INTRODUCCIÓN

Geología Estructural es el estudio de la deformación de las rocas. Se mide o infiere las translaciones, rotaciones y esfuerzos experimentados por las rocas, desde su formación hasta que ocurre la deformación.

Pero trabaja con los resultados de deformación en materiales heterogéneos…. Infiere los procesos

Geología estructural tres puntos de vista

Geometría: Que tan grande es (tamaño y magnitud) como sus dimensiones son orientadas.

Cinemático. Descripción de movimientos de las partículas durante su historia - inicio y fin-

Mecánico. Implica la comprensión de como las fuerzas aplicadas a un material han producido movimiento de las partículas del material.

TIPOS DE ESTUDIO DE GEOLOGÍA ESTRUCTURAL

OBSERVACIÓN. De estructuras o características deformadas. Diversas escalas, submicroscopicas hasta globales. Se describen la geometría y orientación de estructuras individuales y la relación con otras.

EXPERIMENTAL. Reproducción en laboratorio de condiciones similares a las naturales que generan deformación a las rocas.

TEORICA. Aplicación de leyes físicas y mecánicas, termodinámicas a través de métodos numéricos para crear modelos

INTRODUCCIÓN A LA DEFORMACIÓN

EN CAMPO SE OBSERVA ROCAS DEFORMADAS – NO ESFUERZOS DEFORMANDOLAS

DEFORMACIÓN

La deformación de un cuerpo es el cambio de su forma o volumen bajo la influencia de fuerzas externas; en la corteza terrestre.

Comportamiento de materiales sometidos a esfuerzos

La fluencia del material es una deformación plástica que transcurre prolongadamente a tensiones constantes que no superan el límite de plasticidad. La esencia de éste fenómeno es la reagrupación de las partículas del cuerpo bajo la influencia de una carga constante, transformándose de manera ininterrumpida la deformación elástica en plástica.

Fuerzas y mecanismos de deformación de las rocas.Puede hablarse de fuerzas dirigidas y no dirigidas

Las DIRIGIDAS O DE SUPERFICIE, pueden ser de tensión, compresión y cizalladura. La torsión es un caso particular de la cizalladura en tres dimensiones.

1 COMPRESION: COMPORTAMIENTO FRAGIL O RIGIDO2. COMPORTAMIENTO PLÁSTICO 3. COMPORTAMIENTO INTERMEDIO

ESFUERZOS COMPRESIVOS

• NO DIRIGIDAS son las fuerzas de gravedad o de volumen. Puede tratarse de la presión Confinante, sea ella litostática o hidrostática y en general de fuerzas asociadas a la gravedad.

La deformación de las rocas.

- Por su origen. Pueden ser tectónicas o no tectónicas. Las deformaciones tectónicas están asociadas al movimiento de las placas de la corteza terrestre, las no tectónicas están asociadas a los efectos gravitacionales de las masas de tierra y a las cargas que soportan las rocas por esfuerzos dinámicos externos diferentes a los movimientos tectónicos.

- Por el tiempo de aplicación de las cargas. Las deformaciones pueden ser permanentes o temporales. Las deformaciones

permanentes pueden ser, según el comportamiento del material, viscosa, plástica, viscoelástica y viscoplástica, mientras la deformación temporal, asociada a esfuerzos que no son permanentes, puede ser de tipo elástica o inelástica.

Factores de plasticidad y rigidez de las rocas

- La temperatura. El aumento de temperatura le da plasticidad a la roca mientras que su disminución la hace rígida. La temperatura aumenta con la profundidad.

- La presión confinante. Con la profundidad aumenta la presión confinante y las rocas, que en la superficie son rígidas, en la profundidad pueden comportarse plásticamente. Así aumenta el esfuerzo de ruptura y se facilita la deformación dúctil.

- Contenido en fluido de la roca. La arcilla seca es rígida pero mojada es plástica. Por analogía la humedad disminuye la rigidez de las rocas y aumenta su plasticidad. La presencia de fluidos como el incremento de la temperatura, aumenta el campo de Deformación reduciendo la respuesta elástica y desplazando el límite de rotura a esfuerzos cada vez mayores.

- El tiempo Se asocia a éste factor la velocidad de deformación de las rocas; si la Velocidad de deformación es alta y por lo tanto el tiempo breve, el material responde con rigidez, en el caso contrario responderá plásticamente

Composición y estructura de la roca. Isotropía (RIGIDA) o anisotropía del material (DEFORMA- PLASTICA)

Mecanismos de deformación de las rocas

- Movimientos intergranulares. Los desplazamientos entre LOS GRANOS

. - Movimientos intragranulares. Se asocian a la deformación interna de LA RED

CRISTALINA

- Disolución y recristalización. Fenómeno debido a la presión y temperatura, proceso de FUSIÓN-SOLIDIFICACIÓN

- Deformación elástica. Es la que se da en la profundidad al paso de ondas sísmicas y de marea, en la cual el suelo recupera la forma después del efecto.

- Deformación plástica. Son los pliegues producidos en las rocas que han sido sometidas a esfuerzos más allá de la zona elástica y antes del límite plástico.

- Ruptura. Generación de fallas y diaclasas, cuando los esfuerzos en el material superan el límite plástico.

ESTRUCTURAS

Estructuras sedimentarias

Son rasgos de las rocas sedimentarias que se observan frecuentemente en los planos de

Estratificación. Se forman debido a los procesos de sedimentación:

estructuras primarias, o bien debido a los procesos diagenéticos

posteriores: estructuras secundarias

Se observan principalmente en:

rocas clásticas, aunque también pueden

persentarse en rocas carbonatadas

ESTRUCTURAS

La estructura primaria por excelencia en todas las rocas es la estratificación LA ESTRATIFICACIÓN es un plano de debilidad formado debido a una interrupción

y/o erosión del depósito o bién debido a un cambio en la naturaleza del depósito. Siempre es subparalela a la horizontal al tiempo del depósito

Cuando los planos de estratificación se encuentran muy cercanos entre sí (escalade mm), se denomina: laminación La laminación se observa unicamente en

rocas con tamaño de grano muy fino

ESTRUCTURAS PRIMARIAS

Gradación o estratificación gradada

Rizaduras y dunas Son asimétricas (cuando el viento o corriente se mueve en una sola dirección), o bién simétricas (si el viento o corriente se mueve en dos direcciones,

como el oleaje)

HUELLAS LLUVIA

LICUEFACCIÓN DE LUTITASMADRIGUERAS DE

ANIMALES

ESTRUCTURAS

Características Estructurales

En rocas sedimentarias y metamórficas: Pliegues, Fracturas, fallas, discordancias, diaclasas

En rocas ígneas plutónicas: Fracturas, fallas, diaclasas

2. DIACLASAS

4. FALLAS

Rupturas con desplazamiento

3. PLIEGUES

Pliegue (Fold): Curvatura desarrollada sobre una superficie planar (estratos, cualquier tipo de foliación, etc.) como resultado de la actuación de esfuerzos.

Dichos esfuerzos pueden tener un origen tectónico o gravitatorio.

PLIEGUES

3.1 Geometría

Limbo o flanco: Lado del pliegue

Eje Axial: Línea que une los puntos de curvatura

Plano Axial: Plano teórico que une las líneas de los ejes axiales

Charnela : es la línea que une los puntos de máxima o mínima altura en cada capa, es decir, de máxima curvatura del pliegue, donde los estratos cambian el buzamiento. Un pliegue puede tener más de una charnela o ninguna, ejemplo de este último caso se presenta cuando el pliegue es un semicírculo. Zona de charnela

Plano axial: es aquel que une las charnelas de todas las capas de un pliegue, es decir, el que divide al pliegue tan simétricamente como sea posible.

Eje axial : es la línea que forma la intersección del plano axial con la charnela.

Flanco: son los planos inclinados que forman las capas, o sea los laterales del pliegue situados a uno y otro lado de la charnela. Se dice que un pliegue es simétrico cuando posee los flancos iguales e igualmente inclinados; y asimétricos cuando tiene sus planos desiguales.

Cresta es la línea que une los puntos más altos de un pliegue.

Valle o seno: es la línea que une los puntos más bajos de un pliegue.

Núcleo: es la parte más interna de un pliegue.

Dirección: el ángulo que la línea de intersección del estrato forma con el plano horizontal, tomado con respecto al polo Norte magnético.

Buzamiento: es el ángulo que forma el plano del estrato con la horizontal.Ángulo de vergencia: es aquel que forma el plano axial con la horizontal. Indica el sentido en que se inclina el plano axial.

PARTES DEL PLIEGUE

Cabeceo; ángulo que forma el eje del pliegue con la horizontal en el plano.

PARTES DEL PLIEGUE

Elementos Geométricos que Describen un Pliegue y Otras Definiciones

Longitud de onda (Wavelength): Distancia que separa dos crestas o dos valles consecutivos en una superficie plegada.

Punto de inflexión (Inflection point): Punto en los flancos de un pliegue en el que la curvatura de la superficie plegada pasa de cóncava a convexa o viceversa.

Superficie o Plano medio (Median surface) : Plano o superficie que une los puntos de inflexión de una superficie plegada.

Amplitud (Amplitude): Distancia que separa los puntos de inflexión de la cresta o valle de una superficie plegada, medida de forma perpendicular a su superficie media.

Fuente: Elementos geométricos de un pliegue. Fuente: Ragan, D.M. (1973) Structural Geology. An introduction to Geometrical Techniques, 2ª Ed.; John Wiley & Sons, 208 pp.

CLASIFICACIÓN DE PLIEGUES

CADA CURVA DEL PERFIL TIENE DISTINTIVOS GEOMETRICOS QUE SIRVEN PARA IDENTIFICAR DETERMINADAS POSICIONES EN LAS SUPERFICIES

CLASIFICACIÓN DE PLIEGUES

Angulo interflancos Descripción del pliegue

180-120 Suave

120-70 Abierto70-30 Cerrado

30- 0 Apretado

0 isoclinal

Angulo interflancos:

Anticlinal (Anticline). Pliegue de morfología superior convexa, en cuyo núcleo se encuentran las rocas estratigráficamente más antiguas.

Anticlinorio (Anticlinorium). Estructura anticlinal a escala regional.

Antiforme (Antiform). Pliegue de morfología superior convexa, pero del cual se desconoce la edad (absoluta o relativa) de los materiales que se encuentran en el flanco o en el núcleo.

Sinclinal (Syncline). Pliegue de morfología superior cóncava, en cuyo núcleo se encuentran las rocas estratigráficamente más modernas.

Sinclinorio (Synclinorium). Estructura sinclinal a escala regional.

Sinforme (Synform). Pliegue de morfología superior cóncava, pero del cual se desconoce la edad (absoluta o relativa) de los materiales que se encuentran en el flanco o en el núcleo.

Clasificación de los Pliegues

De Acuerdo con la Forma y/o Edad de los Materiales

Dependiendo de si la línea es rectilínea o no lo es, así como en función del ángulo que esta forma respecto de la horizontal, podemos denominar los pliegues como: Pliegues cilíndricos: Aquellos pliegues cuyo eje es horizontal y rectilíneo.

Pliegues no cilíndricos: Aquellos en los que el eje del pliegue es curvilíneo (careciendo de significado, por tanto, el criterio de horizontalidad).

Pliegues cilíndricos con inmersión: Aquellos pliegues cuyo eje es rectilíneo pero no horizontal.

De Acuerdo con la Naturaleza del Eje del Pliegue (Geometría e Inclinación)

SIMETRIA

FORMA DEL PERFIL Y SU IMAGEN ES ESPECULAR SIMETRICOS O ASIMETRICOS

SUPERFICIE MEDIA (une puntos de inflexión) PERPENDICULAR Al PLANO AXIAL

Isogonas 1. Pliegues con isógonas marcadamente convergentes: la curvatura de la superficie externa es menor que la interna y la distancia menor en ambas es en la charnela FIGURA A

2. Pliegues paralelos: la superficie interna tiene una curvatura mayor que la externa, las isógonas son perpendiculares a estas superficies. FIGURA B, también la distancia entre las curvas se mantiene constante en todas partes.

3. Pliegues de isógonas débilmente convergentes: la curvatura de la superficie interna sigue siendo mayor que la externa, el espacio es mayor en la charnela FIGURA C

4. Pliegues Similares: ambas curvas son idénticas y las isógonas son paralelas, la distancia entre las curvas medida a lo largo de las isógonas es constante FIGURA D5. Pliegues de isógonas divergentes: la curvatura de arco interno es menor que la del externo. FIGURA E

ORIENTACIÓN DE PLIEGUES

…..ORIETACIÓN DE LA CHARNELA …..ORIENTACIÓN SUPERFICIE

CHARNELA

ÁNGULO TERMINO BUZAMIENTO DE LA SUPER CHARNELA INMERSIÓN DE LA LINEA DE CHARNELA0° Horizontal

1°-10° Subhorizontal10°-30° Débil-poco Pliegue poco inclinado Pliegue con inmersión débil30°- 60° Moderado Pliegue moderadamente inclinado Pliegue con inmersión moderada60°-80° Fuerte-mucho Pliegue muy inclinado Pliegue con inmersión fuerte80°-89° Subvertical

90° vertical

Pliegue recumberte o acostado

Pliegue derecho

Pliegue horizontal

Pliegue vertical

Ejemplo: pliegue poco inclinado con inmersión fuerte

Otra forma relativamente frecuente de clasificar pliegues es de acuerdo con la inclinación de su plano axial. En la figura 50 se presenta un resumen de los términos empleados. De esa manera tenemos: Pliegues rectos: El plano axial es vertical.

Pliegues en abanico: Los flancos pueden tener pendientes negativas (morfología en champiñón) e individualizarse dos superficies axiales.

Pliegues inclinados: Cuando el plano axial está inclinado menos de 45° respecto de la vertical.

Pliegues vergentes: Cuando el plano axial se inclina más de 45° respecto de la vertical. El sentido de vergencia del pliegue es el que corresponde a la posición de la charnela.

Pliegues tumbados o recumbentes: Cuando la inclinación del plano axial del pliegue está próxima a la horizontal. En muchas ocasiones los pliegues recumbentes pueden fracturarse por el núcleo dando lugar a un pliegue-falla o a un cabalgamiento.

De Acuerdo con la Inclinación de la Superficie Axial

De acuerdo con la inclinación de los flancos, los pliegues pueden dividirse en:

Pliegues monoclinal: Cuando uno de los dos flancos del pliegue está mucho más desarrollado que el otro de forma que la estructura parece una serie monoclinal.

Pliegues simétricos: Cuando el plano axial del pliegue divide simétricamente el pliegue en dos unidades especulares.

Pliegues asimétricos: Cuando el plano axial del pliegue no divide simétricamente el pliegue en dos unidades especulares.

De Acuerdo con el Ángulo de los Flancos

ORIENTACIÓN DE PLIEGUES

SENTIDO EN EL QUE SE CIERRA ORIETACIÓN DE LA CHARNELA ORIENTACIÓN SUPERFICIE

CHARNELA

ORIENTACIÓN DE PLIEGUES

……SENTIDO EN EL QUE SE CIERRA

ANTIFORME: hacia arriba

SINFORME : hacia abajo

NEUTRO: de lado

Cuando el espesor ortogonal de las capas plegadas permanece constante, el pliegue se denomina paralelo, cuando el espesor ortogonal de las capases variable, tenemos entonces los pliegues similares

De Acuerdo con la Potencia Ortogonal de las Capas Plegadas

PLIEGUES

Convexo hacia arriba Antiforma y si además mas viejo abajo Anticlinal

PLIEGUES

Forma

Cóncavo hacia arriba Antiforma y si además mas viejo abajo Anticlinal

PLIEGUES

Normal Inclinado VolcadoRecumbente

Volcado o sobre pliegue: plano axial inclinado, planos igual dirección, ángulos diferentesRecumbente: plano axial horizontalIsoclinal: flancos inclinados con el mismo ángulo (vertical, inclinados, recumbente)Pliegue en abanico: ambos flancos volcados uno hacia el otroInclinados: el plano axial forma un ángulo con la vertical.

normal

PA

1. Anticlinal; 2. Sinclinal; 3. Isoclinal derecho o simétrico; 4. Monoclinal; 5. Anticlinorio; 6. Sinclinorio; 7. Recostado inclinado o asimétrico; 8. Acostado tumbado o recurrente; 9. Abanico; 10. cabalgadura.

Tipos de pliegues

Simbología de Pliegues en Mapas Geológicos

Superficies Plegadas y Topografía

Plegamiento chevron o cabrio: son los que presentan zona axial angular a veces asociada a fracturamiento con o sin desplazamiento de los flancos en el plano axial

SIMETRIA

Simétricos: el ángulo que forman los dos flancos con la horizontal es aproximadamente el mismo.

Asimétricos: los dos flancos tienen inclinaciones claramente distintas.

Por el espeso de las capas:

Isópacos o concéntricos: el espesor de cada estrato no varía a lo largo del pliegue. Se atribuye su origen a esfuerzos de tipo flexión

Anisópacos o similares: el espesor es mayor en la zona de charnela y menos en los flancos. Su origen es por compresión.

TIPOS DE PLIEGUES

Los pliegues de flexión se forman por compresión de rocas competentes (duras); pueden pasar a ser pliegues de flujo, en zonas donde hay rocas incompetentes (blandas), estas rocas se comportan como una pasta espesa, no son muy capaces de transmitir la presión y suelen formar muchos pliegues menores. Los pliegues de cizalladura o deslizamiento se pueden producir en rocas frágiles por la formación de pequeñas fracturas laminares, en la que las delgadas láminas de roca son capaces de desplazarse entre sí; excepto cuando están cortados por una falla todos los pliegues terminan formando una curvatura amplia.

ANTICLINALES Y SINCLINALES SIMETRICOS: los flancos o limbos son simetricos o equidistantes

ANTICLINALES Y SINCLINALES ASIMETRICOS: los flancos no son simetricos sistematicamente equidistantes del plano axial.

Plegamientos isoclinales: en una secuencia de sinclinales y anticlinales volcados con los flancos buzando en el mismo sentido.

Plegamiento monoclinales: se caracterizan por tener un flanco horizontal y el otro inclinado

1. Por la disposición de las capas:                                                                                                    

 

Anticlinal: los materiales más antiguos están situados en el núcleo del pliegue

Sinclinal: son los materiales más modernos los que se sitúan en el núcleo o centro del pliegue. Monoclinal o pliegues en rodilla:

sólo tienen un flanco

Plegamientos recumbentes: se caracterizan porque los planos axiales son esencialmente horizontales

Plegamiento en abanico: son plegamientos anticlinales o sinclinales cuyos flancos muestran claramente un punto de inflexión, límite de parte de flanco en posición invertida.