Un Catlogo de Indicadores Cinemticos en Rocas CizalladasGustavo Tolson. Depto. de Paleomagnetismo, Instituto de Geofsica, U.N.A.M.

IntroduccinLas rocas sometidas a un rgimen

de esfuerzos que excede su resistenciamecnica tienden a deformarsepermanentemente a lo largo de zonas dedeformacin ms o menos tabulares y conlmites, ya sean abruptos o graduales,reconocibles y cartografiables.Dependiendo de la composicin qumica,el contenido de agua, la temperatura, y lapresin confinante, el mecanismo dedeformacin puede ser cristal-plstico, obien puede ser quebradizo. Tambin sepuede dar el caso de que simultaneamentealgunos minerales se deformenplsticamente, mientras otros se deformenpor fractura. An cuando la deformacinglobal tenga carcter coaxial o"irrotacional" pueden y suelendesarrollarse zonas de cizalla rotacionalque se aproximan a un modelo de cizallasimple.

Para documentar el sentido dedesplazamiento de bloques rocososseparados por zonas de cizalla, esnecesario contar con herramientas deobservacin que nos permitan identificarel sentido de movimiento relativo de losbloques. En este trabajo se presenta uncatlogo de dichas herramientas deobservacin en un formato uniforme quepermiten la identificacin del sentido dedesplazamiento en zonas de cizalla simple.Este catlogo constituye una versinaumentada de una recopilacinbibliogrfica presentada por Hudleston yTeyssier (1989) en un congreso sobreyacimientos aurferos en Minneapolis,Minnesota.

La Deformacin por CizallaSimple

Con el fin de establecer laterminologa que manejaremos en estanota, es conveniente presentar unbosquejo general sobre las caractersticascinemticas y geomtricas de ladeformacin por cizalla simple.

Considerando por el momentosolamente dos dimensiones, la cizallasimple la definiremos como ladeformacin entre dos lmites rectilneos,paralelos entre s, cuando uno de loslmites se desplaza paralelo a s mismo conrespecto al otro. La magnitud de ladeformacin por cizalla simple se puede

cuantificar con el ngulo de cizalla () oms comnmente con = tan(); tieneun rango de - a . Todas las partculasdel material deformante se desplazansobre rectas paralelas a los bordes de lazona de cizalla y que definen la direccinde la cizalla (Fig. 1).

Cualquier deformacin homogneapuede ser representada por una elipse dedeformacin la cual es la forma queadquiere un crculo unitario inicial durante

Figura 1. Croquis que muestra algunas de lascaractersticas de la cizalla simple. Ntese elmovimiento paralelo de las partculas(indicado por flechas) en la direccin decizalla.

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una deformacin. La elipse dedeformacin es definida por la longitud desus ejes X y Y (X>Y) y la orientacin desu eje mayor, quedando de esta maneradefinidos tanto la forma como laorientacin de la elipse. Si visualizamos unevento deformacional como una pelculacinematogrfica compuesta de una seriede cuadros individuales, cada cuadrorepresenta el resultado de un incrementode deformacin. Estos son aplicadosprogresivamente produciendo a cada pasouna deformacin finita. Si para un estadode deformacin finita arbitrario,aumentamos el nmero de deformacionesincrementales infinita-mente, cadaincremento corresponde a unadeformacin infinitesimal. En el rgimendeformacional de cizalla pura, la elipse dedeformacin finita guarda la mismaorientacin despus de cada incrementode deformacin, mientras que en la cizalla

simple, la elipse de deformacin finita giraen el sentido de la cizalla con cadaincremento de deformacin (Fig. 2).Algunos autores (Sherbon Hills, 1962)utilizan el trmino "cizalla rotacional"como sinnimo de cizalla simple.

La componente rotacional de lacizalla simple es la responsable deldesarrollo de estructuras asimtricas quenos permiten resolver el sentido de cizallaen una zona de deformacin. Adems, larelacin entre las orientaciones de laselipses de deformacin incremental y la dedeformacin finita contribuye al desarrollode estructuras asimtricas. En la cizallasimple, la elipse de deformacininfinitesimal est siempre orientada a 45de la direccin de cizalla, mientras que laelipse de deformacin finita rota en

funcin de . Esto significa que en todoslos incrementos de deformacin, ladireccin a 45 de la direccin de cizalla

Figura 2. Comparacin geomtrica de los sistemas de cizalla pura y simple,mostrando la rotacin progresiva de la elipse de deformacin finita con cadaincremento de cizalla simple.

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es la de mayor elongacin infinitesimal, locual quiere decir que es la direccinfavorecida de crecimiento de mineralestabulares y prismticos (Fig. 3). Una vezdesarrollados los minerales en estaorientacin, stos tienden a rotar duranteincrementos de deformacin posteriores.

La extensin de los anterioresargumentos bidimensionales a tresdimensiones es sencilla, ya que la cizallasimple incluye en su definicin lacaracterstica de ser una deformacin en elplano. Esto significa que no haymovimiento de material fuera del planoque contiene la direccin de cizalla y que

es perpendicular a los bordes de la zonade cizalla. En tres dimensiones el elipsoidede deformacin con ejes X, Y, y Z(X>Y>Z) es el resultado de la

deformacin de una esfera unitaria inicialdonde Y se mantiene constante (Fig. 4).La determinacin del sentido de cizallasimple en rocas cizalladas siempre se haren el plano XZ del elipsoide dedeformacin finita, o sea en un planoperpendicular a la foliacin o los lmites dela zona de cizalla y paralelo a la direccinde mxima extensin finita (X).El Catlogo de IndicadoresCinemticosLineacin

Las rocas fuertemente cizalladastienden a desarrollar una lineacin porextensin con orientacin subparalela ala direccin de cizalla. Esta estructura pors sola no permite caracterizar el sentidode la cizalla pero s su direccin. Adems,es importante porque la determinacin delsentido de cizalla siempre deber hacerseen un plano paralelo a la lineacin porextensin y perpendicular a la foliacin.En rocas sometidas a menores grados dedeformacin es posible desarrollar unalineacin de interseccin de dos planosperpendicular a la direccin de cizalla.

Foliacin Sigmoidal

Figura 3. La elipse de deformacininfinitesimal para cizalla simple. Cuando tiende a cero, ' tiende a 45.

Figura 4. Relaciones geomtricas entre los ejes principales del elipsoide dedeformacin y la cizalla simple en tres dimensiones. Ntese que Y no cambia delongitud durante la deformacin.

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La foliacin sigmoidal se debe a laheterogeneidad en la deformacin finitaque existe en las zonas de cizallanaturales. Son representadas por unadisminucin progresiva hacia el centro dela zona de cizalla del ngulo (') entre elborde de la zona de cizalla y la foliacindesarrollada dentro de sta (Fig. 5). Laintensidad de la foliacin tiende aaumentar hacia el centro de la zona decizalla, ya que aumenta tambin el gradode deformacin. Estas estructuras sedesarrollan comnmente en rocasinicialmente isotrpicas como lo son elgranito, gabro, y gneis de grano grueso.

Estructuras S-CLas estructuras S-C fueron

descritas por primera vez por Berth et al.(1979) y posteriormente tratadas en formams extensa por Lister y Snoke (1984).Estas estructuras consisten de pequeosplanos de cizalla separados por milmetroso centmetros entre s y orientadossubparalelos a los bordes de la zona decizalla principal. El crecimiento defilosilicatos (micas) con el plano basalorientado paralelo a la direccin demxima extensin, desarrolla un plano deesquistosidad que forma un ngulo agudocon la direccin de cizalla (Fig. 6). Losplanos C frecuentemente muestran una

lineacin paralela a la direccin decizalla, pero los planos S y C definen unalineacin de interseccin perpendicular ala direccin de cizalla. Estas estructurasplanares compuestas se desarrollan en lasfases tempranas de una deformacin,

particularmente en rocas granticas.

Estructuras C'En estados avanzados de

deformacin, cuando la roca deformadaha adquirido una fuerte foliacin paralelaal plano de cizalla, se forman estructurasextensionales denominadas C' (Fig. 7).Estas estructuras acusan un sentido derotacin antittico (contrario) al sentidode rotacin de la cizalla. Las rocas queexhiben estos planos de cizalla antitticossuelen desarrollar fuertes lineaciones por

Figura 6. Ejemplo de estructuras S-Cen una protomilonita (Nicolas 1984,Fig. 8-14).

Figura 5. La foliacin sigmoidal y surelacin con los bordes de la zona decizalla (Simpson 1986, Fig.2).

Figura 7. Estructuras C' en rocaspelticas (Malavielle, 1987, Fig.7).

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extensin paralelas a la direccin decizalla y lineaciones de interseccinperpendiculares a sta.

Peces de MicaMuy frecuentemente, asociados a

las rocas que han desarrollado planos C',se encuentran estructuras formadas porporfidoblastos de micas que han sidodesmembrados dejando como relictosmicas asimtricamente dispuestas conrespecto a la zona de cizalla. En planosparalelos a la direccin de mximaextensin y perpendiculares a la foliacin,estos porfidoblastos de mica tienen formade pez. En los planos de foliacin, elparalelismo de las micas refleja el sol demanera muy caracterstica (Fig.8).

PlieguesLos pliegues formados por capas

inicialmente paralelas al plano de cizallaindican el sentido correcto de cizalla. Sinembargo, los pliegues formados en capastransversales a la zona de cizalla puedenmostrar tanto el sentido correcto como elsentido incorrecto del desplazamientocomo lo muestra la Fig. 9. Este problemahace que los pliegues sean de losindicadores cinemticos ms ambiguos, ysu uso requiere de extremada precaucin

cuando no se puedan observar otrasmicroestructuras que apoyen el sentido decizalla inferido por pliegues.

Pliegues de Funda (Sheath Folds)En zonas de cizalla simple con

altos grados de deformacin (###>10), losejes de los pliegues tienden a ser rotadoshacia la direccin de cizalla. El resultadoson pliegues con f