deformaciÓn discontinua geologia

MECANISMOS DE FRACTURAS, DIACLASAS,ESTILOLITOS, VENAS (GRIETAS) RELLENAS YFALLAS

Deformacin DiscontinuaDos estructuras bsicas:-Fallas:

- Juntas

Discontinuidad en la cual un bloque se ha deslizado respecto a otro

Cuando un bloque se separa de otro pero sin deslizamiento

=> RompimientoFRACTURA

latn fractus que quiere decir rotura

Fractura de Roca -> dependiente:- Presin de Confinamiento- Presencia de Fluidos

-Temperatura (no mucho)

latn fractus que quiere decir rotura

Geologa -> discontinuidad planar o curviplanar que se forma como resultado de un proceso de deformacin frgil en la corteza terrestre

DIACLASAS

Se forman por tensin en respuesta a esfuerzos tectnicos y termales.

Hay desplazamiento de bloques muy muy pequeo y perpendicular a lafractura. Normalmente los bordes estn juntos.

Las diaclasas como fracturas individuales tienen longitudes yespaciamiento de metros y decenas de metros pero consideradas comojuegos pueden alcanzar desarrollos regionales en continuidad.

Las diaclasas muy finas y de espaciamiento pequeo, inferior a doscentmetros reciben la denominacin de clivaje de fractura.

Cuando se presentan caractersticamente ms de un juego de diaclasas,que generalmente tienen una relacin de angularidad (conjugadas), sehabla de sistemas de diaclasas; como los que forman la disyuncincolumnar en basaltos, por ejemplo.

D.C.D.D.

DEFORMACIONDISCONTINUA

D.D.

DEFORMACION CONTINUA

D.C.

D.C.D.D.

D.C.D.D.

Types of brittle deformation. (a) Orientation of the remote principal stress directions with respect to anintact rock body. (b) A tensile crack, forming parallel to 1 and perpendicular to 3 (which may be tensile).(c) A shear fracture, forming at an angle of about 30 to the 1 direction. (d) A tensile crack that has beenreoriented with respect to the remote stresses and becomes a fault by undergoing frictional sliding. (e) Atensile crack which has been reactivated as a cataclastic shear zone. (f) A shear fracture that has evolvedinto a fault. (g) A shear fracture that has evolved into a cataclastic shear zone.

3 Modos de rompimiento

DesgarreDeslizamientoApertura

FallasJuntas FallasJuntas

- esfuerzos tensionales - esfuerzos de cizalla

Fracturas de Tensin

=> segn superficies perpendiculares a direccin deesfuerzo tensional dondebloques tienden a separarse yformar hueco

Fracturas de Cizalla

=> Bloques no se separan, sino se deslizan uno sobre otro

Movimiento paralelo a superficie de fracturay perpendicular a borde de propagacin

Movimiento paralelo a superficie de fractura y paralelo a borde de propagacin

Movimiento perpendicular a superficie de fractura

A cross-sectional sketch of a crystal lattice (balls are atoms and sticks are bonds) in whichthere is a crack. The crack is a plane of finite extent across which all atomic bonds arebroken.

Planos de fractura y su relacin con los esfuerzos principales: A la derecha, proyeccin estereogrfica y esfuerzos principales.

Geometra de una fractura con forma de cuchilla y sistema dereferencia utilizado.

1. Importancia de las diaclasaso Reconocimiento, presentacin y clasificacin Sistemticas: sets o familias, sistemas No sistemticaso Morfologa de la superficie de diaclasa Estructuras en pluma y concoidaleso Relaciones con campos regionales de esfuerzo Evolucin temporal

DIACLASAS

Evolucin temporalo Relaciones con otras estructuras Pliegues Fallas Cuerpos plutnicos (granitos) Origen Carga litosttica Esfuerzo residual Levantamiento y denudacin Mtodo de trabajo

FRACTURAMIENTO Y DIACLASAS- Diaclasas(Joints):Fracturas que muestran un muy pequeo desplazamiento

normal a su superficie y nada o muy pequeo paralelo a su superficie

- Set de diaclasas: Diaclasas adyacentes con geometra comn.

- Diaclasas sistemticas: Poseen geometra planar, orientacin regular yparalela, y espaciemiento regular.

- Diaclasas no sistemticas: Diaclasas curvas y de geometra irregular.

- Zona de fracturas: Serie de fracturas paralelas asociadas muycercanamente y que se extiende mucho ms que alguna de las fracturasindividualesindividuales

- Sistema de fracturas: 2 ms set afectan el mismo volumen de roca

- Diaclasas columnares: Fracturas de extensin caractersticas de intrusionesgneas tabulares superficiales (diques, sills), perpendiculares al contactodel cuerpo intrusivo.

- Venas (o vetillas): Fracturas de extensin que son rellenas con depsitosminerales, llenos por minerales masivos o compuestos de granos decristal fibrosos como cuarzo o calcita. Los minerales fibrosos pueden serusados para interpretar la deformacin asociada con la abertura de lasvenas.

Las fracturas en la roca tienendos superficies paralelas (s.f.) quese encuentran en el frente defractura (f.f.), ms all de la cualno prosigue la ruptura.

Su interseccin con la superficieSu interseccin con la superficiedel terreno define la traza o lneade fractura (t.f.).

Pueden estar aisladas o formarzonas o fajas de fracturas en lasque estn asociadasmecnicamente.

Definicin: Fracturas sistemticas sindesplazamiento aparente

Tipos Geometra

Estructuras en la superficie Estructuras en la superficie Origen

Relacin con la macroestructura Evolucin

CLASIFICACIN

CLASIFICACIN GEOMTRICA

CLASIFICACION GENTICA

Distintos tipos de diaclasas segn su gnesis

A. No vinculadas directamente a esfuerzos regionales.Distribucin local.

1. Por contraccin de materiales.2. Por cambio de volumen durante la meteorizacin.3. Por fracturamiento hidrulico.3. Por fracturamiento hidrulico.4. Por emplazamiento de cuerpos gneos.5. Impacto de meteoritos

B. Vinculadas directamente a esfuerzos regionales.

1. Luego del ascenso y denudacin de la roca:a. Por descargab. Por relajacin2. Por deformacin tectnica

CLASIFICACIN

1. Clasificacin geomtrica en relacin a la estructura de estratificacin de las rocas que afectan:

Diaclasas de rumbo: su rumbo es subparalelo al rumbo de la estratificacin o bandas.

Diaclasas de manteo: su rumbo es subparalelo a la direccin de manteo de los estratos que afecta.

Diaclasas diagonales u oblicuas: su rumbo est entre el de la estratificacin y la direccin del manteo de los estratos

Clasificacin geomtrica

Diaclasas sistemticas

Diaclasas no sistemticas

Junta

Separacin en la roca en la que no ha habido cizalla, solo extensin

Sin Relleno -> Junta

Con Relleno -> Veta, Vena, Vetilla(precipitacin)

- Sistemticas

Suaves y planares con espaciamiento regular

Dique(Magma)

Fisura, Grieta

- Sistemas de Juntas

Conforman conjuntos de fracturas paralelassets

Conjuntos de fracturas -> sistemticos regionalmente

Dos o ms conjuntos de juntas

Clasificacin de las diaclasas

Sistemticas: aquellos grupos dediaclasas que son paralelas osubparalelas unas a otras ymantienen un espaciadoaproximadamente regular entreellas

Por relaciones de diaclasas con vecinasPor relaciones de diaclasas con vecinasse diferencian, adems, familias dediaclasas y sistemas de diaclasas (noconfundir con diaclasas sistemticas).- Familias de diaclasas: grupo formadopor todas las diaclasas sistemticas queaparecen en una regin.- Cuando existen dos o ms familias dediaclasas que se intersecan formandongulos ms o menos constantes sedenominan sistemas de diaclasas.

Diaclasas sistemticas

Diaclasas no sistmticas

+XX

J

- Estructuras de Lmina o Exfoliacin

Lminas (cscaras) delgadas, curveadas, generalmente convexas hacia arriba, paralelas a topografa local

Generalmente rocas granitoides y areniscas

Diaclasas primarias o Singenticas o noTectnicas

Generalmente rocas granitoides y areniscas

- Juntas de Enfriamiento

Contraccin Trmica

Rocas Volcnicas

Diaclasas diastrficas o Tectnicas

Diaclasas primarias o singenticas

Diaclasas diastrficas

Disposicin en pliegues y fallas

Asociadas a pliegues. Longitudinales, cruzadas, transversales y deestratificacin.

Asociadas a fallas. Diaclasas en peine, diaclasas pinadas.

Asociadas a zonas de cizalla frgil-dctil. Venas escalonadas.

Asociadas a disolucin. Estilolitas

Relacin entre diaclasas y pliegues, segn Hancock (1985).

Disposicin en pliegues y fallas

DIACLASAS Y EJE DE PLIEGUE:

-Oblicuas -Transversas -Longitudinales

DIACLASAS EN EL PERFIL

Fracturas en los internos y externos, producto de acortamiento y estiramiento originado por el plegamiento

Cruzadas (J1) Longitudinales (J2) Transversales (J3)

De estratificacin (J4) ?

DIACLASAS EN UN PLIEGUE

Gruneisen et al, 1973

DIACLASASY PLIEGUES

DIACLASASY PLIEGUES

Oblicuas

Transversas

DIACLASAS EN PLIEGUES

DIACLASAS EN PLIEGUES

Oblicua Rotacionales

Longitudinal

Transversa

Oblicua Rotacionales

Radiales

Relacin de las diaclasas con fallas normales, inversas y de desgarre. (a)Formation of joints in the hanging-wall block of a region in which normal faultingis taking place. (b) Formation of joints above an irregularity in a (reverse) faultsurface. (c) Pinnate joints along a fault.

(Dunne y Hancock 1994)

(Angelier, 1994)

EDAD EN DIACLASAS

Aspectos importantes a tomar en cuenta en la descripcinde las diaclasas

Para el estudio de las diaclasas debemos determinarvarias caractersticas de las mismas que se encuentranresumidas en la figura anterior. Estas caractersticasson: (1) la litologa que se ve afectada por lasdiaclasas; (2) la orientacin de las diaclasas; (3) lasrelaciones entre diaclasas sistemticas y cruzadas; (4)la forma de las diaclasas, planas o curvadas; (5) lala forma de las diaclasas, planas o curvadas; (5) lalongitud de las diaclasas en el afloramiento; (6) laaltura de las diaclasas; (7) el espaciado de las mismas;(8) el material de relleno o las ptinas; y (9) lageometra de su superficie.

9Esquema de una estructura plumosa donde se indican las diferenteszonas que se pueden encontrar en ella.

1. La zona de espejo (mirror zone): Esta zona se sitainmediatamente alrededor de del punto de origen y es una zonaplana y muy poco rugosa (de ah su nombre). Esta zona se apreciamejor en las fracturas de extensin desarrolladas en vidrio o enotros materiales muy homogneos o amorfos que en rocas u otrosmateriales con un tamao de grano relativamente grande.

2. Las lineas de Wallner (Wallner lines): Son rugosidades que seobservan en la regin de espejo en fracturas desarrolladas envidrio se denominan lineas de Wallner. Estas rugosidades surgende la interferencia entre el frente de la fractura y las ondas snicasque son ms rpidas. En las diaclasas en roca no se identificanestas lneas habitualmente, ya que las fracturas se desarrollan muydespacio y son sobrepasadas inmediatamente por las ondassnicas sin que se acoplen.

3. La zona de niebla (mist zone): Alrededor de la zona de espejo, sesita una zona donde la superficie de la fractura presenta ciertarugosidad. Esta rugosidad est formada por pequeas estras quetienen la forma de cuchillas de escala microscpica con sudimensin mayor paralela a la direccin de ruptura (Poncelet,1958). Estas rugosidades se producen a medida que la fractura se1958). Estas rugosidades se producen a medida que la fractura sepropaga con mayor velocidad y los esfuerzos existentes en elfrente de fractura permiten romper el material en direccionesoblicuas al plano de fractura.

4. La zona plumosa (hackle zone): La zona plumosa, que es la msevidente en las diaclasas desarrolladas en rocas, es ms rugosaque las anteriores y en ella se bifurcan las fracturas (Lawn yWilshaw, 1975). Generalmente la superficie de la diaclasa muestraestructuras plumosas en las que las barbas divergen de un eje(Woodworth, 1896; Kulander et al., 1979; Bahat, 1979 y Bahat yEngelder, 1984) y se hacen ms patentes y marcadas a medida quese van alejando del mismo. Hacia los bordes de la diaclasa, esta sesegmenta en una serie de planos ligeramente oblicuos a lasegmenta en una serie de planos ligeramente oblicuos a laorientacin del plano principal de fractura, formando lo que sedenomina borde de pluma (hackle fringe). Este borde estaformado por una serie de fracturas dispuestas escalonadamente(en echelon fringe cracks) a las que se denominan de maneraindividual plumas giradas (twist hackles) y se forman generalmentecuando el frente de la diaclasa se aproxima al lmite de una capa(Hodgson, 1061).

4Terminaciones de diaclasas (Twiss & Moore, 1992).

Ways in which individual joints die out. (A) Onejoint hooks and stops. (B) Two joints overlap,hook, and stop. (C) Two joints overlap, hook,and connect to form T-intersections. (D) Jointbreaks up at its tip line into en echelonsegments.

Esquema mostrando las relaciones geomtricas de las estructuras formadasen un sistema de cizalla izquierdo. R = Fracturas Riedel, son fracturas decizalla sintticas con el sistema de cizalla general, R = Fracturas conjugadasRiedel con cizalla antittica, en este caso cizalla derecha, T = Fracturas detensin (abiertas), son paralelas al esfuerzo principal mximo compresivo, XFracturas de cizalla derecha, P = Fracturas de cizalla sintticas con la cizallageneral.

Criterio de Riedel

T RR

P

20 7045 -10

R: Sinttica al movimiento de la falla principalT: Grietas de TensinR: Antittica al movimiento de la falla principalP: Antittica al movimiento de la falla principal, mayor cizalle.

Planos de cizalle=>Estriados

R,R,P,P, falla principal S

=>Extensin

Sin estras

Planos estriados

R: 20 falla principal

R: 70 falla principal

Planos sin estras de extensin: 45 falla principalPlanos sin estras de extensin: 45 falla principal

T

R

PR

PR y R mantean en el sentido que se movi el bloque

Fracturas rellenadas con material precipitado de un fluido

Vetas o Venas

Registro de Deformacin

Material Datable

Inclusiones Fluidas (presin temperatura de formacin)

Depsitos Minerales

- Sintaxiales -> material de misma composicin que roca encajonante

- Antitaxiales -> material diferente composicin que roca encajonante

Las grietas pueden estar rellenas de minerales fibrosos como carbonatos o cuarzo y sedenominan entonces venas o venillas.

La abertura de las grietas puede ser ocupada o inyectada por material magmticooriginando diques o filones capa intrusivos. Ej. diques radiales alrededor de centrosefusivos.

Las aberturas pueden serrellenas y ampliadas por laintrusin de material clsticosedimentario inyectado apresin: diques clsticos.

Grietas abiertas Diques clsticos Diques neptunianos

Las grietas abiertas en lasuperficie pueden serrellenas con nuevossedimentos que se acumulanencima. Diques neptunianos.

(Dunne y Hancock, 1994)

Estructuras relacionadas

VENAS (Vetas)What are veins? Simply speaking, a vein is a fracture filled with mineral crystals that

precipitated from a watery solution Quartz or Calcite

(b) Formation of asimple en echelonarray.

(c) Formation ofsigmoidal en echelonveins, due to rotationof the older, centralpart of the veins, and

part of the veins, andthe growth of newvein material at 45to the shear surface.

Vein fill types. (a) Blocky vein fill. (b) Fibrous vein fill.

Frecuentemente, los cristales crecen tapizando las paredesde la grieta, formando lo que se denominan drusas. Cuandolos cristales son alargados y perpendiculares a las paredesdan lugar a las llamadas texturas en peine, tpicas p. ej., delcuarzo. Muchas veces la apertura de las fisuras y laprecipitacin de cristales son procesos continuos y loscristales son aciculares y al crecer todos paralelos danagregados fibrosos con las fibras perpendiculares a la paredde la vena u oblicuas (Fig.5-17). Se denominan fibras dede la vena u oblicuas (Fig.5-17). Se denominan fibras decrecimiento sintectnico a estos cristales, que pueden crecerdesde las paredes de la vena hacia el centro o al revs. Amenudo las fibras son curvas, lo que indica que elmovimiento relativo de las paredes de la vena no ha sidosiempre en la misma direccin sino que ha variado enalgunos de los incrementos de su apertura (Fig.5-17). Lasfibras curvadas en forma de S se denominan sigmoidales.

Las venas se forman frecuentemente en arreglos. La imagen de la izquierdamuestra un grupo de venas originalmente formadas a un pequeo ngulo con lahorizontal. La interaccin entre ellas causa que se conviertan dentro de una nicavena horizontal con inclusiones de la roca de caja. La imagen de la derechamuestra un set de venas sigmoidales. Las venas no se forman todas a la vez yestn en diferentes estadod de desarrollo. El arreglo de venas sigmoidales sonfrecuentemente usadas como indicadores cinemticos.

Diaclasas plumosas de cizalleDurante un movimiento tectnico se puede abrirse pequeas fracturas, cuales se rellenan con calcita, yeso o cuarzo. La forma es siempre como un "S" y en dimensiones entre milmetros hasta metros.

Estructuras Plumosas

Similar a T, criterio Riedel

45

T

ESTILOLITASESTILOLITAS

Estilolitas son en un modo lo opuesto a las venas (de ah el trminoanti-fracturas que es usado). Se forman normales a la mximacompresin.

Disolucin continua / repetitiva sobre un plano Acumulacin de material insoluble (frecuentemente oscuro/opaco)

sobre la estilolita. Desarrollo de formas parecidas a escape, debido a diferencias en la

tasa de disolucin sobre uno y otro lado de la estilolita Desarrollo de formas parecidas a escape, debido a diferencias en la

tasa de disolucin sobre uno y otro lado de la estilolita Escape indica la direccin de acortamiento.

ESTRUCTURAS DE PRESIN-DISOLUCIN JNTAS ESTILOLTICAS

Morfologa Proceso gentico Relacin con la deformacin y esfuerzos Estikolitos Mtodo de trabajo Mtodo de trabajo

Medida Interpretacin

GRIETAS DE TRACCIN RELLENAS Geometra Orientacin respecto a esfuerzos Bandas de cizalla dctil-frgil

Asociacin con estilolitos

JUNTAS ESTILOLTICAS

Junta estiloltica

Grietarellenade calcita

JUNTAS ESTILOLTICAS

1

1

Anlisis de las diaclasas

Mapeo de diaclasas

Densidad de diaclasas

Importancia de diaclasas en Geotecniay/o Geomecnica

Estabilidad de taludes en minas (bancos y galeras), tneles y cortes de caminos

Ej Chuquicamata, Taludes Carretera, Tuneles.

NMERO DE FAMILIAS: PROYECCIN ESTEREOGRFICA

JJ

14

JJ

23

J5

deformaciÓn discontinua geologia

Documents