Geo estructural

1. Dr. Héctor Véliz, Geólogo
Laboratorio Geología Estructural
Geología
Semestre Otoño 2022
UCEN
Nº 2
Diseño de Afloramiento y Contornos de Estructuras
Outcrop patterns and structure contours

2. Introducción
Introduction
La irregularidad de la superficie de la tierra
determina que los Diseños de Afloramientos
de toda estructura planar, tal como: el contacto entre
capas, capas, estratos, diques, discordancias, fallas,
diaclasas, clivajes, vetas, etc, adquiera también
formas irregulares.
Usualmente los mapas geológicos no proveen
suficiente información acerca del rumbo y manteo de
capas (símbolos), sin embargo, los Diseños de
Afloramientos de estructuras planares, pueden
servir como un indicador general acerca de la
orientación de estas.

3. Objetivos
Objetives
Determinar el diseño de afloramiento de capas
planares y plegadas a partir de actitudes obtenidas
desde afloramientos aislados.
Determinar la actitud general de un plano a partir de
su diseño de afloramiento.
Dibujar mapas de estructuras de contorno.
Resolver el problema de los tres puntos.

4. Glosario
glossary
Upstream - Quebrada arriba
Downstream - Quebrada abajo
Stream - Curso de la Quebrada o Valle
Gentler gradient - Gradiente más suave
Outcrop - Afloramiento
Ridge - Cresta de montaña
Stream Bed - Lecho del Curso de la Quebrada o Valle

5. Reglas de las V
Rules of V
Los planos horizontales aparecen paralelos a las
curvas de nivel y en una quebrada, la V apunta
quebrada arriba.
1
100
200
300
400
A
B
C
techo
base
Curva de nivel
Upstream
D
Downstream
300
Los planos verticales no son afectados por el
relieve (quebradas y montañas).
2
A
B
C
D
Ridge
Stream
200
100
400
500
300
200
400
200
500
500
300
400
Planos Horizontales Planos Verticales

6. 100
200
300
400
300
400
400
300
400
300
200
100
Reglas de las V
Rules of the V
En planos inclinados que cortan una montaña,
la V apunta en el sentido opuesto al manteo del
plano.
En una quebrada, en los planos que mantean
quebrada arriba, la V apunta quebrada arriba
4
Ridge
3
400
300
100
200
Upstream
Downstream
A
B
C
D
A
B
C
D
Manteo de Planos y Montaña Manteo de Planos y Quebradas

7. 100
200
300
400
Reglas de las V
Rules of the V
Planos que mantean quebrada abajo con el
mismo gradiente que la quebrada, su trazas
ocurren paralelos al lecho de la corriente
En una quebrada, planos que mantean
quebrada abajo con un gradiente mas suave que
el lecho de la corriente, la V apunta quebrada
arriba.
6
5
A
B
C
Upstream
D
Downstream
400
300
200
100
Upstream
Downstream
400
300
100
200
400
300
100
200
A
B
C
D
Manteo de Planos y Gradiente de Quebrada Manteo de Planos y Gradiente de Quebrada

8. Reglas de las V
Rules of the V
En quebradas, en planos que mantean quebrada
abajo con un ángulo superior a la gradiente del
lecho de la corriente, la V apunta quebrada
abajo.
7
A
B
Upstream
D
Downstream
400
300
200
100
C
400
300
100
200
Problema 2.1
En el mapa geológico de la figura dibujar el símbolo correcto de rumbo y manteo. En
cada círculo, indicar la actitud de la Formación B y de cada cuerpo intrusivo menor
(dique y filón manto).
En el Apéndice G, encontrara un modelo de bloque de este mapa (Figura G-2). Usted
debe pintar, recortar y doblar las aristas que están indicadas en él a objeto de
contrastar el modelo 3D con sus respuestas.
Fm. A
Fm. B
Fm. C
Dique 1
Dique 2
Manteo de Planos y Gradiente de Quebrada

9. Contornos de Estructuras
Structures of the contour
La figura muestra un domo fallado. Notar la
diferente topografía del contorno topográfico y al
mismo tiempo la estructura de contorno termina
abruptamente.
U
D
800
700
600
500
400
300
200
100
600
Escarpe de Falla
500
400
700
Traza de la Falla
El Contorno de una Estructura es una línea
imaginaria de igual elevación presente en una
superficie específica, como por ejemplo, el techo de
una Formación.
Los mapas de estructuras de contorno son análogos
a los mapas topográficos. El primero muestra la
superficie de un horizonte geológico y el segundo la
superficie de la tierra.
Los mapas de contornos de estructuras son
principalmente construidos desde datos de
sondajes.

10. Contornos de Estructuras
Structures of the contour
Problema 2.2
La figura G-3 del Apéndice G, es un mapa que muestra la
elevación, en pies, del techo de una Formación que ha sido
registrada en 26 sondajes de diamantina.
Esta Formación está en la esquina noreste del Cuadrángulo Bree
Creek y corresponde a la Formación Conglomerado Bree.
Dibuje los contornos de la estructura usando intervalos cada 400
pies (0, 400, 800, 1200, etc.).
Sugerencia
Encuentre puntos donde la elevación sea cercana a los intervalos
de contorno. Por ejemplo el punto con 799 pies es cercano a 800
pies y el punto con 396 es cercano a 400 pies.
3600
3200
2535
2712
3600
3200
2800
2410
1580
1013
2000
2400
1212
799
516
707
385
622
135
390
26
1106
1775
2009
1401
926 861
396
590
575
198
1300
1602
0 2000 4000

11. C
A
B
50 pies
200
190
180
170
160
150
Caso de Estudio
Equidistancia de curvas de nivel 10 pies
El Problema de los Tres Puntos
Three points problem
En muchas situaciones geológicas, el plano de una estratificación
o una superficie de falla puede aflorar en algunas localidades.
Si las elevaciones de tres de estos puntos son conocidas, entonces
el clásico problema de los tres puntos puede ser usado para
determinar la actitud del plano.
Consideremos que el Techo de un Estrato de Arenisca
aflora en los puntos A, B y C de un mapa topográfico.
El desafío es determinar la actitud del estrato de arenisca.
Solución 1: Contorno de Estructuras
Solución 2: Manteos Aparentes

12. Solución Contorno Estructural
Structure contours solution
Paso 1
Colocar un papel transparente sobre el mapa topográfico de la figura
y marcar sobre él los tres puntos conocidos y sus elevaciones.
Paso 2
Con una línea conectar los puntos de cotas extremas, es decir, la cota
mas baja - A - y la cota mas alta - C -. Sobre esa línea AC, encontrar
mediante el Teorema de Thales la ubicación de un punto
que tenga la misma cota que el punto de elevación intermedia - B - .
A ese punto lo denotamos con la letra B′
. Usar escala gráfica
100
AC
=
60
AB′
→ AB′ =
6
10
∙ AC
100
60
200
160
100
Paso 3
Unir con una recta los puntos B y B′
. La recta BB′, así definida,
corresponde a la línea de rumbo del plano en la cota 160.
B′
C
A
B
50 pies
200
190
180
170
160
150
Equidistancia de curvas de nivel 10 pies
C
A
B′
50 pies
200
190
180
170
160
150
Equidistancia de curvas de nivel 10 pies
48
Línea de rumbo
estrato de arenisca
B′
C
A
B
Rumbo estrato
de arenisca

13. 50 pies
200
190
180
170
160
150
Equidistancia de curvas de nivel 10 pies
48°
B′
C
A
B
Solución Contorno de Estructuras
Structure contours solution
Paso 4
Dado que la cota de los afloramientos del estrato de arenisca
descienden en general hacia el sureste, podemos a priori conjeturar
que el manteo real se orienta en esa dirección.
Desde A o C trazamos una perpendicular a BB′. Con ello definimos
la posición de A′
y podemos establecer la dirección del manteo real
y el manteo real del estrato de arenisca
La diferencia de elevación entre A y A′
, es de 60 pies y representa el
cateto opuesto del manteo real.
La distancia horizontal AA′, se determina usando la escala gráfica
dispuesta en el extremo inferior del mapa. Su longitud es igual a 104
pies y representa el cateto adyacente del manteo real.
A′
tan μ =
Cota de A′
− Cota de A
AA′
=
60
107
→ μ = 30°
Sol. → N48𝐸/30𝑆𝐸
50 pies
200
190
180
170
160
150
Equidistancia de curvas de nivel 10 pies
C
A
B
30

14. 50 pies
200
190
180
170
Equidistancia de curvas de nivel 10 pies
C
A
B
𝑏1
𝑏2
Solución Manteos Aparentes
Apparent dip solution
Paso 1
Dibujar una línea que conecte el punto de elevación más bajo - A -
con cada uno de los otros puntos - B y C -.
Estas líneas representan las direcciones de los manteos aparentes
que se definen desde C hacia A y desde B hacia A respectivamente -
𝑏𝑖 y 𝑏𝑗 -.
50 pies
200
190
180
170
Equidistancia de curvas de nivel 10 pies
C
A
B
𝑏𝑗
𝑏𝑖
tan 𝛼𝑗 =
Cota de 𝐵 − Cota de A
𝐵𝐴
=
60
198
→ 𝛼𝑗 = 16.86°
tan 𝛼𝑖 =
Cota de 𝐶 − Cota de A
𝐶𝐴
=
100
204
→ 𝛼𝑖 = 26.11°
Paso 2
Medir la orientación y longitud de las líneas 𝐶𝐴 y 𝐵𝐴 en el mapa y
determinar sus respectivos manteos aparentes 𝛼𝑖 y 𝛼𝑗.
𝑏𝑖 = 107° ∧ 𝑏𝑗 = 80°
𝛼𝑖 > 𝛼𝑗 → 𝛼𝑖 = 𝛼2 ∧ 𝑏𝑖 = 𝑏2

15. 50 pies
200
190
180
170
Equidistancia de curvas de nivel 10 pies
C
A
B
80°
58°
48°
32°
Solución Manteos Aparentes
Apparent dip solution
Paso 3
Necesitamos determinar la dirección del manteo real y con ello
podemos definir el rumbo del estrato de arenisca. Para ello
aplicamos :
tan 𝛿 = csc 𝛾 ∙ cot 𝛼1 ∙ tan 𝛼2 − cos 𝛾
𝛾 = 𝑏2 − 𝑏1 = 107° − 80° = 27°
tan 𝛿 = csc27° cot 16.86° ∙ tan 26.11° − cos 27° = 1.600 → 𝛿 = 58°
Dado que:
𝛼𝑗 = 𝛼1 = 16.86°
𝛼𝑖 = 𝛼2 = 26.11°
𝑏𝑗 = 𝑏1 = 80°
𝑏𝑖 = 𝑏2 = 107°
50 pies
200
190
180
170
Equidistancia de curvas de nivel 10 pies
C
A
B
𝑏1
𝛿
𝜌
Línea de
rumbo
Dirección
manteo aparente
Dirección
manteo real
𝛽
Por lo tanto:
𝐷𝑖𝑝𝐷𝑖𝑟 = 138 ∧ 𝜌 = 𝑁48𝐸

16. 50 pies
200
190
180
170
160
150
Equidistancia de curvas de nivel 10 pies
C
A
B
30
30 → 138
Solución Manteos Aparentes
Apparent dip solution
Paso 4
Para lograr informar la actitud del estrato de arenisca, necesitamos
determinar el manteo real. Recordar que podemos aplicar la
formula que relaciona el manteo real, el manteo aparente y el ángulo
horizontal que se define entre la dirección del mateo aparente con la
línea de rumbo del plano
Sabemos que:
𝛼1 = 16.86°~17°
𝛽 = 32°
Por lo tanto:
tan 𝜇 =
tan 𝛼
sen 𝛽
=
tan 17
sen 32
→ 𝜇 = 30°
Sol. → N48𝐸/30𝑆𝐸

17. El Problema de los Tres Puntos
The three points problem
Problema 2.3
Los puntos A, B y C de la Figura G-4 del Apéndice G, representan los
collares de tres sondajes realizados en una llanura. Todos
interceptan el techo de una arenisca que contiene petróleo. La
profundidad del techo de la arenisca en cada uno de los pozos
corresponden a:
A
D
B
C
500 pies
A = 5115 pies
B = 6135 pies
C = 5485 pies
Encontrar la actitud del estrato de arenisca y determine cuantos
metros debemos perforar desde el punto D hacia el estrato de
arenisca de manera que el sondaje intercepte el techo del estrato de
manera perpendicular.

18. Diseño de Afloramiento
Outcrop design
Diseño de Afloramiento – Contorno
Estructural
Conocida la actitud del estrato de arenisca N48E/30SE, podemos
trazar el diseño de afloramiento de su techo. Recordar que en los
puntos A, B y C aflora el techo y que los estratos y capas tienen techo
y base. La base aflora en el punto Z y es obvio que la base y el techo
son paralelos.
200
160
50 pies
C
A
B
B′
Z
30
200
160
50 pies
C
A
B
B′
Z
Paso 1 – Definir el spacing
Conocida la actitud del estrato, podemos definir el spacing que debe
quedar definido entre las distintas líneas de rumbo de acuerdo a la
equidistancia de las curvas de nivel.
Spacing =
𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎 𝑑𝑒 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙
tan 𝜇
=
10 𝑝𝑖𝑒𝑠
tan 30
= 17.5 𝑝𝑖𝑒𝑠
μ

19. 200
160
Z
50 pies
Diseño de Afloramiento
Outcrop design
Paso 2 – Trazar el Diseño del Techo del
Estrato
Definidas y trazadas todas las líneas de rumbo según cotas que sean
consistentes con las cotas de las curvas de nivel producidas por el
relieve, marcamos los puntos de intersección entre ambas y
trazamos el diseño de afloramiento del techo del estrato de arenisca.
200
160
Z
50 pies
Paso 3 – Trazar el Diseño del Piso del
Estrato
Para trazar el piso del estrato de arenisca se debe desplazar el
conjunto de líneas de rumbo del plano hasta el punto Z, de tal
manera que coincidan en cota. Este desplazamiento debe realizar en
sentido opuesto a la dirección del manteo real.

20. 200
160
50 pies
30
Diseño de Afloramiento
Outcrop design
Paso 2 – Trazar el Diseño del Techo del
Estrato
Definidas y trazadas todas las líneas de rumbo según cotas que sean
consistentes con las cotas de las curvas de nivel producidas por el
relieve, marcamos los puntos de intersección entre ambas y
trazamos el diseño de afloramiento del techo del estrato de arenisca.
Paso 3 – Trazar el Diseño del Piso del
Estrato
Para trazar el piso del estrato de arenisca se debe desplazar el
conjunto de líneas de rumbo del plano hasta el punto Z, de tal
manera que coincidan en cota. Este desplazamiento debe ser
realizado en sentido opuesto a la dirección del manteo.
Paso 4 – Unir Base - Techo
Trazar un solo diseño uniendo las trazas del techo y piso del estrato
de arenisca y ubicar el símbolo de forma adecuada (visible).

21. 800
840
880
18
40
640
Diseño de Afloramiento Superficies No-Planas
Outcrop design on non-flat surfaces
840
880
18
40
Descripción del Caso
Esta técnica permite trazar la intersección de una superficie
geológica con la superficie de la tierra aún cuando la superficie
geológica no sea un plano. Notar que esto es posible, siempre y
cuando se pueda construir un mapa de contorno de estructura.
Determinación del diseño de afloramiento del techo de un estrato
guía que ocurre suavemente plegado (actitud no uniforme).
Tres actitudes de un estrato guía han sido registrados durante el
mapeo geológico.
Paso 1
Se trazan líneas rectas para unir los puntos donde se obtuvo la
actitud del techo del estrato guía.
Se definen puntos de control (verdes) con cotas conocidas y se
trazan líneas paralelas a las líneas de rumbo definidas en cada uno
de los tres puntos donde se midió la actitud del estrato guía.

22. 800
840
880
18
40
640
800
840
880
18
40
640
Diseño de Afloramiento Superficies No-Planas
Outcrop design on non-flat surfaces
Paso 2
En aquellos puntos donde una línea de rumbo con una cota
determinada se conecta con la curva de nivel de igual cota, se marca
un punto que representa el afloramiento del techo del estrato guía
en dicha cota.
Paso 3
Todos estos puntos se conectan y el resultado es una línea que
representa la intersección del techo del estrato guía con el relieve
(topografía).

23. Diseño de Afloramiento Superficies
Outcrop design surfaces
Problema 2.4
La Figura G-5 del Apéndice G muestra los puntos A, B y C donde
aflora el techo de una veta de carbón plana. En el punto Z aflora la
base de la veta de carbón. Con esta información determine:
• La actitud de la veta de carbón
• Dibuje el diseño de afloramiento de la veta de carbón
• Determine el espesor de la veta
Adjunte todos los dibujos y cálculos que usted realice.
7465
6800
6355
6400
B
C
A
Z
500 1000
0

24. Diseño de Afloramiento Superficies
Outcrop design surfaces
Problema 2.4
La Figura G-5 del Apéndice G muestra los puntos A, B y C donde
aflora el techo de una veta de carbón plana. En el punto Z aflora la
base de la veta de carbón. Con esta información determine:
• La actitud de la veta de carbón
• Dibuje el diseño de afloramiento de la veta de carbón
• Determine el espesor de la veta
Adjunte todos los dibujos y cálculos que usted realice.
7465
6800
6355
6400
500 1000
0