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Capítulo 10
Geología 1
Geología estructural
Deformación
Cartografía de la estructura
geológica
Diaclasas
Fallas
Pliegues
Es la rama de la geología
que se dedica a estudiar la
corteza terrestre, sus
estructuras y la relación de
las rocas que las forman,
la geometría de las rocas y
la posición en que
aparecen en superficie.
Interpreta y entiende la
arquitectura de la corteza
terrestre y su relación
espacial, determinando las
deformaciones.
Geología estructural
Geología estructural
La compresión de la estructura
tectónica tiene como utilidad:
• Descifrar la historia de la Tierra.
• Bienestar económico ya que la
mayor parte de los yacimientos
donde aparecen petróleo y gas
natural esta asociada con
estructuras geológicas que
atrapan esos fluidos, localización
de fracturas y menas metálicas.
Fuerza y esfuerzo
Tipos de esfuerzo
Deformación
Cómo se deforman las rocas
La deformación de las rocas
La gran mayoría de las rocas de la corteza se encuentran
deformadas.
Al igual que cualquier otro material, se deforman ante la acción de
esfuerzos externos. Estudiando la deformación podemos saber cómo
han sido los esfuerzos que la produjeron y, por tanto, reconstruir la
actividad tectónica pasada en una región.
Para describir las fuerzas que deforman las rocas, los geólogos
estructurales utilizan el término esfuerzo, que es la cantidad de fuerza
aplicada sobre un área determinada.
Fuerza y esfuerzo
Dos variables que condicionan la deformación de las rocas son la
magnitud de la fuerza.
La fuerza es lo que tiende a poner en movimiento los objetos
estacionarios o a modificar los movimientos de los cuerpos que se
mueven.
El esfuerzo es la cantidad de fuerza aplicada sobre un área
determinada.
A mayor fuerza mas deformación
A menor superficie mayor deformación
El esfuerzo puede aplicarse de manera uniforme en todas las
direcciones (presión de confinamiento).
Cuando se aplica un esfuerzo en direcciones diferentes o de manera
no uniforme se denomina esfuerzo diferencial.
Tipos de esfuerzo
El esfuerzo
compresional
horizontal hace
que la roca se
acorte
horizontalmente
y se engrose
verticalmente.
Tipos de esfuerzo
La dinámica de las placas somete a las rocas a esfuerzos que pueden
ser de compresión, distensión, cizalla, flexión y torsión. Ante ellos, las
rocas sufren plegamientos, roturas o dislocaciones. Cuando esto
ocurre, se dice que la roca se ha deformado.
El esfuerzo
tensional
horizontal hace
que la roca se
alargue
horizontalmente
y se adelgace
verticalmente.
El esfuerzo de
cizalla o de
corte provoca
desplazamiento
a lo largo de las
zonas de falla o
flujo dúctil
Tipos de esfuerzo
Tipos de esfuerzo
El esfuerzo de
torsión, cuando
las cargas que
soporta la pieza
tienden a
retorcerla.
El esfuerzo
flexión, cuando
las cargas que
actúan sobre la
pieza tienden a
doblarla, como
sucede con las
vigas.
La deformación de un cuerpo es el cambio de su forma o volumen
bajo la influencia de fuerzas extremas, en términos generales se
refiere a todos los cambios de tamaño, forma, orientación o posición
de una masa rocosa.
Deformación
Cualquier cuerpo de roca con independencia de su dureza, tiene un
punto en el que se fracturará o fluirá.
De= fuera; forma= forma
Comportamiento
elástico
Recupera su forma
inicial
Comportamiento
dúctil
No recupera su
forma inicial
Comportamiento
frágil
Rotura ante un
esfuerzo
Como se deforman las rocas
Cada tipo de roca se deforma de manera diferente de acuerdo a sus
características, cuando se aplica gradualmente un esfuerzo que la
deforma:
pliegues
fallas
ondas sísmicas
Factores que deforman la roca
Temperatura: El aumento de la temperatura hace que los materiales se
comporten de una forma plástica.
Presión de confinamiento: Debida al peso de la columna de roca situada
sobre ella. A medida que aumenta la profundidad, aumenta la presión y las
rocas presentan comportamiento más plástico. Muchas rocas que en
superficie tienen un comportamiento frágil, en profundidad se comportan
como plásticos; por ejemplo las calizas en superficie son frágiles y en
profundidad se pliegan.
Presencia de fluido (agua, petróleo): Generalmente facilita la deformación
plástica al reblandecer los materiales y rebajar el punto de fusión.
Intensidad y duración del esfuerzo: Una roca ante un esfuerzo moderado
pero prolongado puede sufrir una deformación plástica y ante un esfuerzo
intenso y corto puede fragmentarse.
Cartografía de las estructuras geológicas
Es la ciencia que se encarga del trazado y el estudio de mapas
geográficos. Sus orígenes son muy antiguos, aunque no pueden
precisarse con exactitud ya que la definición de mapa ha cambiado
con el correr de los años.
Dirección
Buzamiento
El buzamiento es el sentido u orientación de la inclinación de los estratos en
un relieve de plegamiento formado en rocas sedimentarias, que son las que
se disponen en forma de capas o estratos.
Dirección (Rumbo) y Buzamiento (Inclinación)
1.- Rumbo o Dirección: Orientación del pliegue en el planohorizontal dirigido al Norte y se mide mediante una brújula.
2.- Buzamiento o Inclinación o Manteo: Es el ángulo de máximapendiente. El buzamiento es perpendicular al rumbo, nunca esparalelo.
¿Cómo se describe toda estructura geológica?
Medición de la Dirección o Rumbo
Buzamiento de un plano, ß:
Ángulo entre la línea de máxima pendiente en dicho plano (perpendicular a
la dirección del plano) y un plano horizontal, medido sobre un plano
vertical. Se califica como buzamiento real frente al buzamiento aparente.
PlieguesPliegues
Pliegues
Cuando se somete un material
plástico a esfuerzos de
compresión, se deforma en
una serie de ondulaciones
denominadas pliegues.
Los pliegues son
deformaciones continuas en
las que se altera toda la masa
rocosa, mientras que en las
fallas y en las diaclasas la
deformación se concentra en
la superficie de fractura, pero
no afecta directamente a los
bloques.
Elementos de los pliegues
-Charnela: zona de máxima curvatura de un pliegue.
-Flanco: zona comprendida entre dos charnelas.
-Plano axial: une las distintas charnelas de las capas plegadas.
-Eje del pliegue: línea imaginaria que resulta de la intersección
del plano axial con la charnela.
Tipos de pliegues
• Según el sentido de la curvatura
• Según la inclinación del planto axial
• Según la antigüedad de los materiales
plegados
Pliegue antiforme
Pliegue sinforme
Pliegue neutro
Pliegue recto
Pliegue tumbado
Pliegue inclinado
Pliegue anticlinal
Pliegue sinclinal
Pliegue suave
Pliegue abierto
Pliegue isoclinalPliegue apretado-
cerrado
De charnela roma De charnela aguda
Pliegues en cofre
Pliegue monoclinal
Tipos de pliegues
Tipos de Pliegues
Tipos de Pliegues
Domos
Cubetas
Domos y cubetas
Domos:
Son grandes
elevaciones de las
rocas del basamento
pueden deformar la
cubierta de estratos
sedimentarios
superiores y generar
grandes pliegues.
Domos y cubetas
Cubetas:
Son estratos de
pendientes muy
suaves y se definen
con una geometría
cóncava. Se piensa
que por su peso hizo
que se hundieran.
Fallas
Las fallas son fracturas en la corteza a lo largo de las cuales ha tenido lugar un desplazamiento apreciable.
Las rocas se rompen y pulverizan conforme los
bloques de corteza situados en los lados opuestos
de una falla se rozan unos contra otros (salbanda
de falla).
En algunas superficies de falla, las rocas acaban
muy pulidas y estriadas, o con surcos (espejos de
falla).
La roca situada inmediatamente por
encima de una superficie de falla se
denomina techo y la de abajo, muro,
(según los nombres que utilizaban los
mineros que excavaron las menas a lo
largo de las zonas de falla).
Fallas
Las fallas se clasifican por sus movimientos relativos,
que pueden ser predominantemente horizontales,
verticales u oblicuos.
Fallas de Desplazamiento
Verticalo El movimiento es fundamentalmente paralelo al
buzamiento (o inclinación) de la superficie de falla.
o Puede producir pequeños resaltes denominados
escarpes de falla (scarpe = pendiente).
Los dos tipos principales de fallas con desplazamiento vertical
se denominan fallas normales y fallas inversas.
Además, cuando una falla inversa tiene un ángulo de
buzamiento (inclinación) menor a 45°, se denomina
cabalgamiento.
La erosión tiene el poder
de modificar el bloque
levantado.
El bloque de techo se desplaza hacia abajo en
relación con el bloque de muro.
La mayoría tienen buzamientos de 60°, que
tienden a disminuir con la profundidad.
La mayoría son pequeñas, con
desplazamientos más o menos de un metro.
Estratos rocosos
antes de la falla.
Movimiento relativo
de los bloques
desplazados. El
movimiento puede
continuar formando
un relieve
montañoso limitado
por fallas a lo largo
de millones de años
y que representa
muchos episodios de
fracturación
espaciados en el
tiempo.
Algunas se extienden decenas de kilómetros, dibujando sinuosamente el límite de un frente montañoso.
Las fallas normales a gran escala como éstas se asocian a estructuras denominadas montañas limitadas por fallas.
Basin and Range ~ Estados Unidos
La topografía de la provincia Basin and
Range ha sido generada por un sistema
de fallas normales con un rumbo
aproximado norte-sur.
Los movimientos a lo largo de estas
fallas han producido bloques de falla
elevados alternos y denominados horsty bloques hundidos llamados graben.
Las estructuras llamadas fosas tectónicas asimétricas (bloques de falla inclinados)
también contribuyen a la alternancia de
altos y bajos topográficos en este lugar.
Las pendientes de las fallas normales de la
provincia Basin and Range disminuyen con
la profundidad y finalmente se juntan para
formar una falla casi horizontal
denominada falla de despegue.
Las fallas con desplazamiento vertical son también predominantes en los centros de
expansión, donde se produce la divergencia entre las placas tectónicas.
Valle del Rift~ Africa
Las fallas normales indican la existencia de esfuerzos
tensionales que separan la corteza. Esa separaciónpuede llevarse a cabo o bien por levantamiento, que
hace que la superficie se estire y se rompa, o bien
mediante fuerzas horizontales opuestas.
Son fallas con
desplazamiento vertical en
las cuales el bloque de techo
se mueve hacia arriba con
respecto al bloque de muro.
Dado que el bloque de techo
se mueve hacia arriba y
sobre el bloque de muro, las
fallas inversas y los
cabalgamientos reflejan un acortamiento de la corteza.
Parque Nacional Glacier ~ Estados Unidos
Fallas Inversas Cabalgamientos
Buzamientos>45°
Suelen ser pequeñas.
Aparecen en entornos
tensionales.
Buzamientos<45° Existen a todas escalas.
Son resultado de
fuertes esfuerzos
compresivos.
Desarrollo idealizado del manto de cabalgamiento Lewis
o El desplazamiento dominante es horizontal y paralelo
a la dirección de la superficie de la falla.
o Debido a su gran tamaño y naturaleza lineal, muchas
tienen una traza que es visible a lo largo de una gran
distancia.
En vez de una fractura única a lo largo de la cual tiene lugar el movimiento, las fallas de desplazamiento horizontal consisten en una zona de fracturas aproximadamente paralelas, cuya anchura puede ser superior a varios kilómetros.
El movimiento más
reciente, sin embargo,
suele producirse a lo largo
de una banda de tan sólo
unos pocos metros de
ancho que puede cortar
estructuras como los
cauces de los ríos.
Los primeros registros científicos de fallas de deslizamiento horizontal se debieron al
seguimiento de zonas de ruptura superficial que habían producido
intensos terremotos.
Las fallas de rumbo se clasifican, según el sentido de movimiento de los bloques (referenciado a la
posición de un observador situado sobre un bloque):
Sinestrales, cuando el bloque opuesto al que ocupa el observador se mueve a la izquierda.
Dextrales, cuando el bloque opuesto al que ocupa el observador se mueve a la derecha.
Great Glen Way~ Escocia
o Son fracturas a lo largo de las cuales no se
ha producido desplazamiento apreciable.
o Aunque algunas tienen una orientación
aleatoria, la mayoría se producen en grupos
aproximadamente paralelos.
La mayoría de las diaclasas se
producen cuando se
deforman las rocas de la
corteza más externa.
En esta zona, los esfuerzos
tensionales y de cizalla
asociados con los
movimientos de la corteza
hacen que las rocas se
rompan frágilmente.
Cizalla: ancha zona de deformación generada bajo condiciones dúctiles, las rocas son deformadas
frágilmente en los niveles superiores de la corteza terrestre y dúctilmente en los inferiores.
Desfiladero del Pedroso ~ Espana~
Causadas por un sistema de fuerzas tensionales que actúan
sobre el cuerpo rocoso, como resultado de un enfriamiento
(roca ígnea) o de una desecación (roca sedimentaria).
Los Órganos ~ Islas Canarias
Calzada de los
Gigantes ~ Irlanda
Grietas de Desecacion
Las diaclasas
columnares se forman
cuando las rocas
ígneas se enfrían y se
desarrollan fracturas
de retracción que
producen columnas
alargadas en forma de
pilares.
Puede desarrollarse más o menos paralelamente a la superficie del
terreno, especialmente en intrusiones ígneas plutónicas.
El lajamiento produce un modelo de diaclasas suavemente curvadas
que se desarrollan más o menos en paralelo a la superficie de los
grandes cuerpos ígneos.
Desfiladero
del Pedroso ~ Espana
~
Resultado directo del
plegamiento o empuje en las
rocas.
En general pueden admitirse
tres sistemas:
1. Un sistema de rumbo (diaclasas
longitudinales), paralelo a los ejes
del pliegue.
2. Un sistema inclinado (diaclasas
cruzadas), perpendicular a las
diaclasas longitudinales.
Diaclasas de Rumbo ~abcd~ y de Inclinacion ~efgh~
3. Un sistema conjugado de diaclasas oblicuas, que aparecen a bastante menos de 45° en la dirección
del transporte tectónico.
En algunos casos los dos conjuntos que forman el sistema conjugado se desarrollan desigualmente. El término diaclasade cizalla se ha utilizado para estos sistemas, al corresponder
aproximadamente con las direcciones teóricas del máximo cizallamiento (grietas de tensión).
Sistemas conjugados de diaclasas de cizalla asociados a pliegues
Diaclasas Abiertas
Se denominan grietas o fisuras.
Pueden ser vacías o rellenas.
Pueden almacenar agua y ser un factor de control en la circulación subterránea de ésta.
Pueden estar rellenas de minerales fibrosos (venas o venillas), material magmático (dique), material clástico sedimentario (dique clástico) o nuevos sedimentos que se acumulan encima (dique neptuniano).
También llamadas latentes, ciegas o
incipientes.
Pueden negarse a abrir como
resultado de la meteorización,
observándose este hecho
especialmente en calizas diaclasadas,
donde llegan a acentuarse para formar clints y grikes.
Diaclasas Cerradas
Controlan normalmente las configuraciones de drenaje y la morfología de las líneas de
costa.
Proporcionan un camino por donde el agua puede penetrar a grandes profundidades en
la masa de roca, favoreciendo así la meteorización.
Las rocas diaclasadas son permeables a los fluidos,
de aquí que puedan actuar como acuíferos o como
rocas-almacén de petróleo o gas natural.
Además, las rocas con muchas diaclasas representan
un riesgo para las grandes construcciones de
ingeniería, entre ellas las autopistas y las presas.
Presa Teton ~ Estados Unidos
Christian Shirley Calderón VenturaMarco Antonio Domínguez VermontGloria Hernández Madrigal
09-NOV-14
Ingeniería Petrolera1º. “C”
![DEFORMACIÓN DE LAS ROCAS DE LA CORTEZA ...J. BONITO (1997) Deformación de las Rocas de la Corteza Terrestre, Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 5.2, 149-158. [ISSN: 1132-9157]](https://img.pdfslide.es/doc/110x75/6090a532644c1728ea591fbe/deformacin-de-las-rocas-de-la-corteza-j-bonito-1997-deformacin-de-las.jpg)
