables, and pipelines, and generate tsunamis and avalanches. Thus, the negative consequences of submarine landslides have been socially and economically significant.
In the Colombian southern Caribbean margin, submarine landslides are closely related to regional tectonic dynamics and show distinctive characteristics in canyon walls, channel-levee systems, tectonically controlled ridges, and continental shelf break. Previous studies have highlighted the importance of landslides as geohazards analyzing the largest landslides observed in the bathymetry or studying their presence in limited areas of the Colombian southern Caribbean.
This study shows a regional analysis of the occurrence of submarine landslides in the southern Colombian Caribbean. The geomorphological analysis was based on a bathymetric model that included seismic cubes and multibeam bathymetric surveys with resolutions ranging between 10 and 100 meters. These data involved areas from the continental shelf break to the foot of the continental rise making it easier to obtain a regional image of the seafloor in which the interpretation of landslide extended toward areas without 3D seismic information. After mapping the geographic distribution of submarine landslides, their relationship with ground conditions, including seafloor geomorphology, slope degree, fault presence, the Bottom Simulator Reflector (BSR), and Mass-Transport Complexes (MTCs), was analyzed. Finally, a preliminary map of landslides susceptibility was carried out following the landslide Weight index (Wi), a method proposed by Van Westen in 1997, and overpressure conditions in the sedimentary sequence were interpreted to see the relationship between both phenomena.
Chapter 1. This chapter presents a detailed geomorphological mapping of submarine landslides carried out using a high-resolution 3D seismic survey. This mapping allowed obtaining a statistical analysis and a complete interpretation of geomorphological characteristics of the seafloor and subsoil patterns to define the morphology of landslides and their distribution of occurrence, and their relationship with structural deformation. Results suggest that landslides in the study area are related to thrust faults and structural ridges of the Southern Sinú Fold Belt (SSFB) that greatly contribute to the filling of intra-slope sub-basins isolated from the continental shelf.
Chapter 2. This chapter shows the mapping of the southern Caribbean seafloor using seismic cube surveys and multibeam bathymetry data in an area encompassing 59,471 km2, which allowed analyzing the regional distribution of submarine landslides and simplifying their occurrence through the construction of a conceptual framework for a better insight. Distinctive characteristics were found for submarine landslides associated with canyon walls, channel-levee systems, tectonically controlled ridges, and continental shelf break. Also, can be observed that Mass-Transport Complexes (MTCs) result from the accumulation of mass movement originating both in the continental shelf break and the channel-levee systems. However, the size of MTCs does not represent individual events but rather the accumulation of multiple events. This fact made it possible to estimate a landslide susceptibility map which suggests the following considerations: Firstly, structural ridges and adjacent intra-slope sub-basins related to the South Caribbean Deformed Belt (SCDB) are more likely to be landslide hazards. Secondly, the continental shelf break and channelized systems produce a moderate landslide hazard potential. Thirdly, deep marine systems with a slope less than five degrees (<5°) show the lowest landslide hazard potential.
Chapter 3. This chapter presents the analysis carried out on overpressures in the Sinú Offshore basin, summarizing the observations from well data, seismic data, and basin modeling. Overpressure zones were observed to match low velocities of sound from well logs and seismic cubes. Likewise, wells with the highest overpressures (>15 ppg) are located in the south of the study area, while wells located in the northern part of the basin showed lower overpressure conditions (<15 ppg). It is concluded that overpressures have a more direct relationship with anticlinal-type compression structures than with other geological phenomena, such as high sedimentation, which is certainly more related to landslides and Mass-Transport Complexes (MTCs) characteristic on the surface of the seafloor.
Descripción
Los deslizamientos de tierra submarinos son una mezcla de roca, suelo y fluidos que se mueven pendiente abajo debido a un evento inicial de falla mecánica de un talud. Estos fenómenos juegan un papel importante en la evolución de los márgenes continentales. Por un lado, son significativos procesos de transporte de sedimentos desde la plataforma continental hasta la base del talud continental. Por otra parte, ejercen control sobre la geomorfología del fondo marino. Adicionalmente, tienen el potencial de afectar infraestructura costera, cables de telecomunicaciones submarinos, ductos de la industria de hidrocarburos y generar tsunamis y avalanchas. Es por esto por lo que las consecuencias negativas de estos fenómenos han sido económica y socialmente significativas a nivel mundial.
En el margen continental del Mar Caribe colombiano, los deslizamientos submarinos están estrechamente relacionados con la dinámica tectónica regional y presentan características distintivas en paredes de cañones, sistemas de canal-dique, estructuras geológicas tectónicamente controladas, así como, en el quiebre de la plataforma continental. Estudios previos han resaltado la importancia de los deslizamientos como geoamenazas, a partir del análisis de los más grandes eventos observados en la batimetría o a partir del estudio de porciones limitadas del relieve en el Caribe sur colombiano.
En el presente estudio se muestra un análisis regional de la ocurrencia de deslizamientos submarinos en el sur del Caribe colombiano. El análisis geomorfológico se basó en un modelo batimétrico que incluyó cubos sísmicos y levantamientos batimétricos multihaz con resoluciones que oscilan entre 10 m y 100 m. Estos datos involucraron áreas desde el quiebre de la plataforma continental hasta la base del talud continental obteniendo una imagen regional del fondo marino en la que se extendió la interpretación de deslizamientos hacia áreas sin información sísmica 3D. Después de mapear la distribución geográfica de los deslizamientos submarinos se analizó su relación con las condiciones del subsuelo, la geomorfología del fondo marino, la pendiente batimétrica, la presencia de fallas, el Botton Simulator Reflector (BSR) y los complejos de transporte en masa (MTCs). Finalmente se realizó un mapa preliminar de susceptibilidad a deslizamientos siguiendo el método del índice de peso de deslizamiento (Wi) propuesto por Van Westen en 1997 y se interpretaron las condiciones de sobrepresiones en la secuencia sedimentaria para ver la relación entre los dos fenómenos.
Capítulo 1. En este capítulo se presenta un mapeo geomorfológico detallado de deslizamientos submarinos realizado mediante un levantamiento sísmico 3D de alta resolución que permitió obtener un análisis estadístico y una interpretación completa de las características geomorfológicas del fondo marino y los patrones del subsuelo para definir no solamente la morfología de los deslizamientos y la distribución, sino también su relación con la deformación estructural. Los resultados sugieren que los deslizamientos en el área de estudio están relacionados con las fallas de empuje y las colinas estructurales del Cinturón deformado de Sinu Sur (SDSS) y contribuyen en gran medida al llenado de las sub-cuencas intra-talud aisladas del quiebre de la plataforma continental.
Capítulo 2. En este capítulo se muestra el mapeo del fondo marino del Caribe Sur usando levantamientos de cubo sísmico y datos de batimetría multihaz en un área que cubre 59,471 km2 lo que permitió analizar la distribución regional de los deslizamientos submarinos y simplificar su ocurrencia mediante la construcción de un marco conceptual que facilita su comprensión. Se presentan las características distintivas para deslizamientos submarinos asociados con paredes de cañones, sistemas de canal-dique, estructuras geológicas tectónicamente controladas, así como, con el quiebre de la plataforma continental. También se observó que los Complejos de Transporte en Masa (MTCs) son resultado de la acumulación de movimientos en masa que se originaron en el quiebre del talud continental y en los sistemas de canales-dique. Sin embargo, las dimensiones de los MTCs no representan eventos individuales sino acumulación de múltiples eventos. Lo anterior permitió estimar un mapa de susceptibilidad que sugiere lo siguiente: En primer lugar, que las crestas estructurales y las subcuencas intratalud adyacentes asociadas al Cinturón Deformado del Caribe Sur (SCDB) presentan el mayor peligro de deslizamiento. En segundo lugar, que el quiebre de la plataforma continental y los sistemas canalizados producen un potencial medio de peligro de deslizamiento. En tercer lugar, que los sistemas marinos profundos con pendientes inferiores a cinco grados (5°) exhiben el menor potencial de deslizamientos submarinos.
Capítulo 3. En este capítulo se presenta el análisis realizado sobre las sobrepresiones en la cuenca Sinú Offshore resumiendo las observaciones a partir de información de pozos, información sísmica y modelamiento de cuenca. Se observó que las zonas de sobrepresión coinciden con las bajas velocidades de sonido de los registros de pozo y cubos sísmicos. Así mismo, que los pozos con las sobrepresiones más altas (>15 ppg) se localizan en el sur del área de estudio, mientras que, los pozos localizados en la parte norte de la cuenca presentaron condiciones de sobrepresión menores (< 15 ppg). Se concluye que las sobrepresiones tienen una relación más directa con las estructuras de compresión tipo anticlinales que con otros fenómenos geológicos como, por ejemplo: la alta sedimentación la cual ciertamente está más relacionada con los deslizamientos y Complejos de Transporte en masa (Mass Transport Complexes-MTCs) característicos en superficie del fondo marino.
Palabras clave
Deslizamientos submarinos, Caribe sur