ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS

La geología estructural es la rama de la geología que estudia las estructuras geológicas presentes en la corteza terrestre, ya sea de todo el planeta o de una determinada región. En los estudios geológicos de esta naturaleza se realiza la identificación y análisis de las principales estructuras geológicas, y su reconocimiento, para luego realizar el mapeo de las estructuras tectónicas de un determinado sector.

 

PRINCIPALES ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS

 
Como parte fundamental de cualquier estudio de estructuras geológicas presentes en un yacimiento, se deben distinguir los tipos de estructuras que están presentes en la roca. Su objetivo es identificar sus características e influencia en aspectos de seguridad tales como:

 

-La inestabilidad de un talud o galería por presencia de una falla (en este caso se debería contemplar la posibilidad de fortificar)

-La tendencia estructural definida con un plegamiento.

-La secuencia de encendido para que las operaciones de tronadura sean más eficientes, al existir planos de discontinuidad ya formados.

 

PLANOS GEOLÓGICOS Y ORIENTACIÓN

 
La mayoría las rocas de la corteza terrestre muestran varios tipos de planos geológicos, los que se puede agrupar en dos grandes categorías:

 
Foliaciones primarias

Son las estructuras que se originan antes de la litificación o formación de rocas. Por ejemplo: estratos, flujo magmático.

 
Foliaciones secundarias

que son aquellas que se originan después de la litificación, ya sea debido a fuerzas tectónicas presentes en la corteza terrestre (por ejemplo, diaclasas, fallas, esquistosidades) u otras causas, como por ejemplo, grietas de enfriamiento y estructuras sedimentarias (grietas de resecación). En varias regiones del mundo se encuentra más de una fase tectónica, lo que revela la formación de las rocas en diferentes momentos.

 
ORIENTACIÓN DE UN PLANO

 
Para definir matemáticamente la orientación de un plano (medido en grados) en la naturaleza se recurre a las propiedades de:

 
Dirección de inclinación

Marca hacia dónde se inclina el plano, o la proyección horizontal de la línea del máximo pendiente.

 
Rumbo

Es la línea horizontal de un plano y se puede definir como la línea que resulta de la intersección del plano geológico por un plano horizontal. Es posible imaginar este concepto a partir de una superficie de agua (que es siempre horizontal), en la cual se hunde el plano hasta la mitad. La línea hasta donde se moja el plano es el rumbo.

Manteo o buzamiento

Mide el ángulo que existe entre el plano y el plano horizontal.

 

DIACLASAS

 
Las diaclasas, que quiere decir juntas, son fracturas en las rocas que no presentan desplazamiento transversal que sea detectable, sólo manifiestan un poco de movimiento extensional.

 

Tipos de diaclasas

 

Las diaclasas corresponden a foliaciones secundarias, tanto de origen tectónico como no-tectónico, pero que no tienen desplazamientos. Entre ellas se distinguen:

 
Fisuras de enfriamiento: las que se originan durante el enfriamiento de una roca magmática. Como el material caliente ocupa más espacio que la misma cantidad de materia fría, al enfriarse el magma, se producen fracturas por la diferencia de volumen que se produce.

 
Grietas de desecación: durante la desecación de un barro o lodo bajo condiciones atmosféricas determinadas (sequedad, alta temperatura, radiación solar), al evaporarse el agua o la humedad contenida en él, disminuye el espacio ocupado por el material húmedo y la superficie se rompe en polígonos.

 
Fisuras de tensión gravitacional (origen tectónico): sobre estratos inclinados se puede observar bajo algunas condiciones, un deslizamiento de las masas rocosas hacia abajo. Al comienzo de este fenómeno se abren grietas paralelas al talud

 
Las diaclasas son las fracturas más frecuentes y se presentan en todos los tipos de rocas, especialmente, al nivel de la superficie y también a grandes profundidades. Estas fracturas pueden tener dimensiones que se extienden desde algunos milímetros hasta unos pocos metros. Normalmente se presentan en una masa rocosa, en la que se pueden observar grupos de diaclasas -estructuras paralelas o subparalelas- y/o sistemas de diaclasas que corresponden a aquellas que se cortan entre sí en ángulos definidos, y tienen una cierta simetría. Algunas diaclasas están rellenas con calcita u otros minerales.

 
FALLAS

 
La falla corresponde a la fractura que se presenta en las rocas a lo largo de las cuales ha tenido lugar un movimiento o desplazamiento. Este movimiento produce un plano o zona de falla, que pueden alcanzar un ancho que va desde milímetros hasta los cientos de metros. Los movimientos o desplazamientos (salto total) pueden ser pequeños (milímetros) o muy grandes llegando a alcanzar los cientos de kilómetros

 
TIPOS DE FALLAS

 
El movimiento en las fallas produce algunas estructuras o rocas especiales llamadas estrías, arrastres, brecha de falla, milonitas y diaclasas plumosas. Estas estructuras se pueden usar como indicadores directos de fallas. Según la dirección del desplazamiento se pueden distinguir dos grandes grupos de fallas:

 

Fallas con desplazamiento vertical: Son aquellas donde el movimiento es fundamentalmente paralelo al buzamiento o manteo de la superficie de falla. Este tipo de movimiento puede producir pequeños resaltes denominados escarpes de falla, producidos por desplazamientos generados por terremotos. Los movimientos verticales son fallas de ángulo, ya que el movimiento es a lo largo del manteo, hacia arriba o hacia abajo. Por el movimiento descendente del techo, las fallas con desplazamiento vertical acomodan el alargamiento o la extensión de la corteza. Las fallas con desplazamiento vertical a gran escala se asocian con estructuras denominadas montañas limitadas por fallas. Las pendientes de las fallas con desplazamiento vertical disminuyen con la profundidad y se reúnen para formar una falla casi horizontal denominada falla de despegue (a Estas se extienden varios kilómetros por debajo de la superficie y constituyen un límite importante entre las rocas situadas debajo (que exhiben deformación dúctil), y las situadas encima, las que demuestran deformación frágil a través de la formación de fallas.

 

Fallas normales o gravitacionales: 

 

Son aquellas fallas en las que el bloque de techo se desplaza hacia abajo en relación con el bloque de muro. (Bloque de techo es el más cercano a la persona, ver figura anterior). Cuando la roca sobre el plano de falla -que es el plano formado por el movimiento relativo de bloques- se mueve hacia abajo en relación con las rocas del pie, se producen esfuerzos tensionales que separan la corteza y provocan un levantamiento, el cual induce a que la superficie se estire y quiebre.

 
Este fenómeno produce estructuras tales como:

 
Graben o fosa tectónica o rift: que es un bloque central limitado por fallas normales, que se hunde a medida que las placas se separan.
Horsts o macizo tectónico: que corresponden a estructuras levantadas, que limitan los valles elongados producidos por los graben

 

La mayoría de las fallas normales o gravitacionales tienen buzamientos de unos 60º, los que tienden a disminuir con la profundidad, aunque algunas tienen buzamientos mucho menores, incluso algunos cercanos a la horizontal

 

Falla recta o de dirección

 

Son las también llamadas fallas de desgarre o cizalle, que tienen lugar por efecto adicional de un desplazamiento horizontal. Un ejemplo especial de este tipo de fallas son aquellas que desplazan a las dorsales oceánicas

 
Fallas inversas y cabalgamiento (o subescurrimiento)

 

Son las fallas con desplazamiento vertical en las que el bloque de techo se mueve hacia arriba con respecto al bloque del muro, por lo que reflejan un acortamiento de la corteza. Se denominan fallas inversas a las que tienen buzamientos superiores a 45º y cabalgamientos a aquellas cuyo buzamiento es menor a 45º. Las fallas inversas de alto ángulo (casi 90º) suelen ser pequeñas en cuanto al desplazamiento (centímetros) y acomodan desplazamientos locales en regiones dominadas por otros tipos de fallas. Aparecen en entornos torsionales.

 
Los cabalgamientos existen en todas las escalas, con desplazamientos de milímetros, de unos pocos metros, hasta desplazamientos de decenas de kilómetros. Los cabalgamientos son resultado de fuertes esfuerzos compresivos. En esos ambientes, los bloques de corteza se desplazan uno hacia el otro, haciendo que el techo se mueva hacia arriba con respecto al muro. La formación de cabalgamientos es más pronunciada en zonas de subducción y otros bordes convergentes, donde las placas están colisionando. Las fuerzas compresivas producen pliegues y fallas y provocan un engrosamiento y acortamiento del material implicado. En regiones montañosas, los cabalgamientos han desplazado los estratos hasta 50 km sobre las unidades de roca adyacentes, por lo que los estratos más antiguos se superponen sobre las rocas más jóvenes. La línea irregular entre las rocas marca el trazado de la falla. A veces queda un resto aislado de una lámina de cabalgamiento que fue dividido por las fuerzas erosivas del hielo y las aguas corrientes. A este bloque aislado se denomina klippe.

 

Mantos de corrimiento

 
Son pliegues-falla (pliegues tumbados) donde se producen cabalgamientos cuyo desplazamiento alcanza varios kilómetros de longitud. En este tipo de pliegues, los materiales que se desplazan (los superiores) se alejan de su origen, por eso se le llaman alóctonos, a diferencia de aquellos que permanecen en su posición original (los inferiores) que se denominan autóctonos. Cuando los materiales alóctonos (superiores) son erosionados, su ruptura puede provocar que afloren los autóctonos. Esta manifestación recibe el nombre de ventana tectónica. Asimismo, los materiales alóctonos podrían quedar aislados sobre los autóctonos por efecto de la erosión del manto de corrimiento. A este bloque aislado también se le denomina klippe.

 

Fallas con desplazamiento horizontal

 
También denominadas desgarres, son las fallas en las que el desplazamiento dominante es horizontal y paralelo a la dirección de la superficie de la falla. Por su gran tamaño y naturaleza lineal, muchas de ellas tienen una traza visible a lo largo de una gran distancia. Consisten en una zona de fracturas aproximadamente paralelas, cuyo ancho puede ser superior a varios kilómetros. El movimiento más reciente suele producirse a lo largo de una banda de pocos metros de ancho que puede cortar estructuras como los cauces de los ríos. Además, las rocas trituradas producidas durante la formación de la falla, son erosionadas con mayor facilidad, produciendo valles lineales o depresiones que marcan la ubicación de las fallas de deslizamiento horizontal

 
Según el movimiento horizontal a lo largo del rumbo de la falla, se distinguen:

 

Falla dextral: cuando el bloque de corteza del lado opuesto de la falla se mueve a la derecha, mirando hacia la falla.

Falla sinestral: tiene sentido de desplazamiento opuesto al dextral dependiendo del movimiento relativo. Muchas grandes fallas transcurrentes o de rumbo ocurren asociadas a los límites de placa.

Falla transformante: corresponde a una falla con desplazamiento horizontal que atraviesa la litosfera y acomoda el movimiento entre dos grandes placas de corteza. Si cortan la litosfera oceánica, conectan las dorsales oceánicas, y pueden acomodar el desplazamiento entre placas continentales que se mueven en sentido horizontal una con respecto a la otra

 

Otras clases de fallas

 
Fallas con desplazamiento oblicuo: corresponden a fallas con dirección de movimiento intermedia entre las fallas con desplazamiento vertical y horizontal.

De rotación o tijera: se forman por efecto del basculado de los bloques sobre el plano de falla (un bloque presenta movimiento de rotación con respecto al otro). Mientras que una parte del plano de falla aparenta una falla normal, en la otra parece una falla inversa.

Deformaciones mixtas: las deformaciones mixtas se dan cuando se combinan pliegues y fallas.

Sistemas de fallas subparalelas: mezcla de fallas horizontales y verticales.
Escamas tectónicas: pliegues en los cuales predominan las fracturas. Se denominan así por su semejanza con la disposición de las escamas de los peces

 

RECONOCIMIENTO DE FALLAS EN TERRENO

 
Para reconocer fallas en terreno es necesario identificar una serie de características del terreno mismo, como las siguientes:

 

Desplazamiento

El desplazamiento de una unidad o estructura geológica indica que existe actividad tectónica, y los desplazamientos tectónicos en el terreno marcan siempre una falla. A veces, se suele confundir un desplazamiento con la estratificación normal del terreno, sobre todo si las capas tienen una inclinación o se confunden con accidentes morfológicos.

 

Estrías

Son las líneas finas que se distinguen sobre un plano de falla. Estas líneas indican además la orientación del desplazamiento y muchas veces el sentido. Se encuentran en casi todos los lugares y su reconocimiento es fácil.

 

Diaclasas plumosas de cizalle

Durante un movimiento tectónico se pueden abrir pequeñas fracturas, que se rellenan con calcita, yeso o cuarzo. Estas diaclasas tienen siempre una forma de "S" y pueden alcanzar dimensiones que van desde milímetros hasta metros.

 
Arrastres

Cerca de una falla las rocas pueden deformarse plásticamente, y es posible observar un leve monoclinal hacia el plano de la falla. Las dimensiones de un arrastre pueden variar desde centímetros a metros. Normalmente las fallas grandes muestran este fenómeno.

 
Brechas de falla (kataclasita)

La energía del movimiento hace que algunas veces las rocas en la zona de falla se rompan y se quiebren, formando una brecha tectónica o brecha de falla. Las brechas de fallas normalmente muestran una dureza menor que las rocas no afectadas. Por eso, morfológicamente, una brecha de falla se ve como depresión.

 
Milonita

La milonita es una roca metamórfica que se formó por las fuerzas tectónicas. Los minerales (cuarzo) se ven elongados hacia la dirección principal del movimiento. Las milonitas son generalmente duras y bien resistentes a la meteorización.

 
Pliegues

Los pliegues son inflexiones o dislocaciones u ondulaciones, más o menos bruscas, que presentan las capas sedimentarias cuando son modificadas de su posición natural (la horizontal) por los agentes orogénicos . Estos agentes o fuerzas generan deformaciones plásticas y continuas tridimensionales, por lo que también se les llaman cuerpos geológicos.

Los pliegues suelen ser más habituales en rocas sedimentarias plásticas, como las volcánicas, aunque también se presentan en rocas metamórficas

 

ELEMENTOS DE UN PLIEGUE

 
Los pliegues están formados por un conjunto de elementos que permiten describirlos:

 
Charnela: Es la línea que une los puntos de máxima o mínima altura en cada capa, es decir, representa la máxima curvatura del pliegue, donde los estratos cambian el buzamiento. Un pliegue puede tener más de una charnela o ninguna, que se da cuando el pliegue es un semicírculo.

 
Plano axial: Es aquel que une las charnelas de todas las capas de un pliegue, es decir, el que divide al pliegue tan simétricamente como sea posible.

  

Eje axial: Es la línea que forma la intersección del plano axial con la charnela.

 
Flanco: Corresponden a los planos inclinados que forman las capas, o sea, los laterales del pliegue, situados a uno y otro lado de la charnela. Un pliegue es simétrico cuando posee los flancos iguales e igualmente inclinados y será asimétrico si tiene sus planos desiguales.

 
Cresta: Es la línea que une los puntos más altos de un pliegue.

 
Valle: Es la línea que une los puntos más bajos de un pliegue.

 
Núcleo: Es la parte más interna de un pliegue.

 

Dirección: Es el ángulo que forma la línea de intersección del estrato con el plano horizontal, tomado con respecto del polo norte magnético.

 
Buzamiento: O inclinación, es el ángulo que forma el plano del estrato con la horizontal.

 
Ángulo de vergencia o inmersión: Es aquel que forma el plano axial con la horizontal. Indica el sentido en que se inclina el plano axial.

 

TIPOS DE PLIEGUES

 
Existen diferentes tipos de pliegues los que se clasifican de acuerdo con la edad de los estratos y de acuerdo con la orientación que presente.

 
Según la edad de los estratos envolventes

Pliegues anticlinales: Se forman cuando los estratos más nuevos envuelven a los más antiguos. Estos pliegues presentan la parte convexa hacia arriba, presentando un aspecto de bóveda. Los flancos se inclinan en sentido divergente y los estratos más antiguos se sitúan en el núcleo.

 

Las principales características de los pliegues anticlinales son:

 

-El centro es un eje de simetría.
-Los dos lados del anticlinal muestran direcciones de inclinación diferentes.
-Los estratos se inclinan siempre hacia los flancos.
-En el centro el manteo es pequeño o cero (estratos horizontales)
-Del centro hacia los flancos el manteo se aumenta.
-En el centro (núcleo) afloran los estratos más antiguos y en los flancos los más jóvenes.

 
Pliegues sinclinales: Se forman cuando los estratos más antiguos envuelven a los más jóvenes. Sus flancos forman una U característica. Tienen la convexidad hacia el interior de la Tierra, adquiriendo una forma de cuenca o cubeta. Los flancos se inclinan en sentido convergente y los extractos más jóvenes se sitúan en el núcleo. Cuando se desconoce la edad de los estratos que forman los pliegues, se denomina antiforma al pliegue convexo hacia arriba, y sinforma al pliegue convexo hacia abajo.

 
Las principales características de los pliegues sinclinales son:

 

-El centro es un eje de simetría.
-Los dos lados del sinclinal muestran direcciones (de inclinación) diferentes y opuestas en 180º.
-Los estratos se inclinan siempre hacia el núcleo.
-En el centro, el manteo es pequeño o cero (estratos horizontales)
-Del centro hacia los flancos el manteo se aumenta.
-En el centro (núcleo) afloran los estratos más jóvenes y en los flancos los más antiguos.

Según orientación

 
Pliegues simétricos: Se distinguen cuando los flancos a ambos lados del plano axial divergen según un mismo ángulo. Por efecto de dos fuerzas iguales y opuestas, se forman pliegues rectos y simétricos, dos de ellos anticlinales (los de las crestas) y el otro sinclinal (el del valle).

 
Pliegues asimétricos: Se observan cuando los flancos a ambos lados del plano axial no divergen según un mismo ángulo. Por efecto de las fuerzas iguales y opuestas, se forman pliegues asimétricos, los que pueden ser inclinados, volcados, acostados o tumbados.

 
Pliegues asimétricos inclinados: Un pliegue asimétrico está inclinado cuando el ángulo formado por el plano axial con la horizontal es mayor de 45º.

 
Pliegues asimétricos volcados: Se distinguen cuando uno de los flancos se apoya sobre la parte superior del siguiente pliegue. El ángulo formado por el plano axial con la horizontal es menor de 45º.

Pliegues asimétricos acostados o recumbentes: se forman cuando el plano axial y los flancos son horizontales

 

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Fuente:
CODELCOEDUCA