GEOLOGIA ESTRUCTURAL

CONCEPTOS BASICOS

La deformación de un cuerpo es el cambio de su forma o volumen

bajo la influencia de fuerzas externas; en la corteza terrestre pueden

ser ante todo elásticas y residuales.

Elasticidad. Es una propiedad de los cuerpos sólidos, los que puedenmodificar forma y volumen bajo la influencia de efectos físicos, y

recobrar completamente su estado geométrico al eliminarlos.

Deformación elástica. Es la que adquiere un cuerpo sólido que al

dejar de obrar los efectos físicos recupera su forma original. Durante

todas las deformaciones existe un límite de elasticidad que si se

supera, surge una deformación residual que no desaparece

completa o parcialmente al eliminar las fuerzas que la han causado.

Deformaciones residuales: Las deformaciones residuales comunes en la corteza

terrestre pueden ser plásticas o frágiles. Será plástica cuando esta deformación se

revele sin interrupción de la continuidad del material y se forme como el resultado de

la acción de fuerzas externas, o será frágil si las deformaciones conducen a la

destrucción del cuerpo sin una deformación plástica notable.

COMPORTAMIENTO DE LAS ROCAS

Fuerzas y mecanismos de deformación de las rocas. Puede hablarse de fuerzas

dirigidas y no dirigidas; las dirigidas o de superficie, son más importantes en ingeniería

que en geología; estas pueden ser de tensión, compresión y cizalladura. La torsión es

un caso particular de la cizalladura en tres dimensiones

Las no dirigidas son las fuerzas de gravedad o de volumen más

importantes en geología que en ingeniería. Puede tratarse de la

presión confinante, sea ella litostática o hidrostática y en general de

fuerzas asociadas a la gravedad, que actúan sobre cada partícula

elemental de la masa.

Deformación de las rocas. Las deformaciones de las rocas pueden

denominarse según el origen de los esfuerzos o forma de aplicación de

las cargas:

Por su origen. Pueden ser tectónicas o no tectónicas. Las

deformaciones tectónicas están asociadas al movimiento de las placas

de la corteza terrestre, mientras las no tectónicas están asociadas a los

efectos gravitacionales de las masas de tierra y a las cargas que

soportan las rocas por esfuerzos dinámicos externos diferentes a los

movimientos tectónicos.

Por el tiempo de aplicación de las cargas. Las deformaciones puedenser permanentes o temporales. Las deformaciones permanentes

pueden ser, según el comportamiento del material, viscosa, plástica,

viscoelástica y viscoplástica, mientras la deformación temporal,

asociada a esfuerzos que no son permanentes, puede ser de tipo

elástica o inelástica,

FACTORES DE PLASTICIDAD Y RIGIDEZ DE LAS ROCAS. Son los factores

que influencian el comportamiento mecánico de la roca, a saber:

La temperatura: El aumento de temperatura le da plasticidad a la roca

mientras que su disminución la hace rígida. La temperatura aumenta

con la profundidad,

La presión confinante. Con la profundidad aumenta la presión confinantey las rocas, que en la superficie son rígidas, en la profundidad pueden

comportarse plásticamente. Así aumenta el esfuerzo de ruptura y se

facilita la deformación dúctil,

Contenido en fluido de la roca. La arcilla seca es rígida pero mojada es

plástica. Por analogía la humedad disminuye la rigidez de las rocas y

aumenta su plasticidad. La presencia de fluidos como el incremento de la

temperatura, aumenta el campo de deformación reduciendo la

respuesta elástica y desplazando el límite de rotura a esfuerzos cada vez

mayores,

Tiempo de actuación de la fuerza. Se asocia a éste factor la velocidad de

deformación de las rocas; si la velocidad de deformación es alta y por lo

tanto el tiempo breve, el material responde con rigidez, en el caso

contrario responderá plásticamente. Debe tenerse en cuenta que la

unidad de tiempo geológico es el millón de años

Composición y estructura de la roca. Este factor alude a la isotropía oanisotropía del material. Por la isotropía la roca puede ser competente y

tener la capacidad de absorber esfuerzos sin deformarse, por

consiguiente es rígida; por la anisotropía es lo contrario pues se deforma

expresando su plasticidad

MECANISMOS DE DEFORMACIÓN DE LAS ROCAS

Movimientos intergranulares. Los desplazamientos entre granosminerales son función del tamaño de los granos, de su forma cristalina,

y de su grado de consolidación y cementación.

Movimientos intragranulares. Se asocian a la deformación interna de la

red cristalina, con las que se provocan microfracturas a favor de las

cuales se produce el desplazamiento de las caras contiguas de los

minerales.

Disolución y recristalización. Fenómeno debido a la presión y

temperatura elevadas a las cuales se someten los minerales

componentes; el mecanismo es equivalente al proceso de fusión-

solidificación del agua en hielo, por variaciones de la temperatura

arriba y abajo del punto de congelación

Deformación elástica. Es la que se da en la profundidad

al paso de ondas sísmicas y de marea, en la cual el suelo

recupera la forma después del efecto.

Deformación plástica. Son los pliegues producidos en las

rocas que han sido sometidas a esfuerzos más allá de la

zona elástica y antes del límite plástico.

Ruptura. Generación de fallas y diaclasas, cuando los

esfuerzos en el material superan el límite plástico.

DEFORMACIONES DE LA CORTEZA TERRESTRE

Los movimientos de la corteza pueden ser abruptos o lentos.

Movimientos abruptos. Son los que se acompañan de terremotos

y de desplazamientos en la corteza de hasta 6 metros; crean

hundimientos, levantamientos o desplazamientos transversales de

bloques, o como mínimo, el arqueamiento de la corteza en un

área de influencia de varios km. a la redonda.

Movimientos lentos. Son los que de modo continuo se suceden en

un período largo de años y con pequeñas velocidades, de tal

manera que en el largo plazo se pueda advertir la deriva de un

bloque o una zona, o la aparición de un arqueamiento de la

corteza. A veces los movimientos se notan en construcciones

emplazadas sobre fallas pero, por regla general, suponen

levantamientos geodésicos..

ESTRUCTURAS Y DEFORMACION TECTONICAS

Las rocas están sometidas a fuerzas-esfuerzos tectónicas quetienden a deformarlas originando nuevas estructuraspermanentes: pliegues y fallas. Procesos de diastrofismo. Lasrocas se deforman al ser sometidas a una fuerza externa(esfuerzo: fuerza/superficie) con un cambio de volumen, deforma o fracturación.

Los esfuerzos pueden ser de dos tipos:

Litostáticos: peso de las capas superiores.

Tectónico: o diferencial: producen deformación en la roca detres

formas:

Tensión: producen estiramiento.

Compresión: producen acortamiento.

Cizalla: causan deslizamiento o traslaciones.

Las rocas pueden deformarse de varias formas:

1.- Elástica: aquella en la cual al cesar el esfuerzo se recupera la

forma: sísmicas

2.- Plástica: al cesar el esfuerzo la roca queda deformada: pliegues,

esquistos ..

3.- Frágil: la roca se fractura o rompe: fallas y diaclasas.

Factores que influyen en la deformación de la roca:

- Temperatura: a mayor temperatura la roca es más plástica.

Presión litostática: a mayor profundiad. Litostática mayor

deformación elástica.

Contenido en agua: aumenta la plasticidad de la roca a bajas

presiones. Arcilla sin agua es frágil y con agua es muy plástica.

Velocidad de deformación: si es lenta y continua la roca se

comporta como plástica y si es rápida se comporta con frágil.

Composición de la roca: las arcillas son plásticas y las calizas-

granitos frágil.

PLIEGUES

Son arrugas producidas en las rocas mientras se encuentran en su

estado plástico; sus dimensiones van de centímetros a cientos de

km.. Los pliegues se producen preferentemente en los bordes

compresivos de las placas, es decir, en las zonas de subducción, y

en general a importante pro Muchas rocas que en la superficie

terrestre se comportan frágilmente, pasan en la profundidad al

comportamiento dúctil, plegándose frente a esfuerzos de

compresión y cizalla, ya que la mayor presión y temperatura que

existen en el subsuelo, favorecen la deformación plástica de las

rocas.

La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones

metálicas o materiales asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden

deformarse sosteniblemente sin romperse permitiendo obtener alambres o hilos de dicho

material. A los materiales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles. Los

materiales no dúctiles se clasifican de frágiles

Son ondulaciones que se producen en la roca como

consecuencia de la respuesta plástica al ser sometida a

esfuerzos de compresión o cizalla. Se dan en rocas

estratificadas o con foliación: sedimentarias o metamórficas.

Elementos de un pliegue:

Charnela: zona de máxima curvatura

del pliegue.

Núcleo: parte más interna del pliegue.

Flancos: cada uno de los dos planos

del pliegue: derecho e izquierdo.

Plano axial: divide al pliegue en dos

partes. Une todas las charnelas.

Eje del pliegue: línea del plano axial

con la charnela del pliegue.

Vergencia: buzamiento del plano axial.

Cabeceo: ángulo que forma el eje del

pliegue con el plano horizontal.

Dirección: es el ángulo formado por el

eje del pliegue y el norte.

TIPOS DE PLIEGUE

Clases:

Monoclinal: es una inflexión de las capas.

Anticlinal: flancos divergentes desde la charnela. Material más

antitguo en el centro.

Sinclinal: flancos convergentes hacia la charnela. Material más

joven en el centro del pliegue

DIRECCION Y SENTIDO

Dirección: Línea recta sobre la que se mueve un punto, que

puede ser recorrida en dos sentidos opuestos. En los mapas, la

dirección se puede definir indicando el ángulo que forma la línea

de la trayectoria con un eje N-S.

Sentido: Es cada una de las trayectorias u orientaciones opuestas

de una misma dirección. ¿Dirección significa lo mismo que

sentido?

Hay alguna diferencia si decimos N 90° E y N 90° O?

PLANOS

Contacto entre diferentes tipos de roca, Contactos litológicos:

relaciones geométricas entre cuerpos de rocas

PLANOS DE ESTRATIFICACION

Estratificación: plano o conjunto de planos paralelos que limita

diferentes capas.

PLANOS. ELEMENTOS DE PLIEGUES

Superficie no materealizadas

PLANOS. FALLAS

Fallas, superficie de fracturas con movimiento relativo

entre bloques

PLANOS. DIACLASAS

Diaclasas: Sin movimiento relativo entre bloques.

ORIENTACION DE LOS ELEMENTOS GEOLOGICOS

Dado que la mayor parte de los elementos geológicos son

tridimensionales, además de la dirección respecto del Norte, es

necesario establecer la orientación del objeto respecto de un plano

horizontal, es decir la inclinación del elemento medido.

En geología la orientación se hace mediante la medición del RUMBO

y BUZAMIENTO.

ESTRATO O CAPA

Unidad litología que se distingue de forma visual. Tiene un carácter

homogéneo, y esta separado de los adyacentes por planos de

estratificación ( techo y muro de La capa)

DIRECCION DE UN PLANO

RUMBO

Es el ángulo horizontal formado entre la línea de rumbo y el

norte magnético, la línea de rumbo queda definida por la

intersección del plano en cuestión y un plano horizontal

El rumbo se puede representar con valores de 0° a 90°,

indicando si el ángulo con respecto al norte es hacia el

este (E) o hacia el oeste (O), o bien, con valores de 0 a

360º, dependiendo del tipo de brújula que se utilice.

BUZAMIENTO

Es la línea de máxima pendiente del plano en cuestión

y es siempre perpendicular al rumbo. Es el ángulo

vertical formado entre el plano en cuestión y un plano

horizontal imaginario (utilizado para medir el rumbo),

Dirección perpendicular al rumbo Plano vertical

Línea de máxima pendiente Los ángulos de

buzamiento varían entre 0 y 90º, y es necesario

determinar en qué sentido se inclina el plano, es

decir, hacia dónde se introduce el plano en el terreno

BUZAMIENTO APARENTE DE UN PLANO

ESPESOR DE UN ESTRATO

ESPESOR APARENTE DE UN ESTRATO

CONCEPTOS BASICOS

REPRESENTACION EN PLANOS

Tipos de Notaciones

Existen diversas maneras para anotar el rumbo y manteo de un plano

Cuadrante

Azimut y Cuadrante

Dip /Dip Direction

Azimut (Mano derecha)

REPRESENTACION DE PLANOSEl rumbo se da en grados hacia el este u oeste o norte –

sur.

Se indica el buzamiento (manteo) hacia donde cae la

capa

El rango de posibles direcciones de manteo es dividido en

4 cuadrantes ((NE, SE, NW y SW)

REPRESENTACION DE PLANOS

NOTACION AZIMUTAL ( CUADRANTE)

Todas las posibles direcciones esta en un circulo de

360°.

El norte se asigna como 000° a 360°.

Siempre se utilizan tres digitos

REPRESENTACION DE PLANOS

NOTACION AZIMUTAL (MANO DERECHA)

Similar a la anterior, solo que no se especifica la

dirección de manteo.

Se mide en dirección horaria.

REPRESENTACION DE PLANOS

DIP/DIP DIRECTION (MANTEO/DIRECCION DE MANTEO)

En esta notación se mide la dirección de máxima

pendiente (perpendicular al rumbo) y el manteo

El plano queda descrito sin necesidad de indicar hacia

donde cae el manteo (buzamiento)

EJEMPLO

Rumbo y buzamiento: N 45 E/ 60 NW

Notación azimutal ( Cuadrante) 045°/ 60 NW

Mano derecha: 225/60

DIP/ DIP DIRECCION: 60/315

REPRESENTACION EN PLANOS

NotaciónDatos

UtilizadosVentajas Desventajas

CuadranteN30ºW/

25ºNE

Rumbo

ManteoFácil Orientación

Dato NO

numérico

Azimut

(Cuadrante)

150º/

25ºNE

Rumbo

ManteoX

No num.

Marea

Azimut (Mano

Derecha)

330º/

25º

Rumbo

ManteoSolo Núm.

No num.

Marea

Dip / Dip

Direction

25º/

60º

Manteo,

Dir. de manteo

Software, Fácil

Orientación Solo

Núm.

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