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Apuntes de Geologa Estructural U

Apuntes de Geologa Estructural U.N.S.a. Carrera de GeologaTEMA 1: INTRODUCCIONLa geologa estructural: objetivos y niveles de aplicacin:La geologa estructural es la rama de la Geologa, que se encarga del estudio de la deformacin de las rocas, y los esfuerzos que la causa. Como ciencia, surge en el siglo XIX, con el nacimiento de la geodinamica, una de las 3 ramas en las que se dividira posteriormente la geologa. La geodinamica es la ciencia encargada en el estudio y descripcin de los procesos exgenos y endogenos que dan lugar a las estructuras observadas en la superficie.Las otras dos ramas, son denominadas tectnica y geologa estructural. La primera, es definida por Nauman en 1850, y cuyo trmino proviene del griego (tekto: constructor, arquitecto). La segunda, es definida posteriormente, en 1905 por Geikie, cuyo trmino derivado del latn (struere: construir).

La geologa estructural, estudia la forma, distribucin y estructura interna de las rocas, haciendo especial nfasis en los procesos que intervienen en su deformacin, a distintas escalas, (de afloramiento a muestra en mano). Por su parte, la tectnica se refiere a la arquitectura global del planeta, sobre todo en su parte ms superficial, sobre todo, en la litosfera.

Entonces, la geologa estructural, describe a las rocas, detallando de los procesos que pudieron haber actuado en su deformacin, la sucesin de los mismos, y los procesos que tienen lugar en la corteza terrestre, mientras que la tectnica, tiene un alcance a nivel de litosfera, con los procesos asociados a esta, implicando, por la sencilla razn que no se tiene una observacin directa, la asociacin con distintas ramas de la geologa, como la geofsica y la geodesia.Dentro de la GE, existe una doctrina llamada Anlisis estructural, que se encarga de implementar, mtodos que incorporen a la fsica, qumica y matemtica, en el estudio de las estructuras, y los procesos que las generan.La GE, tiene como objetivo la caracterizacin de las estructuras de deformacin en su geometra, para conocer el flujo y direccin respetada por las partculas, en un aspecto cinemtica, y futura comprensin de la magnitud y direccin de las fuerzas y esfuerzos actuantes e involucradas (conduccin o dinmica).

Relacionado a lo primero, otro objetivo de la GE, es lograr modelos, que expliquen las estructuras descripta, en una escala relacionada, y que nos permitan entender la mecnica terrestre.

Relacin con otras disciplinas:La GE se relaciona con la geomorfologa, mineraloga, petrologa, sedimentolgica, geotecnia, paleontologa y cartografa geolgica, entre otras.Conceptos de analisis geomtrico, analisis cinemtico y anlisis dinmico: Anlisis geomtrico: Se interpretan y describen las estructuras, segn la orientacin, tamao y distribucin tridimensional.

Anlisis cinemtica: Estudia la evolucin especifica de la estructura, a lo largo del tiempo, desde un estado in deformado, hasta la configuracin actual de la estructura.

Anlisis dinmico: Se utilizan los conocimientos de la fsica del medio continuo, para la interpretacin de la respuesta de las rocas, segn las determinadas fuerzas aplicadas sobre ellas. Se describen desplazamientos (deformaciones, traslaciones), que dan lugar al estado actual de la roca. Asimismo, nos permite realizar un modelo de esfuerzo, y la naturaleza de las fuerzas que causan dicha deformacin.Mtodo de estudio y escalas de observacin. Observaciones y representacin de estructuras en mapas y perfiles geolgicos.El anlisis logrado por un gelogo estructural, comienza, en la observacin, del tipo geomtrica, de la roca, realizando medidas y conociendo la escala. Posteriormente consiste en la reconstruccin de la historia de deformacin, que por ultimo, permite la interpretacin de los esfuerzos actuantes en la misma.

El mapa geolgico, y el perfil asociado, son modelos, logrados a partir de datos obtenidos en el campo, (en cuanto a mediciones y observaciones realizadas, o en ncleos de perforacin) e inferencias realizadas. Cuando no se observa de forma directa la roca estudiada, se realizan ajustes en cuanto a interpretaciones de campo, para inferirlas y lograr un mapa geolgico completo.

Para que una inferencia, o reconstruccin sea valida, se utiliza el concepto de conservacin de superficie. Esto implica que al momento de la deformacin de la roca, su superficie rea, se mantiene constante. En el proceso de reconstruccin a la horizontal de un perfil donde se observa roca deformada, las interfaces litolgicas deben recuperar su posicin previa a la deformacin, de forma tal que no existan huecos ni solapamientos.

Aplicaciones practicas de la geologa estructural:La GE tiene aplicaciones, en geologa del petrleo, geologa de yacimientos econmicos, determinacin de peligro ssmico, y otros riesgos geolgicos, geologa ambiental, hidrogeologa, geotecnia y geologa aplicada a obras civiles, para conocimiento personal, de formacin de orogenias, o evolucin del planeta, polaridad de estratos a partir de la paleontologa, entre otrasMtodo de estudio y escala de observacin, estan intimamente relacionado con el trabajo buscado. Cuando realizamos un trabajo superficial, nos referimos si o si, a los datos obtenidos de la observacin directa en el campo. Cuando se busca un trabajo a profundidad, se utilizan tecnicas de la geofisica, como la prospeccin ssmica, que puede ser de reflexin (a pequea y mediana profundidad) y de refraccion (a profundidades elevadas).Niveles estructurales

Son los diferentes dominios en la corteza terrestre, donde los mecanismos permanecen iguales. El termino nivel, indica la superposicin de los dominios, uno sobre otros, siendo el tipo de material, el que determina el comportamiento y la formacin de una estructura, ante un esfuerzo. Nivel superior: Conformado por rocas frgiles, con una deformacin determinada por rupturas. Sin pliegues y con numerosas fallas, donde el mecanismo elemental es el cizallamiento. Nivel medio: Se observa deformacin del tipo dctil, o plstica, donde el dominio esta conformado por pliegues, de igual espesor, y posible plegamiento secundario, con variacin en los espesores. El mecanismo es de flexin. Nivel inferior: Las rocas estn semifundidas, que con la variacin en profundidad, observamos que en la parte mas superficial, predominan rocas con esquistosidad, mientras que en el extremo inferior, son fundidas. Se observan tambin, pliegues anisopacos (distinto espesor). El mecanismo elemental es el aplanamiento, mientras que el secundario, es el metamorfismo y flujo.TEMA 2: ESFUERZO

Tipos de fuerzas que actan sobre las rocas

Se define a fuerza, como una magnitud vectorial, que tiende a producir, o lograr un cambio, en el movimiento, o la estructura interna de un material, es decir, a lograr una deformacin. En el SI (Sistema internacional) la unidad de fuerza, es el Newton (N).

Las fuerzas de cuerpo o masicas (body forces), son las determinadas, por una relacin directa con la masa del cuerpo al cual se aplican, aunque el origen de estas, puede deberse a causas externas. Son fuerzas de cuerpo, las inducidas por la gravedad, la centrifuga, o las producidas por campos magnticos. En el estudio de los procesos que logran deformaciones en las rocas, las que tendremos en cuenta, son las producidas por la gravedad.

Las fuerzas de superficie, son aquellas que no guardan ninguna relacin con la masa del cuerpo al cual se aplican, y siempre son debido a causas externas al mismo. Se dividen en simples y compuestas.

Simples: tienden a producir movimiento.

Compuestas: tienden a producir distorsion.

Las compuestas consiste en un par de fuerzas, que se encuentran actuando en sentido contrario, siendo tensinales o extensionales, cuando divergen, mientras que compresionales o compresivas, cuando convergen hacia el cuerpo. Un par de fuerzas actuando en sentido contrario, determinadas por dos rectas paralelas, constituyen lo llamado par de fuerzas, o dupla.

Concpto de esfuerzo. Componentes de esfuerzo. Diagrama de Mohr para los esfuerzos

El esfuerzo (stress) es definido como la fuerza por unidad de superficie, que soporta, o es aplicada, sobre un plano cualquiera de un cuerpo. Esta fuerza no genera el mismo esfuerzo sobre cada una de las superficies del cuerpo, pues al variar la superficie (la direccin de la misma con respecto a la fuerza aplicada),varia la relacin fuerza/superficie. En el Sistema Internacional, la unidad del esfuerzo es el pascal (Pa).La gravedad, genera la llamada presin litostatica, que es la presin ejercida sobre un punto de la Tierra, debido al peso de la roca que tiene por encima. Esta presin litostatica es calculada de la forma: P=d.g.z siendo d (densidad media de la roca suprayacente), g (aceleracin de la gravedad), y z (profundidad del punto determinado)

En geologa, se admite que las deformaciones son tan lentas, que resultan incapaces de apreciar en el tiempo humano, de forma que puede llegar a considerarse en un instante dado, que los cuerpos estan en equilibrio. Aplicando la 3ra ley de Newton que nos dice, que para un cuerpo en movimiento constante, o en reposo, al cual se le aplica una accin (fuerza), existe una reaccin idntica en magnitud y direccin, y de sentido contrario. Entonces podemos considerar que sobre una superficie, un esfuerzo es causado por una pareja de fuerzas, actuando en la misma direccin y en sentido contrario, de forma tensional, compresiva o como cupla. Esto vale tanto para la presin litostatica, como para los esfuerzos causados por fuerzas de superficie.A partir de una reconstruccin, podemos observar la variabilidad de los esfuerzos segn la superficie sobre las que actan las fuerzas. As entonces, sobre una superficie S, perpendicular a la fuerza actuante F, el esfuerzo estara determinado por la forma E=F/S. Ahora, si disponemos de una superficie S, no ortogonal a la fuerza ac