Semana 9 Geologia General

8/3/2019 Semana 9 Geologia General

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GEO102 Geología General

Semana 9: Nociones de Geología Estructural:

Fallas y Pliegues; Sismicidad y el Interior de la

Tierra.



Nociones de Geología

Estructural



Geología Estructural• Rama de la Geología que trata, en el más

amplio sentido, de la descripción y análisisde las formas y relaciones entre masasrocosas.

• Este estudio distingue entre estructuras

primarias, adquiridas en la génesis de laroca, y estructuras secundarias, que seproducen por una deformación posterior.



Geología Estructural

Como sabemos, las rocas bajo la superficie terrestre son calientes ytienden a fluir, mientras que las rocas en la superficie, sonrelativamente frías y tienden a ser más frágiles. Así, las rocas en la

superficie (o cerca de la superficie) se fracturan, mientras que lasrocas profundas en el interior de la Tierra, fluyen.

Deformación : cuando las rocas son sujetas a stresses (fuerzas) másrandes ue su resistencia interna. La deformación es causada or

stress dando como resultado un strain.

Stress –- fuerza que actúa sobre un objeto para producir deformación.Strain – resultado del stress aplicado; es el producto final.

Tipos de stresses que pueden ser aplicados a una cuerpo rocoso:1. Extensión o tensión2. Compresión 3. Cizalle



Características de Importancia

• Estructuras primarias como estratificación y disposición de rocas ígneas, aunque no son

estructural, son de suma importancia parapoder identificar las evidencias de

estructuras secundarias, cuyo análisis ydescripción son el mayor objetivo de esta

disciplina.



10 pies en un solo terremoto

“In the Quiriquina Island a level ofchoros (mussels) had been raised during

the earthquake about 10 feet (3meters) and they are still seenputrids…”

Darwin, 1835

Isla de Quiriquina

(Chile)

Niveles de“choros”

levantados



Principio de la Superposición

Transcursodel tiempo

Source: William E. Ferguson



Evidencias dedeformación en lacorteza



Lo Valdés

Cajón del Maipo





Los geólogos deben tener una forma de orientar las formaciones de roca de modo que estaspuedan ser visualizadas tanto en un sistema de referencia horizontal como vertical.

Las mediciones de la orientación de una unidad de roca se conoce como actitud o

disposición.Rumbo –- medición de la disposición horizontal en relación al norte verdadero en un mapa.

Manteo –- medición de la disposición vertical

Estos 2 componentes son presentados siempre de la siguiente manera o notación:

Rumbo : N (grados< 90o) E ó W

donde:

la medición en rados se re iere a los rados ue se desvían del norte

la dirección (E ó W) se refiere a la direcci´´on hacia donde se desvía

Manteo : (grados< 90o) dirección | al rumbo

donde:

la medición en grados se refiere a los grados desde la superficie terrestrehorizontal hacia donde tiende dentro de la Tierrala dirección es siempre perpendicular a la dirección del rumbo.

*Este sistema siempre se escribe de la manera abreviada anteriormente.

Ejemplo: N 25o E, 13o NW significa que la tendencia horizontal está a 25 grados aleste del norte (rumbo) y que mantea 13 grados desde la horizontal hacia el

interior de la Tierra (manteo).



Rumbo y Manteo



Pueden producirse 2 respuestas a un stress:

1. Deformación Dúctil : ocurre profundo en la Tierra asociado a temperaturas altas 2. Deformación Frágil : ocurre en partes superficiales en la Tierra

asociado a temperaturas frías

La deformación dúctil produce pliegues :1. Anticlinal –- curvatura hacia arriba de las rocas para generar una

estructura “como una A”2. Sinclinal –- curvatura hacia abajo de las rocas para producir una

“ ”

3. Domo –- anticlinal tridimensional que asemeja una fuente decereales invertida

4. Cuenca –- sinclinal tridimensional que asemeja una fuente decereales en correcta posición

*Cuando ocurre deformación frágil y las rocas se fracturan,estas pueden agrietarse para generar una fractura sindesplazamiento, llamada una diaclasa .

*Cuando ocurre deformación frágil y las rocas se fracturan,estas pueden producir una fractura con desplazamiento,llamada una falla .



Para describir la orientación de cualquier plano (Falla, Diaclasas,Fracturas, Estrato, etc.) se introduce el concepto de Rumbo, dirección deinclinación y manteo. Nótese que se aproxima la estructura geológica al

mejor plano que la represente. Para realizar mediciones se usa la brújulageológica

Rumbo y Manteo

PLANO QUE MEJORREPRESENTA PLANO DEFALLA PRINCIPAL



El Rumbo es el ángulo que forma una línea horizontal del plano defalla con el Norte geográfico. El Rumbo siempre se mide en un planohorizontal.

N0°

360°

NOMENCLATURAS TRADICIONALES:

N 30°E (30° o 210°)

30°45°

Rumbo y Manteo

El Manteo es el ángulo que forma el plano de falla con un plano

horizontal (se mide desde la horizontal hacia abajo). La Dirección deinclinación es hacia donde se inclina el plano (“cae”), o la proyecciónhorizontal de la línea de máxima pendiente. El manteo real es la máxima

inclinación y siempre es perpendicular al rumbo

S

EW 90°

180°

270°N 45° W (315° o 135°)

S 20° W (200° o 20°)

20°



N NN N ρ

D

PLANO HORIZONTALµ

25°

LMP

Rumbo y Manteo

ρ : RUMBO

D : DIRECCIÓN DE INCLINACIÓN

µ : MANTEO

45°

EN EL EJEMPLO, EL PLANOES

N 25° E / 45° E

LMP : LÍNEA DE MÁXIMAPENDIENTE



N NN N

ρ

D

PLANO HORIZONTAL

80°

LMP

Rumbo y Manteo

ρ : RUMBO

D : DIRECCIÓN DE INCLINACIÓN

µ : MANTEO

µ

LMP : LÍNEA DE MÁXIMAPENDIENTE

85°

EN EL EJEMPLO, EL PLANOES

N 80° W / 85° N



N

ρDD

Rumbo y Manteo

µ

µ: Manteo

ρ: Rumbo

DD: Dirección de manteo (dipdir)

Plano dediscontinuidad



Diaclasas

Las diaclasas y fracturas son planos o grietas interrumpidas en las

cuales puede existir movimiento imperceptible.

Estas ueden ocurrir solas o como familias tienen un tratamiento

distinto a de las fallas (al presentarse en gran número, se realiza unmuestreo y tratamiento estadístico)

Las diaclasas y familias o sistemas de diaclasas son las fracturas máscomunes en todos los tipos de roca



Tipos de estructuras geológicas: Diaclasas



Tipos de estructuras geológicas: Diaclasas



PARTE I – Tema 3

FOTOGRAFÍA DE FRENTE22/07/08



S1

S2

S3

S4

S5

S6

ALE

PARTE I – Tema 3

FOTOGRAFÍA DE FRENTE22/07/08



Estructuras Secundarias• Entonces, existen dos formas en que se

manifiesta la deformación de una roca:Deformación Frágil: cerca de la

.

Deformación Dúctil : en profundidad.

Dependen de parámetros como P, T, presiónde fluidos, tasa de deformación,

propiedades de los materiales, etc.



Entonces: Los Pliegues

• Monoclinal

•

• Sinclinal

• Pliegues volcados• Domos y cuencas





Monoclinal Anticlinal

Sinclinal Pliegues volcados



Pliegue monoclinal





Pliegues



Domos y cuencas



Pliegues buzantes



Pliegues buzantes







Clivaje : foliación relacionada a pliegues











Erosión Superficial de Pliegues• Para el caso de un

pliegue anticlinal, elafloramiento central(que contiene al eje del

estrato más antiguodentro de la unidad.

• Para plieguessinclinales, ocurre lo

contrario.



Las Discordancias angulares

• epresen an una suces n e even osque implican deformación sucesiva y

prolongada de la corteza terrestre.



Discordancia angular

Quebrada



QuebradaGuatacondo







Las Fallas

• Fallas Normales• Fallas Inversas

• Fallas de Rumbo

• Sistemas de Falla

• Fajas plegadas y corridas

Eli id d St



Elipsoide de Stress

F1

F1

F3F3F2

F1 > F2 > F3



Hay 4 tipos de fallas principales clasificadas en 2 categorías:

•1. Fallas de desplazamiento en el manteo:asociadas con movimiento vertical

•Falla Normal – producida a partir de fuerzas tensionales•Falla Inversa – producida a partir de fuerzas compresionales

•2. Fallas de desplazamiento en el rumbo: asociadascon movimiento horizontal

•Fallas de rumbo dextrales – el lado derecho viene hacia usted amedida que cruza la falla

•Fallas de rumbo sinestrales – el lado izquierdo viene hacia usted amedida que cruza la falla







FallaNormal

Se

condicionesdeextensión

F ll l



Falla normal

Falla inversa o

Falla de rumbo





Falla de San Andrés Zonas de Falla en California





Horst y graben





Deformación Dúctil / Frágil

S N



Formación Tres Cruces

FallaRivadavia

Pliegue sinclinal dePaihuano

Rio Claro

Valle del Elqui

200 Ma



Deformación Dúctil / Frágil



NS Ant.Caleta

Ant.Prat

Ant.Parrillar E

Ant.Parrillar W

A. RíoGrande

0

Sección estructural Península Brunswick,Magallanes

5km



Formas asociadas a las fallas de rumbo





Resumen Stress / Deformación

TRABAJO EN TERRENO



Importancia del trabajo en terreno: interpretación estructural





Fallas y Pliegues



Fallas y Pliegues

LO BÁSICO ESAPRENDER AOBSERVAR LASESTRUCTURAS

Techo (hanging-wall)



Muro (footwall)



Su erficie de Falla ulida estriada



Superficie de Falla pulida y estriada

Terminología clave



Deformación Stress

Strain Extensión

Compresión CizalleDúctil Frágil

Anticlinal Sinclinal

Domo Cuenca

Diaclasa FallaFalla normal Falla inversa

Falla en el manteo Falla de rumbo

Falla de rumbo dextral Falla de rumbo sinestral

Rumbo ManteoActitud o Disposición

Sitios Web interesantesActive Tectonics Web Server



Fault Animations

Folds, Faults, and Mountain Links (Houghton Mifflin)

Geology Search Gallery

Grand Teton National Park Field Trip

Hayward Fault

Mountain Building Activity (Geosphere)

National Parks Links

Structural Block Diagrams by Stephen J. ReynoldsStructural Geology and Tectonics Division(GSA)

Structural Geology and Tectonics Groups

Structural Geology Links (NAGT)

Structural Geology on the Web

Structural Geology Tutorial

Structures Page, The

SISMICIDAD



Los terremotos son causados por fallas.

Como sabemos, una falla es una fractura, y a lo largo de ella, la corteza terrestre se mueve.

Arriba puede verse cómo se han desplazado terrenos agrícolas por el movimiento de una falla.

Recordemos, que para describir la superficie



de una falla:

(a) Una capa de arenisca de 75 Ma expuesta.

La superficie del mar forma un plano horizontal contra la capa inclinada.

Falla de rumbo:



El lado de la falla a mano derecha se mueve hacia el hombre.

Esto es una falla de rumbo dextral.

Un “paso a la izquierda” en una falla de rumbo dextral:



p q

(a) El terreno es empujado en ese paso cuando la falla se mueve. Eventualmente este paso podría generar una montaña.

(b) Ejemplo de lo anterior ocurrido durante el movimiento de una falla en un terremoto.

Un “paso a la derecha” en una falla de

rumbo dextral:



(a) El terreno es extendido en el “doblez” de la falla cuando esta se mueve. Esto crea unadepresión que puede convertirse en una cuenca.

(b) Ejemplo de lo anterior.



Sismo o terremoto o temblor• COMO SABEMOS, LOS SISMOS SON

VIBRACIONES DE LA TIERRA, CAUSADAS POR

EL FRACTURAMIENTO EN PROFUNDIDAD DELAS ROCAS SOMETIDAS A PERMANENTES YCONTINUOS ESFUERZOS, QUE SE ACUMULANMAS LL DE SU L MITE EL STICO HASTA

ROMPERSE Y CAUSAR UN DESPLAZAMIENTOSÚBITO DE LA ROCA (TEORÍA DEL REBOTEELÁSTICO).

• (EL TÉRMINO SISMO, DEL GRIEGO “ SEISMOS “= AGITACIÓN, Y TERREMOTO, DE LOSVOCABLOS LATINOS “ TERRA “ Y “ MOTUS ”= MOVIMIENTO DE TIERRA).



Sismos

Teoría delreboteelástico

Y EN LA SUPERFICIE DE UNA FALLA:



Este es el diagrama de la superficie deuna falla.

El Hipocentro es el lugar donde.

El Epicentro es el punto en lasuperficie de la Tierra directamentesobre el Hipocentro.

Debido al manteo de la falla, elepicentro no se ubica en la traza

de la falla en la superficie.



Foco,epicentro,

on as



Receptores

Una considerable

cantidad deenergía es liberadadesde las Zonas deFalla.

Fuentes de los terremotos





Sismómetro:

Estos son los principios básicos.

La Tierra se mueve, y por ende,también mueve todosel

.

Tanto el peso suspendido como ellápiz, se mantienenrelativamente estacionarios.

A medida que la base de concretose mueve, el lápiz estacionariodibuja una línea de tinta en el

papel sobre el cilindrorotatorio.

Sismograma:



Arriba puede verse un sismograma registrado en Rusia en un terremoto de 1909 enAsia.

Tres tipos de onda son observadas: ondas P (primaria), S (secundaria) y L(superficial o de Love).

Un hecho importante de destacar, es la diferencia en el tiempo entre la llegada de

las ondas P y S.

O d d



Ondas de cuerpo:Dos tipos de ondas se mueven a través

de la Tierra (son las ondas decuerpo):

(a) Ondas P. Son las ondas queviajan más rápido, semejante almovimiento del vaivén de unresorte (en un graniteo a 4.8km/seg).

(b) Ondas S. Se mueven en unmovimiento hacia arriba y hacia

abajo perpendicular a la direcciónde avance. Semejante a las ondasen una cuerda sacudida. (en ungranito a 3 km/seg).

O d fi i l



Ondas superficiales:Las ondas superficiales son creadas cuando

las ondas de cuerpo golpean lasuperficie de la tierra.

Son similares a las ondas creadas al tirar una roca en un lago.

Consisten de ondas Love que están

polarizadas horizontalmente y de ondasRaleigh, que provocan tantomovimiento vertical como horizontal.

Estas ondas viajan más despacio que lasondas de cuerpo, pero con menos

atenuación debido a su longitud de ondalarga y baja frecuencia.



3 tipos de onda:

Ondas P

Ondas S

Ondassuperficiales

Di d ti d i j di t i



Diagramas de tiempos de viaje vs distancia:

Se pueden construir diagramas dedistancia vs tiempo de viaje para

terremotos, los que permitenconocer las propiedades del interior de la Tierra.

Es importante tener en cuenta que alaumentar la distancia, los tiemposde llegada de las diferentes ondasse separan.

La diferencia de 3 min 45 seg entre eltiempo de llegada de las ondas P yS corresponde a una distancia de2000 km.

Triangulación:



Se necesitan 3 estaciones sísmicasdiferentes para localizar un terremoto.

Se miden los tiempos de llegada de lasondas P y S, y estos se convierten adistancia.

Se realiza una triangulación usando radiosdeterminados por los tiempos dellegada P-S.

Por ejemplo, para la triangulación de la

posición de un terremoto cerca de NewMadrid se usaron las estaciones enColumbus, St. Louis y Memphis.



Se necesita tressismogramas en

diferentes paralocalizar el foco

Propiedades de las ondas:



Propiedades de las ondas:

Términos importantes a tener en cuenta, son:

Amplitud : altura de la onda sobre el punto de partidaLongitud de onda: la distancia entre las ondas sucesivas

Período: el tiempo transcurrido entre ondas sucesivas = 1/Frecuencia

Para:Ondas de cuerpo - 0.5 a 20 HzOndas superficiales - 0.005 to 0.1 Hz

ESCALA DE MAGNITUD:



ESCALA DE MAGNITUD:

Escala de Richter

Está basada en el logaritmo (log10) delas amplitudes de un sismómetroestándar a 100 km del centro delterremoto.

Por cada aumento de diez veces en la

amplitud, la escala de Richter seincrementa en uno.

Sin embargo, la liberación de energía seincrementa en un factor mucho másgrande.

Es una escala rápida y fácil de usar.

¿Cómo se usa la Escala de Richter?



1º. Lea la diferencia en el tiempo de

viaje entre las ondas P y S yllévela al dibujo.

2º. Lea la máxima amplitud de la

onda S y llévela al dibujo.

3º. Trace una línea entre los dos puntos dibujados y encontrará lamagnitud.

Terremotos en el mundo durante cada año:



La Tierra es sacudida por millones de sismos cadaaño.

La mayoría son demasiado pequeños para ser sentidos.

Para que comiencen a ser perjudiciales, deben estar por encima de 6,0 enmagnitud.

Por encima de 7 pueden causar daños importantes.

Tenga en cuenta la disminuciónen la frecuencia al aumentar la magnitud.

Ejemplo de Comparación de terremotos:



Comparemos, por ejemplo, losterremotos de Northridge, LomaPrieta, San Francisco y losterremotos de Sumatra de 2004.

Calculemos el Momento Sísmico(Mo), y luego convirtamos elMomento (Mo) en Magnitud deMomento (Mw).

El Momento es la medida másconfiable para grandes terremotos,ya que mide directamente lacantidad de energía de deformaciónliberada por el movimiento a lolargo de la superficie de ruptura.



Intensidad de los terremotos:



Intensidad de los terremotos:

Podemos usar un método cuantitativo para medir el efecto de los

terremotos.Este es el uso descriptivo de la escala de Mercalli

Las principales variables:

- Magnitud- Distancia desde el hipocentro

- Fundación de los materiales / pendientes

- Estilo de la construcción

- Duración de la sacudida

Escala de Mercalli:



La magnitud de un terremoto mide la energía liberada por los terremotos.

La intensidad de un terremoto mide el efecto sobre la población y lasconstrucciones de los terremotos.

Escala de Mercalli:



La magnitud de un terremoto mide la energía liberada por los terremotos.

La intensidad de un terremoto mide el efecto sobre la población y lasconstrucciones de los terremotos.





Riesgo sísmico



Riesgo sísmico

• EL PRIMER EFECTO DEL TERREMOTO ES EL

MOVIMIENTO DEL SUELO Y LAS EVENTUALESOCURRENCIAS DE FALLAS SUPERFICIALES.

• ADICIONALMENTE, LOS RIESGOS S SMICOS INCLUYENDESLIZAMIENTOS DE TIERRA , TSUNAMIS ,LICUEFACCIÓN., Y SOLEVANTAMIENTOS YSUBSIDENCIAS,, TANTO LOCALES COMO REGIONALES.ADEMÁS, OTROS EFECTOS SECUNDARIOSIMPORTANTES SON LOS INCENDIOS Y AVALANCHAS ,PROVOCADAS POR ROTURAS DE LAS REDES DE

AGUAS, O SURGENCIAS ESPONTÁNEAS DE NAPASSUBTERRÁNEAS, O POR FALLAS EN LAS REPRESAS.



¿Qué nos enseñan los sismosacerca del Interior de la Tierra?

Distribución y profundidad de sismos



Distribución y profundidad de sismos en zona de

subducción



La Estructura Radial de la Tierra







Zona de sombra de ondas S



Caracterización sísmica de la astenósfera



La estructura del Interior

Tiempos de viaje para ondas sísmicas



La estructura del Interiorde la Tierra se determinaal invertir miles detiempos de viaje de ondassísmicas.

Esto es la:

-> TOMOGRAFÍASÍSMICA

Tomografía en 3-D



Tal vez el objetivo másimportante de lasismología mundial en laactualidad, es

determinar la estructurade la Tierra en 3-D conalta resolución.

Fuente: Harvard



Tomografía

sísmica



Además:

Relaciones



Relacionesentre

epicentros yes ruc uras

geológicas

Brechas o ventanas sísmicas



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