Este documento presenta un estudio analítico de ammonites deformados en rocas aplicando el método de Blake. Se midieron las longitudes de los ejes mayor y menor de la elipse de deformación en varios ammonites, determinando alargamientos de 0,34 a 7,68 cm y acortamientos de 0,04 a 3,94 cm. Estos valores coinciden con las direcciones de esfuerzos principales menores y mayores respectivamente, los cuales a su vez coinciden con la dirección de vergencia de Los Andes Venezolanos. El método de Blake permite calcular los ángulos
una breve investigación de laboratorios subterráneos, sus parámetros, características, etc. con enfoque más estructural y en el proyecto ANDES principalmente...
Clasificaciones Geomecánicas: Carga de Roca, Terzaghi, 1946Ivo Fritzler
una revisión de la clasificación de Terzaghi, 1946 y sus modificaciones posteriores
(cualquier aporte o crítica constructiva para mejorar la presentación es bienvenida, déjela en comentarios)
una breve investigación de laboratorios subterráneos, sus parámetros, características, etc. con enfoque más estructural y en el proyecto ANDES principalmente...
Clasificaciones Geomecánicas: Carga de Roca, Terzaghi, 1946Ivo Fritzler
una revisión de la clasificación de Terzaghi, 1946 y sus modificaciones posteriores
(cualquier aporte o crítica constructiva para mejorar la presentación es bienvenida, déjela en comentarios)
Caracterización espectral de tipos de alunita y silice en depósitos epitermal...Remote Sensing GEOIMAGE
Abstract: The identification of areas with presence of alunite and silica is used as guides to identify epithermal deposits. This paper presents the method used for discrimination and characterization of types of alunite and silica in differences projects and epithermal deposits located in Peru. ASTER L1B image product were used; the preprocessing consisted of crosstalk effect correction, orthorectification of the VNIR (visible-near infrared), SWIR (shortwave infrared) and TIR (thermal infrared) subsystems, the VNIR and SWIR subsystems were integrated into a spatial resolution of 30 meters, the data were calibrated to reflectance values, emissivity, in addition an additional atmospheric correction is made. From this information the spectral analysis was done with reference to the USGS Splib06a spectral library, spectra obtained with PIMA, TerraSpec and Hydrothermal alteration maps became available. SWIR bands were used for the discrimination of types of alunite, the TIR and VNIR bands were used for the discrimination of silica, the integrated analysis of VNIR and SWIR facilitated the identification of alunite associated with silica or iron oxide; moreover, it was possible to identify and define spectral patterns for natroalunita, potassium alunite, ammonium alunite, vuggy and massive silica. Finally it became a digital classification using the Spectral Angle Mapper (SAM) method, obtaining detailed maps for the areas studied.
Erick Reyes Andrade, CARACTERIZACIÓN DEL SUELO Y MODELADO DE ESTRUCTURAS EN ...123apn1
Aquí se estudió por medio de pruebas de laboratorio como reacciona la tierra del sitio arqueológico El Baúl, ante pruebas geofísicas, tanto en resistividad, como magnetometría, dando índices de mejor manejo geofísico de la zona, trabajo realizado por Erick Reyes Andrade y Cosenza Muralles.
Modelo estructural del noroeste de la cuenca Barinas-Apure en el pie de monte...Francisco Bongiorno Ponzo
Este estudio pretende mostrar el estilo estructural del noroeste de la cuenca Barinas-Apure en el pie de Monte Andino, flanco surandino. Se realizaron interpretaciones de fotografías aéreas imágenes de radar, y de satélite con el fin de generar un modelo preliminar y el cual se constató con trabajo de campo a lo largo del rumbo de las estructuras más importantes localizadas en la zona de estudio
Trabajo de Grado: GENERACIÓN DE UNA BASE DE DATOS GEOMECÁNICOS DE LA SECUENCI...Francisco Bongiorno Ponzo
Este trabajo de investigación trata de establecer las propiedades físicas: peso específico de la muestra (γ_m), peso específico húmedo (γ_h), saturado (γ_sat) y seco (γ_d), gravedad específica (Gs), relación de vacíos (e), porosidad (n) y contenido de humedad (w) a través de ensayos de laboratorio, y las propiedades mecánicas: resistencia a la compresión uniaxial o simple (σc) y resistencia a tracción (σt) a través de ensayos de núcleos de roca, la cohesión (c) y el ángulo de fricción interna () por medio del criterio de Morh – Coulomb, y módulo de Young (E) a partir de las gráficas de esfuerzo - deformación. Como resultado se obtuvo que los valores de porosidad (n%), relación de vacíos (e) y contenido de humedad (w%) más altos de toda la secuencia pertenecen a la arenisca de la Formación Río Negro. La caliza del Miembro Guayacán de la Formación Capacho presenta el mayor rango de resistencia a compresión de 71,47 - 102,40 MPa de toda la secuencia, mientras que la arenisca de la Formación Río Negro presenta el menor rango de resistencia a compresión 24,69 - 30,40 MPa. Mediante el criterio de Morh - Coulomb se logró generar las ecuaciones de esfuerzos principales y envolvente de rotura para cada matriz rocosa de las formaciones estudiadas. Por medio del criterio de Morh - Coulomb se muestran resultados más precisos de ángulo de rotura (α), cohesión (c) y ángulo de fricción () que los obtenidos experimentalmente. La base de datos generada en este estudio servirá en el desarrollo de proyectos ingenieriles, garantizando la confiablidad de los mismos
Tesis de Grado: Evaluación GeoEstructrural del Sector Los Araques- San Juan M...Francisco Bongiorno Ponzo
El presente trabajo pretende proponer un modelo geológico estructural del sector San Juan – Los Araques, a través de la estimación de las direcciones de los esfuerzos tensionales ejercido en la zona a estudiar, utilizando una metodología que se fundamentó en la agrupación de los rumbos y buzamientos de las distintas familias de diaclasas identificadas en cada uno de los afloramientos, tomando en cuenta que estas diaclasas se encuentren cerradas, sean de origen tectónico, que se presenten de manera repetitiva a lo largo del afloramiento en estudio y que no sean paralelas a la foliación o estratificación cual fuere el caso, esto con el propósito de generar un grupo de superficies de fallas, utilizando para ello el software computacional Dips V.5.0, luego utilizando tanto este software como una series de métodos adicionales como son el programa o método computacional (Stereo32), el método grafico (proyecciones estereográficas) y el método vectorial (análisis numérico), para lograr estimar y corroborar la dirección de dichos esfuerzos a través de la combinación de pares de superficies de fallas, lo cual permite establecer una series de sistemas de esfuerzos en la zona, con la metodología implementada se estimó la vergencia, con una dirección N89W, lo cual es acorde con el régimen presente en el área. Finalmente de acuerdo a los datos tomados en campo se generó un mapa geológico estructural a escala 1:25.000 y se plantea un modelo geológico donde se refleja la configuración actual de la región.
DIRECCIÓN DE LOS ESFUERZOS PRINCIPALES CALCULADOS EN DIACLASAS EN EL SECTOR L...Francisco Bongiorno Ponzo
Debido a los sismos ocurridos en el año 2015 cuyos epicentros se localizaron cerca de los Araques, estado Mérida, se plantea determinar la dirección de los Esfuerzos Principales tomando como datos, las familias de diaclasas presentes en los afloramientos de rocas, con el propósito de concentrarlos en sets, que posteriormente con la ayuda de programas computacionales, los agrupa indicando la posible superficie de falla que los representa, con el propósito de ser empleados para determinar como parámetro de estado tensional de los taludes al momento de determinar su estabilidad a la ocurrencia de un sismo. Con este procedimiento, se calcula el rumbo y buzamiento de esas posibles superficies de fallas, que son integradas y que tienen correspondencia con el modelo estructural que se han propuesto para la zona de estudio, incluida la falla de Boconó, tomando como régimen dominante en la zona como transtensivo debido a la presencia de fallas transcurrentes con una c componente vertical normal. Seguidamente se aplica la metodología de los Diedros Rectos, que consiste en que a partir de la falla principal y su conjugada, calculado a través de proyecciones estereográficas, se determina la dirección e inclinación de los Esfuerzos Principales, dando como como resultado que el mismo corresponde con la dirección SE-NW, que también es asociada a la Vergencia Andina cuando se realiza el análisis vectorial y se obtiene esfuerzo o componente normal y con ello, que adicionalmente que empleando las fallas conjugadas ubicadas en el campo, se pueden emplear las diaclasas, se pueden emplear para el cálculo de la dirección e inclinación de los Esfuerzos Principales siempre y cuando estas diaclasas estén asociadas o generadas por el régimen tectónico propuesto para la zona estudiada.
Guia que indica algunos modelos y estilos estructurales en rocas con el propósito de identificarlas en un estudio de Geología Regional o de Geología Estructural.
Esta es una guía para indicar la forma correcta como se determina el coeficiente de Young y Poisson que se emplea en Mecánica de Rocas, Geotécnia y Geología Estructural.
Este es un manual para explicar algunos usos de la brújula en Geología Estructural y en Ingeniería Geológica, con el fin de ayudar en un levantamiento Geológico de Campo Regional.
Esta es una guía de clase empleada para determinar el tope y base de los estratos en un afloramiento rocoso. Si se determina que esta volcado, entonces se aplica los métodos apropiados en Geología Estructural para determinar que origino su volcamiento.
CONTROL GEOESTRUCTURAL DE LAS DIACLASAS EN AFLORAMIENTOS PARA ESTIMAR LA DIRE...Francisco Bongiorno Ponzo
En el presente trabajo se propone un modelo geológico estructural del sector Los Araques-San Juan, donde se estima las direcciones de los esfuerzos principales en la zona estudiada. La metodología utilizada se fundamenta en la recolección de datos de rumbos y buzamientos de las familias de diaclasas, medidas en los afloramientos, teniendo en cuenta que las diaclasas se encuentren cerradas, sean de origen tectónico y que no sean paralelas a la foliación o estratificación cual fuere el caso; con el fin de agruparlas para generar las posibles superficies de falla. Se emplean para ello, software computacionales de proyecciones estereográficas basado en el método de los Diedros Rectos. Estos resultados son corroborados por el método vectorial basado en un análisis numérico. Posteriormente se estima la dirección de los esfuerzos principales actuantes a través de la combinación de pares de superficies de fallas conjugadas en el área de estudio. Finalmente se determina que la vergencia en la zona de estudio tiene una dirección N 89° W, que corresponde con el régimen compresivo andino y junto con las estructuras plasmadas en los afloramientos, se sugiere un régimen transtensivo.
Evaluación geotécnica del Río Topo, Autopista Caracas - La Guaira, VenezuelaFrancisco Bongiorno Ponzo
En el presente trabajo se presenta un diagnóstico geotécnico y geomecánico de los macizos rocosos del río Topo, autopista
Caracas – La Guaira, con el propósito de determinar las variables que influyen susceptiblemente en la inestabilidad de
taludes y movimientos de masa. Se aplicaron las clasificaciones geomecánicas de macizos rocosos de Bieniawski, el Índice
de Resistencia Geológica, GSI (Geological Strength Index) y el Criterio de Romana SMR (Slope Mass Rating), que permiten
predecir el comportamiento de los materiales que conforman los taludes y laderas cuando son sometidos a condiciones
antrópicas. De igual manera, el análisis de la estabilidad cinemática de estas laderas, permite inferir la condición de densidad, incidencia y susceptibilidad a los procesos de remoción en masa e inestabilidad de taludes.
EVALUACIÓN GEOMECÁNICA Y ESTRUCTURAL DEL SECTOR LA ROCA, MUNICIPIO ZEA, ESTAD...Francisco Bongiorno Ponzo
Esta investigación se ubica en el sector la Roca, municipio Zea, su principal propósito es realizar una evaluación geomecánica-estructural como consecuencia de la tectónica regional que ha generado el levantamiento de Los Andes y ocasionado la deformación y posible fractura de las diferentes litologías presentes, por ello, se pretende determinar la dirección e inclinación de los esfuerzos principales actuantes en el sector, con la finalidad de contribuir y analizar la influencia de las estructuras en la zona. La investigación se fundamenta en la agrupación de los rumbos y buzamientos de familias de diaclasas, con el propósito de estimar dos superficies de fallas cuyos datos serán empleados en el análisis numérico vectorial, el programa computacional Stereo32 y corroborados con las proyecciones estereográficas. Con la metodología implementada se determinó que la Vergencia del ascenso de Los Andes venezolanos tiene dirección preferencial general SE- NO, además se evidencia un sistema de fallas destrales con una componente normal que indica un régimen tectónico transtensivo. En el área de estudio afloran rocas metamórficas de la Asociación Tostós y rocas sedimentarias de la Secuencia Cretácica muy deformadas dando evidencia del régimen tectónico indicado. Finalmente, y de acuerdo a los datos tomados en campo se actualizaron
los datos geológicos en un mapa geológico estructural.
ESTUDIO DE LA ORIENTACIÓN DE LOS ESFUERZOS PRINCIPALES QUE ACTÚAN EN LA FALL...Francisco Bongiorno Ponzo
El presente trabajo determina la orientación de los Esfuerzos Principales que actúan en la Falla de Valera localizada en el estado Trujillo con el propósito de contribuir y analizar su influencia en el sector. Para obtener estos esfuerzos, se recolectan datos de campo como rumbo y buzamiento de la superficie de la Falla de Valera y de las fallas conjugadas a ella, así como mediciones de indicios del movimiento, como estrías de falla. Con estos datos, se comparan con los Diagramas de disposición de Esfuerzos de Anderson en Fallas y son corroborados por un análisis vectorial y por el programa computacional de libre uso basado en proyecciones estereográficas con el propósito de verificar los resultados que son representados en un mapa Geológico-Estructural. Las orientaciones de los Esfuerzos Principales que originaron la Falla de Valera, junto con el sistema de falla conjugado a ella, coinciden con la orientación los Esfuerzos Principales que dieron origen al Levantamiento de Los Andes venezolanos, donde el esfuerzo principal mayor σ1 tiene orientación NO – SE y el esfuerzo principal menor σ3 SO – NE.
Estudio geotécnico de los taludes ubicados entre el sector El Portachuelo y L...Francisco Bongiorno Ponzo
En este trabajo se ubica en el sector El Portachuelo y La Chorrera, vía hacia la población de Jají, municipio Campo Elías, estado Mérida y se pretende estudiar la estabilidad de los taludes más vulnerables, a partir de cuatro etapas principalmente; búsqueda de información bibliográfica, etapa de campo, ensayo de laboratorio, análisis y resultados. Partiendo de ello se realizan las clasificaciones geomecánicas de suelos (SUCS) y de macizos rocosos (GSI, RMR y SMR). Con el uso de las proyecciones estereográficas y el mapa de densidad de polos, se puede determinar el tipo de rotura, para posteriormente utilizando el método de equilibrio límite se obtendrá el factor de seguridad. Según los resultados obtenidos los macizos rocosos son de clase media a mala, requieren tratamientos ocasionales o sistemáticos, en el caso de los taludes de suelos, en su mayoría son estables, pero al considerar la saturación de agua tienden a ser inestables. Para aumentar el factor de seguridad en los taludes de suelos se plantea principalmente la canalización de las diferentes quebradas, la siembra de vetiver y en el caso de los macizos rocosos la creación de un sistema de anclaje.
ESTIMACIÓN NÚMERICA DE LOS ESFUERZOS PRINCIPALES EN LAS ROCAS CRETÁCICAS DEL ...Francisco Bongiorno Ponzo
La evaluación, prevención y mitigación de los riesgos geológicos, en los daños ocasionados por procesos geodinámicos, son requeridos para determinar las condiciones tensionales de las rocas. Esta investigación pretende estimar los Esfuerzos Principales localizados en el Sector la Roca, Municipio Zea del estado Mérida. En primera instancia se recopilan los datos de rumbos y buzamiento de diaclasas y fracturas presentes en los macizos rocosos, además de medir superficies de fallas principales y sus conjugadas con su respectivo movimiento. La información obtenida por el sistema de fallas es empleada para aplicar el método de los Diedros Rectos que estima la dirección e inclinación de los Esfuerzos Principales y al mismo tiempo los datos de las diaclasas serán estudiados estadísticamente con el propósito de agruparlos en una superficie de falla, para aplicar el método antes mencionado. Los resultados obtenidos son corroborados por el programa computacional Stereo32 y por un método analítico vectorial de esfuerzos. Finalmente se determina la dirección de los esfuerzos principales en el área estudiada coincidiendo con la dirección de Levantamiento de Los Andes de Mérida, con dirección preferencial Sureste-Noroeste.
Aletas de Transferencia de Calor o Superficies Extendidas.pdfJuanAlbertoLugoMadri
Se hablara de las aletas de transferencia de calor y superficies extendidas ya que son muy importantes debido a que son estructuras diseñadas para aumentar el calor entre un fluido, un sólido y en qué sitio son utilizados estos materiales en la vida cotidiana
1º Caso Practico Lubricacion Rodamiento Motor 10CVCarlosAroeira1
Caso pratico análise analise de vibrações em rolamento de HVAC para resolver problema de lubrificação apresentado durante a 1ª reuniao do Vibration Institute em Lisboa em 24 de maio de 2024
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Estudio analítico de Ammonites deformados a través del método de Blake
1. Artículo de Investigación. Revista Ciencia e Ingeniería. Vol. 35, No. 2, pp. 59-66, abril-julio, 2014.
ISSN 1316-7081. ISSN Elect. 2244-8780 Universidad de los Andes (ULA)
Revista Ciencia e Ingeniería. Vol. 35, No. 2, abril-julio, 2014
Estudio analítico de Ammonites deformados a través del método
de Blake
Analytical study the deformed Ammonites through of Blake's
method
Bongiorno, Francisco*; Belandria, Norly; Ucar, Roberto.
Escuela de Geológica, Facultad de Ingeniería, Universidad de Los Andes,
Grupo de Investigaciones en Geología Aplicada. (GIGA).
Mérida 5101. Venezuela.
*frabon@ula.ve
Resumen
La presente investigación, constituye la aplicación del método de Blake, que es basado en la ecuación espiral logarítmica
para determinar la deformación de ammonites en rocas, cuya estructura interna es muy similar a la representación gráfi-
ca de dicha ecuación. Los procesos geodinámicos que actúan en el interior de la tierra generan deformaciones de acuerdo
a la magnitud del esfuerzo, produciendo alargamientos, acortamientos y cambio en las relaciones angulares de las estruc-
turas internas de esas especies fósiles contenidas en las rocas, la cual, es estudiada analíticamente con este método de
acuerdo a la deformación longitudinal, la deformación por cizalla y la relación existente entre los ejes que conforman la
elipse de deformación, tomando en cuenta el ángulo de cizallamiento y la deformación interna. Las longitudes iniciales de
los Ammonites sin deformar, se compararon con las longitudes de los ammonites deformados son medidas en el campo, de-
terminándose que existen longitudes que se alargaron y que coinciden con el eje mayor del elipsoide de deformación y el
esfuerzo principal menor, entre 0,34 – 7,68 cm, mientras que los valores en la dirección de acortamiento, coinciden con el
eje menor de la misma elipse que corresponde a la dirección del esfuerzo principal mayor, entre 0,04 – 3,94 cm. Estas di-
recciones de los esfuerzos principales, coinciden con la dirección de vergencia de Los Andes Venezolanos.
Palabras Claves: Deformación, blake, espiral logarítmica, ammonites.
Abstract
This research presents the application of Blake´s method, which is based on the logarithmic spiral equation, to determine
the strain ammonites in rocks, whose internal structure is very similar to the graphical representation of the equation. The
geodynamic processes acting inside the earth generate strains according to the magnitude of the stress, producing lengthen-
ing, shortening and change in the angular structures relationship of these fossil species contained in the rocks, which is
studied analytically using this method according to the longitudinal strain, the shear strain and the ratio between the ellipse
axes forming strain, taking into account the angle and the internal shear strain. The initial lengths of the Ammonites without
deforming, compared with the lengths of deformed ammonites are measured in the field, determining that there are lengths
lengthened which coincide with the major axis of the ellipsoid strain and minor principal stress between 0,34 to 7,68 cm,
while the values in the shortening direction, coincide with the minor axis of the same ellipse corresponding to the direction
of the major principal stress, between 0.04 to 3.94 cm. These directions of the principal stresses coincide with the conver-
gence direction of the Venezuelan Andes.
Key words: Deformation, blake, logarithmic spiral, ammonites.
1 Introducción
La determinación de la deformación de ammonites
presentes en rocas, depende de la presencia de indicadores
efectivos, las cuales proporcionan suficiente información,
para hallar los cambios de longitud y de forma en las dife-
rentes direcciones. La gama de objetos que se pueden em-
plear para determinar la deformación son los que inicial-
mente eran esféricos o elipsoidales, como conglomerados,
2. Bongiorno y col.
Revista Ciencia e Ingeniería. Vol. 35, No. 2, abril-julio, 2014
60
fragmentos de rocas sedimentarias (específicamente arenis-
cas), vesículas en lavas, oolitos y algunos radiolarios.
Si el objeto era inicialmente esférico, la forma del elip-
soide de deformación puede determinarse directamente,
aunque no se sepan los cambios de volumen implicados Si-
món (2004).
Este trabajo de investigación se realizó una etapa de
campo que consistió en la medición de la elipse de defor-
mación en los fósiles que están preservados, luego se reali-
zan los cálculos pertinentes aplicando la metodología de
Blake, la cual permite para finalmente calcular los esfuerzos
principales que afectan la zona.
2 Antecedentes
Mosley en Ramsay (2001) muestra algunos modelos
de especies que contienen caparazón o concha en forma de
espiral, discoidal y espiral equiláteral, la cual, pudiera de
alguna manera ser representadas a través de ecuaciones ma-
temáticas y que pueden calcular la deformación de los am-
monites en las rocas. Thompson (1941) otorgó ejemplos de
conchas de especies de organismos que tenían buena simili-
tud a una espiral logarítmica, es allí cuando se muestra por
primera vez algunos ammonites que presentaban alguna de-
formación, sin embargo, no pudo idear un método para cal-
cular la deformación en los mismos. Heim (1978) fue el
primero en generar un método capaz para determinar la can-
tidad de deformación en los ammonites, pero la colección
de fósiles que tenía no estaban bien preservados, lo que di-
ficultó mucho la aplicación de metodología, ya que ésta
consistía en la buena y bien preservada estructura interna
Ramsay (2001). La única técnica útil o disponible en el pre-
sente para medir la cantidad de distorsión que se refleja en
la espiral logarítmica es la propuesta por Blake y desde en-
tonces solo se ha puesto en práctica en 2 oportunidades, por
Tan (1973) que empleó el método de Blake para determi-
nar la deformación de rocas a través de la elipse de defor-
mación aplicando este método en algunas especies de am-
monites ubicadas en la localidad de Windgällen, en Suiza y
en este estudio, donde se ubicaron especies en rocas defor-
madas en el Estado Lara, Venezuela. Al final de este trabajo
se establecerá la comparación de los resultados de este estu-
dio y por Tan (1973).
3 Marco Referencial
3.1 Descripción del método de Blake
Un número significativo de especies como los ammo-
nites (Figura 1), poseen estructuras duras que tienen forma
de un espiral y que se asemejan matemáticamente a una
ecuación espiral logarítmica Ramsay (2001).
Fig. 1 Especie de ammonite sin deformar
La expresión matemática de la ecuación espiral loga-
rítmica en forma paramétrica es:
(1)
donde r es el radio vector desde el origen, k es una constan-
te, θ es el ángulo de la curva del espiral cuando se desarro-
lla y. α es el ángulo que forma la tangente por el punto que
intercepta el radio vector con la curva y el radio vector. En
la Figura 2 se muestra la relación de estas variables que
conforman la ecuación de la espiral logarítmica. El valor de
α del espiral se relaciona con la estrechez con valores cer-
canos a los 90º el embobinado del espiral es firmemente en-
rollado, mientras que ángulos más bajos, el embobinado del
espiral es mar abierto.
Fig. 2. Diferentes formas geométricas de espirales logarítmicas con
diferentes ángulos α
Cuando el ammonite está bien preservado y se puede
observar la espiral logarítmica deformada y se puede deter-
minar la tensión a través del método de Blake, el cual utiliza
características especiales como distancias que van desde el
polo de la espiral hasta puntos de la misma. Volviendo a la
ecuación de la espiral y considerando los valores de θ en 0,
π/2, π y 3π/2, se pueden encontrar las distancias de OA, OB,
OC y OD respectivamente cuyas distancias se muestran en
la Figura.3.
cot
ker
3. Estudio análitico de ammonites deformados a través del método de Blake 61
Revista Ciencia e Ingeniería. Vol. 35, No. 2, abril-julio, 2014
Fig. 3. Relaciones de la geometría no deformada con la espiral
logarítmica deformada
Aplicando la ecuación (1) y de acuerdo a la Figura 3, se
obtienen las siguientes ecuaciones:
(2)
(3)
(4)
(5)
Si se puede dibujar una circunferencia de centro O,
con radio r = OC en la espiral no deformada como se
muestra en la Figura 3, entonces el valor de r en la dirección
OB y OD puede ser r = (OB.OD)1/2 (Ecuación 6), si la
espiral se deforma homogéneamente resulta que los ejes
principales están orientados paralelamente a OB y OC
respectivamente y el círculo se transforma en la Elipse de
Deformación con ejes de longitudes r(1+ex) y r(1+ey), por
esta razón la relación de la ecuación se convierte en la
ecuación (7)
(6)
(7)
Donde R establece la relación entre el eje acortado y
el eje alargado.
Se puede pueden observar los ejes de la elipse de de-
formación por inspección, las mediciones de los diámetros
de la espiral deformada son calculadas y por ende, se puede
determinar la relación de deformación R. El ángulo α de la
espiral no deformada puede calcularse despejando de la
ecuación (1), se obtiene:
(8)
También puede ser calculado como sustituyendo k co-
mo se muestra en la Figura 3:
(9)
Donde O´C´ y O´A´ son valores obtenidos en el
campo.
3.2 Relación entre las áreas de la circunferencia y la elipse
de deformación.
Una de los datos necesarios para aplicar el método de
Blake, en este trabajo se propone que el área del círculo se
mantiene después de que esta se deforme y se transforma en
una elipse.
(10)
(11)
Las ecuaciones (10) y (11) muestran ecuaciones de las
áreas del círculo y de la elipse, donde r es el radio del
circulo, a representa longitud del eje mayor de la elipse y b
representa la longitud del eje menor de la elipse. Igualando
estas 2 ecuaciones y despejando r que es igual a OC.
(12)
3.3. Determinación del polo y del vector radio de la
espiral logarítmica deformada.
En este estudio se propone la siguiente metodología
para calcular el centro o polo de la espiral logarítmica. Este
procedimiento se puede realizar en la espiral logarítmica sin
deformar o deformada y consiste en: por curva más externa
kkeOA 0
2/)cot(
keOB
2/)cot3(
keOD
cot
keOC
cot
keOC
2/1
).( ODOBOC
1/ 2
( ´ ´. ´ ´)
´ ´
O B O D
R
O C
1
cot log ( / )e OC k
1
cot log ( ´ ´/ ´ ´)e O C O A
2
circuloA .r
elipseA ab
1/ 2
.
2 2
a b
OC
4. Bongiorno y col.
Revista Ciencia e Ingeniería. Vol. 35, No. 2, abril-julio, 2014
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de la espiral logarítmica se toma un punto, por ese punto se
traza una línea tangente; posteriormente en la curva subsi-
guiente a la externa que se tomó, se traza una tangente para-
lela a la trazada anteriormente, obteniéndose un punto. Por
los dos puntos donde calcularon las tangentes, se unen con
una recta; el mismo procedimiento se hace en otro lado o
extremo de la curva distinto al anterior, donde se corten las
dos rectas es el polo de la espiral logarítmica. Este procedi-
miento se muestra gráficamente en la Figura 4.
Fig. 4. Tangentes paralelas a las curvas consecutivas para calcular
el polo y el radio vector
4 Metodología
Para aplicar el método de Blake (Twiss, 2000), se ubi-
caron afloramientos de rocas en el estado Lara que presen-
taban ammonites deformados, a todas especies fósiles iden-
tificadas en el área de estudio se le determinó el centro y el
radio vector de la espiral logarítmica deformada como se
indica en la Figura 4; así mismo, cada una de las muestras
de ammonites que se le observaron la espiral logarítmica
deformada, como se muestra en la Figura 5, se le midieron
las distancias.
Posteriormente se realizaron las mediciones pertinentes
para determinar las deformaciones, en cuanto al alargamien-
to y acortamiento de la elipse. Esto permite determinar los
esfuerzos principales que afectan la zona.
5 Resultados
Las muestras utilizadas para la aplicación del método
de Blake y las mediciones de las distancias del eje mayor y
menor de la elipse deformada se muestran en la Tabla 1.
Tomando los valores de O´A´ y O´C´ de la Tabla 1, y
despejando α de la ecuación (9), se obtienen los valores de
este ángulo y se muestran en las Tablas 2 y 3. Los resulta-
dos obtenidos de α indican que el ángulo de curvatura de
la espiral logarítmica sin deformar en los ammonites estu-
diados, oscilan entre 77º y 88º cuyas geometrías se enmar-
can dentro de las indicadas y explicadas en la Figura 2.
Fig. 5. Tangentes paralelas a las curvas consecutivas para calcular
el polo y el radio vector. Tomada en la zona de estudio
Tabla 1. Valores tomados en la zona de estudio en centímetros de los
diferentes ejes de la espiral logarítmica deformada
Tomando los valores de O´A´ y O´C´ de la Tabla 1, y
despejando α de la ecuación (9), se obtienen los valores de
este ángulo y se muestran en las Tabla 2. Los resultados
obtenidos de α indican que el ángulo de curvatura de la es-
piral logarítmica sin deformar en los ammonites estudiados,
oscilan entre 77º y 88º cuyas geometrías se enmarcan dentro
de las indicadas en la Figura 2.
Para calcular el radio de la circunferencia que envuelve
la espiral logarítmica que se muestra en la Figura 3, se em-
plea la ecuación (12), que se deduce de la suposición de que
el área de la elipse es igual al área de la circunferencia, es
decir variación de forma y conservación del volumen, y con
ello se obtiene la distancia OC de la espiral logarítmica. El
valor de a es la suma de las distancias O´A´ y O´C´ de la
Tabla 1 de la espiral logarítmica sin deformar y el valor de
b es la suma de las distancias O´B´ y O´D´ de la misma ta-
Nº
Fósil
O´A´
(cm)
O´B´
(cm)
O´C´
(cm)
O´D´
(cm)
1
2
3
4
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
19
20
2,2
0,3
6
1,6
3
5,9
1
8,2
5,9
3,7
2,5
3,4
4,2
3,3
3,9
4,9
4
2,7
0,6
7,4
3,1
7,7
11
1,4
10,3
9,2
6,1
7,2
5,5
6,4
4,7
9,4
9,9
10,6
2,4
0,5
6,6
2
5,1
6,6
1,2
9
6,8
4,9
3,8
5,3
5,5
4,2
4,5
8,8
8,2
3,3
0,8
14,8
3,9
13,4
13,1
1,9
14,1
12,8
10,1
7,4
7,6
8,6
5,6
10,1
15,7
14,4
5. Estudio análitico de ammonites deformados a través del método de Blake 63
Revista Ciencia e Ingeniería. Vol. 35, No. 2, abril-julio, 2014
bla de la espiral logarítmica (ver Figuras 5). Estos valores
representan los ejes de la elipse de deformación que cir-
cunscribe la espiral logarítmica deformada. (ver Figura 5)
En la Tabla Nº 3 se indican los valores de a y b de la
elipse de deformación y los valores del radio de la circunfe-
rencia, que es igual a la distancia OC en la espiral no de-
formada.
En estos datos, el valor de a indica valores de acorta-
miento, además de indicar la dirección y sentido de aplica-
ción de los esfuerzos principales mayor σ1 que causaron esa
deformación en los ammonites. El valor de b indica valor de
alargamiento e indica la dirección y sentido del esfuerzo
menor principal σ3. Como es lógico esperar que el valor de
b es mayor que el valor de a, ya que los mismos constituyen
los ejes mayor y menor respectivamente del elipsoide de
deformación.
Tabla 2. Ángulos que forma la tangente por el punto que intercepta el
radio vector con la curva y el radio vector en
la espiral logarítmica sin deformar.
Para el cálculo de los restantes valores que conforman
la espiral logarítmica sin deformar, se emplea las ecuacio-
nes (2) (3) Y (4). A través de la ecuación (5) conociendo el
valor de OC y el valor de α indicado en las Tablas 3 y 4, se
determina la constante k para cada espiral logarítmica no
deformada de cada especie de ammonite. Ecuación (13).
Tabla 3. Ángulos que forma la tangente por el punto que intercepta el
radio vector con la curva y el radio vector en la espiral logarítmica sin
deformar.
Numero
de
Muestra
O´A´+O´C´= a/2
(centímetros)
O´B´+O´D´= b/2
(centímetros)
r=OC
(centímetros)
1
2
3
4
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
2,3
0,4
6,3
1,8
4,05
6,25
1,1
8,6
6,35
4,3
3,15
8,85
4,85
3,75
4,2
6,85
6,1
9,3
8,05
3
0,7
11,1
3,5
10,4
12,05
1,65
12,2
11
8,1
7,3
6,55
7,5
5,15
9,75
12,8
12,5
15,65
11,9
2,63
0,53
8,36
2,51
6,49
8,68
1,34
10,24
8,36
5,9
4,79
5,02
6,03
4,40
6,40
9,36
8,73
12,06
9,79
Tabla 4. Valores en centímetros de las distancias y ángulo α de la espiral
logarítmica no deformada sin deformar
(13)
N°
O´C´(cm) α
N°
O´C´(cm) α
O´A´(cm) O´A´(cm)
1
2,4
88,41º 11
4,9
84,89º
2,2 3,7
2
0,5
80,76º 12
3,8
82,42º
0,3 2,5
3
6,6
88,26º 13
4,3
85,72º
6 3,4
4
2
85,93º 14
5,5
79,65º
1,6 3,1
6
5,1
80,41º 15
4,2
85,61º
3 3,3
7
6,6
87,95º 16
4,5
87,39º
5,9 3,9
8
1,2
86,67º 17
8,8
75,91º
1 4,9
9
9
88,30º 18
8,2
77,12º
8,2 4
10
6,8
87,41º 19
12,6
77º
5,9 6,1
20 10 81,05º
N° OA
(cm)
OB
(cm)
OC
(cm)
OD
(cm)
1 2,41 2,51 2,63 2,74 88,41º
2 0,31 0,40 0,53 0,66 80,76º
3 7,60 7,97 8,36 8,76 88,26º
4 2 2,23 2,51 2,80 85,93º
6 3,81 4,97 6,49 8,45 80,41º
7 7,76 8,20 8,68 9,16 87,95º
8 1,12 1,23 1,34 1,47 86,67º
9 9,33 9,76 10,24 10,73 88,30º
10 7,25 7,78 8,36 8,97 87,41º
11 4,45 5,12 5,9 6,78 84,89º
12 3,15 3,88 4,79 5,90 82,42º
13 3,97 4,47 5,02 5,65 85,72º
14 2,83 3,74 4,97 6,58 79,85º
15 3,46 3,90 4,40 4,97 8561º
16 5,55 5,96 6,40 6,88 87,39º
17 4,25 6,30 9,36 13,87 75,91º
18 4,26 6,10 8,73 12,51 77,12º
19
20
6,03
5,97
8,67
7,64
12,06
9,79
17,90
12,53
77º
81,05º
cot
OC ke
cot
OC
k
e
6. Bongiorno y col.
Revista Ciencia e Ingeniería. Vol. 35, No. 2, abril-julio, 2014
64
Al calcular k, el valor de AO es igual a esa constante, de
acuerdo a la ecuación (2). Los otros valores de OB y OD
son fáciles de obtener a partir de las ecuaciones (3) y (4),
respectivamente, y con ello se obtiene la geometría comple-
ta de la espiral logarítmica sin deformar. La tabla 4 se
muestran los resultados.
Tabla 5. Valores de las deformaciones ey (alargamiento) y ex
(acortamiento) de la espiral logarítmica sometida a deformación
Para determinar la deformación en la roca, se calcula-
ron el acortamiento en la dirección de la coordenada (x) y
alargamiento en la dirección de la coordenada (y) de acuer-
do a las distancias que se obtienen de las tablas 1 y 2 apli-
cando la siguiente ecuación (14), lf es la longitud final y li
es la longitud inicial, Twiss (2000), los resultados se mues-
tran en la tabla 5.
(14)
6 Conclusiones
El método de Blake que emplea la ecuación matemáti-
ca de la espiral logarítmica para calcular la deformación de
los ammonites, se adapta satisfactoriamente a las especies
deformadas en la zona de estudio, además de suministrar
suficiente información sobre la deformación que sufrieron
estos ammonites, y por ende, el valor de deformación a que
se sometieron las rocas que contienen estos fósiles. Este
método es muy satisfactorio para calcular la deformación en
aquellas especies deformadas y cuyas estructuras internas se
ajustan a la forma de una espiral logarítmica.
Al considerar el área del círculo que se construye a
partir de la estructura inicial sin deformar del ammonite, se
deduce que es la misma área, comparada a la de la elipse
que se transforma cuando ese círculo se deforma por ser
sometido al desarrollo de los sistemas compresivos. Este
valor es fundamental para la aplicación de la ecuación ma-
temática de la espiral logarítmica al momento de determinar
la deformación y, por lo tanto, un parámetro importante al
tomar los datos de campo, es que el ammonite debe estar
bien preservado y sobretodo completo. En el área de estudio
se localizaron muchas especies deformadas de ammonites,
pero la gran mayoría estaban incompletas por lo que sólo se
tomaron diecinueve muestras que presentaban un alto por-
centaje de preservación.
Las longitudes iniciales de los ammonites sin deformar
se compararon con las longitudes finales de los ammonites
deformados medidas en el campo, determinándose que exis-
ten longitudes que se alargaron en dirección SO-NE y que
coinciden con la orientación del esfuerzo principal menor
σ3, alineado con el eje mayor del Elipsoide de Deformación
(entre 0.34 – 7.68 cm). Se pudo establecer también una
comparación de los valores en la dirección de acortamiento
SE-NO y que coincide con la orientación del esfuerzo prin-
cipal mayor σ1 que se alinea con el eje menor de la misma
elipse (0.04 – 3.94 cm). Con las comparaciones realizadas
entre el valor de acortamiento y el valor de alargamiento en
cada muestra de ammonite deformado, se indica que la
magnitud de alargamiento es mucho mayor que la magnitud
de acortamiento, debido a que en la dirección del esfuerzo
principal menor σ3 ejerce menor presión y facilita la defor-
mación del fósil. Es importante resaltar, que el eje mayor
del Elipsoide de Deformación, que circunscribe el ammoni-
te deformado y que representa la dirección de aplicación del
esfuerzo principal mayor σ1, coincide con la dirección de
la vergencia Andina, es decir SE-NO.
Referencias
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Gebirgsbildung, 2.B. Schwabe, Basel, 85.
Ramsay, J., 2001, On geometrical form of turbinated and
discoid shells. Philos. Trans. R. Soc. Lond., 1, pp. 351 –
370.
Simón J L, 2004, Apuntes de Análisis de Geología Estructu-
ral. Departamento de Geología. Universidad de Zaragoza,
España.
Tan B K, 1973, Determination of strain ellipses fron de-
formed Ammonoids. Tectonophysics, 16, pp. 89-101
Thompson, D.W., 1941, On Growth and Form. University
Press, Cambridge, 118.
Twiss R, 2000, Structural Geology. W. H. Freeman and
Company. United States of America. 357.
Recibido: 11 de mayo de 2012
Revisado: 12 de febrero de 2014
N° ey % ex %
1
2
3
4
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
18
20
0,1428
0,3207
0,3269
0,3917
0,5723
0,3882
0,2222
0,1908
0,3134
0,3613
0,4928
0,2944
0,2733
0,1612
0,5498
0,2692
0,3433
0,1780
0,1741
14,28
32,07
32,69
39,17
57,23
38,32
22,22
19,08
31,34
36,13
49,28
29,44
27,33
16,12
54,98
26,92
34,33
17,80
17,41
-0,1944
-0,0476
-0,2105
-0,2117
-0,2136
-0,2397
-0,1057
-0,1211
-0,1864
-0,1690
-0,2065
-0,1435
-0,0918
-0,0458
-0,2970
-0,1771
-0,2148
-0,0768
-0,1307
19,44
4,76
21,05
21,17
21,36
23,97
10,57
12,11
18,64
16,90
20,65
14,35
9,17
4,58
29,71
17,71
21,48
7,68
13,07
Observación: el signo (-) significa acortamiento.
f i
i
l l
e
l
7. Estudio análitico de ammonites deformados a través del método de Blake 65
Revista Ciencia e Ingeniería. Vol. 35, No. 2, abril-julio, 2014
Bongiorno, Francisco: Ingeniero geólogo. Magister
en Matemática aplicada a la ingeniería. Doctor en Geren-
cia Avanzada. Director de la Escuela de Ingeniería Geoló-
gica. Profesor asociado de la Universidad de los Andes, Mé-
rida-Venezuela.
Ucar, Roberto: Ingeniero en Minas. Master en
Ingeniería de Rocas (Mecánica de Rocas, Mecánica de
suelos y Explosivos), University of Missouri - Rolla. Ph.D.
Mc.Gill University (Especialidad en Geotecnia – Obras
Subterráneas). Profesor titular jubilado de la Universidad de
los Andes, Mérida-Venezuela. Correo electrónico:
robertoucar@cantv.net
Belandria, Norly: Ingeniero Geólogo. Magister en
Matemática aplicada a la ingeniería. Candidata Ph.D.
Coordinadora del grupo de investigación en Geología
Aplicada (GIGA). Profesor asistente de la Universidad de los
Andes, Mérida-Venezuela. Correo electrónico:
nbelandria@ula.ve