Estructuras secundarias

Existen dos formas en que se manifiesta la deformación de una roca:

o Deformación Dúctil o deformación plástica

o Deformación Frágil o quebradiza

Las deformaciones tanto plástica como quebradiza de la corteza terrestre se dan por la acción de fuerzas tangenciales y normales a la superficie terrestre, dichas fuerzas tienen su origen por la deriva de las placas tectónicas.

Deformación Dúctil

La principal manifestación de deformación dúctil o deformación plástica corresponde:

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Fig. Los agentes orogénicos actúan sobre las capas sedimentarias modificando su posición natural (la horizontal)

Ø Plegamientos.- Se llama plegamiento a la curvatura en rocas o en los estratos que las contengan (ver fig.). Al sufrir presión las rocas se pliegan o como comúnmente se diría se doblan denominándose a cada unidad de plegamiento pliegue.

PLIEGUES

Dentro de la corteza terrestre y debido a las condiciones especiales de presión y temperatura, los estratos se comportan casi de un modo plástico, de manera que al sufrir los efectos de las fuerzas deformantes dan lugar a la formación de los pliegues o flexuras de las rocas, que son una especie de ondulaciones u olas de las rocas de la tierra y que alcanzan su mayor desarrollo en formaciones estratificadas tales como las rocas sedimentarias principalmente y en menor grado en las rocas volcánicas y sus equivalentes metamórficos.

La extensión de los pliegues puede variar desde unos centímetros (micropliegues), pasando por centenares o miles de metros hasta de varios kilómetros (macropliegues).

Partes de un pliegue

Las principales partes de un pliegue pueden apreciarse en la fig. y las cuales se desarrollan a continuación.

El plano axial o superficie axial: es el plano o superficie que divide el pliegue tan simétricamente como sea posible. Ya que de acuerdo con su posición puede ser vertical, inclinado u horizontal.

El eje de un pliegue: es la intersección de la superficie de la superficie axial con cualquier estrato. Dicha intersección en planta es una línea y en perfil un punto.

Los limbos o flancos: son los costados de un pliegue, tanto sea de un anticlinal o de un sinclinal. Todo flanco es compartido al mismo tiempo por un anticlinal y un sinclinal sucesivos.

La cresta: es el punto más alto en un anticlinal.

El seno: es el punto mas bajo de un sinclinal.

La bisagra: es la línea a lo largo de una capa o estrato en particular donde la curvatura es máxima (esta línea tiene rumbo y buzamiento).

El núcleo: es la parte interna del pliegue.

La envoltura: es la parte más externa del pliegue.

La actitud: de un pliegue describe la inclinación de su superficie axial la cual puede ser vertical, inclinada o recumbente.

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Fig. Partes de un pliegue; Antiforma y sinforma de plegamiento vertical abierto, los grados de agudeza y la bisagra de un plegamiento.

Nomenclatura de pliegues

Durante los últimos años, se ha desarrollado una terminología bastante completa para describir el aspecto geométrico de los pliegues. Muchos de los términos se refieren a la apariencia de los pliegues en secciones transversales verticales, perpendiculares al rumbo de los planos axiales de los mismos. Otros términos se refieren a la posición de los ejes. En primer lugar, puede considerarse la nomenclatura basada en la apariencia de los pliegues en secciones transversales.

Ø Anticlinal.- Es un pliegue arqueado cuyos limbos o flancos se inclinan separándose unos de otros (ver fig. (i)). Las rocas que forman su parte central o núcleo son más antiguas que los estratos exteriores. Esto es correcto siempre que la historia estructural no haya sido excepcionalmente compleja.

Ø Sinclinal.- Es un pliegue en el cual los flancos se inclinan mutuamente entre si (ver fig. (ii)). Los estratos que forman el núcleo del pliegue son más jóvenes que los que están debajo.

Ø Monoclinal.- Este término se aplica a una flexura que tiene dos limbos inclinados suavemente y paralelos con una parte media mas inclinada entre ellos (ver fig.). Estos monoclinales se desarrollan algunas veces en rocas sedimentarias que cubren a un basamento rígido el cual ha estado sujeto a un fallamiento.

Es necesario determinar primero la edad antes de nombrar el pliegue, si las edades relativas del núcleo y su envoltura de rocas no son conocidas se utilizan los términos antiforma y sinforma.

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Fig. Nomenclatura de los diferentes tipos de pliegues (Anticlinal y Sinclinal)

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Fig. Monoclinal en el Hog’s – Back, (1) Capas del Terciario, (2) Greda, (3) Greensand Superior, (4)Gault, (5,6)Greensand Inferior.

Otro grupo de términos se refiere a la posición del plano axial (ver fig.).

Un pliegue simétrico; es aquel que tiene el plano axial esencialmente vertical y los flancos poseen el mismo ángulo de inclinación, pero en direcciones opuestas.

En un pliegue asimétrico; el plano axial es inclinado y los dos limbos se inclinan en direcciones opuestas, pero con ángulos diferentes.

En el pliegue volcado o sobrepliegue; el plano axial es inclinado y ambos limbos se inclinan en la misma dirección, generalmente con ángulos diferentes.

Un pliegue recumbente; es aquel cuyo plano axial es esencialmente horizontal.

Un pliegue isoclinal; es aquel cuyos limbos se inclinan con el mismo ángulo en la misma dirección.

Un pliegue en abanico; es aquel en el cual ambos limbos están volcados.

Un anticlinorio es un gran anticlinal compuesto por muchos pliegues menores, y un sinclinorio es un gran sinclinal compuesto por muchos pliegues pequeños.

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i) Algunas variedades de pliegues, PA= plano axial. A. pliegues simétricos, B. pliegues asimétricos, C. Pliegues volcados, D. Pliegues recumbentes.

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ii) Pliegues isoclinales, A. pliegues isoclinales verticales, B. inclinados, C. recumbentes

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iii) A. pliegue cabrio, B. pliegue en abanico, C. monoclinal, D. Terraza estructural

Fig. Nomenclatura de los pliegues de acuerdo a la ubicación del plano axial

Ø Grupos de pliegues.- La resistencia relativa de los estratos durante el plegamiento se refleja por las relaciones que existen entre los pliegues.

Se llaman pliegues armónicos, puesto que los estratos adyacentes han sido deformados en armonía.

Los pliegues disarmónicos se presentan donde las capas adyacentes tienen diferentes longitudes de onda siendo nombrados pliegues parásitos los mas pequeños, como puede verse en la fig.

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Fig. Pliegues parásitos dentro de un pliegue más grande.

Ø Estructuras menores.- La deformación de los estratos van acompañados por otras estructuras menores las cuales son:

o Crucero de fracturas: Tiene un origen mecánico y consiste de fracturas paralelas en una roca deformada. Esto se observa en una capa débil entre dos capas de roca competente.

o Fracturas por tensión: Son formadas durante la deformación de material quebradizo y pueden estar relacionadas a esfuerzos cortantes entre los estratos. (ver fig. (i))

o Boudinage (Varillas o salchichas): Es la rotura o fraccionamiento de una capa competente entre dos capas débiles, por ejemplo una capa de arenisca entre capas de lutita. (ver fig. (ii))

o Estrías: Son huellas en las capas débiles debido al movimiento tangencial.

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Fig. Estructuras menores. i) Crucero de fractura en lutita plegada que se encuentra entre capas más fuertes, con detalle de la relación entre cuchilladas de tensión. ii) (a) Tensión dentro de una capa competente,(b) Estructuras en salchicha, (c) Lineaciones desarrolladas en una superficie de estratificación.

Deformación Frágil

Corresponde a los distintos tipos de fallas y las combinaciones existentes entre estas, las cuales ocurren en materiales frágiles, como la única forma de liberar stress al cual se puede ver sometida. Las rocas están sujetas a grandes tensiones cerca de la superficie, estas hacen que las rocas se fracturen produciendo así discontinuidades o diaclasas y fallas.

Diaclasas o juntas

Las diaclasas se desarrollan en toda clase de matriz rocosa y casi en todos los afloramientos; el origen principal es el alivio de esfuerzos in-situ. Usualmente ocurren en juegos de diferente dirección (paralelas, poligonales) que dividen la roca en bloques irregulares. La combinación de los juegos de diaclasas conoce como sistema de diaclasas.

En las rocas sedimentarias las diaclasas mas antiguas, han producido cuando los estratos estaban enterrados y comprimidos por el peso de las capas suprayacentes. Los últimos juegos se producen cuando la erosión expone los estratos a superficie. Las diaclasas tienen longitudes que varían de pocos centímetros a metros y pueden o no tener un diseño angular. Sin embargo observaciones detalladas pueden revelar una tendencia que sigue ciertas orientaciones preferenciales, como se ilustra en la fig.

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Fig. Sistema de diaclasas ortogonales, formadas en el Eoceno (Escocia).

Aunque la mayoría de las diaclasas son planas, algunas también pueden ser curvadas. Su posición se determina igual que en el caso de los estratos, midiendo su rumbo y buzamiento y pueden ser verticales, horizontales o inclinados, de acuerdo a una clasificación netamente geométrica.

Ø Diaclasas por encogimiento en sedimentos jóvenes.- Se desarrollan por el secado o la congelación y el encogimiento resultante de los depósitos sedimentarios.

Ø Diaclasas en sedimentos plegados en rocas sedimentarias.- Se desarrollan por grandes solicitaciones que originan los plegamientos.

Ø Diaclasas en las rocas ígneas.- Denominadas también diaclasas de contracción se desarrollan a medida que una masa se enfría o se contrae. Durante este proceso de enfriamiento se desarrollan sistemas de diaclasas: líneas de flujo, diaclasas cruzadas, diaclasas longitudinales, diaclasas horizontales.

Ø Diaclasas cerca de las fallas.- Es un objetivo de observación, comprobar que cerca de las fallas visibles, las rocas son atravesadas por diaclasas paralelas a las de la superficie de la falla.

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Fig. i) Agrietamiento de un estrato plegado t= juntas de tensión, r= juntas al rumbo, e= Juntas al rumbo, o= juntas oblicuas, las flechas grandes muestran la dirección del esfuerzo compresivo. ii) Los patrones de juntas dentro de los cuerpos plutonicos, fl= líneas de flujo, Q, S, L= series de juntas

Fallas

Las fallas son las discontinuidades más significativas por la extensión y el volumen de la corteza terrestre que es afectado.

Algunas fallas tienen solo pocos centímetros de largo y su desplazamiento total se mide en fracciones de centímetro; en cambio hay otras que tienen centenares de kilómetros y cuyo desplazamiento también se mide en kilómetros o decenas de kilómetros. El rumbo y el buzamiento se mide de la misma manera que para los estratos y diaclasas.

Algo que es muy importante tomar en cuenta, es que las fallas pueden producir discontinuidad de las estructuras y repetición u omisión de estratos, que muchas veces dificultan enormemente y hasta hacen imposible la interpretación correcta de una determinada secuencia sedimentaria.

Elementos de una falla

Los elementos de una falla (ver fig.) son: el plano de falla, labios de falla y salto de falla. Los cuales serán detallados a continuación:

Ø Plano de falla.- El plano de falla es la superficie de ruptura y desplazamiento, es decir, la superficie sobre la que se ha producido el movimiento, sea horizontal, vertical u oblicua. Es el que nos permite realizar el respectivo análisis y descripción de una falla. Si las fracturas son frágiles (competentes), por efecto de la abrasión presentan unas superficies lisas y pulidas denominadas espejo de falla, que ocasionalmente muestran estrías indicativas de la dirección hacia donde se produjo el desplazamiento de los bloques. La identificación de este es por medio de la medición de su rumbo y buzamiento.

Ø Labios de falla.- Los labios de falla son los dos bordes o bloques que se han desplazado. Cuando se produce un desplazamiento vertical, los bordes reciben los nombres de labio hundido y labio elevado, dependiendo de la ubicación de cada uno de ellos con respecto a la horizontal relativa.

Ø Salto de falla.- El salto de falla es el espacio o distancia vertical existente entre dos estratos que originalmente formaban una unidad, medida entre los bordes del bloque elevado y el hundido. Esta distancia puede ser de tan sólo unos pocos milímetros (cuando se produce la ruptura), hasta varios kilómetros; éste último caso suele ser resultado de un largo proceso geológico en el tiempo.

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Fig. Elementos de una falla (Falla de San Andrés)

Clasificación de fallas

Una vez identificado el plano de falla, la forma de clasificarlo es por medio del desplazamiento relativo entre los dos bloques unidos por este plano. Entre las formas más comunes de falla tenemos:

Ø Falla Normal.- Se da el plano de rotura cuando el esfuerzo principal vertical ha sido mayor que los esfuerzos horizontales (ver fig.). Este tipo de fallas, son llamadas también de gravedad, se producen por esfuerzos de tensión. El resultado es un estiramiento o alargamiento de los materiales, al desplazarse el labio hundido por efecto de la fuerza de la gravedad (buzamiento del plano de falla hacia el labio hundido).

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Fig. Falla Normal – fuente (Elaboración propia)

Ø Falla Inversa.- Se da el plano de rotura cuando el esfuerzo principal horizontal ha sido mayor que el esfuerzo vertical (ver fig.). Son fallas que se producen por esfuerzos de compresión. El resultado es un acortamiento de los materiales por buzamiento del plano de falla hacia el labio elevado.

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Fig. Falla Inversa – fuente (Elaboración propia)

Ø Falla lateral o de desgarre (falla con deslizamiento al rumbo).- Son aquellas a lo largo de las cuales el desplazamiento es principalmente paralelo al rumbo de la falla (ver fig.), la mayoría de ellas son empinadas y rectas; es característica la trituración de las rocas en su vecindad. Se presenta cuando solo hay desplazamiento en sentido horizontal.

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Fig. Falla lateral o de desgarre – fuente (Elaboración propia)

Ø Falla casi horizontal o cabalgamiento.- Este tipo de falla son producidas exclusivamente por compresión horizontal y caracterizadas por grandes desplazamientos (ver fig.). Son superficies de gran extensión con una pequeña inclinación sobre el cual se han movido grandes masas de roca por distancias considerables.

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Fig. Desarrollo de una cabalgadura con estructura imbricada. R = rampa

A continuación se ilustra en la fig, un resumen de las principales clases de fallas mencionadas anteriormente:

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Fig. Procedimiento de la formación de una falla

Una discontinuidad, falla o diaclasa esta caracterizada por los siguientes parámetros:

Ø Orientación.- Dado por el Rumbo y buzamiento.

Ø Separación.- Que es la distancia normal entre diaclasas de la misma familia (ver tabla).

Tabla Separación

Descripción

Separación

Extremadamente juntas

Menos de 20 mm

Muy juntas

20-60 mm

Juntas

60-200 mm

Regular

200-600 mm

Grande

600-2000 mm

Muy grande

2000- 6000 mm

Extremadamente grande

Mas de 6000 mm

Ø Persistencia.- Describe la longitud de los trazos de las discontinuidades observadas en un afloramiento rocoso (ver tabla).

Tabla Persistencia

Descripción

Persistencia

Muy débil

Menos de 1 m

Débil

1-3 m

Regular

3-10 m

Fuerte

10-20 m

Muy fuerte

Mas de 20 m

Ø Rugosidad.- Esta caracterizada por las ondulaciones a gran escala que define el ángulo de incidencia respecto al plano medio de la discontinuidad, responsable del fenómeno de dilatancía, y por las asperezas o irregularidades de la superficie.

Ø Relleno.- Es la naturaleza del material.

Ø Abertura.- Distancia entre las dos paredes de una discontinuidad (ver tabla).

.Tabla Abertura

Descripción

Abertura

Cerrada

Menos de 0.1 mm

Parcialmente cerrada

0.1-0.5 mm

Abierta

0.5-2.5 mm

Muy abierta

2.5-10 mm

Extremadamente abierta

10-100 mm

Ø Grado de alteración.- Es el ablandamiento de las paredes de la roca. Existen dos tipos de alteración: alteración por desintegración mecánica y alteración química (decoloración, desestabilización de minerales, formación de minerales arcillosos, etc.)

Estructuras secundarias Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Ing. Civil

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