“AÑO DE LA PROMOCION DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y DEL COMPROMISO CLIMATICO”
UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA Facultad Ing. D M!na" E"#. Ing. M!na"
DEFORMACIONES DE LA CORTE$A TERRESTRE PLIE%UES Y FALLAS Cu&"'(
%EOLO%)A ESTRUCTURAL D'cnt(
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INTRODUCCION La TIERRA es un planeta muy dinámico en el cual fuerzas tectónicas han deformado las rocas de la corteza, como se puede atestiguar en las grandes áreas de rocas dobladas, rocadas, volcados y a veces muy fracturados Todos a!uellos procesos geológicos internos !ue deforman las rocas superficiales de la Tierra en una manera drástica, se denominan "E#$R%A&I$'E( "E LA &$RTE)A TERRE(TRE Los resultados de la actividad tectónica son impresionantes en los principales cinturones monta*osos de la Tierra, donde pueden encontrarse rocas !ue contienen fósiles de organismos marinos miles de metros por encima del nivel del mar actual y las unidades rocosas están intensamente plegadas, como si fueran de masilla Incluso en los interiores estables de los continentes, las rocas revelan una historia de deformación !ue muestra !ue han aflorado de niveles mucho más profundos de la corteza &uando estas deformaciones se producen en los materiales terrestres dan lugar a estructuras geológicas reconocibles, como son+ LIE-.E( / #ALLA(
DEFORMACI8N DE LA CORTE$A TERRESTRE La deformación de la corteza terrestre son todos a!uellos procesos geológicos internos !ue deforman las rocas superficiales en una manera drástica (i se considera solamente la corteza a escala terrestre y a una escala de tiempo suficiente, se comprueba !ue sufre modificaciones importantes (i ciertas partes de la corteza no se modifican otras pueden estar profundamente trastocadas y a veces totalmente transformadas En consecuencia es de importancia el estudio de los diferentes comportamientos de la corteza ara ello, hay !ue considerar las deformaciones de con0unto, sufridas por la corteza terrestre a lo menos desde hace 12 millones de a*os con el fin de reconstruir los diferentes tipos de deformaciones !ue ella puede sufrir Los movimientos tectónicos generan desplazamientos, hundimientos y alzamientos, dando lugar a los siguientes tipos de deformaciones de la corteza terrestre &ual!uier cuerpo de roca, con independencia de su dureza, tiene un punto en el !ue se fracturará o fluirá La deformación 3de 4 fuera5forma 4 forma6 es un t7rmino general !ue se refiere a todos los cambios de tama*o, forma, orientación o posición de una masa rocosa La mayor parte de la deformación de la corteza tiene lugar a lo largo de los márgenes de las placas Los movimientos de las placas y las interacciones a lo largo de los l8mites de placas generan las las fuerzas tectónicas !ue provocan la deformación de las unidades de roca
LAS FUER$AS DEFORMANTES A6 L$( %$9I%IE'T$( TE&T:'I&$( ;6 L$( %$9I%IE'T$( A(&E'&I$'ALE( "EL %A-%A &6 LA RE(I:' LIT$(T
FUER$A Y ESFUER$O La fuerza es lo !ue tiende a poner en movimiento los ob0etos estacionarios o a modificar los movimientos de los cuerpos !ue se mueven "e la e=periencia cotidiana sabemos !ue si una puerta está atascada 3estacionaria6, aplicamos fuerza para abrirla 3ponerla en movimiento6 ara describir las fuerzas !ue deforman las rocas, los geólogos estructurales utilizan el t7rmino esfuerzo, !ue es la cantidad de fuerza aplicada sobre un área determinada La magnitud del esfuerzo no es simplemente una función de la cantidad de fuerza aplicada, sino !ue tambi7n está relacionada con el área sobre la !ue la fuerza act>a or e0emplo, si una persona anda descalza sobre una superficie dura, la fuerza 3peso6 de su cuerpo se distribuye por todo el pie, de modo !ue el esfuerzo !ue act>a en cual!uier punto de su pie es pe!ue*o (in embargo, si esa persona pisa una pe!ue*a roca puntiaguda, la concentración de esfuerzos en un punto de su pie será elevada or tanto, puede pensarse en el esfuerzo como una medida de cuán concentrada está la fuerza, , el esfuerzo puede aplicarse de manera uniforme en todas las direcciones 3presión de confinamiento6 o de manera no uniforme 3"9u&0' d!9&nc!al6
&uando se aplica un esfuerzo en direcciones diferentes, se denomina esfuerzo diferencial El esfuerzo diferencial !ue acorta un cuerpo rocoso se conoce como esfuerzo compresivo 3com 4 0unto5 premere 4 presionar6 Los esfuerzos compresivos asociados con las colisiones de las placas tienden a acortar engrosar la corteza terrestre, plegándose, fluyendo o fracturandose 3#igura -E(T?2@;6 recordemos, de lo !ue hemos dicho de las rocas metamórficas, !ue el esfuerzo compresivo se concentra más en los puntos en los !ue los granos minerales están en contacto, provocando la migración de la materia mineral de las zonas de esfuerzo elevado a las zonas de esfuerzo ba0o 3v7ase la #igura %ET?216 &omo consecuencia, los granos minerales 3y la unidad de roca6 tienden a acortarse en dirección paralela al plano del má=imo esfuerzo y a alargarse en dirección perpendicular a la de mayor esfuerzo
A. Estratos antes de la deformación B.COMPRENSI8N.2 Los esfuerzos compresionales asociados con las colisiones de las placas tienden a acortar y engrosar la corteza terrestre mediante pliegues y fallas C. TENSI8N.2 Los esfuerzos tensionales en los bordes de placa diver!entes tienden a alargar los cuerpos rocosos mediante el deslizamiento a lo largo de las fallas en Ia corteza superior y el flu0o d>ctil en prrofundidad D. CI$ALLA.2 Los esfuerzos de cizalla en los bordes de placa pasivos tienden a producir desplazamientos a lo largo de las zonas de falla el lado derecho del diagrama ilustra la deformación de un cubo de roca en respuesta a los esfuerzos diferenciales !ue se ilustran en los diagramas correspondientes de la iz!uierda &uando el esfuerzo tiende a alargar o a separar unaunidad rocosa, se conoce como esfuerzo tensional 3tenderer4 estirar6 "onde las placas se están separando 3l8mites de placa divergentes6 , los esfuerzos tensionales tienden a alargar Ios cuerpos rocosos situados en la corteza superior mediante el desplazamiento a lo largo de las fallas or otro lado, en profundidad el desplazamiento es consecuencia de un tipo de flu0o plástico
TECT8NICA DE PLACAS Las placas tectónicas se desplazan unas con respecto a otras con velocidad de ,1 cm por a*o Las placas interaccionan unas con otras a trav7s de sus fronteras o l8mites provocando+
#$R%A&I:' "E &$$R"ILLERA(+ BI%ALA/A(, ALE(, IRI'E$(, ET& (I(TE%A "E #ALLA(+ #ALLA "E (A' A'"RC( TERRE%$T$( "E;I"$ AL &$'TA&T$ $R #RI&&I:' E'TRE L$( ;$R"E(
E=plica por!ue los terremotos y volcanes se concentran en regiones concretas del planeta, como lo es EL &I'T.R$' "E #.E-$ "EL A&D#I&$
FACTORES :UE AFECTAN A LA DEFORMACI8N
"uración del esfuerzo Los materiales !ue se comportan elásticamente frente a un esfuerzo de una determinada intensidad, pueden deformarse plásticamente, o incluso fracturarse, si dicho esfuerzo act>a durante un periodo largo de tiempo
E=perimentalmente se ha podido comprobar !ue las rocas se comportan más plásticamente ba0o una presión de confinamiento elevada
La temperatura tambi7n hace variar el comportamiento de las rocas frente a los esfuerzos, aun!ue el efecto es diferente en cada tipo de roca
La presencia de agua aumenta la plasticidad de las rocas (i la presión de fluidos es muy elevada, la roca se vuelve más frágil
La e=istencia de planos de estratificación o es!uistosidad hace variar el comportamiento de las rocas dependiendo de la dirección del esfuerzo en relación con estos planos
En las mismas condiciones, los distintos tipos de r ocas se comportan de manera diferente Los materiales !ue ante esfuerzos crecientes se rompen, sin sufrir apenas deformación plástica, se dice !ue son frágiles o competentes5 si sufren una deformación amplia antes de romperse, se dice !ue son d>ctiles, plásticos o incompetentes
TIPOS DE DEFORMACI8N
DEFORMACI8N EL;STICA( el material se deforma, pero cuando cesa el esfuerzo, la deformación desaparece 3por e0emplo una goma elástica6 Es, por tanto, una deformación reversible
DEFORMACI8N PL;STICA( la deformación se mantiene aun!ue el esfuerzo desaparezca 3como ocurre con la plastilina6 La deformación es irreversible
DEFORMACI8N FR;%IL( El material se fractura como respuesta al esfuerzo 3ser8a el caso de un vidrio roto6 Al igual !ue la anterior, tambi7n es irreversible
PLIE%UES Los pliegues son deformaciones d>ctiles 3continuas6 de las rocas, generalmente sedimentarias, producidas por fuerzas de compresión (u magnitud var8a desde unos pocos mil8metros 3micropliegues6 hasta decenas de ilómetros (e visualizan fácilmente por la p7rdida de horizontalidad de los estratos
ELEMENTOS DE UN PLIE%UE
&harnela+ zona de mayor curvatura del pliegue
L8nea de charnela o e0e de pliegue+ l8nea !ue une los puntos de mayor curvatura de una superficie del pliegue
"irección+ ángulo !ue forma el e0e del pliegue con la dirección geográfica norte?sur
lano a=ial+ plano !ue contiene todas las l8neas de charnela y corta el pliegue
'>cleo+ parte más comprimida y más interna del pliegue
#lancos+ mitades en !ue divide el plano a=ial a un pliegue
TIPOS DE PLIE%UES or la disposición de sus capas seg>n antigFedad+ ?
Anticlinales+ los estratos son más antiguos cuanto más hacia el n>cleo El pliegue es conve=o hacia arriba siempre !ue no se haya invertido su posición por causas tectónicas
?
(inclinales+ los estratos son más 0óvenes cuanto más hacia el n>cleo El pliegue es cóncavo hacia arriba siempre !ue no se haya invertido su posición por causas tectónicas
or su forma+ &uando se desconoce la edad de los estratos !ue forman los pliegues, se denomina antiforme al pliegue conve=o hacia arriba5 y sinforme al pliegue conve=o hacia aba0o ?
Antiforme+ El pliegue es conve=o hacia arriba, todo pliegue antiforme de primera generación es un anticlinal
?
(informe+ El pliegue es cóncavo hacia arriba o conve=o hacia aba0o, todo pliegue sinforme de primera generación es un sinclinal
or su simetr8a+ ?
(im7tricos respecto del plano a=ial
?
Asim7tricos respecto del plano a=ial
or la inclinación del plano a=ial+
?
Rectos+ el plano a=ial se encuentra en posición vertical
?
Inclinados o tumbados+ el plano a=ial se encuentra inclinado
?
Recumbentes+ el plano a=ial se encuentra muy inclinado u horizontal En estos casos se puede producir una inversión del registro estratigráfico
Los pliegues no se suelen encontrar aislados, sino !ue se asocian Las asociaciones más sencillas de pliegues son+
G
I"'cl!n'&!'+ los e0es de los pliegues son paralelos
G
Ant!cl!n'&!'+ los e0es de los pliegues convergen por deba0o del pliegue, de modo !ue el con0unto de pliegues tiene forma de anticlinal
G
S!ncl!n'&!'+ los e0es de los pliegues convergen por encima del pliegue, de modo !ue el con0unto de pliegues tiene forma de sinclinal
FALLAS
Las fallas, al igual !ue las diaclasas, son fracturas o dislocaciones 3deformaciones frágiles6 !ue se producen en las rocas de la corteza terrestre, pero a diferencia de a!u7llas e=iste desplazamiento de los blo!ues resultantes de la fracturación Este movimiento puede producirse en cual!uier dirección, sea vertical, horizontal o una combinación de ambas
ELEMENTOS DE UNA FALLA
;lo!ues o labios+ cada una de las partes divididas y separadas por la falla
Labio hundido+ el !ue !ueda en posición inferior con respecto al otro
Labio levantado+ se mantiene elevado con respecto al hundido
%uchas veces no se puede saber si se ha hundido uno o se ha levantado el otro debido a la erosión (ólo podemos observar el movimiento relativo de uno con respecto al otro
lano de falla+ el plano de rotura por el !ue se ha producido el desplazamiento (irve para orientar la falla
Salt'( es la magnitud del desplazamiento
TIPOS DE FALLAS
ESTRUCTURAS MIXTAS
B!-l!'g&a9
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