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LA DEFORMACIÓN DE LA CORTEZA Y LAS ROCAS METAMÓRFICAS

Rebolledo de las Torres (Bu)

1. Conceptos generales: Deformación y metamorfismo2. La Deformación de las rocas

• Esfuerzo• Curva de esfuerzo-deformación

3. Deformación Plástica (Continua)• Pliegues: Elementos geométricos y clasificación

4. Deformación Frágil (Discontinua)• Diaclasas• Fallas: Elementos y clasificación

5. Terremotos

6. Procesos metamórficos & Grado de Metamorfismo7. Clasificación de las rocas Metamórficas

• Texturas foliadas• Texturas granoblásticas

8. Rocas metamórficas comunes

La Deformación de la corteza y las rocas metamórficasEscuela de Arquitectura

TécnicaGEOLOGÍA

La Corteza terrestre se deforma de manera constante, a un ritmo elevado a escala geológica

Esta deformación es imperceptible para el hombre

a) Macroescala

Falla de San Andrés (California)Cordillera de los Apalaches (USA)

b) Mesoescala

1 m

c) Microescala

2 cm

• Escalas de la deformación

GEOLOGÍAEscuela de Arquitectura Técnica

1. Introducción

La correcta interpretación de las estructuras geológicas es fundamental para el desarrollo de la sociedad moderna.

Elementos determinantes para la obra pública, edificación civil, determinación de emplazamientos favorables para determinadesactividades, así como en la búsqueda y extracción de recursosnaturales.

Fuente: http://normalycorriente.com Fuente: www.geotecniaconsultores.comFuente: www2.warwick.ac.uk Museo Rio Tinto. Fuente:blog.fitopaldi.net


1. Introducción

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• Las rocas metamórficas resultan de la transformación de otras rocas previasen el interior de la corteza terrestre debido a una serie de procesosrelacionados con el calor, presión y circulación de fluidos hidrotermales.


1. Introducción

ESTADO SÓLIDO & ISOQUÍMICO

• El metamorfismo: proceso endógeno asociado a los tres tipos de límites de placas litosféricas

• Más frecuente en los límites de placas convergentes.


1. Introducción

• Existen varios tipos de metamorfismo (contacto, hidrotermal, regional …) en función del factor predominante (Temperatura, Presión, Fluidos) y lugar de emplazamiento.

DINÁMICO

REGIONALCONTACTO


1. Introducción

ROCAS SEDIMENTARIASSon las que resultan de la acumulación, compactación y cementación

de los productos de alteración mecánica y química.

7. Sedimentos y Rocas Sedimentarias Tema 03

Aunque representan el 5% del total de rocas de la corteza son lasmás abundantes en la superficie terrestre.

Depósitos detríticos terciarios del la Cuenca del Tajo. GuadalajaraCañón del Alto Tajo sobre Areniscas del Triásico Inferior. Guadalajara

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5. Terremotos





TécnicaGEOLOGÍA

Cuando los objetos son sometidos a Esfuerzo, éstos se deforman.

Fuente: www.kalipedia.com


2. La deformación de las rocas

ESFUERZOFuerza aplicada por unidad de superficie (Kg/cm2)

D = 1 gr/cm3

V = 5000 cm3

D = M/VM = 5000 gra) E = 5000 gr/ 100 cm2

E = 50 gr/cm2

b) E = 5000 gr/ 500 cm2

E = 10 gr/cm2

El Esfuerzo depende de la superficie sobre la que se aplica. Es inversamente proporcional a la superficie de aplicación.



ROCAROCAROCAROCA

Cuando las rocas son sometidas a un esfuerzo y la intensidad del esfuerzo es superior a la resistencia interna de la roca ► Deformación de la roca.

ROCAROCAROCAROCAROCAROCA

Relaciones válidas para cualquier material terrestre, natural o elaborado

DEFORMACIÓNHace referencia al cambio en la forma o en el volumen (o ámbos a la vez) de las rocas sometidas a un esfuerzo.



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b) Esfuerzo Tectónico (Diferencial)

Tipos de Esfuerzo:

El Esfuerzo tectónico (Diferencial) produce diferentes tipos de deformación (acortamiento, engrosamiento, estiramiento) en las diferentes direcciones del espacio.

La Presión Litostática (confinamiento) produce una compactación de la roca (pérdida de volumen)

a) Presión Litostática (Confinamiento)




• Compresivo

Genera un acortamiento en la dirección del esfuerzo y un engrosamiento en la dirección perpendicular.

La deformación se materializa mediante pliegues y fallas inversas.

Un único par de fuerzas que convergen entre sí.




• Distensivo

Genera un estiramiento en la dirección del esfuerzo y un adelgazamiento en la dirección perpendicular.

La deformación se materializa mediante fallas directas.

Un único par de fuerzas que divergen entre sí.




• Cizalla

Genera una deformación por desplazamiento de planos poco espaciados.

La deformación se materializa mediante fallas de desgarre (transformantes).

Dos pares de fuerzas que actúan en sentido contrario.



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Incr

emen

to d

el E

SFU

ERZO

Incremento de la DEFORMACIÓN

Curva de Esfuerzo-Deformación

Deformación continua Deformación discontinua

Dominio Frágil

Límite de Elasticidad

Límite de PlasticidadResistencia Máxima

ROCAS DE ALTA DUCTILIDAD



Incr

emen

to d

el E

SFU

ERZO



Deformación continua Deformación discontinua

Dominio Frágil

Límite de Elasticidad

Límite de Plasticidad

ROCAS DE BAJA DUCTILIDAD



Incr

emen

to d

el E

SFU

ERZO



D. continua Deformación discontinua

Dominio Frágil

Límite de Plasticidad ROCAS FRÁGILES







5. Terremotos





TécnicaGEOLOGÍA

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Pliegue: Ondulación de las rocas

• Se reconocen muy bien en rocas sedimentarias; los planos de estratificación son magníficas superficies de referencia planas y horizontales antes de la deformación.

• Igualmente se reconocen en rocas metamórficas de bajo grado.

Cuarcita armoricana; Parque Natural del Monfragüe

Salvo escasas excepciones, se generan SIEMPRE por Esfuerzos Tectónicos COMPRESIVOS


3. Deformación plástica

Elementos geométricos de un pliegue

CharnelaPlanoAxial

Flanco

Eje

Eje



Tipos básicos de plieguesANTICLINALES SINCLINALES

Anticlinal de Benejuzar; Alicante Sinclinal en la Ctra de Humanes a Cogolludo; Guadalajara


3. Deformación plásticaGEOLOGÍAEscuela de Arquitectura Técnica


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Geometría de los pliegues

a) Depende de la orientación del Plano Axial




b) Depende del ángulo de inmersión del eje del pliegue




b) Depende del ángulo de inmersión del eje del pliegue



¿Qué es esto?

SINFORMA



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¿Qué es esto?

PLIEGUE



¿Qué es esto?

FLANCO



¿Qué es esto?

MONOCLINAL

CHARNELA



¿Qué es esto?

Pliegue volcado




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5. Terremotos





TécnicaGEOLOGÍA

FRACTURAS:Son planos de rotura de las rocas que se producen cuando los esfuerzos

tectónicos sobrepasan el Límite de Plasticidad de estas rocas

b) DIACLASASb) DIACLASASb) DIACLASASb) DIACLASASa) FALLASa) FALLASa) FALLASa) FALLAS

Plano de Falla


4. Deformación frágil

Tipos de Fallas

Esfuerzo tectónico distensivo

DIRECTA

Dependen del tipo de esfuerzo aplicado



Tipos de Fallas Dependen del tipo de esfuerzo aplicado

Esfuerzo tectónico compresivo

INVERSAINVERSA



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DESGARREEsfuerzo tectónico

De Cizalla

DESGARRE




DESPLAZAMIENTO OBLÍCUO

Esfuerzo tectónico mixtoCizalla – distensivo/compresivo



Sistemas Pliegue-Falla

Son consecuencia de un esfuerzo tectónico progresivo y constante, que sobrepasa los Límites de Elasticidad y Plasticidad

El esfuerzo tectónico es siempre COMPRESIVO



Sistemas Pliegue-Falla

En función del valor del desplazamiento inverso de los bloques a lo largo del plano de falla, hablamos de Cabalgamientos (decenas-centenas de mts) y

Mantos de Corrimiento (varios Kms de desplazamiento)



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Actividad de Control II:

Análisis de pliegues y fallasPincha en el siguiente enlace:

http://www3.uah.es/javier_gil_gil/1Docencia/arquitectura/acontrol_02.pdf

Fecha de entrega: Martes 21/10/2014 al comienzo de la clase de teoría

Trabajo individual


TécnicaGEOLOGÍA





5. Terremotos





TécnicaGEOLOGÍA

Intensidad de la deformación

TERREMOTOS:Brusca liberación de energía como consecuencia de la rotura y/o movimiento de dos masas de roca que son sometidas a esfuerzos tectónicos y deformadas

más allá del Límite de Plasticidad

La acción continuada del esfuerzo produce una deformación elástica/plástica, hasta que se acumula suficiente energía como para vencer el límite de elasticidad/plasticidad o el rozamiento interno de las masas de roca, produciéndose la fracturación/movimiento de los cuerpos de roca.


5. Terremotos

La energía acumulada se libera en forma de vibraciones del terreno que se transmiten en todas las direcciones del espacio: ONDAS SÍSMICAS


5. Terremotos

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5. Terremotos

Para completar capítulo de terremotos:

• Tarbuck & Lutgens (2005): Capítulo 11

• Monroe et al., (2008): Capítulo 8





5. Terremotos





TécnicaGEOLOGÍA

Tª P

*

* Campo del Metamorfismo

El límite superior ► DIAGÉNESIS

El límite inferior ►MAGMATISMO


6. Procesos & Grado de Metamorfismo

Transformación de unas rocas en otras por efecto de la presión, Tª y la presencia de fluidos hidrotermales



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Tª P

El límite inferior ►MAGMATISMO

El metamorfismo ► las rocas se encuentran en estado sólido.El magmatismo ► las rocas se han fundido.

La existencia de un intervalo de fusión parcial da lugar a la aparición de una roca mixta, con un componente magmático y otro metamórfico: MIGMATITA

www.mineralienatlas.de



PROCESOS METAMÓRFICOS

1. Recristalización mineral; formación de nuevos minerales en equilibrio frente a las nuevas condiciones físicas (P, Tª). Algunos de estos minerales constituyen minerales índice que permiten reconocer el grado de metamorfismo sufrido por las rocas.

Se forma un nuevo cristal por reorganización interna de los componentes de los cristales preexistentes. Al variar las condiciones del medio (P, Tª), los cristales previos dejan de estar en equilibrio y empiezan a variar su estructura y/o su composición por difusión en estado sólido.



• La aparición de minerales índice indica la intensidad de los procesos quegeneran el metamorfismo: Grado de metamorfismo.




2. Recrecimiento cristalino (Blastesis); Incremento del tamaño de los minerales como consecuencia de altos valores de Tª. Produce un incremento del grado de cristalinidad de los minerales.

Fuente: www.virtualexplorer.com.au Blastesis en una Andesita (Pérmico; Atienza, Gu)



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3. Reorientación mineral; reorientación de los minerales planares(filosilicatos) y prismáticos (ciclo- e inosilicatos), disponiéndose paralelos entre sí y perpendiculares a la dirección del esfuerzo principal




4. Deshidratación; eliminación de todo el agua existente en el protolito, tanto la contenida en los poros de la roca, como el agua molecular existente en la estructura cristalina. Esta agua pasa a formar parte de los Fluidos Hidrotermales, químicamente muy activos.

Fuente: www.puntofinal.cl







5. Terremotos





TécnicaGEOLOGÍA

• La textura y la composición mineralógica son los criterios empleados paraclasificar las rocas metamórficas. Se reconocen dos tipos básicos en funciónde la textura: Foliadas y No Foliadas (granoblásticas).

Textura foliada de un esquisto Textura granoblástica de una cuarcita


7. Clasificación r. metamórficas

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FOLIACIÓN

Hace referencia a la disposición planar que adoptan los minerales o componentes de una roca.

Es característica (no exclusiva) de las rocas metamórficas, especialmente de las que han sufrido metamorfismo regional.

Para que puede producirse foliación en las rocas es necesario la presencia de minerales con hábitos planares (filosilicatos) y/o prismáticos (ciclo- e inosilicatos). Minerales equidimensionales no generan foliación.

La Foliación es provocada por esfuerzos compresivos direccionales que provocan el plegamiento y acortamiento de masas rocosas y la reorientación interna de sus minerales constituyentes



Biotita(Filosilicato del grupo de las micas)

Actinolita(Inosilicato del grupo de los anfíboles)



Se definen varios tipos de Foliación en función de la mineralogía a la que va asociada y al grado metamórfico que representan:

1. Pizarrosidad (Slaty cleavage): Superficies planares muy próximas y paralelas a favor de las cuales las rocas se lajan en capas muy delgadas y tabulares.

Pizarra

Grado Bajo

TEXTURAS FOLIADAS



Grado Medio

2. Esquistosidad (Schistosity): Cuando además de la disposición planarque definen los minerales planos, se produce un recrecimiento del tamaño de los minerales y estos pueden reconocerse a simple vista.

Grado Medio

TEXTURAS FOLIADAS



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3. Foliación s.s. (Bandeado neísico) Cuando el recrecimiento es máximo y los minerales se reordenan en bandas de colores claros (silicatos leucocráticos) y oscuros (silicatos ferromagnesianos).

Grado Alto

TEXTURAS FOLIADAS



Grado Alto

Son texturas de cristales equidimensionales (no hábitos prismáticos ni planares) que se producen por recrecimiento cristalino, mostrando numerosos puntos triples y disolución en los bordes, enriqueciendo los fluidos hidrotermales.

Cuarcita

TEXTURAS GRANOBLÁSTICAS

Está condicionada por la naturaleza del protolito (roca original), siendo éste una roca monomineral (Ej. Caliza, Yeso, Arenisca).

Cuarcita al microscopio







5. Terremotos





TécnicaGEOLOGÍA



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¿QUÉ PREGUNTO EN UN EXAMEN?

1.- ¿Qué tipo de fracturas se generan por esfuerzos compresivos?

2.- ¿Qué diferencia existe entre diaclasa y falla?

3.- ¿Qué tipo de deformación y de esfuerzo ha sufrido una roca plegada?

4.-¿Qué tipo de estructuras geológicas se generan por esfuerzos distensivos?

6.-¿Cuándo y dónde se producen los terremotos?

7.- ¿Qué caracteriza las texturas granoblásticas?

8.-¿Qué clases de minerales permiten el desarrollo de foliación?

9.-¿Qué proceso/s metamórfico/s aumenta/n el grado de cristalinidad de una roca?

10.-¿Qué es un mineral índice y bajo qué proceso se genera?

11.-¿De qué depende que una roca metamórfica desarrolle una textura foliada o granoblástica?

5.- ¿Qué tipo de esfuerzo y estilo de deformación dan lugar a un pliegue sinclinal

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