9 geologia estructural

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GEOLOGIA ESTRUCTURAL

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GEOLOGIA ESTRUCTURAL

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OBJETIVOS DE LA GEOLOGÍA ESTRUCTURAL

• Estudio de la fuerzas que deforman las rocas

• Estudio de las estructuras que se producen

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EVIDENCIAS GEOLOGICAS

• existen rocas que contienen fósiles que evidencian vida marina pero que se encuentran sus afloramientos por encima del nivel medio del mar actual.

• Las rocas sedimentarías presentan plegamientos y fracturas

ORIGEN DE LAS FUERZAS

Las fuerzas que deforman las rocas se deben a la dinámica de la tectónica de placas, su interacción a lo largo de los limites de las placas, debido a las corrientes de convección.

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CONCEPTOS

Deformación

Cualquier tipo de roca independientemente de su dureza tiene un punto en el que al aplicarle una fuerza se fractura o fluye. La deformación se entiende como el cambio en el tamaño, forma, orientación o posición de una masa de roca.

Fuerza

Es lo que tiende a poner en movimiento los objetos estacionarios o modifican los movimientos de los cuerpos que se mueven.

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CONCEPTOS

Esfuerzo

Cantidad de fuerza aplicada sobre una área determinada

TIPOS DE ESFUERZOS

ESFUERZO UNIFORME

Es cuando en punto se aplica igual esfuerzo en todas las direcciones.

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ESFUERZO DIFERENCIAL.

Es cuando se aplica un esfuerzo en direcciones diferentes.

TIPOS DE ESFUERZOS DIFERENCIALES

ESFUERZO COMPRESIVO (com = junto; premer = presionar). Esta asociado con las colisiones de las placas tectónicas, tienden a cortar y engrosar la corteza terrestre plegándola, fluyendo o fracturándose.

Los minerales tienden acortarse en dirección paralela al plano de máximo esfuerzo y alargarse en dirección perpendicular a este.

Mineral

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ESFUERZO TENSIONAL (tendere = estirar). El esfuerzo tiende alargar o separar una masa de roca y sucede en donde las placas tectónicas se están separando. Los esfuerzos tensiónales tienden alargar los cuerpos rocosos situados en la corteza superior mediante el desplazamiento a lo largo de las fallas.

Mineral

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ESFUERZO DE CIZALLA. Este tipo de esfuerzo sucede en los entornos próximos a superficies de debilidad paralelas o estrechamente espaciadas como son los planos de estratificación, foliación y las microfallas.

En los bordes de fallas transformantes los esfuerzos de cizallamiento producen desplazamientos a gran escala a lo largo de las principales zonas de falla.

Mineral

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¿CÓMO SE DEFORMAN LAS ROCAS?

Por lo general asociamos las rocas como un material duro, que al someterlas a un esfuerzo se quiebran, pero como es posible que se plieguen las rocas.

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En experimentos en el laboratorio se descubrió que cuando se aplica un esfuerzo gradualmente , las rocas responden primero a deformarse elásticamente. Los cambios resultantes de la deformación elástica son recuperables cuando cesa el esfuerzo como sucede en el caso de un sismo.

Si el esfuerzo continua y se sobrepasa el limite elástico, esta fluye (deformación dúctil) o se fractura (deformación frágil)

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA RESISTENCIA DE UNA ROCA

Los factores que determinan como se va a deformar una roca.• Temperatura• Presión de confinamiento• Tipo de roca• Contenido de fluidos• Tiempo

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FACTORES QUE INFLUYEN EN LA RESISTENCIA DE UNA ROCA

Temperatura y Presión de confinamiento

A temperaturas y presiones de confinamiento bajas (rocas próximas a la superficie), las rocas tienden a ser deformadas como un sólido frágil y se fracturan cuando se supera su resistencia.

A temperaturas y presiones de confinamiento elevadas, las rocas exhiben un comportamiento dúctil (La deformación dúctil es un tipo de flujo en estado sólido que produce un cambio en el tamaño y la forma de un objeto sin fractúralo).

MECANISMO

Este tipo de flujo en estado sólido en el interior de una roca es mediante el deslizamiento gradual y la recristalización a lo largo de planos de fragilidad en el interior de la red cristalina de los granos minerales. Esto implica el deslizamiento que altera la red cristalina y la inmediata recristalización que repara la estructura.

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Presión de confinamiento

intermedia

No deformado Presión de confinamiento

baja

Presión de confinamiento alta

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FACTORES QUE INFLUYEN EN LA RESISTENCIA DE UNA ROCA

Tipo de roca y contenido de fluidos

La composición mineral, textura y contenido de fluidos influyen mucho en como ésta se van a deformar

Las rocas cristalinas compuestas por minerales con enlaces moleculares internos fuertes tienden a fracturarse.

Las rocas sedimentarías débilmente cementadas o las rocas metamórficas que contienen zonas de debilidad como la foliación, son más susceptibles a experimentar deformación dúctil.

El contenido de fluidos en cantidades pequeñas, favorecen su deformación dúctil.

Rocas sedimentarias débiles

HalitaYesoLutita

Rocas con resistencia intermedia

CalizaEsquistoMarmol

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FACTORES QUE INFLUYEN EN LA RESISTENCIA DE UNA ROCA

Tiempo

Este factor es el único que no puede duplicarse en el laboratorio, sobre todo cuando se pretende demostrar como las rocas responden a pequeños esfuerzos aplicados durante largos intervalos de tiempo geológico.

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ESTRUCTURAS GEOLOGICAS

Existen estructuras geológicas que pueden abarcar desde sistemas montañosos hasta micropliegues y sin importar su escala se conocen como estructuras tectónicas.

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Si se considera una macro-estructura su representación cartográfica requiere de una recopilación de información en campo, actividad que se dificulta por las condiciones orográficas y vegetación. La información recabada se hace de los sitios en donde el sustrato rocoso es expuesto a superficie, estos lugares se conocen como afloramientos. Con esta información se reconstruye, la orientación y la forma de las estructuras geológicas.

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Buzamiento de (Capa, fractura o falla)

Angulo que forma un plano (Imaginario) con el plano de (Capa, fractura o falla)

TOMA DE DATOS ESTRUCTURALES

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Dirección o Rumbo de (Capa, fractura, falla).

Angulo que forma la línea de intersección del plano de (Capa, fractura o falla) y el plano de capa, con el norte magnético.

N 40° E

N 40°E SE30°

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INTEGRACIÓN DE INFORMACIÓN Y ELABORACIÓN DEL MAPA GEOLOGICO

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PLIEGUES

Los pliegues son ondulaciones semejantes a las ondas y son el producto del esfuerzo diferencial (compresivo)

PARTES DE UN PLIEGUE

Flancos.- Son los dos lados de un pliegue.

Charnela.- Es la línea que une los puntos de mayor curvatura de cada estrato.

Plano Axial.- Es una superficie imaginaria que divide el pliegue de la manera más simétrica posible

Eje.- Es la intersección del plano axial con la superficie del terreno

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TIPOS DE PLIEGUES

Los tipos mas comunes de pliegues son los anticlinales y sinclinales y dependiendo de las características que presenten es la forma como se le llame.

Anticlinal.- Es un pliegue convexo

Anticlinal simétrico.- Pliegue convexo en el que los flancos forman el mismo ángulo con su plano axial

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Anticlinal asimétrico.- Pliegue convexo en el que los flancos forman un ángulo diferente con respecto al plano axial

Anticlinal recostado.- Pliegue convexo en el que los flancos forman un ángulo diferente con respecto al plano axial y este ultimo forma un ángulo con el horizonte.

Anticlinal recostado

Charnela

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Anticlinal Buzante.- Pliegue convexo en donde el eje del pliegue penetra en el terreno

Sinclinal.- Pliegue cóncavo asociado siempre con los anticlinales, presenta las mismas variantes de los anticlinales como es:• Sinclinal simétrico. • Sinclinal asmétrico• Sinclinal recostado

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Domos

Domos.- Son estructuras de forma circular en donde su parte central fue levantada ya sea por un batolito o por intrusión salina. La característica principal es que los estratos buzan de forma radial y las capas mas jóvenes están en la parte externa del domo.

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Cubeta

Se puede decir que es la contraparte de un domo, las capas buzan hacia el centro de la estructura y los estratos mas jóvenes están en el centro

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FALLAS Y FRACTURAS

Las fallas son fracturas en la corteza terrestre a lo largo de las cuales se ha tenido un desplazamiento apreciable. Cuando se presenta este rozamiento en la zona de contacto de los dos bloques en movimiento se produce una trituración del material denominado salbanda de falla y si las condiciones lo permiten el material es demasiado triturado que la superficie de contacto o espejo de falla queda pulida y con estrías que indican la dirección del movimiento

CLASIFICACIÓN DE LAS FALLAS

Las fallas se clasifican por la dirección de su desplazamiento y son fallas con desplazamiento vertical y fallas con desplazamiento horizontal

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Fallas con desplazamiento vertical.

Son fallas en las que el movimiento es fundamentalmente paralelo al buzamiento o inclinación de la superficie de falla.

Es común en la practica denominar a la superficie rocosa que esta inmediatamente por encima de la falla como techo y a la superficie de roca inferior el piso

PisoTecho

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TIPOS DE FALLAS DE DESPLAZAMIENTO VERTICAL

Falla normal.- Se le domina así cuando el bloque del techo se desplaza hacia abajo en relación con el bloque del piso. La mayoría de las fallas normales tienen buzamientos de unos 60° que tienden a disminuir con la profundidad.

PisoTecho

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Estructuras geológicas formadas por fallas normales

Horst

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TIPOS DE FALLAS DE DESPLAZAMIENTO VERTICAL

Falla inversa.- Se le domina así cuando el bloque del techo se desplaza hacia arriba en relación con el bloque del piso. El ángulo de buzamiento es mayor a los 45°

Piso

Techo

Si el ángulo de buzamiento de la falla es menor de 45° se le denomina cabalgamiento

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FALLAS DE DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL

Son fallas en las que el desplazamiento es horizontal y paralelo a la dirección de la superficie de la falla.

Las fallas de desplazamiento horizontal consisten en una zona de fracturas aproximadamente paralelas, cuya anchura puede ser superior a varios kilómetros, sin embargo, el movimiento más reciente suele producirse a lo largo de una banda de tan solo pocos metros de ancho.

La morfología son valles lineales o depresiones que marcan la ubicación de estas fallas.

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¿Qué se puede hacer en el caso de identificar una falla geológica y su relación con una estructura civil?

Evitar construir sobre ella, dando un uso del suelo diferente a estas áreas.

Si la obra ya esta hecha hacer un estudio si esta activa o no. Si es activa modificar o destruir la obra civil

En el caso de que este inactiva, considerar la estructura de la misma y los factores que puedan desencadenar su activación, como es el caso de sobreexplotación de los mantos acuíferos, sismos y movimientos de masas