Cap.8 geologia aplicada a fallas geológicas

Curso: GEOLOGÍA APLICADA
CAPITULO VIII: GEOLOGÍA APLICADA A FALLAS
GEOLÓGICAS Y REPARACIÓN DE FALLAS
Docente: Ing. Hernan Fernandez G
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
Facultad de INGENIERÍA
Escuela Académico Profesional de INGENIERÍA HIDRÁULICA

Capítulo VIII: GEOLOGÍA APLICADA A FALLAS
GEOLÓGICAS Y REPARACIÓN DE FALLAS
– Definición
– Características geométricas, descripción y
clasificación
– Rocas de falla
– Sistemas de cabalgamientos
– Foliaciones. Descripción y clasificación

El estado mecánico de las rocas es una ciencia que estudia las acciones de las
fuerzas producidas por fenómenos naturales o impuestos por el hombre, las
cuales se traducen a una deformación por procesos estructurales (fallas y
Plegamientos) o por el peso de las mismas rocas.
La tectónica estudia
las deformaciones de
las rocas y las
estructuras
resultantes de dichas
deformaciones,
producidas
por las fuerzas
internas que actúan
en la Tierra y, en
ocasiones, por la
acción de la fuerza de
la gravedad.
Fuerzas y Tensiones

Deformación (strain) de rocas
• Cambios en forma y/o volumen de la roca
• Causado por estrés (stress)
– Estrés = fuerza x área = lbs/in2 = kg/cm2
– Depende de la dirección que venga la fuerza
• Producida por tres tipos de fuerzas
– Compresión
– Tensión
– Raspe (shear)

Fuerza: Compresión
• Producido por fuerzas
convergentes
• Causa reducción en la
dirección que se aplica la
fuerza
• La reducción se manifiesta
en rotura (fallas, “faults”) o
dobleces (pliegues,
“folding”)

Fuerza: Tensión
• Fuerzas divergentes
• Produce extensión
separando las rocas
• Extensión se manifiesta con
fallas normales

Fuerza: Raspe (Shear)
• Fuerzas paralelas en direcciones opuestas
• Producen fallas transformantes

Consecuencias del movimiento de las placas
Respuesta de los materiales ante los esfuerzosEstratos con buzamiento
horizontal o subhorizontal
Estratos con buzamiento
oblicuo acusado

Consecuencias del movimiento
de las placas
Respuesta de los materiales
ante los esfuerzos
Tipos de relaciones esfuerzo-
deformación
Si el esfuerzo cesa, cesa la
deformación y el objeto
recupera su forma inicial El objeto modifica su forma
permanentemente ante un
esfuerzo determinado
Si el esfuerzo aumenta de
magnitud, el objeto se fractura
Deformación elástica
Deformación plástica
Deformación rígida (por rotura)
En general, todos los objetos sólidos se
fracturan para niveles determinados de
esfuerzo (límite de rotura)

Deformación de las rocas
Deformación dúctil
Deformación frágil

Respuesta de los materiales ante los esfuerzos
Cambios en el comportamiento de las rocas
Bajo determinadas condiciones de
presión y temperatura, en el interior
de la litosfera, las rocas pueden tener
comportamientos plásticos o rígidos
De ahí que muchas rocas distribuidas en estratos
aparezcan en superficie, a nuestra vista, ya
plegadas o fracturadas

Al deformarse, los estratos de las
rocas sedimentarias (las únicas que
presentan estratos) pierden su
horizontalidad inicial
A estos estratos se les aplica dos
medidas para determinar su posición
Buzamiento: el ángulo que ese
estrato forma con una horizontal
teórica
Dirección o rumbo: el ángulo que
tiene ese estrato con respecto al
norte magnético
Respuesta de los materiales ante los esfuerzos
Dirección y buzamiento

Consecuencias
del movimiento
de las placas
Respuesta de los
materiales ante
los esfuerzos
Dirección y
buzamiento en
un mapa
geológico
Estos estratos tienen un rumbo de
90º W
Esto es el eje de un
antiforme o anticlinal
Estos estratos tienen un ángulo de
buzamiento de 18º (“buzan 18º”)
Estos estratos tienen un ángulo de
buzamiento de 45º (“buzan 18º”)
Estos estratos tienen un rumbo de
90º E

Deformaciones plásticas. Pliegues
Elementos de un pliegue
Un pliegue es la respuesta plástica de la roca estratificada a esfuerzos de compresión
Los elementos de un pliegue sirven para su descripción y clasificación
Los flancos son los laterales del
pliegue, a ambos lados de la charnela y
donde, si es posible, se mide el
buzamiento
La charnela es la zona del pliegue de
máxima curvaturaLa intersección del plano axial con la
charnela es el eje del pliegue
El plano axial divide al pliegue en dos
mitades lo más simétricas posible
El núcleo es la zona más interna del
pliegue, expuesta en superficie, a
veces, por la erosión

Consecuencias del
movimiento de las placas
Deformaciones plásticas.
Pliegues
Tipos de pliegues

Deformaciones por rotura. Fracturas
Diaclasas
En las diaclasas no hay un desplazamiento
neto de bloques Las grietas de desecación, formadas por retracción
de la arcilla (un sedimento), se manifiestan luego
(m. a. después) en la roca sedimentaria
correspondiente

Fallas
En las fallas el desplazamiento de bloques
es medible
?

Tipos de Fallas

Asociaciones o sistema de fallas
Los horsts son fallas normales escalonadas,
de modo que el bloque central es el más
elevado
Los graben son fallas normales escalonadas,
de modo que el bloque central es el más
hundido
Graben o fosa tectónica
Horst o pilar tectónico

Clasificación de las rocas de fallas en función de las tasas de
deformación y recuperación. Simplificada de Wise et al. (1984).

Metamorfismo
• Es el proceso que produce cambios en la mineralogía, textura y en muchas
ocasiones a la composición química de una roca.
• Ocurre cuando una roca pre-existente, ígnea, sedimentaria o metamórfica, es
sometida a condiciones físicas y químicas que son significativamente diferentes a
aquellas en donde se formo.
• Básicamente cambios en temperatura y presión.

Metamorfismo
• Situaciones donde ocurre metamorfismo
– Metamorfismo de contacto- ocurre por un alza
en la temperatura.
– Metamorfismo por alteración hidrotermal-
alteración química por fluidos calientes ricos en
iones de hierro.
– Metamorfismo regional
• ocurre durante la formación de montañas
(orogenia)
• Produce una gran cantidad de roca metamórfica
• Las rocas muestran zonas de metamorfismo de
contacto e hidrotermal.

El gradiente geotermal y como este varia en las zonas de subducción. Podemos ver como es
deformado por la subducción de corteza oceánica fría y como el magma lo levanta.

Agentes de metamorfismo
• La presión y el esfuerzo (stress) diferencial
– Aumenta con la profundidad
– Presión confinada en zonas profundas aplica
fuerzas en todas direcciones
– Las rocas también pueden estar sujetas a esfuerzo
que son diferentes en diferentes direcciones.

Presión en el metamorfismo

Metamorfismo a lo largo de Fallas o Cataclasis
• Es caracterizado por la deformación de la roca sin
influencia grande de efectos térmicos.
• Cataclasis se produce, cuando los esfuerzos
deformadores sobrepasan la capacidad de la roca de
deformarse plásticamente.

Metamorfismo a lo
largo de fallas

Textura de Metamorfismo
• La textura de metamorfismo se refiere al tamaño,
forma y arreglo de los minerales que componen la
roca metamórfica.
• Foliaciones- cualquier arreglo linear de minerales o
estructuras en la roca
– Ejemplo de foliación
• Alineación paralela de minerales alargados o
laminados

Texturas de Metamorfismo
• Foliaciones
– Ejemplo de foliaciones
• Alineación paralela de minerales
alargados o granos de la textura
original
• Bandas de minerales
• Clivaje de pizarra que hace que la roca
pueda ser partida en capas

Foliaciones como resultado de
stress en una dirección

Texturas metamórficas
• Texturas de las foliaciones
–Clivaje pizarroso
• En forma de superficies planas y bien cerca
uno del otro permitiendo que la roca parta
a lo largo de estas superficies
• Se puede desarrollar de diferentes formas
dependiendo de las condiciones
metamórficas y la roca original

Pizarra
• La pizarra tiene:
–Granos bien finos
– Clivaje excelente

• Clivaje de esquisto
–Minerales aplanados que no se
pueden diferenciar uno del otro y
que exhiben una estructura en
capas
–A estas rocas se le conoce como
esquistos

Esquistos de mica
• Estos esquistos de
micas están
compuestos casi en su
totalidad por mica,
(moscovita y biotita).
• Alto grado de
metamorfismo

– Néisica (gneiss)
• Ocurre en alto grado de metamorfismo,
la migración de iones resulta en la
segregación de los minerales
• Las rocas néisicas exhiben bandas

Gneis • Esta muestra nos
enseña la textura típica
de las rocas néisicas.
• Podemos ver que los
cristales de biotita
(negros) alargados
están separados de los
silicatos claros de una
forma segregada.
• Alto grado de
metamorfismo.

• Otras texturas metamórficas
– Las rocas metamórficas que no son foliadas se les
conoce como las “no-foliadas”
• Se desarrollan en ambientes donde la deformación es
mínima
• Por lo general compuestas de minerales
equidimensionales
– Textura porfidoblástica
• Cuando cristales de gran tamaño se encuentran
rodeados de una matriz de minerales pequeños

Mármol
• El mármol en una roca
metamórfica no
foliada.
• Esta compuesta de
cristales
equidimensionales.
• El mármol es el
resultado del
metamorfismo de
calizas.

Cuarcita
• La cuarcita también es
una roca metamórfica
no foliada.
• Esta compuesta de
cristales
equidimensionales.
• Se forma del
metamorfismo de
areniscas de cuarzo.

Esquistos de mica y
granate
• Los cristales de granate
están rodeados de
pequeños cristales de
mica en una textura
porfiroblástica.
• Alto grado de
metamorfismo

Pliegues
en
Cuarcitas
ESTRUCTURAS GEOLOGICAS FACTORES CARACTERISTICOS PROBLEMAS GEOTECNICOS
Pliegues Superficie de gran continuidad Inestabilidad, filtraciones y tensiones
condicionados a la orientación

ESQUISTOS
REPLEGADOS
ESTRUCTURAS GEOLOGICAS FACTORES CARACTERISTICOS PROBLEMAS GEOTECNICOS
foliación, esquistosidad superficies poco continuas y cerradas Anisotropía en función de la orientación

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