ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS

7/17/2019 ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS

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GEOLOGÍA COD: 9874495

ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS

1. Introducción

El comportamiento de las rocas en respuesta al campo tectónico depende de varios factores: tipo

roca, la presión de confinamiento, la tasa de aplicación de las cargas, Los fluidos intergranulares y locambios ambientales.

Núcleos de rocas cristalinas sometidas a ensayos de compresión simple en el laboratorio

comportan de manera frágil, es decir ue fallan sin mostrar una fase plástica antes de la ruptu

!demás soportan alrededor de los "### $g%cm" antes de fallar. El resto de rocas desarrollan una fa

plástica antes de la falla y su resistencia es variable.

!l incrementarse progresivamente la presión de confinamiento en profundidad dentro de la corte

terrestre, el comportamiento de las rocas cambia gradualmente de frágil a dúctil, con poca influenc

en el módulo de deformación. 'i las cargas se aumentan rápidamente (como en el caso

despla&amientos repentinos en las &onas de falla) las rocas se dislocan, por la dificultad de l

minerales a reacomodarse en esa condición de velocidad de aplicación de la carga.

El agua y otros fluidos ue se mueven a presión a trav*s de grietas, fisuras y poros intercomunicado

tratan de separar las part+culas con lo cual se promueve algo de ductilidad y se reduce la resistencia

El ambiente en el cual se encuentran las rocas en la naturale&a cambia todo el tiempo: las fuer&

tectónicas se modifican constantemente, los estratos se van sepultando y comprimiendo en la medi

ue progresa la subsidencia y más capas se acumulan, con lo cual los estratos, inicialmente duros

frágiles, se deformen y pliegan la erosión e-pone rocas plegadas reduciendo el confinamiento y l

rocas se fracturan. Es decir, las rocas pasan de frágiles a dúctiles cuando se sepultan y retornan a

condición frágil cuando se alivian los esfuer&os por la erosión ue las pone al descubierto.

". esarrollo

La geolog+a estructural es la rama de la geolog+a ue estudia las estructuras geológicas presentes en

corte&a terrestre, ya sea de todo el planeta o de una determinada región.

En los estudios geológicos de esta naturale&a se reali&a la identificación y análisis de las principal

estructuras geológicas, y su reconocimiento, para luego reali&ar el mapeo de las estructuras tectónic

de un determinado sector.

".1. /rincipales estructuras geológicas




0omo parte fundamental de cualuier estudio de estructuras geológicas presentes en un yacimiento,

deben distinguir los tipos de estructuras ue están presentes en la roca. 'u obetivo es identificar s

caracter+sticas e influencia en aspectos de seguridad tales como:

• La inestabilidad de un talud o galer+a por presencia de una falla (en este caso se deber

contemplar la posibilidad de fortificar)• La tendencia estructural definida con un plegamiento.• La secuencia de encendido para ue las operaciones de tronadura sean más eficientes, al e-is

planos de discontinuidad ya formados.2. /liegues

0omo resultado de la deformación de las rocas debida a las fuer&as naturales, se forman varios tip

de estructuras. ! altas presiones y temperaturas, a gran profundidad, las rocas se comport

dúctilmente, dando lugar a pliegues de diferentes tipos. Los pliegues, son estructuras curvadas y

clasifican de una manera general en anticlinales y sinclinales.

En los anticlinales las capas se curvan inicialmente 3acia arriba, de tal manera ue, considerando u

secuencia de capas, las más antiguas ocupan el centro de la estructura, es decir su núcleo. En l

sinclinales, por el contrario, las capas se curvan inicialmente 3acia abao, de tal manera ue

observar una secuencia de capas, las ue ocupan el núcleo son las más recientes. En la 4igura 1a,

observa una estructura anticlinal y en la 4igura 1b, una estructura sinclinal.

4igura 1 /liegues (a) !nticlinal asim*trico y (b) sinclinal sim*trico

2.1. Elementos descriptivos de un pliegue• 03arnela: Es la l+nea ue une los puntos de má-ima o m+nima altura en cada capa, es dec

representa la má-ima curvatura del pliegue, donde los estratos cambian el bu&amiento. 5n plieg

puede tener más de una c3arnela o ninguna, ue se da cuando el pliegue es un semic+rculo.• /lano a-ial: Es auel ue une las c3arnelas de todas las capas de un pliegue, es decir, el u

divide al pliegue tan sim*tricamente como sea posible.• Ee a-ial: Es la l+nea ue forma la intersección del plano a-ial con la c3arnela.




• 4lanco: 0orresponden a los planos inclinados ue forman las capas, o sea, los laterales d

pliegue, situados a uno y otro lado de la c3arnela. 5n pliegue es sim*trico cuando posee l

flancos iguales e igualmente inclinados y será asim*trico si tiene sus planos desiguales.• 0resta: Es la l+nea ue une los puntos más altos de un pliegue.• 6alle: Es la l+nea ue une los puntos más baos de un pliegue.• Núcleo: Es la parte más interna de un pliegue.• irección: Es el ángulo ue forma la l+nea de intersección del estrato con el plano 3ori&ont

tomado con respecto del polo norte magn*tico.• 7u&amiento: 8 inclinación, es el ángulo ue forma el plano del estrato con la 3ori&ontal.• 9ngulo de vergencia o inmersión: Es auel ue forma el plano a-ial con la 3ori&ontal. Indica

sentido en ue se inclina el plano a-ial.2.". ipos de pliegues

En realidad las rocas sedimentarias se deforman a tal punto ue los pliegues asumen muc3as posicion

a tal punto ue a veces se invierten. eniendo en cuenta esta circunstancia se reconocen varios tipos d

pliegues, según la posición del pliegue a-ial: monoclinal, anticlinal y sinclinal sim*trico, anticlina

sinclinal asim*trico, anticlinal tumbado y anticlinal recumbente. (4igura 2)

4igura 2 ipos de pliegues: (1) ;onoclinal, (") !nticlinal y sinclinal sim*trico, (2) !nticlinal y 'inclin

asim*trico, (<) !nticlinal umbado, (=) Isoclinal y (>) !nticlinal ?ecumbente

E-isten diferentes tipos de pliegues los ue se clasifican de acuerdo con la edad de los estratos y

acuerdo con la orientación ue presente.

• 'egún la edad de los estratos envolventes:




/liegues anticlinales: 'e forman cuando los estratos más nuevos envuelven a los más antiguos. Est

pliegues presentan la parte conve-a 3acia arriba, presentando un aspecto de bóveda. Los flancos s

inclinan en sentido divergente y los estratos más antiguos se sitúan en el núcleo.

Las principales caracter+sticas de los pliegues anticlinales son:

• El centro es un ee de simetr+a.

• Los dos lados del anticlinal muestran direcciones de inclinación diferentes.

• Los estratos se inclinan siempre 3acia los flancos.

• En el centro el manteo es peue@o o cero (estratos 3ori&ontales)

• el centro 3acia los flancos el manteo se aumenta.

• En el centro (núcleo) afloran los estratos más antiguos y en los flancos los más óvenes.

/liegues sinclinales: 'e forman cuando los estratos más antiguos envuelven a los más óvenes. '

flancos forman una 5 caracter+stica. ienen la conve-idad 3acia el interior de la ierra, aduiriendo u

forma de cuenca o cubeta. Los flancos se inclinan en sentido convergente y los e-tractos más óvenes s

sitúan en el núcleo.

0uando se desconoce la edad de los estratos ue forman los pliegues, se denomina antiforma al plieg

conve-o 3acia arriba, y sin forma al pliegue conve-o 3acia abao.

Las principales caracter+sticas de los pliegues sinclinales son:

• El centro es un ee de simetr+a.

• Los dos lados del sinclinal muestran direcciones (de inclinación) diferentes y opuestas en 1A#B.

• Los estratos se inclinan siempre 3acia el núcleo.

• En el centro, el manteo es peue@o o cero (estratos 3ori&ontales)

• el centro 3acia los flancos el manteo se aumenta.




• En el centro (núcleo) afloran los estratos más óvenes y en los flancos los más antiguos.

• 'egún orientación

/liegues sim*tricos: 'e distinguen cuando los flancos a ambos lados del plano a-ial divergen según

mismo ángulo. /or efecto de dos fuer&as iguales y opuestas, se forman pliegues rectos y sim*tricos, d

de ellos anticlinales (los de las crestas) y el otro sinclinal (el del valle).

/liegues asim*tricos: 'e observan cuando los flancos a ambos lados del plano a-ial no divergen seg

un mismo ángulo. /or efecto de las fuer&as iguales y opuestas, se forman pliegues asim*tricos, los

pueden ser inclinados, volcados, acostados o tumbados.

/liegues asim*tricos inclinados: 5n pliegue asim*trico está inclinado cuando el ángulo formado por

plano a-ial con la 3ori&ontal es mayor de <=B.

/liegues asim*tricos volcados: 'e distinguen cuando uno de los flancos se apoya sobre la parte super

del siguiente pliegue. El ángulo formado por el plano a-ial con la 3ori&ontal es menor de <=B.

/liegues asim*tricos acostados o recumbentes: 'e forman cuando el plano a-ial y los flancos s

3ori&ontales.

<. iaclasas

0uando se e-cede la resistencia de las rocas frente a la acción de fuer&as naturales, *stas se fracturan

se dislocan.

! los uegos sistemáticos de fracturas se les llama diaclasas *stas se forman como en el caso general

los materiales sólidos por tracción o por corte. Las diaclasas ue se forman por tracción son rugosas

por lo menos, reci*n se 3an formado, son abiertas. Estas aberturas se pueden rellenar con algún mater

d*bil, arcilla o clorita por eemplo, o sellar con algún cementante mineral como la silice. !demás, ldiaclasas pueden tener cualuier grado de continuidad dentro de una masa rocosa y la roca mism

puede estar sana o u+micamente afectada lo ue reduce su resistencia.

Las diaclasas, conuntamente con otros planos estructurales tales como, superficies de estratificación

planos de foliación, constituyen discontinuidades estructurales, ue separan bloues de diferente tama@

los cuales formas en conunto los maci&os rocosos.




En lo ue sigue se 3ace referencia a discontinuidades estructurales en general, independientemente si s

trata de diaclasas o planos estructurales relacionados con estructuras primarias. ;uc3as de las fallas

taludes o laderas se deben al despla&amiento de masas de roca a lo largo de discontinuidad

estructurales, por lo cual el ingeniero debe conocer las caracter+sticas de las diaclasas y otros plan

estructurales, con el fin de poder determinar sus caracter+sticas de resistencia. 'e acostumbra a clasificlos maci&os rocosos como: maci&os de Croca duraD, si las fallas potenciales o reales están controlad

por las estructuras (es decir ue en los procesos de falla las masas despla&adas desli&an sob

discontinuidades estructurales o se desprenden de ellas) o maci&os de Croca blandaD, en el caso de

las superficies de falla se estable&can a trav*s de los materiales, independientemente de la orientaci

ue tengan las discontinuidades estructurales.

<.1. ipos de diaclasas

Las diaclasas corresponden a foliaciones secundarias, tanto de origen tectónico como no tectónico, pe

ue no tienen despla&amientos. Entre ellas se distinguen:

• 4isuras de enfriamiento: Las ue se originan durante el enfriamiento de una roca magmátic

0omo el material caliente ocupa más espacio ue la misma cantidad de materia fr+a, al enfriarse

magma, se producen fracturas por la diferencia de volumen ue se produce.• rietas de desecación: urante la desecación de un barro o lodo bao condiciones atmosf*ric

determinadas (seuedad, alta temperatura, radiación solar), al evaporarse el agua o la 3umed

contenida en *l, disminuye el espacio ocupado por el material 3úmedo y la superficie se rompe pol+gonos.

• 4isuras de tensión gravitacional (origen tectónico): 'obre estratos inclinados se puede observ

bao algunas condiciones, un desli&amiento de las masas rocosas 3acia abao. !l comien&o d

este fenómeno se abren grietas paralelas al talud.

Las diaclasas son las fracturas más frecuentes y se presentan en todos los tipos de roca

especialmente, al nivel de la superficie y tambi*n a grandes profundidades. Estas fracturas pueden ten

dimensiones ue se e-tienden desde algunos mil+metros 3asta unos pocos metros.

Normalmente se presentan en una masa rocosa, en la ue se pueden observar grupos de diaclas

estructuras paralelas o subparalelas y%o sistemas de diaclasas ue corresponden a auellas ue

cortan entre s+ en ángulos definidos, y tienen una cierta simetr+a.

!lgunas diaclasas están rellenas con calcita u otros minerales.

=. 4allas geológicas




Las fallas geológicas se definen como dislocaciones de la corte&a terrestre, es decir, fracturas a lo larg

de las cuales se producen importantes desli&amientos relativos. La magnitud de estos despla&amient

puede ser de algunos metros, pero en la medida ue las fallas son más antiguas, la magnitud acumula

de los despla&amientos puede alcan&ar varios centenares de metros y aún Filómetros.

Las fallas geológicas tienen dos implicaciones importantes en trabaos de ingenier+a las roc

involucradas dentro de las &onas de falla son afectadas por una degradación mecánica notable ademá

las fallas constituyen importantes fuentes sismog*nicas por lo ue es necesario investigar el carácter

actividad de las mismas.

=.1. ipos de fallas

El movimiento en las fallas produce algunas estructuras o rocas especiales llamadas estr+as, arrastre

brec3a de falla, milonitas y diaclasas plumosas. Estas estructuras se pueden usar como indicador

directos de fallas. 'egún la dirección del despla&amiento se pueden distinguir dos grandes grupos

fallas:

• 4allas con despla&amiento vertical: 'on auellas donde el movimiento es fundamentalmen

paralelo al bu&amiento o manteo de la superficie de falla. Este tipo de movimiento puede produ

peue@os resaltes denominados escarpes de falla, producidos por despla&amientos generados p

terremotos. Los movimientos verticales son fallas de ángulo, ya ue el movimiento es a lo largo d

manteo, 3acia arriba o 3acia abao./or el movimiento descendente del tec3o, las fallas con despla&amiento vertical acomodan

alargamiento o la e-tensión de la corte&

Las fallas con despla&amiento vertical a gran escala se asocian con estructuras denominad

monta@as limitadas por fallas.Las pendientes de las fallas con despla&amiento vertical disminuyen con la profundidad y

reúnen para formar una falla casi 3ori&ontal denominada falla de despegue (a Estas se e-tiend

varios Filómetros por debao de la superficie y constituyen un l+mite importante entre las roc

situadas debao (ue e-3iben deformación dúctil), y las situadas encima, las ue demuestr

deformación frágil a trav*s de la formación de fallas.• 4allas normales o gravitacionales: 'on auellas fallas en las ue el bloue de tec3o se despla

3acia abao en relación con el bloue de muro. (7loue de tec3o es el más cercano a la person

ver figura anterio

0uando la roca sobre el plano de falla ue es el plano formado por el movimiento relativo d

bloues se mueve 3acia abao en relación con las rocas del pie, se producen esfuer&




tensionales ue separan la corte&a y provocan un levantamiento, el cual induce a ue la superfic

se estire y uiebre.Este fenómeno produce estructuras tales como: raben o fosa tectónica o rift: ue es un bloue central limitado por fallas normales, ue

3unde a medida ue las placas se separan.

Gorsts o maci&o tectónico: ue corresponden a estructuras levantadas, ue limitan lvalles elongados producidos por los graben.La mayor+a de las fallas normales o gravitacionales tienen bu&amientos de unos >#B, l

ue tienden a disminuir con la profundidad, aunue algunas tienen bu&amientos muc

menores, incluso algunos cercanos a la 3ori&ontal.• 4alla recta o de dirección: 'on las tambi*n llamadas fallas de desgarre o ci&alle, ue tienen lug

por efecto adicional de un despla&amiento 3ori&ontal. 5n eemplo especial de este tipo de fallas s

auellas ue despla&an a las dorsales oceánicas.•

4allas inversas y cabalgamiento (o subescurrimiento): 'on las fallas con despla&amiento vertical las ue el bloue de tec3o se mueve 3acia arriba con respecto al bloue del muro, por lo u

reflean un acortamiento de la corte&a.'e denominan fallas inversas a las ue tienen bu&amientos superiores a <=B y cabalgamientos

auellas cuyo bu&amiento es menor a <=B.Las fallas inversas de alto ángulo (casi H#B) suelen ser peue@as en cuanto al despla&amien

(cent+metros) y acomodan despla&amientos locales en regiones dominadas por otros tipos de falla

!parecen en entornos torsionale

Los cabalgamientos e-isten en todas las escalas, con despla&amientos de mil+metros, de unpocos metros, 3asta despla&amientos de decenas de Filómetros.Los cabalgamientos son resultado de fuertes esfuer&os compresivos. En esos ambientes, l

bloues de corte&a se despla&an uno 3acia el otro, 3aciendo ue el tec3o se mueva 3acia arri

con respecto al muro.La formación de cabalgamientos es más pronunciada en &onas de subducción y otros bord

convergentes, donde las placas están colisionando. Las fuer&as compresivas producen pliegues

fallas y provocan un engrosamiento y acortamiento del material implicado.En regiones monta@osas, los cabalgamientos 3an despla&ado los estratos 3asta =# Fm sobre l

unidades de roca adyacentes, por lo ue los estratos más antiguos se superponen sobre las roc

más óvenes. La l+nea irregular entre las rocas marca el tra&ado de la falla. ! veces ueda un resto aislado de una lámina de cabalgamiento ue fue dividido por las fuer&

erosivas del 3ielo y las aguas corrientes. ! este bloue aislado se denomina Flippe.• ;antos de corrimiento: 'on pliegues falla (pliegues tumbados) donde se produc

cabalgamientos cuyo despla&amiento alcan&a varios Filómetros de longitud.




En este tipo de pliegues, los materiales ue se despla&an (los superiores) se alean de su orige

por eso se le llaman alóctonos, a diferencia de auellos ue permanecen en su posición origin

(los inferiores) ue se denominan autóctonos.0uando los materiales alóctonos (superiores) son erosionados, su ruptura puede provocar

afloren los autóctonos. Esta manifestación recibe el nombre de ventana tectónica. !simismo, l

materiales alóctonos podr+an uedar aislados sobre los autóctonos por efecto de la erosión d

manto de corrimiento. ! este bloue aislado tambi*n se le denomina Flippe.• 4allas con despla&amiento 3ori&ontal: ambi*n denominadas desgarres, son las fallas en l

ue el despla&amiento dominante es 3ori&ontal y paralelo a la dirección de la superficie de

falla./or su gran tama@o y naturale&a lineal, muc3as de ellas tienen una tra&a visible a lo largo d

una gran distancia. 0onsisten en una &ona de fracturas apro-imadamente paralelas, cu

anc3o puede ser superior a varios Filómetros.El movimiento más reciente suele producirse a lo largo de una banda de pocos metros

anc3o ue puede cortar estructuras como los cauces de los r+os. !demás, las rocas triturad

producidas durante la formación de la falla, son erosionadas con mayor facilidad, producien

valles lineales o depresiones ue marcan la ubicación de las fallas de desli&amiento 3ori&onta

'egún el movimiento 3ori&ontal a lo largo del rumbo de la falla, se distinguen:

• 4alla de-tral: 0uando el bloue de corte&a del lado opuesto de la falla se mueve a la derec3

mirando 3acia la falla.• 4alla sinestral: iene sentido de despla&amiento opuesto al de-tral dependiendo del movimien

relativo. ;uc3as grandes fallas transcurrentes o de rumbo ocurren asociadas a los l+mites d

placa.• 4alla transformante: 0orresponde a una falla con despla&amiento 3ori&ontal ue atraviesa

litosfera y acomoda el movimiento entre dos grandes placas de corte&a. 'i cortan la litosfe

oceánica, conectan las dorsales oceánicas, y pueden acomodar el despla&amiento entre plac

continentales ue se mueven en sentido 3ori&ontal una con respecto a la otra.

8tras clases de fallas

• 4allas con despla&amiento oblicuo: 0orresponden a fallas con dirección de movimien

intermedia entre las fallas con despla&amiento vertical y 3ori&ontal.• e rotación o tiera: 'e forman por efecto del basculado de los bloues sobre el plano de fa

(un bloue presenta movimiento de rotación con respecto al otro). ;ientras ue una parte d

plano de falla aparenta una falla normal, en la otra parece una falla inversa.




• eformaciones mi-tas: Las deformaciones mi-tas se dan cuando se combinan pliegues

fallas.• 'istemas de fallas subparalelas: ;e&cla de fallas 3ori&ontales y verticales.• Escamas tectónicas: /liegues en los cuales predominan las fracturas. 'e denominan as+ por

semean&a con la disposición de las escamas de los peces.

=.". ?econocimiento de fallas en terreno

/ara reconocer fallas en terreno es necesario identificar una serie de caracter+sticas del terreno mism

como las siguientes:

• espla&amiento: El despla&amiento de una unidad o estructura geológica indica ue e-is

actividad tectónica, y los despla&amientos tectónicos en el terreno marcan siempre una falla. ! veces, se suele confundir un despla&amiento con la estratificación normal del terreno, sob

todo si las capas tienen una inclinación o se confunden con accidentes morfológicos.• Estr+as: 'on las l+neas finas ue se distinguen sobre un plano de falla. Estas l+neas indic

además la orientación del despla&amiento y muc3as veces el sentido. 'e encuentran en ca

todos los lugares y su reconocimiento es fácil.• iaclasas plumosas de ci&alle: urante un movimiento tectónico se pueden abrir peue@

fracturas, ue se rellenan con calcita, yeso o cuar&o. Estas diaclasas tienen siempre una form

de ' y pueden alcan&ar dimensiones ue van desde mil+metros 3asta metros.• !rrastres: 0erca de una falla las rocas pueden deformarse plásticamente, y es posible observ

un leve monoclinal 3acia el plano de la falla. Las dimensiones de un arrastre pueden varidesde cent+metros a metros. Normalmente las fallas grandes muestran este fenómeno.

• 7rec3as de falla (Fataclasita): La energ+a del movimiento 3ace ue algunas veces las rocas

la &ona de falla se rompan y se uiebren, formando una brec3a tectónica o brec3a de falla. L

brec3as de fallas normalmente muestran una dure&a menor ue las rocas no afectadas. /

eso, morfológicamente, una brec3a de falla se ve como depresión.• ;ilonita: La milonita es una roca metamórfica ue se formó por las fuer&as tectónicas. L

minerales (cuar&o) se ven elongados 3acia la dirección principal del movimiento. Las milonit

son generalmente duras y bien resistentes a la meteori&ación.

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sedimentariasM4allasM4allasM4racturasM4racturasM/lieguesM/liegues

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