Mattauer,capítulo 11

DIFERENTES TIPOS DE PLIEGUES

FIGURA11.1aPliegues casi isopacos afectandoa bancosde areniscascompetentesinterestrati_ficadas en una serie arciUoso-peltica.Los bancos de areniscasestn afectadospor fracturas, perpendicularesa la estratificacin,rellenasde cuarzo.Se observa una disarmona muy neta entre estas areniscasplegadasy la seriepeltica, que, en la parte superiorderecha,aparecesin plegar.pero estde hechoafectada por una esquistosidadincipiente.Flysch carbonferodel sur de Portugal.

PLIEGUE POR FLEXIN V DESLIZAMIENTO

FIGURA 11.1bEjemplo de micropliegues isopacos (foto de muestra pulida) ilustrando algunasde las propiedades del plegamiento isopaco. Se observa claramente que los dosanticlinales principales se complican hacia abajo por disminucin del radio decurvatura, por aparicin de fallas y disarmonas.Tambin se observa un despegue de los estratos claros superiores con respecto alos estratos oscuros inferiores y en ellos se nota la presencia, entre algunos es-tratos, de rellenos claros que indican disarmonas y deslizamientos banco sobrebanco.Caliza lacustre varvada del Oligoceno de los alrededores de Narbonne; el plega-miento se produce probablemente poco despus de la sedimentacin, por desliza-miento bajo el efecto de la gravedad. Los rellenos claros corresponden a azufrenativo.

msevidentees la potenciaconstantede los estratos,se le puedecalificardepliegue isopaco;se habla tambinde pliegueparalelo,ya que los estratospermanecenparalelosentreellos.

1.1. Estudiode la deformacinde un estrato

1.1.1. DEFORMACINCONTINUA

Si se consideraun estratodeterminado,se puedeplegarmanteniendosupotenciaconstantede dos formasmuy diferentes(fig. 11.2). Primeramente

245


se puededeformarcomose doblanlas hojasde un libro, manteniendofija supartecentral;igualmentepodemosdeformadoal igualquesedoblaunareglade plsticoaproximandosusdosextremos;en el primercaso,la deformacincontinuasermnimaen la charnelay mximaen los flancosdel pliegue;enel segundocasoseral revs;se puedepor tantodistinguirun plegamiento

PLIEGUE POR FLEXION y DESLIZAMIENTO

FIGURA11.3Deformacin continua en un pliegue por deformacin de chamela (1) y pordeformacin de ftanco (2). Segn Ramsay.

dos por un aplanamientorotacionaldebido a un deslizamientosimple,quecorrespondea paresque tienensentidosopuestosa una partey a otrade lascharnelas(fig. 11.3). Seobservaqueesteaplanamientorotacionalestantomsimportantecuantomayoresseanlos buzamientos.

En el casode un plieguepor deformacinde charnelala deformacinesmscomplicada.En una charnelaanticlinalla partesuperiordel estratosufreun alargamiento,mientrasquepor el contrariosu parteinferior seacorta.Enlas charnelassinclinalesse producelo contrario.Las.partesestiradasestnse-paradasde las partescomprimidaspor unasuperficieneutraen la quela mate-ria ni seestirani secomprime.Estasuperficieno seencuentraen el centrodelestrato;seaproximaa su partesuperioren.losanticlinalesy a la parteInferioren los sinclinales.

En estetipo de plieguela importanciade la deformacincontinuade unestratoes evidentementeproporcionala su radiode curvaturay a su potencia.Para un radio determinadose tiene una deformacintanto ms importantecuantomayorseasu potencia.De estemodose comprendeque capasen pe-queosbancosse plieguenms fcilmenteque las de bancosgruesos,o queinclusoexistauna relacinentre la longitud de onda de los plieguesy lapotenciade los estratos.En algunoscasossimplesse ha comprobadoquela relacinde las dos eraaproximadamentede 27.

FIGURA 11.2

Diferentes modos de formacin de unpliegue isopaco: 1) por deformacin deftanco; 2) por defo.'II1acin de char-nela; 3) de tipo intermedio.

por deformacinde flancoy otro por deformacinde charnela;entreestosdos extremospodemostenercasosintermedios,tal comose esquematizaenla figura 11.2.En todosestoscasosel radio de curvaturaes diferentesegnse mida en el techoo en el murodel estrato.

La deformacincontinuaqueseproduce,evidentemente,esmuydiferentesegnestosdiversostipos de plegamiento.

En el casode un plieguepor deformacinde flanco,los flancossonafecta-

1.1.2. DEFORMACiN DISCONTINUA

Cuandola deformacincontinuasobrepasaun cierto lmite hay ruptura,perostatendrdisposicionesdiferentessegnel tipo de flexin.

Si se tratade plieguespor deformacinde charnela,se formangeneral-menteen el techode los anticlinales,esdeciren las partessometidasa estira-miento,grietasperpendicularesal eje mayorde las elipsesde la figura 11.3,esdecirperpendicularesal estrato,mientrasquela parteinferiorde losmismos

246

...

247


,10cm,

PLIEGUE POR FLEXIN y DESLIZAMIENTO

FIGURA11.4Disposicin de las grietas y de las frac_turas que se producen en las chamelasde pliegues por deformacin de cha....nela.

fIGURA 11.7Disposicin terica de las fallas conjugadas que aparecen en los 'pliegues por defo....macin de flanco.

FIGURA 11.5

Ejemplo de pliegue por deformacin decharnela. El material es cuarcitico; lasgrietas estn rellenas de cuarzo.

dequeel materialesgeneralmenteanistropoy queentonceslos cizallamientostienentendenciaa utilizar el plano de anisotropa.Cuandoel plegamientoseacentay se formanflancosverticaleso inversos,parece,por el contrario,quelos que surgenson los cizallamientosoblicuosa la estratificacin(fig. 11.7).Igualmentelas dos familiasde cizallamientopuedencoexistir.

En(definitivase observaque la deformacindiscontinuadependeestrecha-mentedel tipo de flexiny con frecuenciano esmsque,conla ayudade lasgrietasy de los cizallamientosque acompaanal plegamiento,comosepuedeverdaderamentesabercul esel mecanismode esteplegamiento.

anticlinalesestafectadapor fallas inversas(fig. 11.4). En los sinclinalesla disposicines inversa(fig. 11.4). Con frecuencialas grietasserellenandecalcitao de cuarzo,cuyasfibrasson perpendicularesal eje del pliegue; lasgrietaspuedenserligeramenteoblicuasa esteeje.

En los plieguespor deformacinde flancolas grietaspuedenigualmenteabrirse(fig. 11.6); sonperpendicularesa los ejesmayoresde las elipsesde lafigura 11.3.Si la deformacinaumenta,puedenformarsecizallamientosaso-ciadosa las grietas,cuyadisposicintericase indicaen la figura 11.7; seobservaentoncesque un siStemade cizallamientotiendea seren lneasgene-rales paraleloa la estratificaci~,mientrasque el otro es muy oblicuo.Laobservacinmuestraque, en una primeraetapa,se producenms frecuente-mentecizallamientosparalelosa la estratificacin,lo queseexplicaporel hecho

248

1.2. Estudiode la deformacinen unasucesinde estratos

1.2.1.FORMAGENERALDELPLEGAMIENTO

Por construccin,el radiode curvaturade los estratosvacacuandosepasadeun estratoa otro; en los anticlinalesaumentahaciaabajoy en los sinclinaleshaciaarriba.La formade un pliegueisopacovacapor tantosegnel nivel dereferenciaconsiderado.

Adems,cualquieraqueseael tipo de plegamiento,los estratossedeslizanunossobreotros.Estedeslizamientoesmximoen el casode un plieguepordeformacinde charnela;haydeslizamientoen la charnelamisma,puestoquelas partessuperioresde los estratos,estiradas,estnen contactocon las partes

FIGURA 11.6

Disposicin de las grietas que se produ-cen en los flancos de pliegues por de-formacin de flanco. Las grietas sonperpendiculares a la elipse de defo....macin.

249


2

FIGURA 11.8

Esquema mostrandola diferencia entre el deslizamientobanco sobrebancoen unplieguepor deformacinde chamela y en otro por deformacinde flanco.

inferioresacortadas;estedeslizamientoaumentadespuscuandosealejade lascharnelasparaalcanzarsu valor mximoen los flancosdel pliegue;el sentidodel deslizamientoes simtricocon respectoal pliegueen los anticlinales,elbancosuperiorse desplazasiemprehacia la charnela.Puedecalcularseestevalor del deslizamiento;dependedel radio de curvatura,de la potenEiade losestratosy de la deformacincontinuaen el interiorde los estratos.

FIGURA11.9Disposicin de las estras debidas al desliza-miento banco sobre banco, con indicacin delsentido de desplazamiento en los dos flancosdel pliegue. Obsrvese que la capa ms mo-derna se desplaza sic-'Upre hacia la chamelaanticlinal, lo que permite distinguir un flanconormal. de un flanco invertido.

FIGURA11.10Explicacin de la gnesis de estrias oblicuasen el eje del pliegue. Segn Ramsay (1967).

250

-----------...--1',I ,I ".I ,IIII

IIIIIIIII

___J

--------------

FIGURAIl.llDisarmonasen la charnela sinclinal de un pliegue.Flysch del Cretcico superiorde Hendaya (Pirineos Occidentales).

En el casode un plieguepor deformacinde flanco,el deslizamientoesnulo en la charnelay mximoen los flancos,peromenosimportantequeenelcasoprecedente(fig. 11.8).

Estos deslizamientosbancosobrebancose manifiestangeneralmenteporestras;stasson perpendicularesal eje del pliegue(fig. 11.9) cuandolosestratosestabanhorizontalesantesdel plegamiento.Pero cuandose tienenbuzamientosanterioresal plegamiento(fig. 11.10) las estrasson oblicuas.

Convienesealarque, graciasal sentidodel deslizamientobancosobrebanco,sepuedenlocalizarlos ejesanticlinales;estecriteriopuedeserpor tantoservirparadeterminarla polaridadde las capasverticaleso de las capasincli-nadas.

Como el radio de curvaturade los estratosaumentahaciala baseen los

anticlinales,esteradio de curvaturaacabapor ser nulo, el estratodibuja unpuntode inflexin(fig. 11.12) Y podemospreguntarnoscul serentonceslageometradel pliegue.Si continuamosdibujandolos estratosparalelosunosa otrosse obtieneel esquemade la figura11.12.

251


1

FIGURA11.12

Esquema ilustrando las propiedadesgeomtricas del plegamiento isopaco.1) Disposicin terica de los estratospor debajo del punto de inflexin.2) Ncleo anticlinal con repliegues.3) Ncleo anticlinal con fallas in-versas.

2

3FIGURA11.13Pliegue isopaco con ncleo afectadopor una esquistosidad.

Se observaque en una zonatriangularlos estratosse interpenetran;comouna tal disposicinesevidentementeimposiblede realizar,los estratosdeberncomportarsede una formanueva.Habitualmentereaccionanadquiriendochar-nelassuplementarias,es decir replegndose,o fracturndose,es decir siendoafectadospor fallas; generalmenteintervienenlos dos fenmenos.

De estemodo un pliegueanticlinal isopacose complicanecesariamentehaciala base;convienesealarademsquemsall del puntode inflexinelplegamientono es isopaco,puestoque los estratosno permanecenparalelosentres; por tantono solamentese complicael plegamientosino quecambiade mecanismo.

Es as comoel ncleode un pliegueisopacopuedellegara sermuyaniso-paco y aparecerla esquistosidad(fig. 11.13); se encuentrancorrientementeplieguespor flexiny aplanamiento.

Si en lugar de plegaruna seriehomogneaplegamosuna sucesinde es-tratosde propiedadesmecnicasdiferentesy potenciasdistintas,las complica-

FIGURA11.14~Ejemplo de disarmona progresivaentre plieguesen chevron y un sustrato pocoplegado. Calizas del Jursico-Cretcico de la Sierra Madre Oriental (Mxico).

252

... FIGURA11.15"'11II Pliegues en chevron. Jursico-Cretcico de la Sierra Madre Oriental (Mxico) .

PLIEGUE POR FLEXIN y DESLIZAMIENTO

FIGURA11.16Ejemplo de disarmona entre calizas ymargas muy plegadas en un anticlinal.

FIGURA11.17

Esquema explicando la formacin demicropliegues de arrastre.

cionesaparecerntantoms fcilmentecuantomsplsticasy msfinamenteestratificadasestnlas rocas.

Por ejemplo,si tenemosun nivel decalizasen bancosgruesossobrenivelesmargo-calizosenbancospequeos,podrnaparecerbruscamentecomplicacionesenel ncleodel plieguea partirdeestelmitelitolgico,a lo largodel cuallosdeslizamientosbancosobrebancosernentoncesmsimportantes.Sediceque

FIGURA 11.18

Esquema ilustrando la nocin de des-pegue.Obsrveseque a lo largo de lasuperficie de despeguela importanciadel desplazamientoaumentaprogresiva-mentede izquierdaa derecha.

FIGURA 11.19

Ejemplo de pliegues disarmnicos.

255


hayentoncesunadisarmonaentrela parteinternay externadel pliegue(figu-ra 11.16).

Por tantose observaque la formade los plieguesisopacosvaratantoenfuncinde la profundidadcomode la litologay no es prcticamenteposibledibujar correctamenteun pliegueiso'pacosin conocerla naturalezalitolgicaexactade la serieafectada.

Cuando la serie litolgicaes variaday contrastadapuedenaparecertodauna seriede complicaciones.De estemodo, si un nivel plsticoestsituadoentredosnivelescompetentes,el nivel plsticopodrmicroplegarsey los otrosdos nivelesno (fig. 11.17); la forma de los microplieguesno esal azar;sonsiemprevergenteshacia la charnelaanticlinal,esdecir conformescon el pardesarrolladopor el deslizamientobancosobrebanco.

Si el nivelplsticoesmuypotente,puedesucederqueexistaunadisarmonacompletaentrelos plieguescomplejosque afectana estenivel y su sustratorgido (fig. 11.18).Se diceentoncesque la serieplsticaestdespegadade susustrato.Las superficiesde despegueson frecuentescuandoel plegamientoesintenso;estnasociadasentoncesa disarmonas(fig. 11.19).

1.2.2. FORMA DE LAS FALLAS

Las fallasque acompaanal plegamientoisopacopuedenserde diferentestipos. La figura 11.20muestrasucesivamentefallas normalesque afectanal

~~~~~\ ~ ~ 41 2FIGURA 11.20

Diferentes tipos de pliegues isopacos: 1) con fallas normales en el techo delanticlinal; 2) con falla inversaafectandoal flanco vertical; 3) con complicacionespor fallas en el ncleo; 4) con una falla sobrela quese amoldael pliegue.

techodeun anticlinalpor deformacinde charnela,unafalla inversaafectandoal Bancoverticalde un plieguepor deformacinde charnela,fallas inversasafectandoal ncleode un plieguey finalmenteuna falla-pliegue,esdecirunafalla que existaantesdel plegamientoy sobrela cual se ha amoldadounpliegue.

La figura 11.21muestradiferentesetapasposiblesde un plieguepor de-formacinde charnela.La figura11.22muestraun plieguesimpleen superficiecomplicadopor fallas en profundidad.

256

PLIEGUE POR FLEXlN V DESLIZAMIENTO

FIGURA 11.21Diferentesetapasde la evolucinde un pliegueisopacopor deformacinde flancohastala ruptura.

FIGURA11.22

Bloque diagrama de un pliegue isopaco mos-trando algunos tipos de complicaciones po-sibles.

I~

.111

\

11

I

I

DIFERENTES TIPOS DE PLIEGUES PLIEGUE POR APLANAMIENTO

1.3. Pliegueisopacoy acortamiento

x

Con estetipo de plieguees fcil calcularel valor del acortamientoquecorresponc;teal plegamientoy es el nico tipo de plieguecon el que es fcilefectuardstaoperacin.

Para tenerla longitudinicial de la seriebasta,en efecto,medirsobreun

corteperpendiculara los plieguesla longitudde un estrato,desarrollando,poras decido, los pliegues.Por control es prudenteefectuarestaoperacinendiferentesnivelesde la serie,teniendocuidadoevidentementede quesetratesiempredeplieguesisopacos.

z

I

2. PLIEGUE POR APLANAMIENTO

Llamamosas a todoplieguequese formacomoconsecuenciade un apla-namientogeneralizadode la materia,producindosesin intervencinapreciabledel cizallamientoo de la flexiny que semanifiestapor un acortamientoper-pendicularal plano de aplanamiento.Por esteacortamientose distingueesteplieguedel plieguede flujo.

No se conservala potenciade los estratos;se estentoncessiempreenpresenciade plieguesanisopacos,pero nuncaperfectamentesimilares.

Es raroencontrarplieguesen los queslo ha intervenidoel aplanamiento;en efecto,estgeneralmentecombinadocon la flexino el flujo. Pero antesde estudiartalescasos,que son complejos,convieneestudiarprimeramenteelmecanismodel aplanamiento.

1 2y

FIGURA 11.24

Deformacinde un cubo por aplanamientohomogneo(1) y heterogneo(2).

2.1. Diferentesmodalidadesdel aplanamiento

Evidentementeestono correspondemsque a un casoterico,ya que es

evidenteque el valor del aplanamientono puedepermanecerperfectamenteconstantesobregrandesdistancias;vara necesariamentea una ciertaescala;los estratospierdenentoncessu horizontalidady se formanplieguessi el apla-namientoesheterogneo(fig. 11.24).Estudiemosla geometrade los plieguesqueseoriginanentonces;dependeevidentementede la formaenquevareelaplanamiento.

Primeramentesupongamos:que el aplanamientopermanececonstanteenunplanoY o Z dado(fig. 11.26),es deciren un plano de esquistosidadde-terminado,el cualno cambiamsquecuandosepasadeun planodeesquisto-sidad a otro, y finalmenteque e2=1.

Si las variacionesde aplanamientono son bruscas,sino infinitesimales,sisonal principio positivasy luego negativas,se obtieneun plieguecuyapartecentralestms deformadaque la parteperifricay cuyoeje es horizontal(fig. 11.26).

En unaetapamscomplejapodemossuponerqueel aplanamientovaraenun planode esquistosidad. . .. Con una ley de variacinsimpley suponiendoque el eje X permanece

siempreperpendicularal plano de estratificacinoriginal,obtenemosel pliegue

Consideremosestratoshorizontalesy sometmoslosa un aplanamiento,suponiendo,en una primeraetapa,que el plano de aplanamientoXY y elejeX sonperpendicularesa la estratificacin.Recordemosla equivalenciaentrelos ejesel' e2Y e3del elipsoidededeformaciny los ejesde la deformacinX,y y Z o de alargamiento,intermedioy de acortamiento.

Si el aplanamientoeshomogneo,es decirsi los valoresde el' e2Y e3novaran, la estratificacinno serperturbada;permanecerhorizontal,no seformarpor tantopliegue; slo aumentarla potenciade los estratos(figu-ra 11.24) y si el aplanamientoes bastanteimportante,el plano de anisotro-pa XY materializaunaesquistosidadperpendiculara la estratificacin.

258 259

FIGURA 11.25Pliegue de aplanamiento. El plano de aplanamiento, es decir de esquistosidad,corresponde al plano axial del pliegue; en la charnela la esquistosidad es' oblicuaa la estratificacin; el aplanamiento es muy visible gracias a la forma tomada porlos ndulos de caliza; en los flancos la esquistosidad es paralela a la estratifica-cin. En primer plano los knicks repliegan la esquistosidad. Calizas nodulosas delCarbonfero inferior de la Montaa Negra.

I

de la figura 11.27que tieneun ejecurvo.Esteplieguecomplejoresultade lasuperposicinde las etapas1 y 2 de la figura11.28.

Pero se observaen estafiguraquepodemosimaginarotroscasosde defor-macin(3 y 4) dondela estratificacinpermanecehorizontal,peroen los quesin embargohay un plegamientoque no es visible ms que si existeunasuperficiede referenciadistintade la estratificaciny oblicuaa ella. A~pues,podemossuponerque existenplieguesqueresultande la combinacin.de estoscuatrocasos.

Se observaentoncesque para estudiarcon detallelos plieguesde aplana-miento,no podemoscontentamoscon estudiarnicamentela forma tomadapor la estratificacin;siemprees necesariocompletarestaobservacincon elestudiode otrassuperficies;por ejemplo,los filones.La figura 11.29muestrala forma de un filn de cuarzoplegadopor aplanamientomientrasque laestratificacinpermanecehorizontal.

PLIEGUE POR APLANAMIENTOz

x

~-----,~:------IIIL_______

~, I

; :I )I ,"Ji'

FIGURA11.26

Esquema que descompone el mecanismo de formacin de un pliegue por aplana-miento heterogneo. Cada cubo es aplanado; el pliegue puede formarse con o sinrotura, segn que las variaciones del aplanamiento sean bruscas o progresivas.

e

z

A y e 8A -x

FIGURA11.27

Ejemplo de pliegue curvo formado por aplanamiento heterogneo; el aplanamien-to varia en dos direcciones perpendiculares.

261

11

260

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""'- 11

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11

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I

11


yFIGURA 11.28

Forma de los plieguesobtenidospor aplanamientoheterogneo,variando de ma-nera simple en ouatro direocionesdiferentes. 1) El eje B del pliegue est enel plano de aplanamiento;2) el eje B del pliegue es perpendioularal plano deaplanamiento;3, 4) los plieguesno son visiblesa no ser quese tengansuperfioiesde referencia obliouas a la estratifioacin (que en el oubo original se suponenhorizontales). En el oaso general pueden superponersetodos estos fenmenos.

FIGURA 11.29

Ejemplo de pliegue del tipo 3 de la figura preoedente.El plegamientoes visiblegraoiasa un filn de ouarzo perpendioulara la estratifioaoinSo; que permaneoehorizontal. S,: plano de esquistosidad.

2.2. Geometradel plieguedeaplanamiento

Si el aplanamientoesheterogneovarala potenciadelosestratosmedidaparalelamenteal planodeaplanamiento.Setienenentoncesplieguesanisopa-cosqueenlosanticlinalestienenisgonasconvergenteshaciaabajo;nosetratapor tantodeplieguessimilares.

Sinembargo,los plieguespuedenserla consecuenciadelplieguedeapla-namientoheterogneo,segnel mecanismodela figura11.31.

262

x

.. ..'-,;.-

I

.~

FIGURA11.30 Foto ArthaudPliegue isoclinal anisopaoo, oon oharnela muy gruesa y flanoos muy delgados. Setrata esenoialmente de un pliegue de aplanamiento. Obsrvese la esquistosidad,plano axial del pliegue, que es paralela a la estratifioacin fuera de la ohamela.Caliza del Carbonfero inferior de la Montaa Negra.

FIGURA11.31

Esquema mostrando oomo un pliegue de apla-namiento heterogneo puede provocar la for-macin de un pliegue similar en los estratossuprayaoentes.

fIGURA 11.32Esquema mostrando la forma de pliegues deaplanamiento heterogneo oon el plano de apla-namiento perpendioular (1); obliouo (2) o pa-ralelo (3) a la estratifioacin.

263

DIFERENTES TIPOSDE PLIEGUES

El plano de aplanamientopuedeevidentementeseroblicuo'a la estratifica_cin; se obtienenentoncesplieguesasimtricos(fig. 11.32). En el lmite, elplano de aplanamientoes paraleloa la estratificacin(fig. 11.32); el plega-mientono semanifiestamsquesi sedisponedeotrassuperficiesdereferencia.

Si en un plieguede aplanamientovarael aplanamientode formairregularse formarn micropliegues;stosson necesariamentedisimtricosen cadaflancodel pliegue(fig. 11.33).

FIGURA 11.33Micropliegues debidos a una variacin irregular

del aplanamiento.

11

FIGURA 11.34Ejemplo de esquistosidadparale-la a la estratificacinprovocandoel microplegamientode un filnde cuarzo anterior a la esquistosi-dad, que era originalmentepe....pendicular a la estratificacin.Cuando el filn de cuarzo atra-viesa un banco de arenisca (enel centro) no se micropliega,loque indica que la areniscano hasufrido ms que un aplanamientodbil; por el contrario, cuandoatraviesalos nivelespeliticos (os-euros), se micropliega enrgica-mente, lo que indica que estosniveles han sufrido un aplana-miento heterogneo importante.En ausencia de filones de estetipo, oblicuos a la estratificaciny microplegados,se podria pre-guntar si se est en presenciadeuna verdaderaesquistosidad.Fotode lmina delgadadel Ordovicicode Jujols (Pirineos Orientales).

PLIEGUE POR APLANAMIENTO

2.3. Plieguedeaplanamientoy acortamiento

Para calcularla longitudinicial de los estratosno sepuedeevidentemente

medir la longitudde un estratodado,ya que en todo puntoestalongitudsemodificay de maneravariable.

Por tantoimportacorregiren cadapartedel plieguela longitudobservada,teniendoen cuentalos valoresde el>e2Y eaqueesprecisoconocery el ngulo

queformala estratificacincon el planode aplanamiento.Este clculoes bastantecomplicado(Ramsay,1970,pginas58-62); ade-

ms,como necesitaun conocimientoexactode el' e2Y eaen las diferentes

partesdel pliegue,lo quepor lo generalno esposible,no seha hechotodavacon precisinmsque en casosaislados.

En suma,el clculoprecisodel acortamientoesmuydifcil.La figura 11.35muestracomola longitudde un estratopuedevariar en

funcindediferentesvaloresdeel Y e2"

I

, :I ,:-:J1,'- - - - --1

' :,,,,:,,,,,. ~:7i',,

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, II :

I,,o,,

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: ' m___}"!

ttttdFIGURA11.35Disposicin de diferentes partes de estratosaplanados y valor del acortamiento corres-pondiente.

265


3. PLIEGUE POR FLUJO

Llamamosas a todoplieguequese formasin queseproduzcaun acorta-

mientoperpendicularal plano axial; seoriginacomoconsecuenciadeun flujocontinuoo discontinuoque permaneceparaleloa una direccindeterminada.

--~ ~~ ''''~'''.,).-::-.......~' "., ~~- .. - ~.", " .: " .,.:. .....,. "", .. .,. . ".. ~-' ,,,",,'" ....... y J ,."~ai.::': ~. . .~/. , 1.."," '~~-:,.. .-

FIGURA 11.37

Diferentes aspectos de un pliegue de flujo2 formado por deslizamiento continuo, dis-

continuo (1) e intermedio (2). Obsrveseque se est en presencia de pliegues si-milares.

266

~I

I

PLIEGUE POR FLUJO

3.1. Mecanismos de la deformacin

Si la deformacines continualos flancosdel pliegueestnsometidosa undeslizamientocontinuo;el eje X del elipsoidede deformacines oblicuoal

planoaxialdel pliegue,perotiendea volverseparalelocuandola pendientedelos estratosaumenta(fig. 11.37).Si la deformacinesdiscontinuasetieneunaseriede planosde deslizamientoparalelosentreellos.En cadamicrolito,sepa-radopor planosde deslizamiento,la rocatericamenteno puededeformarse;peropuedetambinhabersufridoa la vezun cizallamientosimple(fig. 11.37).

3.2. Geometradel plegamiento

El plegamientoessimilar; las isgonassonpor tantoparalelas(fig. 11.39).La formadel plieguedependede cmoserealiceel flujo; si no varams

queen una sola direccinseobtienenplieguescuyosejesson perpendicularesa estadireccin(fig. 5.51). Comohemosvisto,en el casode talesplieguessepuedendefinir los ejescinemticos;la direccinde flujo correspondeal ejea,mientrasqueel ejedelpliegueal b.

FIGURA 11.38

Ejemplo de pliegue de flujo en elque el valor del flujo varia en dosdirecciones. El eje del pliegue escurvo y oblicuo a a.

Peroel valordel flujo puedevariarendosdirecciones,seobtienenentoncesplieguesde ejesinclinadossobrea y quepuedensercurvos(fig. 11.38).Apar-cen evidentementecomplicacionessuplementariassi el flujo no se efectaenunadireccinconstante,esdecirsi el flujo no eslaminarsinoturbulento.Peroen estecasohayalargamientoo acortamiento,esdecirno nosencontramosenlas condicionessimplesque hemosadoptadoen la definicinde plieguedeflujo. La figura 11.41muestrael aspectode la deformacinproducidaporun flujo convergenteo divergente.

En los lquidos, los flujos turbulentospuedenser extremadamentecompli-cadosy dar figurastotalmenteinesperadas.Hablamosentoncesde plieguesdeflujo turbulento,queno tienenevidentementeningunarelacinconlosplieguesdeflujo laminardefinidosaquy quesonmuchomsfcilesdereconocer.

267

11I

'1

I

,

..


\FIGURABAO

Intensa deformacin por microplegamiento subisoclinal afectando a series esquisto-calcreas. El mecanismo dominante es un flujo laminar perturbado por las hetero-geneidades litolgicas. Los pliegues visibles repliegan una esquistosidad anteriorparalela a la estratificacin, que va a su vez acompaada por pliegues isoclinales(no visibles en la foto). Un metamorfismo acompaa a las dos fases de deformacin.Cretcico del Bosque de Boucheville (Pirineos Orientales). Foto Choukroune

\, I

L

PLIEGUE POR FLUJO

FIGURA 11.41

Modificacionesapartadaspor un flujo no laminar, convergenteo divergente,sobreun estrato.

3.3. Condicionesfsicas del plieguede flujo

Paraquepuedanformarseplieguesdeflujoesnecesarioquelasrocassecomportencomolquidos.Perono esnecesarioquelasrocashayanalcanzadosupuntodefusin;enefecto,si lasrocassonsuficientementedctilespuedencomportarsecomocuerposviscososa la escaladeltiempogeolgico.Lasrocaspuedenpor tantoserafectadasporplieguesdeflujomuchoantesdealcanzarsupuntodefusin;perosuaptitudparafluir aumentaevidentementecuandoseaproximana supuntodefusin.Cuandosealcanzala fusinseproducengeneralmenteplieguesdeflujoturbulento.

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4. PLIEGUE POR FLEXIN V CIZALLAMIENTO

Con frecuenciasucedequela flexinseproduceal mismotiempoqueelcizallamiento.

Ya hemosvistoquecuandoun pliegueisopacosufreun acortamientocadavezmayor,sepuedealcanzarel puntode ruptura(fig. 11.21).Algunaspartesdel pliegueestnentoncesafectadaspor fallas. Pero generalmenteel plega-mientono se interrumpe;prosigueal mismotiempoque funcionanlas fallas.No obstante,el plegamientose efectaentoncescon un campode esfuerzonuevo,yaqueunapartede la deformacinseabsorbepor el juegode las fallasy stashan creadonuevasdiscontinuidades.De estemodopodemosdistinguirdos etapassucesivasdel plegamiento:una anteriory otra posteriora unaprimeraruptura.

Las fallas puedentambinprecederal plegamientoisopaco.Las fallasvuelvena jugarentoncesa la vezqueseproduceel plegamiento.

Por lo generalsucedeque en estecasoel pliegueisopacose amoldaa lafalla y se obtienepor tantouna falla-pliegue.Observamosentoncesquetoda-va se puedendistinguirdos etapasde la deformacin.

Cuando el cizallamientoes contemporneodel plegamientolas fracturassufrenunarotacin;podemospor tantodistinguirfallassintticasy antitticas;las fallassintticassiempresonlasmejordesarrolladas.Quizsasseexplicanlasfallas muy oblicuasa la estratificacinqne se originanen los flancosde lospliegues,cuandostossetornanerguidos(fig. 11.21).

5. PLIEGUE POR FLEXIN V APLANAMIENTO

Raramentese producenicamenteaplanamiento;cuandotenemosseriessedimentariasheterogneas,con litologas diversificadas,que es el casomsgeneral,la flexinprecedeo acompaasiempreal aplanamiento.De estaformaen los plieguesde la seriecon esquistosidadintervienenprcticamentesiemprelos dos mecanismos.

5.1. La flexinprecedeal aplanamiento

Cuando una seriese comprimesucedeque frecuentementeestafectadapor un plegamientoisopaco,antesde que le afecteel aplanamiento.

Los plieguesisopacosde la primeraetapason entoncesaplanadosen elcursode una segundaetapa.Un aplanamientohomogneopuededarpliegues;

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FIGURA11.43

Ejemplo de pliegue isopaco (1) yaplanado (2).

FIGURA11.44Efecto del aplanamiento sobre la deforma-cin de una serie plstica que contiene unestrato competente que forma un pliegue iso-paco. La esquistosidad se amolda a los ftancosdel pliegue; toma una forma en abanico.

FIGURA 11.45

Diferentes etapas del plegamiento de una serie heterognea. formada por un es-trato competente intercalado en una serie con viscosidad mucho menor. Esta sufreun aplanamiento desde el primer momento; por el contrario. el estrato competentese pliega primeramente por ftexin (etapas 1 y 2). luego por ftexin y aplana-miento. Segn Ramsay (1967); vase tambin Dieterich (1969).

272

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PLIEGUE POR FLEXION y APLANAMIENTO

5.2. La flexines contemporneadel aplanamiento

Si secomprimeunaserieformadapor rocasdepropiedadesmuydiferentes,

por ejemplomargasy cuarcitas,puedesucederque las margasestnafecta-dasporun aplanamiento,mientrasquesimultneamentel.ascuarcitasseplieguenpor fIexin.La figura 11.45esquematizalos fenmenosque se producenen-tonces.La fIexin del bancode cuarcitaprovocatambinla de los bancos

margosoSvecinos;pero comostossufrenal mismotiempoun aplanamiento,stetiendea atenuarel efectode la fIexina medidaquesealejadel bancodecuarcita;de estaforma,cuandoel plegamientoes intensolos plieguesal nivelde las margassonmenosintensosque a nivel del bancode cuarcita.Adems,comoel radiodecurvaturadel pliegueisopacodisminuyeal mismotiempoqueaumentael aplanamiento,las modalidadesdel aplanamientoestarnperturba-dasen la proximidaddel bancode cuarcita.

Estasperturbacionesson anlogasa las que se producenen los plieguesisopacos;en el ncleode los anticlinalesel valor del aplanamientoaumenta,mientrasquea techode los mismosanticlinalesseproducelo contrario.

De estemodoseobtienela disposicinde la figura11.46.

FIGURA 11.46

Disposicin en detalle de las perturbacionesdel aplanamiento que se producen en el con-tacto de un estrato que se pliega por ftexin.Segn Ramsay (1967).

La formaexactade los plieguesdependeevidentementedel contrastelito-lgicoentrelos diferentesnivelesexistentes,esdecirde la importanciarelativade la flexiny del aplanamiento.

Adems,el nguloentrela estratificaciny el plano de aplanamientocon-dicionadirectamentela forma de los pliegues;si estengulo es prximoalos 90setendrnplieguessimtricos;si sealejatendremosplieguesasimtri-cos y tantoms asimtricoscuantomspequeoseael ngulo(fig. 11.46).

273

o O O. . . . . .

O O O

Estospliegues puedenestaraisladoso muyespaciados;encortesepresen-tan bajo la formade bandascon bordesparalelos(fig. 11.48)que los autoresanglosajoneshandenominadoKink-bands.La anchurade estasbandasgeneral-menteesinferiora 10 cmy confrecuenciaesdel ordendel centmetro.

Estasbandaspuedenestarregularmenteespaciadas;hablamosentoncesconfrecuenciade microplegamientoen acorden.

El trminode pliegueen chevrongeneralmentesereservaparaplieguesenacorden,en los que los estratosse pliegande formatal quesu radio de cur-vatura~odavaes apreciable,al menosen una partede los estratos;de estemodose formanvacostriangularesentredos estratos,en las charnelas(figu-ra 11.49).

El tamaode los plieguesen chevronno eslimitado,comoel de los knicks,

yaquepuedenalcanzaral menoshastala escalahectomtrica,peroel materialsiempreesmuyanistropo.


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FIGURA11.47Micropliegues originados por aplanamiento de una serie heterognea con estratifi_cacin oblicua al plano de aplanamiento. Los nh'eles plegados son mucho mscompetentes que su matriz.

6. KNICK V PLIEGUE EN CHEVRON

KNICK y PLIEGUE EN CHEVRON

FIGURA 11.49Ejemplos de Knicks o Kink-bands, de pliegues en acorden y de pliegues enchevron.

Aplicamosel trminoalemnde knicka plieguessimilares,de pequeotamao,cuyo radio de curvaturaes nulo o muy pequeoy cuyosflancosyplanosaxialesson planos.

En corte,los planosaxialescorrespondena los puntosde inflexinde losdiferentesestratosy aparecensiemprecon muchanitidez; el materialplegadosiempreesmuyanistropo;en generalse tratade esquistos.

FIGURA11.48

Ejemplo de Kink-bands afectando a una esquistosidad. Al lado de los knicks degran dimensin se encuentran en la parte izquierda toda una serie de knicksde pequeo tamao. Foto de lmina delgada de gran dimensin (12 X 10 cm).

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6.1. Mecanismodel knick

Consideremosun knick aislado;a primeravistapuedeformarsebien pordeslizamientosimple o por rotacin(fig. 11.50) o por una combinacinde

FIGURA11.50Geometra de detalle de dos tipos de Knick con dferentes etapas de evolucin.e: potencia de un estrato; e': potenca del estrato en el Knick; f: potenca de labanda afectada por el Knck; '1': Ingulo del Knick.

Foto MatteFIGURA11.51Knicks de gran dimensin replegando una esquistosidad anterior.Gothlandiense del noroeste de Espaa.

estosmecanismos.En el primer caso,la anchuraf de la bandadeformadapermanececonstantecualquieraque sea la importanciadel plegamiento;ladeformacincontinuaaumentapor el co'ntrarioal mismotiempoquelos buza-mientosde los estratos.Esto provocauna disminucindel espesore de losestratosen la bandadeformada.

En el segundocaso,en el que sesuponeque los estratosdel knick sufrenunarotacinalrededordel puntode inflexin,conservandouna longitudcons-tante,la anchuraf debevariar necesariamente;en el casode la figura11.50aumentaen una primeraetapa,luego disminuye.. Se observa que vara al mismo tiempo la potencia e del estrato, medidaen el kink-band.Esta'potenciaaumentaprimeramente,luegodisminuye,recobrasu potenciainicial cuandoel knick es simtricoy finalmentedespusdeberadisminuir.Esteestratodebepor tanto,en unaprimeraetapa,mostrarlastrazasde dilatacino de extensin(igual a e- e'), luegoparavaloresmayoresde larotacindeberaproducirseun cizallamientoa nivel de los planos axiales,puestoqueno puedeconcebirsequeseefectela deformacincondisminucinde volumen.

Se observaentoncesque la formade detallede los knickses diferentese-gn se tratede uno o de'otro mecanismo;se podra reconstruirla demostra-cin por otros mecanismos;por consiguiente,la simple observacinde los

FIGURA11.52Gnesis ms probable del Knick por migracin de los planos axales a partir deun Knick n6nitesimal simtrico.

knicksy de la deformacincontinuaacompaantedeberapermitirtericamentesaberculesel queha intervenido.

En efecto,se admiteactualmenteque la mayorade las vecesintervieneotro mecanismo.En ste,los knicks seoriginancon una anchurainfinitesimaly se ensanchanprogresivamentepor migracinde las superficiesaxiales(figu-ra 11.52); ademslosknickssonsimtricos.

6.2. Mecanismodel pliegue en chevron

La figura 11.53muestrala formade tal pliegue,que afectaa estratosdepotenciae, de buzamientoa; la longitudde los flancosdel pliegueesL.

276 277


FIGURA 11.53

Detalle del plegamiento en chevroncon o sin charnela (vase el texto).Segn Ramsay (1967).

Los estratosdeslizanunossobreotros; intentemoscalcularel valor de este

deslizamiento.Si el pliegueest formadopor estratosrotos en la charnela(fig. 11.53), el deslizamientoseraigual a AB =e tag a. Pero comono hayrupturade los bancos,el deslizamientoes menosimportante;en efecto,estascharnelasprovocanun deslizamientoen sentidoinversoigualal arcoBC, esde-cir a ea; deestaformala cantidadtotaldedeslizamientoesiguala (AB -- BC)o (etaga-ea).

FIGURA 11.54

Diferentes etapas de la e,.olucin de los Knicks.

FIGURA11.55

Knicks con charnelas redondeadas acompaadas por una fina esquistosidad defractura. paralela al plano axial de los pliegues. Foto de lmina delgada de grandimensin (10 X 14 cm).

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!DIFERENTES TIPOS DE PLIEGUES

Por 10tanto,podemoscalcularlas relacionesentrela potenciade los estra-tos, la longitud de los flancosy el valor del acortamiento.De estemodosepuede mostrar(Ramsay,1967, pginas440-441) que el buzamientode losflancosdel pliegueno puedesobrepasarun ciertolmite; se explicade estamanerael hechoobservadode que los plieguesen chevronno tienenengene-ral buzamientossuperioresa 600.

FIGURA 11. 56

Knicks conjugados afectando a un plano de esquistosidad. Filadios precmbricosdel noroeste de Espaa.

Foto Matte

Los ejemplosnaturalesse desvanevidentemente,por 10general,de estosmodelostericos;en efecto,se encuentrantodos los intermediosentreestos

plieguessimilaresde radio de curvaturanulo o pequeoy plieguesde radiode curvaturaapreciable;adems,al aumentarel acortamiento,sepuedellegara la rupturay tenerknicks cuyoplano axial correspondea una falla; por 10general,podratratarsedeunafalla dctil(lig. 11.54).

280

KNICK y PLIEGUE EN CHEVRON

FIGURA 11.57Diferentes formas posibles de Knicksconjugados y en particular deKnicks inversos y normales, acom-paados respectivamente de acor-tamiento y de alargamiento.

6.3. Forma general de los knicks

A menudose compruebaque los kink-bandsse cruzany sepresentanpor10tantocomoplieguesconjugados(lig. 11.58). Podemosentonceshacerco-rrespondera estossistemasconjugadosdireccionesde acortamientosy de alar-

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FIGURA 11.58Disposicin en el espacio de Knicks conjugados en el caso terico de Knickssimtricos, resultantes de la compresin de estratos horizontales; las direccionesde acortamiento y de alargamiento corresponden a las bisectrices de los Knicks.En el caso general no sucede esto.

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gamientos.Cuandola direccinde acortamientoes prximaa la horizontal,podemoshablar de knicks inversos,por analogacon las fallas inversascon-

jugadasque evocael sistema;cuandoes la direccinde alargamientola queesprximaa la horizontal,podemoshablardeknick normal,por analogaconlas fallas normales;un tercertipo correspondea knicks no conjugadosyverticales.

Es frecuenteque los knicks afectena seriesya plegadas;su forma varaentoncesen funcinde los buzamientosanterioresal knick (fig. 11.58).

Finalmente,sealemosque es fcil formarknicks experimentalmente(Pa-tersony Weiss, 1966)y estudiarde estemodosusmecanismosenbuenascon-diciones.

282

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Las estructurassuperficiales

12

El papel de la gravedady los mantos de deslizamiento

La deformacinque se produceen superficie,o a pequeaprofundidad,tienecaracteresmuyparticulares.Como la cargalitostticaesnula o pequea,la mayorpartede las rocastienenun comportamientomuyfrgil; estnpor lotantointensamentefracturadasy fisuradas;nicamentepuedenplegarserocasexcepcionalmenteplsticas.Como la deformacinno se efectaprcticamentebajo esfuerzostriaxiales,las estructurasno tienenelementosde simetra;seconviertenen incoherentesy caticas;su formadependeademsengranpartede la topografasuperficialy de las condicionesquereinanen la superficie.

Estamosentoncesen presenciade una tectnicamuyespecial,cuyasreglasno seaplicanmsquea unadelgadapelculademateriales.A primeravista,sepodrapensarqueel estudiode estatectnicasuperficialno tienegran inters,ya que no correspondeen volumenmsquea una nfimapartede las estruc-turasde unacadena.

De hecho,sepuedenobtener,graciasa estatectnicay comoconsecuenCIade deslizamientossucesivos,edificiosestructuralesde msde 1000m de po-tencia,cubriendoenormessuperficiesen el bordede las cadenas;tenemosen-toncesmantosde deslizamientoque, aunquepeliculares,debenser estudiadoscon detalle.

El estudiode estasestructurassuperficialeses ademsindispensableen lageomorfologa,que no podra analizarlas formasdel relievesin considerarla deformacinque se produce.Finalmentees necesariono olvidar que elestudiode la tectnicaactual,o neotectnica,debe emplearnecesariamenteel anlisisde la deformacinsuperficial.

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Mattauer,capítulo 11