Analisis Geologico Estructual - Leccion 15 - Pliegues

Anlisis Geolgico Estructural

Universidad Alicante

LECCIN 15:

PLIEGUES1. INTRODUCCINNOMENCLATURA Pliegue: elemento planar que ha sido deformado (curvado). Cuando una superficie se pliega da lugar a una serie de elementos que caracterizan el pliegue: - Puede dar lugar a pliegues: o Antiforma (antiform): convexo hacia arriba o Sinforme (synform): cncavo hacia arriba. o Anticlinal (anticline): capas ms antiguas en el ncleo. o Sinclinal (syncline): capas ms modernas en el ncleo. - Flancos (limb): zona de mnima curvatura del pliegue. - Charnela (hinge): zona de mxima curvatura del pliegue. - Lnea de inflexin (inflexin line): lnea que separa dos pliegues consecutivos, donde se produce el cambio de curvatura. - Cresta (crest line): lnea topogrficamente ms elevada del pliegue. No tiene porque coincidir con la charnela. - Lnea de seno o surco (trough line): lnea topogrficamente ms baja del pliegue. - Plano axial (axial plane): plano bisector de los dos flancos que forman el pliegue. - Eje del pliegue (axis): lnea imaginaria del pliegue que repetida a s misma paralelamente define toda la superficie plegada (fold axis) Cuando tenemos un tren de pliegues (varios pliegues consecutivos), llamamos: Longitud de onda (wavelentgh) a la distancia que separa dos lneas de inflexin alternas (o dos charnelas del mismo tipo consecutivas). Amplitud (amplitude) a la distancia entre la lnea de inflexin y la de charnela medida paralelamente al plano axial. ngulo interlimbe (interlimb angle) al ngulo que forman los flancos de un pliegue. Envolvente (enveloping surface) a la superficie tangente a todas las charnelas de un mismo tipo de pliegue. Teodoro Prez Prez

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Anlisis Geolgico Estructural ORDEN DE LOS PLIEGUES


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Los pliegues se observan a diferentes escalas denominadas rdenes: 1er orden: pliegues de mayor longitud de onda tambin reciben el 2 orden (3er, 4, ): pliegues de menor longitud de onda nombre de pliegues parsito (parasitic folds).

- 3er orden: Los pliegues pueden ser de tamao submilimtrico, apenas visible a simple vista o teniendo que ser observado al microscopio. Estos pliegues se denominan crnulas y el plegamiento crenulacin (crenulation).

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2. DESCRIPCIN DE LOS PLIEGUES 2.1. Descripcin cualitativa

1. Simetra: un pliegue se dice que es simtrico si sus dos flancos tienen el mismo buzamiento y en sentido contrario (es decir, presenta una imagen especular respecto al plano axial, lo divide en dos imgenes especulares). Por el contrario, se dice que es asimtrico cuando un flanco buza ms que el otro.

Simtrico

Asimtrico

Asociado a este concepto tenemos la vergencia (hacia donde es asimtrico el pliegue) que es la direccin contraria al sentido de buzamiento del plano axial.

Vergencia a la derecha

Vergencia a la izquierda

Existe una relacin entre la vergencia de los pliegues mayores y menores. En el flanco corto se generan pliegues de vergencia contraria a la de los pliegues mayores. En el flanco largo se generan pliegues de vergencia igual a la de los pliegues mayores. En la zona de charnela se generan pliegues de morfologa en M (sin flancos largos y cortos).

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2. Cilindrismo: es la mayor o menor semejanza de una superficie plegada a un superficie cilndrica. a. Pliegue cilndrico: pliegue que podemos generar por el desplazamiento paralelo de una lnea sobre s misma.

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b. Pliegues no cilndricos: el desplazamiento que lo genera no es pararlo i. Irregulares ii. Domos y cubetas (patrn de caja de huevos): pliegues en vana (sheet folds) y pliegues en condn.

iii. Cnicos

c. Pliegues cilindroides: es un pligue casi cilndrico generado por el desplazamiento paralelo de una lnea sobre s misma o con una ligera desviacin < 5.

Este concepto nos permite definir otros conceptos de la superficie plegada: La lnea que desplazada paralelamente a s misma define una superficie plegada pliegues cilndricos. Esta lnea es la que define el eje del pliegue (fold axis) Los pliegues no cilndricos no tienen eje del pliegue.

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Anlisis Geolgico Estructural DIAGRAMAS


Para saber si un pliegue es cilndrico o no, realizamos una serie de medidas de direccin y buzamiento a lo largo del pliegue y lo representamos en proyeccin estereogrfica . Si es cilndrico, los planos van a intersectar en un nico punto, es decir, todos los planos se cortan en un punto que ser su eje.

o Si representamos los polos, stos definen un plano de orientacin perpendicular al eje del pliegue. El polo de dicho plano ser el eje del pliegue.

Si no es cilndrico: o Cnico: los datos no se cortan en un punto. Sabemos que es cnico porque los puntos se alinean segn un crculo menor.

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3. Angularidad: extensin de su zona de charnela. Pueden ser:

Redondeado De poco desarrollo

Kink (no existe la zona de charnela)

Angulos

Los diagramas tambin nos permiten conocer la angularidad de un pliegue:

Redondeado: puntos distribuido en toda la ciclogrfica

Kink (Chevron): dos zonas bien diferenciadas que corresponden a cada uno de los flancos

Anguloso: dos zonas con muchos datos (flancos) y el resto con pocos datos.

4. Facing: se define segn una direccin, hacia arriba o hacia abajo; direccin vertical en la cual cortamos capas ms modernas. Sirve para ver la existencia de pliegues superpuestos. - Upward: hacia arriba - Downward: hacia abajo

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2.2.

Descripcin cuantitativa 2.2.1. Clasificacin de los pliegues atendiendo a orientacin de eje y superficie axial

Esta clasificacin se establece en funcin de la orientacin del eje del pliegue y de la superficie axial. La orientacin del plano axial se expresa por el buzamiento y la direccin de la capa o, de forma ms sinttica, por el buzamiento y el sentido de buzamiento. Direccin de la capa: direccin que sigue la lnea horizontal contenida en la superficie. ngulo de buzamiento: ngulo entre la superficie axial y un plano horizontal. Sentido de buzamiento de una superficie: sentido que tiene la lnea perpendicular a la direccin de capa de la superficie mirando buzamiento abajo.

La orientacin de la lnea de charnela cuando el pliegue es cilndrico, se expresa por la inmersin de su eje (plunge: ngulo entre la lnea y un plano horizontal) y su sentido de inmersin (sentido de su proyeccin (de la lnea) sobre el plano horizontal medido mirando inmersin abajo). 1. Clasificacin en base a la orientacin de pliegues aproximadamente cilndricos y planos (segn Turner y Weiss)

Horizontal normal

Horizontal inclinado

Recumbente o acostado

Con inmersin normal

Vertical

Reclinado

Con inmersin inclinado

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Anlisis Geolgico Estructural 2.


Clasificacin a partir del buzamiento de la superficie axial y la inclinacin del pliegue

3.

Clasificacin geomtrica de los pliegues

La clasificacin geomtrica de los pliegues se hace segn los perfiles de sus capas. La forma de la capa depende de las relaciones entre las superficies lmite que la definen y de las variaciones relativas en el grado de inclinacin de stas. Para la descripcin de dichas variaciones en el buzamiento vamos a exponer los siguientes conceptos apoyndonos en el diagrama adjunto. t - potencia ortogonal (orthogonal thickness): distancia entre las dos tangentes que definen una isgona (orthogonal thickness). To : potencia ortogonal en el punto en el cual las tangentes en la superficie son horizontales. T potencia axial (axial trace thickness): distancia entre las dos tangentes medida paralelamente al plano axial. : ngulo que forma la lnea de la potencia ortogonal con la potencia axial. t : valor que representa el cambio proporcional del espesor ortogonal a lo largo del pliegue al ir variando el buzamiento . t = t/to T : valor que expresa la variacin relativa de t0 = T0 con el buzamiento Teodoro Prez Prez

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Isgona de buzamiento: lnea que une un punto del extrads con uno del intrads tales que las tangentes en esos dos puntos son paralelas, es decir, la superficie plegada tiene el mismo buzamiento (dip isogon).

A partir de las isgonas de buzamiento nos es posible definir las tres clases principales de pliegues, para ello analizaremos las grficas de T y t.

CLASE 1 Pliegues con isgonas de buzamiento convergentes. Se trata de pliegues en los que la curvatura del extrads es menor que la del intrads. Sus isgonas convergen entre s y hacia la traza axial del pliegue a medida que avanzan hacia el arco interno de ste. Su valor T siempre es igual o mayor a la unidad.

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Subclase 1a (Pliegues vergentes): El espesor ortogonal de las capas siempre excede al existente en la charnela de la estructura, por lo que t > 1. Su curva de representacin est por encima de la funcin secante T > sec .

Subclase 1b (Pliegues paralelos): Las capas mantienen su espesor ortogonal constante a lo largo de todo el pliegue, por lo que t siempre vale 1. Las isgonas de buzamiento siempre son perpendiculares a la superficie de la capa plegada.

Subclase 1c (Pliegues con isgonas de buzamiento dbilmente convergentes): El espesor ortogonal de la capa plegada siempre es menor en el flanco del pliegue que en la charnela con lo que t siempre es igual o mayor a 1. Es decir, aquellos cuyo espesor aumenta hacia la charnela. Son los ms abundantes en la naturaleza.

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CLASE 2 (Pliegues con isgonas paralelas): Pliegues en los que las isgonas de buzamiento son paralelas entre s. Tienen una geometra de engrosamiento en charnela.

CLASE 3 (Pliegues con isgonas divergentes): Pliegues con isgonas que convergen hacia el extrads con engrosamiento de charnela. La variacin de la curvatura en el arco externo siempre es superior al interno, por lo que las isgonas se muestran divergentes entre s y la traza axial en el sentido del arco externo (extrads) hacia el interno (intrads). El valor de T siempre es inferior a 1.

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3.

MTODOS PLIEGUES 3.1.

CUANTITATIVOS

PARA

EL

DIBUJO

DE

Mtodo de Busk

Este mtodo asimila los pliegues como series de arcos circulares. Fue publicado por Busk en 1929, de ah que se le denomine Mtodo de Busk. El ejemplo que viene a continuacin nos servir como explicacin ms detallada del mtodo.

1. Dados dos buzamientos, cmo aproximamos el pliegue a un arco circular? 2. Tenemos que encontrar crculos concntricos tangentes a las dos medidas de buzamiento. 3. Trazamos perpendiculares por cada buzamiento y la interseccin de ellas es el centro de los arcos.

En el ejemplo de la izquierda, se muestran datos de inmersin. Queremos construir una seccin transversal que satisfaga los datos.

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Primero trazamos las perpendiculares a los buzamientos y encontramos el punto interseccin de 1 y 2. El punto C12 es el centro de los radios concntricos a los buzamientos 1 y 2.

Usando C12 como centro, trazamos los arcos tangentes a los buzamientos 1 y 2.

Del mismo modo, trazamos la interseccin entre los buzamientos 2 y 3, punto C23, y, con centro en el punto, trazamos las tangentes a los buzamientos 2 y 3.

Trazaremos tambin desde C23 la tangente al buzamiento 1.

As sucesivamente iremos trazando perpendiculares a todos los buzamientos y hallando su interseccin que ser el centro de nuestro arco, como se detalla en los siguientes diagramas explicativos.

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3.2.

Mtodo de Kink

Es bastante comn en los pliegues que presenten intervalos de buzamientos muy variados, desde pendientes suaves a muy abruptas. Este mtodo es un poco ms comn hoy en da para representar pliegues que el mtodo de Busk. El mtodo nos permite para cada medida de buzamiento definer una zona donde el buzamiento es constante. Estos lmites vienen definidos por la bisectriz del ngulo que forman los buzamientos. El ejemplo que viene a continuacin nos servir como explicacin ms detallada del mtodo. El principal problema de este mtodo es que pueden que no coincidan exactamente con la bisectriz. Por qu? Si se dispone de dos buzamientos en los puntos 1 y 2, el cambio de buzamiento podra encontrarse en cualquiera de ellos y no necesariamente van a coincidir con la bisectriz entre ambos. Este mtodo, por tanto, es una aproximacin, al igual que todas las tcnicas de representacin.

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En el ejemplo de la izquierda, se muestran datos de inmersin. Queremos construir una seccin transversal que satisfaga los datos.

En primer lugar, hallar la lnea L12 bisectriz que definen los buzamientos 1 y 2.

En el lado izquierdo de la bisectriz, trazar paralelas por los puntos al buzamiento 1 que es el que se encuentra por la izquierda de la bisectriz.

Del mismo modo, hallar la lnea L23 bisectriz entre los buzamientos 2 y 3.

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Alargar los trazados de las lneas 1 y 2 paralelas al buzamiento 2 hasta cortar la lnea L23. Igualmente, alargar las lneas a la derecha de la bisectriz con el buzamiento 3.

As sucesivamente iremos hallando las bisectrices entre los buzamientos y trazando paralelas a los buzamientos entre las bisectrices, como se muestra a continuacin.

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3.3.

Curvas cbicas

Las hay de dos tipos (programas de diseo asistido).

3.3.1. Curvas BziersLa idea de definir geomtricamente las formas no es demasiado compleja: un punto del plano puede definirse por coordenadas. Por ejemplo, un punto A tiene unas coordenadas (x1, y1) y a un punto B le corresponde (x2,y2). Para trazar una recta entre ambos basta con conocer su posicin. Si en lugar de unir dos puntos con una recta se unen con una curva, surgen los elementos esenciales de una curva Bzier: los puntos se denominan puntos de anclaje o nodos. La forma de la curva se define por unos puntos invisibles en el dibujo, denominados puntos de control, manejadores o manecillas. En general, para trazar segmentos rectos se hace clic con el til de dibujo (la pluma), se mueve el ratn y se hace clic en un nuevo punto, y as sucesivamente. Para crear segmentos suaves, curvados, se hace clic y se mantiene apretado el botn mientras se ajusta la forma de la curva. Esta forma puede modificarse posteriormente, moviendo los puntos de control segn se desee. Los segmentos rectos pueden conectarse con segmentos curvos.

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3.3.2. Curvas SplinesUn spline es una banda flexible que se utiliza para producir una banda suave a travs de un conjunto de puntos designados. El trmino curva de spline se refiere a cualquier curva compuesta que se forma con secciones polinmicas que satisfacen condiciones especficas de continuidad. Una curva de spline se especifica a partir de un conjunto de posiciones de coordenadas, que se conocen como puntos de control, los cuales indican la forma general de la curva. Dado un conjunto de puntos de control, los mtodos de interpolacin generan una curva que pasa por todos los puntos de control. En cambio, los mtodos de aproximacin generan una curva que normalmente no pasa por todos los puntos de control, excepto, tal vez, por los puntos extremos. En la figura se observa un grafo con 11 puntos de control sobre los cuales se define una curva de B-Spline cbica (color azul).

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