GEOLOGA ESTRUCTURALAPUNTES1Roxana Ortega B. 2009

Las rocas se deforman en la corteza de la Tierra segn dos comportamientos: uno en forma frgil en las zonas superiores de la corteza ( 1 4 Km de profundidad) y en forma dctil en las inferiores. La profundidad a la que la deformacin pasa de frgil a dctil es conocida como transicin dctil frgil, y se encuentra generalmente a unos 10 15 Km bajo la superficie. Estas profundidades son slo referenciales ya que puede ocurrir deformaciones dctiles en profundidades menores, en las zonas de magmatismo activo por ejemplo. Tambin las frgiles pueden ocurrir a mayores profundidades como respuestas a movimientos ssmicos bruscos.

Esquema de la zona de cizalla y rocas asociadas. Transicin dctil- frgil en lneas verticales.

Por lo tanto, cualquier material se puede deformar de tres maneras:

Deformacin elstica. El material se deforma, pero cuando cesa el esfuerzo, la deformacin desaparece (por ejemplo una goma elstica). Es una deformacin reversible.

Deformacin plstica. La deformacin se mantiene aunque el esfuerzo desaparezca (como ocurre con la plasticina). La deformacin es irreversible.

Deformacin frgil. El material se fractura como respuesta al esfuerzo (sera el caso de un vidrio roto). Es tambin irreversible.

Cuando estas deformaciones se producen en los materiales terrestres dan lugar a estructuras geolgicas reconocibles, como son:

Fallas y diaclasas son deformaciones frgiles. Las rocas aparecen rotas y, generalmente, hay separacin entre las partes fracturadas.

Pliegues, cuando la deformacin sufrida por las rocas es de tipo plstica. Los materiales se doblan dndonos idea de qu fuerzas los plegaron.

DiaclasasFalla NormalAnticlinal y SinclinalPliegue recumbente

FALLASConceptos bsicosExisten tres conceptos fundamentales relacionados entre s: falla, zona de falla y zona de cizalla.Una falla es por definicin una fractura frgil a lo largo de la cual ha ocurrido un desplazamiento visible en general paralelo a la superficie de la misma.Una zona de falla se encuentra compuesta por innumerables superficies de fallas frgiles, subparalelas e interconectadas, estrechamente espaciadas conteniendo zonas de brecha o harina de falla (fault gouge).La zona de cizalla corresponde a una ancha zona de deformacin generada bajo condiciones dctiles a dctiles frgiles.

Existen dos series de rocas de deformacin en relacin con las zonas frgil y dctil, que representan tipos extremos dentro de una amplia serie intermedia: la serie cataclstica y la serie milontica respectivamente.

Serie Cataclstica- Brechas- Microbrechas- Gouge- Seudotaquilita

Serie Milontica- Protomilonita- Ortomilonita- UltramilonitaClasificacin de las rocas de fallas en funcin de la tasa de deformacin y recuperacin (simplificado de Wise et al. 1984).

La textura de las rocas deformadas es principalmente el resultado de la relacin dinmica entre la deformacin y la recuperacin / recristalizacin del material sometido a esfuerzos (Wise et al., 1984).

El balance entre la tasa de deformacin y la tasa de recuperacin / recristalizacin determina la textura de la roca de falla.

A su vez, ambas tasas son funcin de variables tales como la temperatura, la presencia/ausencia de fluidos, la velocidad, el campo de esfuerzos, la composicin de la roca y el tamao del grano.

Factores que influyen en el comportamiento mecnico de las rocas

Temperatura : el aumento de T le da plasticidad a la roca, mientras que su disminucin la hace rgida. La T aumenta con la profundidad. Contenido en fluidos de la roca: la humedad disminuye la rigidez de las rocas y aumenta la plasticidad. La presencia de fluidos como el incremento de la T, aumenta el campo de deformacin reduciendo la respuesta elstica y desplazando el lmite de rotura a esfuerzos cada vez mayores. - El tiempo de actuacin de la fuerza (velocidad): se asocia a este factor la velocidad de deformacin de las rocas. Si la velocidad de deformacin es alta y por lo tanto el tiempo breve, el material responde con rigidez, en el caso contrario responder plsticamente.

- Presin Confinante: con la profundidad aumenta la P confinante y las rocas rgidas en la superficie, pueden comportarse plsticamente en la profundidad. As aumenta el esfuerzo de ruptura y se facilita la deformacin dctil.

- Composicin y estructura de la roca: este factor alude a la isotropa o anisotropa del material. Por la isotropa, la roca puede ser competente y tener la capacidad de absorber esfuerzos sin deformarse, por consiguiente es rgida. Por anisotropa es lo contrario pues se deforma expresando su plasticidad.

Isotropa = mismo comportamiento en todas las direcciones del material. Se da en los minerales del sistema cbico y tambin en los que carecen de estructura interna ordenada (minerales amorfos).Anisotropa = el comportamiento vara segn la direccin. Es una consecuencia de la estructura interna del material. Las disposiciones de sus elementos constituyentes varan con la direccin por lo tanto su comportamiento depende de la orientacin del estmulo.

COMPONENTES DE UNA FALLAColgante o techoYacente o pisoPlano de fallaEl plano de falla es el que rompe la continuidad de los estratos y separa dos bloques. El que est sobre el plano de falla siempre ser el techo y el que est abajo del plano, el piso, independientemente si los bloques suben o bajan.En el caso de una falla vertical, los lados se denominan segn los puntos cardinales, es decir, lados norte y sur o este y oeste.Salto de falla

Plano de falla puede ser:- Planar = cuando es plano- Lstrico = cuando es cncavo hacia arriba- Convexo hacia arriba- Anastomasado = cuando tiene una traza irregular por numerosas bifurcacionesLas fallas se curvan y de hecho nunca son planos sino ms bien superficies. Estas curvaturas hacen que los esfuerzos se distribuyan en forma asimtrica resultando en zonas de extensin o compresin locales.

Clasificacin de las Fallas1.-Clasificacin dinmica de las fallas (Anderson, 1905)Est basada en el posicionamiento de tres vectores principales de esfuerzos: 1,2 y 3 , ortogonales entre si y donde 1 > 2 > 3. De acuerdo a la posicin de los vectores tenemos:a) Falla NormalEl mximo esfuerzo principal es vertical.

La falla normal es el producto de esfuerzos de tensin o traccin. Su espejo de falla es el que queda expuesto al sol y los bloques se separan o alejan. Se levanta el bloque inferior o piso.FALLA NORMAL

FALLA INVERSAb) Falla InversaLa falla inversa es producto de fuerzas de compresin. Por el empuje los bloque parecen aproximarse. El espejo del bloque levantado queda a la sombra.El mximo esfuerzo principal es horizontal y el mnimo vertical.

c) Falla de RumboSon las fallas de cizalle o transcurrentes, producidas por compresin. Segn el desplazamiento que tengan de acuerdo al sentido de las manecillas de un reloj, pueden ser dextral (sentido del reloj) o sinestral (contraria al reloj)Los esfuerzos mximos y mnimos son horizontales.

e) Fallas oblicuasEn las fallas de desplazamiento oblicuo, el vector desplazamiento est inclinado en la superficie de la falla y puede ser descrito como la suma de un desplazamiento en el rumbo y otro en el manteo. Puede considerarse tambin como la suma de una componente horizontal y una vertical.Tienen combinaciones de movimiento (mixto) entre fallas transcurrentes (traslacin horizontal) con movimientos normales o inversos (deslizamiento hacia arriba o abajo a lo largo del plano de falla). Existen otros tipos de fallas ms complejas o mixtas como:

Grabenf) Graben y HorstLos graben (fosas tectnicas) se originan por fuerzas extensionales que producen dos fallas verticales paralelas con un sector central hundido. Los graben definen un valle alargado limitado por dos bloques de fallas elevados (horst) Por lo tanto podemos decir que los graben generan cuencas y los horst cordilleras elevadas que son la fuente de los detritos que rellenan la cuenca.

GRABENHORSTGenerados por fuerzas extensionalesGenerados por fuerzas compresivas

Otra clasificacin de las fallas que se aplica actualmente es la relacionada con el modo de ruptura de las rocas. (Marshak y Mitra, 1988)1.- Modo IEl desplazamiento de los bloques es normal al plano de fractura. Se denomina modo tensional y explica la formacin de las diaclasas.2.- Modo II

El desplazamiento es paralelo al plano de fractura y normal al frente de propagacin de la fractura.3.- Modo IIIEl desplazamiento de los bloques es paralelo tanto al plano de fractura como al frente de propagacin de la fractura.Direccin y sentido de propagacin de la fractura.Sentido de movimiento relativo de los bloques

As como el modo I de ruptura explica la formacin de las diaclasas, los modos II y III corresponden a movimientos de cizalla y son los que explican la formacin de las fallas.En la naturaleza no es frecuente encontrar un solo plano de falla bien definido sino ms bien es ms comn encontrar una zona de falla o un sistema de fallas.Un Sistema de falla es un conjunto de fallas paralelas tanto en rumbo como en manteo, generadas en forma ms o menos contemporneas y que obedecen a un mismo campo de stress.

DIACLASASConceptos bsicosSe definan como fracturas a lo largo de las cuales no ocurre desplazamiento.Determinan en gran parte las propiedades geomecnicas y porosidad secundaria de un macizo rocoso.1.- Hay dos tipos principales de diaclasas:SistemticasOcurren en sistemas paralelos bien definidos y poseen superficies planas. Interceptan en ngulo recto al plano de estratificacin.Clasificacin de diaclasas(Niemeyer, 2008)

b) No sistemticasTienen superficies irregulares, no cortan a las diaclasas sistemticas y se terminan generalmente contra los planos de estratificacin.Direccin del esfuerzodiaclasas

2.- Podemos clasificarlas de acuerdo a su extensin- Como diaclasas grandes se conoce aquellas que atraviesan varias unidades litolgicas y pueden seguirse por varias decenas o cientos de metros.Las medianas tienen un orden de magnitud inferior pero an tienen un aspecto bien definido. Las menores son como su nombre lo indica de menor importancia.3.- En cuanto a su frecuencia se distinguen:Diaclasas principales : cuando tienen mayor frecuencia y extensinDiaclasas secundarias : cuando tienen menor frecuencia y extensin

Intensidad de diaclasamientoEs la superficie total abarcada por las diaclasas sistemticas en una unidad de volumen.Se mide a travs de la frecuencia de diaclasamiento, esto es, el nmero de diaclasas atravesadas por una recta perpendicular a cada sistema de diaclasas. Se mide en nmero de diaclasas por metro lineal. (n/m)Para determinar la intensidad de diaclasamiento total de una red de diaclasas basta con sumar la frecuencia individual de cada uno de los sistemas que conforman la red. Sea una red de diaclasas con m sistemas de diaclasas, la intensidad del diaclasamiento total ser:I total = Fj = F1 + F2 + F3 .. + Fmmj =1

La intensidad del diaclasamiento tambin puede expresarse en funcin del espaciamiento medio Ej ya que para un sistema de clases j se tiene:Ej = distancia total/nmero de diaclasas = L/n = 1/IjEsto quiere decir que la intensidad de un sistema de diaclasas Ij es el recproco del espaciamiento medio Ej. Por lo tanto, para una red de diaclasas se tiene: Itotal = 1/Ejj=1m

PLIEGUESSon la principal manifestacin de una deformacin dctil.Un pliegue es el resultado de la deformacin de un volumen de roca en el que no se produce la rotura o fractura de la roca, sino que se produce el plegamiento del material. Se producen preferentemente en los bordes compresivos de las placas tectnicas (zonas de subduccin pero a importantes profundidades). Elementos de un plieguePlano o superficie axial: es el plano o superficie que divide el pliegue en forma simtrica. Dependiendo del pliegue, el plano puede ser vertical, inclinado u horizontal. Une los puntos de mxima curvatura.

CharnelaflancoflancoEjeSuperficie o plano axial

Charnela: son los puntos de mxima flexin (curvatura) del pliegue, y donde cambian de direccin de manteo.

Flancos o limbos: son las partes laterales del pliegue (los costados).

Ncleo: es la zona ms interna del pliegue.

Eje del pliegue: corresponde a la lnea formada por la interseccin entre el plano axial y la superficie del terreno. Definiendo este eje se puede medir la direccin del pliegue con respecto al norte (rumbo).

Caractersticas de un pliegue

Inmersin: ngulo que forma una lnea de charnela y el plano horizontal.

En este caso los estratos convergen con la superficie horizontal.

1.2.2. Tipos de pliegues Se pueden clasificar atendiendo a diversos factores de forma independiente. Anticlinal: -los materiales ms antiguos estn situados en el ncleo del pliegue.-es convexo hacia arriba siempre y cuando no hayan sido invertidos los estratos.a) Por la disposicin de las capas:

Sinclinal: -son los materiales ms modernos los que se sitan en el ncleo o centro del pliegue.-es cncavo hacia arriba, siempre y cuando no se hayan invertido los estratos.

Monoclinal o pliegues en rodilla: slo tienen un flanco.

b. Por su simetra:Simtricos: el ngulo que forman los dos flancos con la horizontal es aproximadamente el mismo.Asimtricos: los dos flancos tienen inclinaciones claramente distintas.

c. Por el plano axial: Esta clasificacin tiene que ver con la inclinacin del plano axial.Rectos: el plano axial se encuentra en posicin vertical

Recumbente: el plano axial se encuentra muy inclinado u horizontal. En este caso se puede producir una inversin del registro estratigrfico.Inclinados: el plano axial se encuentra inclinado

d. Por el espesor de las capasIspacosSus capas tienen un espesor uniforme

AnispacoSus capas tienen espesores variables

IsoclinalesSus flancos son paralelose. Por el ngulo que forman sus flancos:

ApretadosLos flancos forman un ngulo agudo

SuavesLos flancos forman un ngulo obtuso

Isoclinorio: los ejes de los pliegues son paralelos.

Anticlinorio: los ejes de los pliegues convergen por debajo del pliegue, de modo que el conjunto de pliegues tiene forma de anticlinal.

Sinclinorio: los ejes de los pliegues convergen por encima del pliegue, de modo que el conjunto de pliegues tiene forma de sinclinal. Los pliegues no se suelen encontrar aislados, sino que se asocian. Las asociaciones ms sencillas de pliegues son:

Causas de formacin de un plieguePor compresin lateralTpica de movimientos orognicos, por compresin; es la ms importante.

Por deslizamientos gravitacionalesHay ocasiones en que material localizado a mayor altura sufre algn deslizamiento (slumpin) provocando la formacin de algn plegamiento en las partes bajas.

-Por intrusin de materiales sedimentarios, de diapiros o domos salinos y masas magmticasEstas masas actan a mucha profundidad con altas T y P. Los diapiros pueden actuar hasta la superficie. A medida que van hacia arriba las capas se van plegando.

SinsedimentariosLas capas se van plegando al mismo tiempo que se van depositando sedimentos porque se hunde el fondo por la distinta compactacin.

-Por hidratacin de algunos mineralesEs el caso de la anhidrita y el yeso. Al entrar agua en la anhidrita, esta se hincha y se pliegan las capas de arriba.

http://ocw.innova.uned.es/ocwuniversia/cartografia-geologica/cartografia-geologica-guia-tridimensional-interactiva-de-practicashttp://www.geovirtual.cl/Geoestructural/Intro01.htmhttp://profesores.sanvalero.net/~w0548/geoestructural.htmlhttp://contenidos.educarex.es/mci/2004/35/Diccionario/pliegues.htmlhttp://www.physicalgeography.net/fundamentals/10l.htmlhttp://facweb.bhc.edu/academics/science/harwoodr/GEOG102/study/tecton1.htmhttp://www.indiana.edu/~g103/G103/week9/wk9.htmlhttp://rst.gsfc.nasa.gov/Sect2/Sect2_1a.htmlhttp://facweb.bhc.edu/academics/science/harwoodr/GEOL101/study/structur.htmhttp://www.geology.um.maine.edu/user/scott_johnson/share/Animations/Misc%20Movies/http://www.mundodescargas.com/apuntes-trabajos/ciencias_tierra_medio_ambiente/decargar_tectonica-de-placas.pdf

- Biling, Marland. 1963. Geologa Estructural. Buenos Aires: Udeba Editorial Universitaria 565 p.Niemeyer R., Hans. 2008. Geologa Estructural. Santiago: RIL editores, 294 p.NIEMEYER, Hans y URRUTIA, Carlos. Transcurrencia a lo largo de la Falla Sierra de Varas (Sistema de fallas de la Cordillera de Domeyko), norte de Chile. AndGeo [online]. 2009, vol.36, n.1, pp. 37-49. ISSN 0718-7106.

*