Tema 8: Estructuras Geológicas Deformación de la Corteza Terrestre

Tema 8: Estructuras Geológicas
Deformación de la Corteza Terrestre
Deformación de Rocas
La geología estructural es la rama de la
geología que estudia la deformación de
las rocas y sus efectos
¿Qué es la deformación? y ¿cuáles son sus efectos?
• La deformación son todos los cambios
de tamaño, forma, orientación o
posición de un cuerpo de rocas
• Las fallas y pliegues son estructuras
geológicas causadas por la deformación
Fuerza, esfuerzo y deformación
Deformación (strain) es un término general que se refiere a todos los cambios
de tamaño, forma, orientación o posición de una masa rocosa.
La mayor parte de la deformación de la corteza tiene lugar en las márgenes de
placas tectónicas, ya que los movimientos entre ellas y sus interacciones
generan las fuerzas tectónicas que provocan la deformación de las unidades
rocosas.
FFuerza es lo que tiende a poner en movimiento los objetos estacionarios o a modificar
el movimiento de un cuerpo que ya se mueve.
El esfuerzo (stress) es la cantidad de fuerza aplicada sobre un área determinada; es
una medida de cuán concentrada está la fuerza, en otras palabras es una presión.
- esfuerzo uniforme en todas las direcciones: presión de confinamiento (no produce
deformación);
- esfuerzo aplicado en manera no uniforme: esfuerzo diferencial (produce
deformación).
Esfuerzo diferencial compresivo
- acortamiento máximo en la dirección del esfuerzo máximo, mediante
fallas o pliegues;
- alargamiento máximo en dirección perpendicular al esfuerzo máximo.
Esfuerzo: fuerza por unidad de área
Tipos de esfuerzos dirigidos incluyen:
• compresión
• extensión
• cizalla
Esfuerzo y deformación NO tienen
El mismo significado,
El esfuerzo es una fuerza aplicada
La deformación se produce como
Resultado del esfuerzo
Compresión
Acción de fuerzas dirigidas en forma
opuesta que actúan con dirección
opuesta una con respecto a otra al
mismo tiempo
Tension o Extensión
Fuerzas dirigidas que actúan en
dirección opuesta unas con respecto a
otras
Cizalla
Fuerzas dirigidas en sentido opuesto
que actúan en sentido opuesto una
con respecto a otra a lo largo de una
superficie
Deformación de Rocas
• Los pliegues y fallas son estructuras
geológicas causadas por la deformación
Tipos de Deformación
• Elástica
• Dúctil (plástica)
• Frágil (ruptura)
Deformación elástica
Cambio Temporal en la forma y
tamaño que se recobra cuando las
fuezas de deformación son
removidas
Deformación dúctil (Plástica)
• Cambio permanente en
forma y tamaño que no se
recobra cuando los
esfuerzos son removidos
• Se produce por el movimiento
de los átomos o pequeños
grupos de átomos en las
estructuras cristalinas en el
proceso de deformación
Fig. Story 11.6
Deformación frágil (Ruptura)
• Pérdida de cohesión de
un cuerpo bajo la
influencia de los
esfuerzos de la
deformación
• Regularmente ocurre a
lo largo de superficies
sub-planares que
separan las zonas
coherentes de material
Niveles estructurales de la corteza Terrestre
(Modificado de Mattauer, 1990)
¿Cómo se deforman las rocas?
Cuando se aplica gradualmente un
esfuerzo:
- las rocas responden primero
deformándose elásticamente;, la
cual es reversible
- Una vez sobrepasado
elástico (resistencia):
el
límite
- la roca fluye (deformación dúctil o
plástica, en forma permanente) o la
roca
se
fractura
(deformación
frágil).
Los factores que influyen en la
resistencia de una roca son:
- temperatura y presión de
¿Cómo se deforman las rocas?
LLas
rocas cristalinas tienden a fracturarse (minerales con enlaces
fuertes);
- las rocas sedimentarias poco cementadas, o las metamórficas
foliadas o esquistosas, son más susceptibles de experimentar
deformación dúctil.
- Zonas someras cercana a superficie (Temperatura-Presión de confinamiento
bajas): Deformación Frágil;
- Zonas más profundas (T-P de confinamiento altas; flujo en estado sólido
que produce un cambio en tamaño y forma de un objeto sin fracturarlo).
Deformación Dúctil
pequeños esfuerzos aplicados durante largos intervalos de
tiempo geológico juegan un papel importante en la deformación de
las rocas.
Pliegues
Durante la formación de las montañas, las rocas sedimentarias y metamórficas suelen doblarse en
una serie de ondulaciones, denominadas pliegues.
La mayor parte de los pliegues se forma por esfuerzos compresivos, los cuales producen un
acortamiento y engrosamiento de la corteza.
Un pliegue es una deformación dúctil y plástica (permanente) de masas rocosas estratificadas
originariamente horizontales, provocada por esfuerzos compresivos.
Anatomía de los Pliegues
- Flancos: superficies laterales de un
pliegue;
- charnela: línea que une los puntos de
máxima curvatura de cada estrato
plegado;
- superficie axial: superficie sobre la cual
yacen los puntos de máxima curvatura;
- eje: línea que une puntos de igual
curvatura;
- punto de inflexión: curvatura cero.
Pliegues
Anticlinal: plegamiento convexo de las capas de roca; los flancos convergen hacia
arriba;
Sinclinal: pliegue cóncavo en el cual los flancos convergen hacia abajo.
- simétrico/asimétrico:
los
flancos
son/no son imágenes especulares uno
del otro;
- volcado: uno de los flancos está
inclinado más allá de la vertical;
- recumbente (tumbado): el pliegue
volcado descansa sobre un flanco
horizontal.
Pliegues
Fallas
Las fallas son rupturas en los cuerpos de roca a lo largo de las
cuales ha ocurrido un desplazamiento apreciable (de pocos cm a centenares
de km).
A lo largo de las fallas, las rocas suelen romperse y pulverizarse conforme los
bloques de rocas se rozan uno con otro. El material arcilloso que se produce se
denomina «brecha o salbanda» de falla.
En algunas superficies de falla las rocas se vuelven muy pulidas,
estriadas o con surcos, a medida que los bloques corticales se
deslizan uno respecto a otro.
Estas superficies se llaman espejos de falla, y proporcionan
información sobre la dirección del desplazamiento a lo largo de la
falla.
Fallas de desplazamiento vertical
desplazamiento paralelo a la inclinación (o buzamiento) del plano de falla
piso
escarpe de
falla
techo
techo
piso
Piso: bloque de roca inferior al plano de falla;
Techo: bloque de roca arriba del plano de falla.
Fallas normales: el techo se desplaza hacia abajo respecto al bloque de piso, por efecto
de un alargamiento o extensión de la corteza;
Fallas inversas: el techo se desplaza hacia arriba respecto al bloque de muro, en
respuesta a un régimen tectónico compresivo (acortamiento cortical).
Fallas de desplazamiento vertical: fallas normales
Fallas normales: el techo se desplaza hacia abajo
respecto al bloque de piso, por efecto de un
alargamiento o extensión de la corteza.
Fallas de desplazamiento vertical: fallas normales
La pendiente de las fallas normales que atraviesan la corteza
disminuye con la profundidad. Las fallas normales con plano de falla
curvo se denominan fallas lístricas.
Cuando existen sistemas de fallas normales, éstas se pueden juntar en
profundidad, formando una falla sub-horizontal denominada falla de
despegue (detachment fault).
Fig. Story 11.6
Falla de San Andres
Juntas
Fracturas en las rocas a lo largo de las
cuales no ha habido ningún
desplazamiento apreciable
Factores que afectan la deformación
• temperatura
• presión
• tasa de esfuerzo
• tipo de roca
La variación de cada uno de éstos factores
determina si una roca será fallada o plegada
Efecto del tipo de roca en la Deformación
Algunas rocas son más
resistentes que otras
• Competentes: rocas que
se deforman sólo bajo
grandes esfuerzos
• Incompetentes: rocas que
se deforman bajo
esfuerzos moderados o
bajos
Cartografía de las estructuras geológicas
Orientación y descripción de las rocas deformadas
Los procesos de deformación generan ESTRUCTURAS TECTÓNICAS
a diferentes escalas
Medición de la orientación de planos y líneas de
estructuras que pueden medirse
-Rumbo
: ángulo
entre el
N identificar las principales estructuras
El geólogo
estructural
busca
magnético
y la
derivada de la
geológicas
enlínea
una región.
intersección entre un plano horizontal
estructuras
pueden
ser (ej:
tan
yEstas
el estrato
que queremos
medir
N
10°pequeña
E);
una
porción.
grandes que localmente sólo puede verse
Además, las capas de roca pueden estar cubiertas por vegetación o
- Buzamiento: inclinación de un
sedimentos
recientes.
estrato
geológico
respecto a un plano
Por lo tanto,
la orientación
horizontal.
El buzamiento
incluyey la forma de las estructuras geológicas
tanto
el ángulo
inclinación
la se se reconstruyen utilizando los datos
existentes
endeuna
ciertacomo
región
dirección hacia la cual el estrato está
colectados
en manera
un número
limitado
de afloramientos.
inclinado.
Una
sencilla
de
visualizar el buzamiento es imaginar
que el agua descendería por el
estrato rocoso según una línea
paralela al buzamiento.
Strike and Dip on a Rooftop
Strike and Dip in a Rock Structure
Fig. 11.4
Fig. 11.5
¿Cómo se realiza el reconocimiento de estructuras en el campo?
Identificar las principales estructuras geológicas en una región.
Las estructuras pueden ser tan grandes, que localmente sólo puede verse una pequeña
porción.
Por lo tanto, la orientación y la forma de las estructuras geológicas existentes en cierta
región, se reconstruyen utilizando los datos colectados en varios afloramientos.
-Es importante la medición del rumbo
y buzamiento de numerosos estratos
rocosos, para luego reportar los datos
estructurales en un mapa topográfico;
a partir de la orientación de los
estratos, se puede definir la
orientación y la forma de las
estructura geológicas;
-.