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PARTE 1: RELACIÓN ENTRE ESFUERZO Y
DEFORMACIÓN.
Definimos deformación como un término general que se refiere a los cambios en la forma o el volumen (o ambos) de las rocas. Las rocas pueden arrugarse en pliegues o fracturarse como resultado del esfuerzo, que proviene de una fuerza aplicada sobre un área determinada de la roca. Si la intensidad del esfuerzo supera la resistencia interna de la roca, ésta sufre deformación, que por tanto es causada por el esfuerzo. El esfuerzo, en definitiva, es una fuerza, y suele expresarse en kg/cm 2.
Existen tres variedades de esfuerzo: compresión, tensión y cizalla, que se diferencian según la dirección de la fuerza aplicada:
- Compresión. Las rocas son apretadas y comprimidas por fuerzas dirigidas unas contra otras a lo largo de la misma línea. Las capas de la roca en compresión tienden a acortarse en la dirección del esfuerzo mediante pliegues o fracturas.
- Tensión. Es el resultado de fuerzas que actúan a lo largo de la misma línea pero con sentidos opuestos. Esta tensión tiende a alargar las rocas o separarlas.
- (^) Cizalla. En la cizalla, las fuerzas actúan en paralelo pero con sentidos opuestos, lo que da como resultado una deformación por desplazamiento a lo largo de planos poco espaciados.
Los geólogos hacen una clasificación de los tipos de deformación:
- Elásticas. Son aquellas en las que las rocas deformadas recuperan su forma original cuando las fuerzas deformantes se relajan. Sin embargo, las rocas no son por regla general muy elásticas, pero la corteza terrestre actúa elásticamente cuando está cargada de hielo glaciar y es apretada contra el manto.
- Plásticas. Cuando se aplica un esfuerzo sobre una roca, éstas responden primero de forma elástica, pero cuando superan su límite elástico, sufren una deformación plástica al ceder mediante pliegues o comportarse como un sólido quebradizo y fracturarse. Esta deformación es permanente, es decir, que la roca no recupera su forma original.
El que la deformación sea elástica o plástica depende del tipo de esfuerzo aplicado, la presión y la temperatura, el tipo de roca y el tiempo que las rocas están sometidas al esfuerzo. Así, un esfuerzo pequeño aplicado durante un período largo de tiempo hará que la roca se deforme plásticamente; por el contrario, un esfuerzo grande aplicado rápidamente sobre la misma roca terminará en fractura. El tipo de roca es importante, puesto que no todas las rocas poseen la misma resistencia interna y, por tanto, responden al esfuerzo de forma diferente; algunas rocas son dúctiles, mientras que otras son frágiles, dependiendo de la cantidad de deformación plástica que muestren. Así, las rocas frágiles apenas presentan deformación plástica antes de fracturarse, pero las rocas dúctiles sí que muestran una gran cantidad.
PARTE 2: ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS.
PARTE 2.1: DIRECCIÓN Y BUZAMIENTO DE LAS CAPAS
DE ROCAS DEFORMADAS.
Tras una deformación, las rocas pueden arrugarse en forma de pliegues o fracturarse. A cualquiera de estas características resultantes de la deformación se denomina estructura geológica.
Definimos dirección como la orientación de una línea formada por la intersección de un plano horizontal y un plano inclinado, esto es, el ángulo medido en un plano horizontal entre una línea horizontal contenida en ese plano y la línea del norte geográfico. Definimos buzamiento como la medida de la desviación de un plano inclinado del horizontal, por lo que hay que medirlo perpendicular a la dirección, esto es, el ángulo medido en un plano vertical entre la línea de máxima pendiente del estrato y una línea horizontal contenida en el plano vertical.
PARTE 2.2: PLIEGUES.
PARTE 2.2.1: ELEMENTOS DE UN PLIEGUE.
En los pliegues, las capas de las rocas se arrugan y doblan. Son fruto de la compresión, y se comportan plásticamente, esto es, la roca no recupera su forma original. Los diferentes elementos que componen un pliegue son:
Plano axial. Es el plano formado por los ejes del pliegue, o lo que es lo mismo, la bisectriz del pliegue.
- Eje del pliegue. Es la línea imaginaria de intersección entre el plano axial y un estrato.
- Flanco. Se denomina flanco a cada una de las zonas laterales de un pliegue, y se caracterizan por poseer un buzamiento determinado.
- Charnela. Es la zona del pliegue donde se mide la máxima curvatura, y sirve de intersección entre los flancos.
- Cresta. Es la línea imaginaria que une los puntos más altos o más bajos del pliegue.
PARTE 2.2.2: CLASIFICACIÓN DE LOS PLIEGUES.
Los pliegues se pueden clasificar atendiendo a muy diversos criterios clasificatorios. Atendiendo a la disposición general de los flancos existen cuatro tipos de pliegues:
- Monoclinales. Se basan en un doblez sencillo o flexión de las capas de la roca de modo horizontal o inclinado. Dicho de otra manera, un pliegue monoclinal no es más que la mitad de un pliegue anticlinal o sinclinal.
generalmente va asociado con una disminución del espesor de la charnela. Los pliegues resultantes suelen ser concéntricos.
- Plegamiento de flujo. Son propios de un dominio de alta presión y temperatura, deformando plásticamente los materiales. Se originan en capas de escasa rigidez donde los estratos tienen poco espesor y un ligero comportamiento viscoso.
- Plegamiento por cizallamiento o deslizamiento. Se producen fracturas y un movimiento interno a lo largo de los planos de fractura.
PARTE 2.3: FRACTURAS.
PARTE 2.3.1: TIPOS DE FRACTURAS.
Las fracturas se producen con la rotura de la roca siempre y cuando dicha roca esté sometida a una deformación y situada cerca de la superficie (con poca presión de confinamiento) o cuando la deformación sea muy intensa y la roca frágil. La fracturación puede producir un desplazamiento de las masas de roca situadas a ambos lados de la misma (fallas) o no (diaclasas).
PARTE 2.3.2: DIACLASAS.
Las diaclasas, por tanto, son fracturas a lo largo de las cuales no se ha producido movimiento en paralelo con la superficie de la fractura, aunque pueden abrirse, esto es, mostrar movimientos perpendiculares a la fractura. Las rocas cercanas a la superficie son quebradizas y, por ello, se fracturan cuando se las somete a un esfuerzo. Por consiguente, la práctica totalidad de estas rocas presentan diaclasas formadas en respuesta a la compresión, tensión y cizalla.
PARTE 2.3.3: FALLAS.
Las fallas poseen una serie de elementos:
- Bloques o labios de falla. Se corresponden con las distintas masas de roca situadas a ambos lados de la falla.
- Bloque o labio hundido. Se corresponde con la masa de roca que ha sufrido un desplazamiento hacia abajo, por lo que se sitúa debajo del plano de falla.
- Bloque o labio levantado. Se corresponde con la masa de roca que ha sufrido un desplazamiento hacia arriba, por lo que se sitúa encima del plano de falla.
- Plano o superficie de falla. Se refiere a la superficie que separa las masas rocosas y en la cual se produce el movimiento de los bloques de falla.
- Salto de falla. Es el desplazamiento relativo entre los dos bloques medido sobre el plano de falla, porque normalmente no podemos decir a ciencia cierta cual de los bloques se movió o si se movieron ambos.
- Escarpe de falla. Se refiere al relieve resultante en la superficie terrestre por la aparición de una falla.
Inclinación. Es el ángulo entre la línea de máxima pendiente del plano de falla y una línea horizontal medida sobre un plano vertical.
- Dirección. Es el ángulo entre una
línea horizontal contenida en el plano de falla y la horizontal que marca el norte geográfico, medido en un plano horizontal.
- Estrías de falla. Son los surcos marcados sobre el plano de falla por la fricción entre las dos masas rocosas. Suelen servir para marcar la dirección del desplazamiento y, en ocasiones, su sentido.
PARTE 2.3.4: CLASIFICACIÓN DE LAS FALLAS.
Los planos de falla se encuentran inclinados y se caracterizan por poseer una dirección y un buzamiento. En realidad, las dos variedades básicas de falla se definen según si los bloques de lados opuestos del plano de la falla se movieron en paralelo a la dirección del buzamiento (fallas con desplazamiento vertical) o a lo largo de la dirección (fallas de desplazamiento horizontal).
Así, todo movimiento en las fallas con desplazamiento vertical se produce en paralelo con el buzamiento de la falla, esto es, que el movimiento es vertical, ya sea hacia arriba o hacia abajo del plano de falla. Cuando el bloque levantado se mueve hacia abajo con respecto al bloque hundido (esto quiere decir que el bloque hundido se sitúa por debajo del plano de falla) se dice que se trata de una falla directa; por el contrario, una falla inversa será aquella en la que el bloque levantado se mueve hacia arriba con respecto al bloque hundido (así, el bloque levantado se sitúa por encima del plano de falla). Existe un tipo de especial de falla inversa denominada cabalgamiento, que se caracteriza por poseer una inclinación menor a 45º; cuando alcanza un gran desplazamiento recibe el nombre de manto de cabalgamiento, que se define como un conjunto de grandes cuerpos rocosos que han sido arrastrados sobre un sustrato largas distancias. En los mantos, el material desplazado se denomina alóctono, y el sustrato sobre el que viaja autóctono. Las fallas directas vienen dadas por la actuación de la distensión, mientras que las inversas derivan de la compresión.
Por otro lado, las fallas de desplazamiento horizontal, resultado de esfuerzos en cizalla, muestran un movimiento horizontal en el que bloques en lados opuestos de la falla se deslizan pasando uno al lado del otro; en otras palabras, todo movimiento se produce en la dirección de intersección de planos del plano de falla. Este tipo de fallas se subclasifican como destrales o sinestrales dependiendo de la dirección aparente de la separación. Así, si el desplazamiento relativo de la falla ha sido hacia la izquierda es sinestral, siendo destral si tal desplazamiento hubiese sido hacia la derecha (realmente, es clasificación depende desde donde se observe la falla).
Finalmente, existen algunos tipos de falla donde se dan tanto movimientos horizontales como verticales, y se denominan fallas de desplazamiento oblicuo.
PARTE 2.4: DIAPIRISMO.
Se define diapirismo como el proceso mediante el cual el material terrestre profundo se abre paso hacia niveles más someros. Suelen tratarse de materiales de alta plasticidad y baja densidad, como es el caso de los yesos, las arcillas, la halita... La ascensión de un diapiro puede suceder mediante dos mecanismos: por empujes tangenciales, por gravedad o por combinación de ambos.
Las principales estructuras a las que puede dar lugar un diapiro son:
- Pliegues diapíricos. Son aquellos cuyo núcleo está compuesto por un material suprayacente más denso, o infrayacente menos denso.
- Intrusiones diapíricas en fallas. El material se inyecta a través del plano de falla por compresión.
