Este documento trata sobre la geología estructural. Explica conceptos como pliegues, fallas, esfuerzos, deformación de rocas y cómo se miden y clasifican las estructuras geológicas. Describe los diferentes tipos de pliegues, fallas, esfuerzos y cómo se ven afectadas las rocas por factores como la temperatura y presión.

1. Capítulo 10
Geología 1

2. Geología
estructural
Deformación
Cartografía de
la estructura
geológica
Diaclasas
Fallas
Pliegues

3. Geología estructural
Es la rama de la geología
que se dedica a estudiar la
corteza terrestre, sus
estructuras y la relación de
las rocas que las forman,
la geometría de las rocas y
la posición en que
aparecen en superficie.
Interpreta y entiende la
arquitectura de la corteza
terrestre y su relación
espacial, determinando las
deformaciones.

4. Geología estructural
La compresión de la estructura
tectónica tiene como utilidad:
• Descifrar la historia de la Tierra.
• Bienestar económico ya que la
mayor parte de los yacimientos
donde aparecen petróleo y gas
natural esta asociada con
estructuras geológicas que
atrapan esos fluidos, localización
de fracturas y menas metálicas.

5. Fuerza y esfuerzo
Tipos de esfuerzo
Deformación
Cómo se deforman las rocas

6. La deformación de las rocas
La gran mayoría de las rocas de la corteza se encuentran
deformadas.
Al igual que cualquier otro material, se deforman ante la acción de
esfuerzos externos. Estudiando la deformación podemos saber cómo
han sido los esfuerzos que la produjeron y, por tanto, reconstruir la
actividad tectónica pasada en una región.
Para describir las fuerzas que deforman las rocas, los geólogos
estructurales utilizan el término esfuerzo, que es la cantidad de fuerza
aplicada sobre un área determinada.

7. Fuerza y esfuerzo
Dos variables que condicionan la deformación de las rocas son la
magnitud de la fuerza.
La fuerza es lo que tiende a poner en movimiento los objetos
estacionarios o a modificar los movimientos de los cuerpos que se
mueven.
El esfuerzo es la cantidad de fuerza aplicada sobre un área
determinada.
A mayor fuerza mas deformación
A menor superficie mayor deformación

8. Tipos de esfuerzo
El esfuerzo puede aplicarse de manera uniforme en todas las
direcciones (presión de confinamiento).
Cuando se aplica un esfuerzo en direcciones diferentes o de manera
no uniforme se denomina esfuerzo diferencial.

9. Tipos de esfuerzo
La dinámica de las placas somete a las rocas a esfuerzos que pueden
ser de compresión, distensión, cizalla, flexión y torsión. Ante ellos, las
rocas sufren plegamientos, roturas o dislocaciones. Cuando esto
ocurre, se dice que la roca se ha deformado.
El esfuerzo
compresional
horizontal hace
que la roca se
acorte
horizontalmente
y se engrose
verticalmente.

10. El esfuerzo
tensional
horizontal hace
que la roca se
alargue
horizontalmente
y se adelgace
verticalmente.
Tipos de esfuerzo
El esfuerzo de
cizalla o de
corte provoca
desplazamiento
a lo largo de las
zonas de falla o
flujo dúctil

11. Tipos de esfuerzo
El esfuerzo
flexión, cuando
las cargas que
actúan sobre la
pieza tienden a
doblarla, como
sucede con las
vigas.
El esfuerzo de
torsión, cuando
las cargas que
soporta la pieza
tienden a
retorcerla.

12. Deformación
Cualquier cuerpo de roca con independencia de su dureza, tiene un
punto en el que se fracturará o fluirá.
La deformación de un cuerpo es el cambio de su forma o volumen
bajo la influencia de fuerzas extremas, en términos generales se
refiere a todos los cambios de tamaño, forma, orientación o posición
de una masa rocosa.
De= fuera; forma= forma

13. Cada tipo de roca se deforma de manera diferente de acuerdo a sus
características, cuando se aplica gradualmente un esfuerzo que la
deforma:
Comportamiento
elástico
Como se deforman las rocas
Recupera su forma
inicial
Comportamiento
dúctil
No recupera su
forma inicial
Comportamiento
frágil
Rotura ante un
esfuerzo
ondas sísmicas
pliegues
fallas

14. Factores que deforman la roca
Temperatura: El aumento de la temperatura hace que los materiales se
comporten de una forma plástica.
Presión de confinamiento: Debida al peso de la columna de roca situada
sobre ella. A medida que aumenta la profundidad, aumenta la presión y las
rocas presentan comportamiento más plástico. Muchas rocas que en
superficie tienen un comportamiento frágil, en profundidad se comportan
como plásticos; por ejemplo las calizas en superficie son frágiles y en
profundidad se pliegan.
Presencia de fluido (agua, petróleo): Generalmente facilita la deformación
plástica al reblandecer los materiales y rebajar el punto de fusión.
Intensidad y duración del esfuerzo: Una roca ante un esfuerzo moderado
pero prolongado puede sufrir una deformación plástica y ante un esfuerzo
intenso y corto puede fragmentarse.

15. Cartografía de las estructuras geológicas
Es la ciencia que se encarga del trazado y el estudio de mapas
geográficos. Sus orígenes son muy antiguos, aunque no pueden
precisarse con exactitud ya que la definición de mapa ha cambiado
con el correr de los años.

16. Dirección
Buzamiento

17. Dirección (Rumbo) y Buzamiento (Inclinación)
El buzamiento es el sentido u orientación de la inclinación de los estratos en
un relieve de plegamiento formado en rocas sedimentarias, que son las que
se disponen en forma de capas o estratos.

18. ¿Cómo se describe toda estructura geológica?
1.- Rumbo o Dirección: Orientación del pliegue en el plano
horizontal dirigido al Norte y se mide mediante una brújula.
2.- Buzamiento o Inclinación o Manteo: Es el ángulo de máxima
pendiente. El buzamiento es perpendicular al rumbo, nunca es
paralelo.

19. Medición de la Dirección o Rumbo

20. Buzamiento de un plano, ß:
Ángulo entre la línea de máxima pendiente en dicho plano (perpendicular a
la dirección del plano) y un plano horizontal, medido sobre un plano
vertical. Se califica como buzamiento real frente al buzamiento aparente.

21. Pliegues

22. Pliegues
Cuando se somete un material
plástico a esfuerzos de
compresión, se deforma en
una serie de ondulaciones
denominadas pliegues.
Los pliegues son
deformaciones continuas en
las que se altera toda la masa
rocosa, mientras que en las
fallas y en las diaclasas la
deformación se concentra en
la superficie de fractura, pero
no afecta directamente a los
bloques.

23. Elementos de los pliegues
-Charnela: zona de máxima curvatura de un pliegue.
-Flanco: zona comprendida entre dos charnelas.
-Plano axial: une las distintas charnelas de las capas plegadas.
-Eje del pliegue: línea imaginaria que resulta de la intersección
del plano axial con la charnela.

24. Tipos de pliegues
• Según el sentido de la curvatura
• Según la inclinación del planto axial
• Según la antigüedad de los materiales
plegados
Pliegue antiforme
Pliegue sinforme
Pliegue neutro
Pliegue recto
Pliegue tumbado
Pliegue inclinado
Pliegue anticlinal
Pliegue sinclinal

25. Pliegue suave
Pliegue abierto
Pliegue isoclinal
Pliegue apretado-cerrado
Tipos de pliegues
De charnela roma De charnela aguda
Pliegues en cofre
Pliegue monoclinal

26. Tipos de Pliegues

27. Tipos de Pliegues

28. Domos
Cubetas

29. Domos y cubetas
Domos:
Son grandes
elevaciones de las
rocas del basamento
pueden deformar la
cubierta de estratos
sedimentarios
superiores y generar
grandes pliegues.

30. Domos y cubetas
Cubetas:
Son estratos de
pendientes muy
suaves y se definen
con una geometría
cóncava. Se piensa
que por su peso hizo
que se hundieran.

31. Fallas
Las fallas son fracturas en la corteza a
lo largo de las cuales ha tenido lugar
un desplazamiento apreciable.
 Las rocas se rompen y pulverizan conforme los
bloques de corteza situados en los lados opuestos
de una falla se rozan unos contra otros (salbanda
de falla).
 En algunas superficies de falla, las rocas acaban
muy pulidas y estriadas, o con surcos (espejos de
falla).
 La roca situada inmediatamente por
encima de una superficie de falla se
denomina techo y la de abajo, muro,
(según los nombres que utilizaban los
mineros que excavaron las menas a lo
largo de las zonas de falla).

32. Fallas
 Las fallas se clasifican por sus movimientos relativos,
que pueden ser predominantemente horizontales,
verticales u oblicuos.

33. Fallas de Desplazamiento
Vertical
o El movimiento es fundamentalmente paralelo al
buzamiento (o inclinación) de la superficie de falla.
o Puede producir pequeños resaltes denominados
escarpes de falla (scarpe = pendiente).

34. Los dos tipos principales de fallas con desplazamiento vertical
se denominan fallas normales y fallas inversas.
Además, cuando una falla inversa tiene un ángulo de
buzamiento (inclinación) menor a 45°, se denomina
cabalgamiento.

35.  El bloque de techo se desplaza hacia abajo en
relación con el bloque de muro.
 La mayoría tienen buzamientos de 60°, que
tienden a disminuir con la profundidad.
 La mayoría son pequeñas, con
desplazamientos más o menos de un metro.
La erosión tiene el poder
de modificar el bloque
levantado.
Estratos rocosos
antes de la falla.
Movimiento relativo
de los bloques
desplazados. El
movimiento puede
continuar formando
un relieve
montañoso limitado
por fallas a lo largo
de millones de años
y que representa
muchos episodios de
fracturación
espaciados en el
tiempo.

36.  Algunas se extienden decenas
de kilómetros, dibujando
sinuosamente el límite de un
frente montañoso.
 Las fallas normales a gran escala
como éstas se asocian a
estructuras denominadas
montañas limitadas por fallas.
 La topografía de la provincia Basin and
Range ha sido generada por un sistema
de fallas normales con un rumbo
aproximado norte-sur.
 Los movimientos a lo largo de estas
fallas han producido bloques de falla
elevados alternos y denominados horst
y bloques hundidos llamados graben.
Basin and Range ~ Estados
Unidos

37.  Las estructuras llamadas fosas tectónicas
asimétricas (bloques de falla inclinados)
también contribuyen a la alternancia de
altos y bajos topográficos en este lugar.
 Las pendientes de las fallas normales de la
provincia Basin and Range disminuyen con
la profundidad y finalmente se juntan para
formar una falla casi horizontal
denominada falla de despegue.

38.  Las fallas con desplazamiento vertical son
también predominantes en los centros de
expansión, donde se produce la divergencia
entre las placas tectónicas.
Valle del Rift~ Africa
 Las fallas normales indican la existencia de esfuerzos
tensionales que separan la corteza. Esa separación
puede llevarse a cabo o bien por levantamiento, que
hace que la superficie se estire y se rompa, o bien
mediante fuerzas horizontales opuestas.

39.  Son fallas con
desplazamiento vertical en
las cuales el bloque de techo
se mueve hacia arriba con
respecto al bloque de muro.
 Dado que el bloque de techo
se mueve hacia arriba y
sobre el bloque de muro, las
fallas inversas y los
cabalgamientos reflejan un
acortamiento de la corteza.
Parque Nacional Glacier ~ Estados
Unidos

40. Fallas Inversas Cabalgamientos
 Buzamientos>45°
 Suelen ser pequeñas.
 Aparecen en entornos
tensionales.
 Buzamientos<45°
 Existen a todas escalas.
 Son resultado de
fuertes esfuerzos
compresivos.

41. Desarrollo idealizado del manto de cabalgamiento Lewis

42. o El desplazamiento dominante es horizontal y paralelo
a la dirección de la superficie de la falla.
o Debido a su gran tamaño y naturaleza lineal, muchas
tienen una traza que es visible a lo largo de una gran
distancia.

43.  En vez de una fractura única a lo largo de la
cual tiene lugar el movimiento, las fallas de
desplazamiento horizontal consisten en una
zona de fracturas aproximadamente
paralelas, cuya anchura puede ser superior a
varios kilómetros.
 El movimiento más
reciente, sin embargo,
suele producirse a lo largo
de una banda de tan sólo
unos pocos metros de
ancho que puede cortar
estructuras como los
cauces de los ríos.

44.  Los primeros registros científicos
de fallas de deslizamiento
horizontal se debieron al
seguimiento de zonas de ruptura
superficial que habían producido
intensos terremotos.
 Las fallas de rumbo se clasifican,
según el sentido de movimiento
de los bloques (referenciado a la
posición de un observador
situado sobre un bloque):
 Sinestrales, cuando el bloque opuesto al que
ocupa el observador se mueve a la izquierda.
 Dextrales, cuando el bloque opuesto al que
ocupa el observador se mueve a la derecha.
Great Glen Way
~ Escocia

45. o Son fracturas a lo largo de las cuales no se
ha producido desplazamiento apreciable.
o Aunque algunas tienen una orientación
aleatoria, la mayoría se producen en grupos
aproximadamente paralelos.

46.  La mayoría de las diaclasas se
producen cuando se
deforman las rocas de la
corteza más externa.
 En esta zona, los esfuerzos
tensionales y de cizalla
asociados con los
movimientos de la corteza
hacen que las rocas se
rompan frágilmente.
Desfiladero del Pedroso ~ Espana
Cizalla: ancha zona de deformación generada bajo condiciones dúctiles, las rocas son deformadas
frágilmente en los niveles superiores de la corteza terrestre y dúctilmente en los inferiores.
~

47.  Causadas por un sistema de fuerzas tensionales que actúan
sobre el cuerpo rocoso, como resultado de un enfriamiento
(roca ígnea) o de una desecación (roca sedimentaria).
Calzada de los
Gigantes ~
Irlanda
Los Órganos ~
Islas Canarias
Grietas de
Desecacion

48.  Las diaclasas
columnares se forman
cuando las rocas
ígneas se enfrían y se
desarrollan fracturas
de retracción que
producen columnas
alargadas en forma de
pilares.

49.  Puede desarrollarse más o menos paralelamente a la superficie del
terreno, especialmente en intrusiones ígneas plutónicas.
 El lajamiento produce un modelo de diaclasas suavemente curvadas
que se desarrollan más o menos en paralelo a la superficie de los
grandes cuerpos ígneos.
Desfiladero
del Pedroso
~
~ Espana

50.  Resultado directo del
plegamiento o empuje en las
rocas.
 En general pueden admitirse
tres sistemas:
1. Un sistema de rumbo (diaclasas
longitudinales), paralelo a los ejes
del pliegue.
2. Un sistema inclinado (diaclasas
cruzadas), perpendicular a las
diaclasas longitudinales.
Diaclasas de Rumbo ~abcd~ y de
Inclinacion ~efgh~

51. 3. Un sistema conjugado de diaclasas oblicuas, que
aparecen a bastante menos de 45° en la dirección
del transporte tectónico.
En algunos casos los dos conjuntos que forman el sistema
conjugado se desarrollan desigualmente. El término diaclasa
de cizalla se ha utilizado para estos sistemas, al corresponder
aproximadamente con las direcciones teóricas del máximo
cizallamiento (grietas de tensión).
Sistemas conjugados de diaclasas de cizalla asociados a
pliegues

52. Diaclasas Abiertas
 Se denominan grietas o fisuras.
 Pueden ser vacías o rellenas.
 Pueden almacenar agua y ser un factor
de control en la circulación subterránea
de ésta.
 Pueden estar rellenas de minerales
fibrosos (venas o venillas), material
magmático (dique), material clástico
sedimentario (dique clástico) o nuevos
sedimentos que se acumulan encima
(dique neptuniano).
Diaclasas Cerradas
 También llamadas latentes, ciegas o
incipientes.
 Pueden negarse a abrir como
resultado de la meteorización,
observándose este hecho
especialmente en calizas diaclasadas,
donde llegan a acentuarse para
formar clints y grikes.

53.  Controlan normalmente las configuraciones
de drenaje y la morfología de las líneas de
costa.
 Proporcionan un camino por donde el agua
puede penetrar a grandes profundidades en
la masa de roca, favoreciendo así la
meteorización.

54. Presa Teton ~ Estados Unidos
 Las rocas diaclasadas son permeables a los fluidos,
de aquí que puedan actuar como acuíferos o como
rocas-almacén de petróleo o gas natural.
 Además, las rocas con muchas diaclasas representan
un riesgo para las grandes construcciones de
ingeniería, entre ellas las autopistas y las presas.

55. Christian Shirley Calderón Ventura
Marco Antonio Domínguez Vermont
Gloria Hernández Madrigal
09-NOV-14
Ingeniería Petrolera
1º. “C”