La Deformación de la corteza y las rocas metamórficas
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13/10/2014 Escuela de Arquitectura Técnica La Deformación de la corteza y las rocas metamórficas GEOLOGÍA 1. Conceptos generales: Deformación y metamorfismo 2. La Deformación de las rocas 3. • Esfuerzo • Curva de esfuerzo-deformación Deformación Plástica (Continua) • 4. LA DEFORMACIÓN DE LA CORTEZA Y LAS ROCAS METAMÓRFICAS 5. Pliegues: Elementos geométricos y clasificación Deformación Frágil (Discontinua) • Diaclasas • Fallas: Elementos y clasificación Terremotos 6. Procesos metamórficos & Grado de Metamorfismo 7. Clasificación de las rocas Metamórficas 8. • Texturas foliadas • Texturas granoblásticas Rocas metamórficas comunes Rebolledo de las Torres (Bu) GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 1. Introducción GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 1. Introducción La Corteza terrestre se deforma de manera constante, a un ritmo elevado a escala geológica La correcta interpretación de las estructuras geológicas es fundamental para el desarrollo de la sociedad moderna. Esta deformación es imperceptible para el hombre Elementos determinantes para la obra pública, edificación civil, determinación de emplazamientos favorables para determinades actividades, así como en la búsqueda y extracción de recursos naturales. • Escalas de la deformación c) b) a) Microescala Mesoescala Macroescala 1m Fuente: http://normalycorriente.com Fuente: www2.warwick.ac.uk 2 cm Cordillera de los Apalaches (USA) Fuente: www.geotecniaconsultores.com Museo Rio Tinto. Fuente:blog.fitopaldi.net Falla de San Andrés (California) 1 13/10/2014 GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 1. Introducción • Las rocas metamórficas resultan de la transformación de otras rocas previas en el interior de la corteza terrestre debido a una serie de procesos relacionados con el calor, presión y circulación de fluidos hidrotermales. GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 1. Introducción • El metamorfismo: proceso endógeno asociado a los tres tipos de límites de placas litosféricas • Más frecuente en los límites de placas convergentes. ESTADO SÓLIDO & ISOQUÍMICO GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 1. Introducción • Existen varios tipos de metamorfismo (contacto, hidrotermal, regional …) en función del factor predominante (Temperatura, Presión, Fluidos) y lugar de emplazamiento. REGIONAL CONTACTO 7. Sedimentos y Rocas Sedimentarias Tema 03 ROCAS SEDIMENTARIAS Son las que resultan de la acumulación, compactación y cementación de los productos de alteración mecánica y química. Aunque representan el 5% del total de rocas de la corteza son las más abundantes en la superficie terrestre. DINÁMICO Cañón del Alto Tajo sobre Areniscas del Triásico Inferior. Guadalajara Depósitos detríticos terciarios del la Cuenca del Tajo. Guadalajara 2 13/10/2014 La Deformación de la corteza y las rocas metamórficas Escuela de Arquitectura Técnica GEOLOGÍA 1. Conceptos generales: Deformación y metamorfismo 2. La Deformación de las rocas 3. • Esfuerzo • Curva de esfuerzo-deformación 5. Cuando los objetos son sometidos a Esfuerzo, éstos se deforman. Pliegues: Elementos geométricos y clasificación Deformación Frágil (Discontinua) • Diaclasas • Fallas: Elementos y clasificación Terremotos 6. Procesos metamórficos & Grado de Metamorfismo 7. Clasificación de las rocas Metamórficas 8. 2. La deformación de las rocas Deformación Plástica (Continua) • 4. GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica • Texturas foliadas • Texturas granoblásticas Rocas metamórficas comunes Fuente: www.kalipedia.com GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 2. La deformación de las rocas GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 2. La deformación de las rocas ESFUERZO Fuerza aplicada por unidad de superficie (Kg/cm2) D = 1 gr/cm3 V = 5000 cm3 D = M/V ROCA M = 5000 gr a) E = 5000 gr/ 100 cm2 E = 50 gr/cm2 ROCA ROCA Cuando las rocas son sometidas a un esfuerzo y la intensidad del esfuerzo es superior a la resistencia interna de la roca ► Deformación de la roca. b) E = 5000 gr/ 500 cm2 E = 10 gr/cm2 El Esfuerzo depende de la superficie sobre la que se aplica. Es inversamente proporcional a la superficie de aplicación. DEFORMACIÓN Hace referencia al cambio en la forma o en el volumen (o ámbos a la vez) de las rocas sometidas a un esfuerzo. Relaciones válidas para cualquier material terrestre, natural o elaborado 3 13/10/2014 GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 2. La deformación de las rocas Tipos de Esfuerzo: a) Presión Litostática (Confinamiento) 2. La deformación de las rocas b) Esfuerzo Tectónico (Diferencial) b) Esfuerzo Tectónico (Diferencial) • Compresivo Un único par de fuerzas que convergen entre sí. Genera un acortamiento en la dirección del esfuerzo y un engrosamiento en la dirección perpendicular. La Presión Litostática (confinamiento) produce una compactación de la roca (pérdida de volumen) La deformación se materializa mediante pliegues y fallas inversas. El Esfuerzo tectónico (Diferencial) produce diferentes tipos de deformación (acortamiento, engrosamiento, estiramiento) en las diferentes direcciones del espacio. GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 2. La deformación de las rocas b) Esfuerzo Tectónico (Diferencial) • Distensivo 2. La deformación de las rocas b) Esfuerzo Tectónico (Diferencial) • Cizalla Dos pares de fuerzas que actúan en sentido contrario. Genera una deformación por desplazamiento de planos poco espaciados. Un único par de fuerzas que divergen entre sí. La deformación se materializa mediante fallas de desgarre (transformantes). Genera un estiramiento en la dirección del esfuerzo y un adelgazamiento en la dirección perpendicular. La deformación se materializa mediante fallas directas. 4 13/10/2014 GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 2. La deformación de las rocas Curva de Esfuerzo-Deformación Incremento del ESFUERZO Incremento del ESFUERZO Curva de Esfuerzo-Deformación 2. La deformación de las rocas Dominio Frágil Resistencia Máxima Límite de Plasticidad Límite de Elasticidad Deformación continua ROCAS DE ALTA DUCTILIDAD Dominio Frágil Límite de Plasticidad Límite de Elasticidad Deformación discontinua Deformación continua Incremento de la DEFORMACIÓN GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica ROCAS DE BAJA DUCTILIDAD Deformación discontinua Incremento de la DEFORMACIÓN 2. La deformación de las rocas Escuela de Arquitectura Técnica La Deformación de la corteza y las rocas metamórficas GEOLOGÍA Incremento del ESFUERZO Curva de Esfuerzo-Deformación 1. Conceptos generales: Deformación y metamorfismo 2. La Deformación de las rocas 3. • Esfuerzo • Curva de esfuerzo-deformación Deformación Plástica (Continua) • 4. Dominio Frágil 5. Límite de Plasticidad D. continua ROCAS FRÁGILES • Diaclasas • Fallas: Elementos y clasificación Terremotos 6. Procesos metamórficos & Grado de Metamorfismo 7. Clasificación de las rocas Metamórficas Deformación discontinua Incremento de la DEFORMACIÓN Pliegues: Elementos geométricos y clasificación Deformación Frágil (Discontinua) 8. • Texturas foliadas • Texturas granoblásticas Rocas metamórficas comunes 5 13/10/2014 GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 3. Deformación plástica GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 3. Deformación plástica Elementos geométricos de un pliegue Pliegue: Ondulación de las rocas Plano Axial • Se reconocenSalvo muy escasas bien en rocas sedimentarias; los planos de estratificación excepciones, se generan SIEMPRE por son magníficas superficies de referencia planas y horizontales antes de la Esfuerzos Tectónicos COMPRESIVOS deformación. Charnela Flanco • Igualmente se reconocen en rocas metamórficas de bajo grado. Eje Eje Cuarcita armoricana; Parque Natural del Monfragüe GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 3. Deformación plástica GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 3. Deformación plástica Tipos básicos de pliegues ANTICLINALES Anticlinal de Benejuzar; Alicante SINCLINALES Sinclinal en la Ctra de Humanes a Cogolludo; Guadalajara 6 13/10/2014 GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 3. Deformación plástica Geometría de los pliegues Geometría de los pliegues b) Depende del ángulo de inmersión del eje del pliegue 3. Deformación plástica Geometría de los pliegues a) Depende de la orientación del Plano Axial GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica b) Depende del ángulo de inmersión del eje del pliegue 3. Deformación plástica GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 3. Deformación plástica ¿Qué es esto? SINFORMA 7 13/10/2014 GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 3. Deformación plástica GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica ¿Qué es esto? 3. Deformación plástica ¿Qué es esto? PLIEGUE GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 3. Deformación plástica ¿Qué es esto? FLANCO GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 3. Deformación plástica ¿Qué es esto? CHARNELA Pliegue volcado MONOCLINAL Rebolledo de las Torres (Bu) 8 13/10/2014 Escuela de Arquitectura Técnica GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica La Deformación de la corteza y las rocas metamórficas 4. Deformación frágil GEOLOGÍA 1. Conceptos generales: Deformación y metamorfismo 2. La Deformación de las rocas 3. • Esfuerzo • Curva de esfuerzo-deformación Deformación Plástica (Continua) • 4. 5. a) FALLAS Pliegues: Elementos geométricos y clasificación b) DIACLASAS Deformación Frágil (Discontinua) • Diaclasas • Fallas: Elementos y clasificación Terremotos 6. Procesos metamórficos & Grado de Metamorfismo 7. Clasificación de las rocas Metamórficas 8. FRACTURAS: Son planos de rotura de las rocas que se producen cuando los esfuerzos tectónicos sobrepasan el Límite de Plasticidad de estas rocas • Texturas foliadas • Texturas granoblásticas Rocas metamórficas comunes Plano de Falla GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica Tipos de Fallas DIRECTA GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 4. Deformación frágil Dependen del tipo de esfuerzo aplicado Esfuerzo tectónico distensivo Tipos de Fallas INVERSA INVERSA 4. Deformación frágil Dependen del tipo de esfuerzo aplicado Esfuerzo tectónico compresivo 9 13/10/2014 GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica Tipos de Fallas 4. Deformación frágil Dependen del tipo de esfuerzo aplicado DESGARRE Esfuerzo tectónico De Cizalla GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica Tipos de Fallas 4. Deformación frágil Dependen del tipo de esfuerzo aplicado DESPLAZAMIENTO OBLÍCUO Esfuerzo tectónico mixto Cizalla – distensivo/compresivo GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 4. Deformación frágil Sistemas Pliegue-Falla Son consecuencia de un esfuerzo tectónico progresivo y constante, que sobrepasa los Límites de Elasticidad y Plasticidad GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 4. Deformación frágil Sistemas Pliegue-Falla En función del valor del desplazamiento inverso de los bloques a lo largo del plano de falla, hablamos de Cabalgamientos (decenas-centenas de mts) y Mantos de Corrimiento (varios Kms de desplazamiento) El esfuerzo tectónico es siempre COMPRESIVO 10 13/10/2014 Escuela de Arquitectura Técnica La Deformación de la corteza y las rocas metamórficas GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica La Deformación de la corteza y las rocas metamórficas GEOLOGÍA Actividad de Control II: Análisis de pliegues y fallas Pincha en el siguiente enlace: 1. Conceptos generales: Deformación y metamorfismo 2. La Deformación de las rocas 3. http://www3.uah.es/javier_gil_gil/1Docencia/arquitectura/acontrol_02.pdf Fecha de entrega: Martes 21/10/2014 al comienzo de la clase de teoría 5. TERREMOTOS: Brusca liberación de energía como consecuencia de la rotura y/o movimiento de dos masas de roca que son sometidas a esfuerzos tectónicos y deformadas más allá del Límite de Plasticidad Curva de esfuerzo-deformación Deformación Plástica (Continua) Pliegues: Elementos geométricos y clasificación Deformación Frágil (Discontinua) • Diaclasas • Fallas: Elementos y clasificación Terremotos 6. Procesos metamórficos & Grado de Metamorfismo 7. Clasificación de las rocas Metamórficas 8. 5. Terremotos Esfuerzo • • 4. Trabajo individual GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica • • Texturas foliadas • Texturas granoblásticas Rocas metamórficas comunes GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 5. Terremotos La energía acumulada se libera en forma de vibraciones del terreno que se transmiten en todas las direcciones del espacio: ONDAS SÍSMICAS Intensidad de la deformación La acción continuada del esfuerzo produce una deformación elástica/plástica, hasta que se acumula suficiente energía como para vencer el límite de elasticidad/plasticidad o el rozamiento interno de las masas de roca, produciéndose la fracturación/movimiento de los cuerpos de roca. 11 13/10/2014 GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 5. Terremotos Escuela de Arquitectura Técnica La Deformación de la corteza y las rocas metamórficas GEOLOGÍA 1. Conceptos generales: Deformación y metamorfismo 2. La Deformación de las rocas 3. • Esfuerzo • Curva de esfuerzo-deformación Deformación Plástica (Continua) • 4. 5. Fallas: Elementos y clasificación Terremotos Procesos metamórficos & Grado de Metamorfismo Clasificación de las rocas Metamórficas 8. 6. Procesos & Grado de Metamorfismo Diaclasas • 7. • Tarbuck & Lutgens (2005): Capítulo 11 GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica • 6. Para completar capítulo de terremotos: • Monroe et al., (2008): Capítulo 8 Pliegues: Elementos geométricos y clasificación Deformación Frágil (Discontinua) • Texturas foliadas • Texturas granoblásticas Rocas metamórficas comunes GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 8. Rocas metamórficas comunes El límite superior ► DIAGÉNESIS * Campo del Metamorfismo Transformación de unas rocas en otras por efecto de la presión, Tª y la presencia de fluidos hidrotermales * Tª P El límite inferior ►MAGMATISMO 12 13/10/2014 GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 6. Procesos & Grado de Metamorfismo GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 6. Procesos & Grado de Metamorfismo El límite inferior ►MAGMATISMO PROCESOS METAMÓRFICOS El metamorfismo ► las rocas se encuentran en estado sólido. El magmatismo ► las rocas se han fundido. 1. Recristalización mineral; formación de nuevos minerales en equilibrio frente a las nuevas condiciones físicas (P, Tª). Algunos de estos minerales constituyen minerales índice que permiten reconocer el grado de metamorfismo sufrido por las rocas. La existencia de un intervalo de fusión parcial da lugar a la aparición de una roca mixta, con un componente magmático y otro metamórfico: MIGMATITA Tª P www.mineralienatlas.de GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 6. Procesos & Grado de Metamorfismo • La aparición de minerales índice indica la intensidad de los procesos que generan el metamorfismo: Grado de metamorfismo. Se forma un nuevo cristal por reorganización interna de los componentes de los cristales preexistentes. Al variar las condiciones del medio (P, Tª), los cristales previos dejan de estar en equilibrio y empiezan a variar su estructura y/o su composición por difusión en estado sólido. GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 6. Procesos & Grado de Metamorfismo PROCESOS METAMÓRFICOS 2. Recrecimiento cristalino (Blastesis); Incremento del tamaño de los minerales como consecuencia de altos valores de Tª. Produce un incremento del grado de cristalinidad de los minerales. Fuente: www.virtualexplorer.com.au Blastesis en una Andesita (Pérmico; Atienza, Gu) 13 13/10/2014 GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 6. Procesos & Grado de Metamorfismo PROCESOS METAMÓRFICOS 3. Reorientación mineral; reorientación de los minerales planares (filosilicatos) y prismáticos (ciclo- e inosilicatos), disponiéndose paralelos entre sí y perpendiculares a la dirección del esfuerzo principal GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 6. Procesos & Grado de Metamorfismo PROCESOS METAMÓRFICOS 4. Deshidratación; eliminación de todo el agua existente en el protolito, tanto la contenida en los poros de la roca, como el agua molecular existente en la estructura cristalina. Esta agua pasa a formar parte de los Fluidos Hidrotermales, químicamente muy activos. Fuente: www.puntofinal.cl Escuela de Arquitectura Técnica La Deformación de la corteza y las rocas metamórficas GEOLOGÍA 1. Conceptos generales: Deformación y metamorfismo 2. La Deformación de las rocas 3. • Esfuerzo • Curva de esfuerzo-deformación 5. • La textura y la composición mineralógica son los criterios empleados para clasificar las rocas metamórficas. Se reconocen dos tipos básicos en función de la textura: Foliadas y No Foliadas (granoblásticas). Pliegues: Elementos geométricos y clasificación Deformación Frágil (Discontinua) • Diaclasas • Fallas: Elementos y clasificación Terremotos 6. Procesos metamórficos & Grado de Metamorfismo 7. Clasificación de las rocas Metamórficas 8. 7. Clasificación r. metamórficas Deformación Plástica (Continua) • 4. GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica • Texturas foliadas • Texturas granoblásticas Textura foliada de un esquisto Textura granoblástica de una cuarcita Rocas metamórficas comunes 14 13/10/2014 GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 7. Clasificación r. metamórficas FOLIACIÓN GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica Biotita (Filosilicato del grupo de las micas) Hace referencia a la disposición planar que adoptan los minerales o componentes de una roca. 7. Clasificación r. metamórficas Actinolita (Inosilicato del grupo de los anfíboles) Es característica (no exclusiva) de las rocas metamórficas, especialmente de las que han sufrido metamorfismo regional. La Foliación es provocada por esfuerzos compresivos direccionales que provocan el plegamiento y acortamiento de masas rocosas y la reorientación interna de sus minerales constituyentes Para que puede producirse foliación en las rocas es necesario la presencia de minerales con hábitos planares (filosilicatos) y/o prismáticos (ciclo- e inosilicatos). Minerales equidimensionales no generan foliación. GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 7. Clasificación r. metamórficas GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 7. Clasificación r. metamórficas TEXTURAS FOLIADAS TEXTURAS FOLIADAS Se definen varios tipos de Foliación en función de la mineralogía a la que va asociada y al grado metamórfico que representan: 1. Pizarrosidad (Slaty cleavage): Superficies planares muy próximas y paralelas a favor de las cuales las rocas se lajan en capas muy delgadas y tabulares. 2. Esquistosidad (Schistosity): Cuando además de la disposición planar que definen los minerales planos, se produce un recrecimiento del tamaño de los minerales y estos pueden reconocerse a simple vista. Pizarra Grado Bajo Grado Medio Grado Medio 15 13/10/2014 GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 7. Clasificación r. metamórficas TEXTURAS FOLIADAS GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 7. Clasificación r. metamórficas TEXTURAS GRANOBLÁSTICAS 3. Foliación s.s. (Bandeado neísico) Cuando el recrecimiento es máximo y los minerales se reordenan en bandas de colores claros (silicatos leucocráticos) y oscuros (silicatos ferromagnesianos). Grado Alto Grado Alto Son texturas de cristales equidimensionales (no hábitos prismáticos ni planares) que se producen por recrecimiento cristalino, mostrando numerosos puntos triples y disolución en los bordes, enriqueciendo los fluidos hidrotermales. Cuarcita Cuarcita al microscopio Está condicionada por la naturaleza del protolito (roca original), siendo éste una roca monomineral (Ej. Caliza, Yeso, Arenisca). Escuela de Arquitectura Técnica La Deformación de la corteza y las rocas metamórficas GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 8. Rocas metamórficas comunes GEOLOGÍA 1. Conceptos generales: Deformación y metamorfismo 2. La Deformación de las rocas 3. • Esfuerzo • Curva de esfuerzo-deformación Deformación Plástica (Continua) • 4. 5. Pliegues: Elementos geométricos y clasificación Deformación Frágil (Discontinua) • Diaclasas • Fallas: Elementos y clasificación Terremotos 6. Procesos metamórficos & Grado de Metamorfismo 7. Clasificación de las rocas Metamórficas 8. • Texturas foliadas • Texturas granoblásticas Rocas metamórficas comunes 16 13/10/2014 GEOLOGÍA Escuela de Arquitectura Técnica 8. Rocas metamórficas comunes ¿QUÉ PREGUNTO EN UN EXAMEN? 1.- ¿Qué tipo de fracturas se generan por esfuerzos compresivos? 2.- ¿Qué diferencia existe entre diaclasa y falla? 3.- ¿Qué tipo de deformación y de esfuerzo ha sufrido una roca plegada? 4.-¿Qué tipo de estructuras geológicas se generan por esfuerzos distensivos? 5.- ¿Qué tipo de esfuerzo y estilo de deformación dan lugar a un pliegue sinclinal 6.-¿Cuándo y dónde se producen los terremotos? 7.- ¿Qué caracteriza las texturas granoblásticas? 8.-¿Qué clases de minerales permiten el desarrollo de foliación? 9.-¿Qué proceso/s metamórfico/s aumenta/n el grado de cristalinidad de una roca? 10.-¿Qué es un mineral índice y bajo qué proceso se genera? 11.-¿De qué depende que una roca metamórfica desarrolle una textura foliada o granoblástica? Rebolledo de las Torres (Bu) 17
