Geologia Estructural Avance

Diaclasas ORIGEN Entorno geológico de las diaclasas Las diaclasas pueden formarse en una variedad de condiciones geológicas y suelen indicar con bastante fidelidad las variaciones locales de los esfuerzos. De tal manera, que los pliegues suelen presentar diaclasas de tensión en su borde externo y diaclasas de compresión en la zona interna. Las diaclasas suelen reflejar también las diferencias físicas de rocas superpuestas; combinado la inclinación y el numero de ellas al pasar de una roca a otra Asimismo se las encuentra asociadas a fallas, reflejando las tensiones y relajamientos que se producen antes y después de los movimientos. Cuando una región se ve sometida alternativamente a esfuerzos diferentes, cada uno de ellos y su orden de aparición suelen quedar registrados en el sistema de diaclasas.

Diaclasa Son las estructuras tectónicas más comunes en las rocas. Casi todas las rocas contienen diaclasas. Diaclasas son rupturas en las rocas que no muestran movimiento o desplazamiento en una forma significante. Normalmente diaclasas se forman por fuerzas tectónicas, en rocas ígneas existen además diaclasas de enfriamiento. Una diaclasa es una fractura en las rocas que no va acompañada de deslizamiento de los bloques que determina, no siendo el desplazamiento más que una mínima separación transversal. Se distinguen así de las fallas, fracturas en las que si hay deslizamiento de los bloques. Son estructuras muy abundantes.

Los procesos que originan la formación de las diaclasas, se deben a la presión, la compresión, la descompresión, procesos tectónicos y la fuerza hidráulica de los

fluidos, sin embargo, existen algunas diaclasas de las cuales sus orígenes aun son desconcertantes para los investigadores, esos procesos van a ser definidos a continuación:

A.- Levantamiento y descompresión. La presión litostática resultante de la carga que una roca soporta por el peso de las supradyacentes, acompañada del aumento de temperatura, hace que cuando una roca, por las causas que sean, erosión, etc., se acerque a la superficie, esté sometida a unos esfuerzos distintos que se derivan de tres causas. La tres causas que hacen que se generen esfuerzos tensiónales en una roca que está siendo levantada o acercada a la superficie terrestre son: perdida de calor que hace que las rocas se enfríen y contraigan en todas las direcciones, lo que pueden hacer libremente en él la vertical, pero no en la horizontal por lo que se generarán esfuerzos tensiónales; el efecto producido por la pérdida de presión litostática provoca una expansión de la roca en la vertical por la liberación de energía elástica, lo que se resuelve asimismo con la génesis de esfuerzos compresivos horizontales, que no colaboran a la génesis de las diaclasas, al no poder expandirse libremente en esta dirección ; por último, el efecto membrana causa esfuerzos tensiónales horizontales al aumentar el tamaño una superficie determinada de roca al alejarse del centro de la tierra. Si los esfuerzos tensiónales generados por estas causas son lo suficientemente altos, la roca se fracturará dando lugar a diaclasas. B.- Diaclasas laminares o descamaciones. Además de las diaclasas descritas previamente, en los centenares de metros más próximos a la superficie se suelen generar diaclasas paralelas a dicha superficie. El origen de estas diaclasas es bastante problemático ya que no son fácilmente explicables como fracturas tensiónales debido a que cerca de la superficie suele haber esfuerzos verticales compresivos y la presión de fluidos no es elevada. La mayoría de los autores consideran que estas diaclasas se generan donde los esfuerzos compresivos horizontales son más importantes que los originados por la carga vertical, o donde existen esfuerzos residuales que se liberan durante la aproximación de la roca a la superficie. Este último caso es el que se invoca con más frecuencia para explicar la presencia de este tipo de diaclasas en rocas intrusivas. En este caso el enfriamiento de las rocas intrusivas produce una contracción mayor que la de las rocas del encajante.. Esta contracción no puede acomodarse hasta el momento que la roca deja de ser sometida a esfuerzos litostáticos, dando lugar a familias de diaclasas paralelas a la superficie del plutón o a la superficie topográfica. Un hecho importante relacionado con este tipo de diaclasas y que aún está sujeto a grandes controversias es el hecho de que su disposición paralela a la topografía es su causa o si, por el contrario, ellas son la causa de la topografía existente. C.- Fracturación hidráulica. Las diaclasas que se forman en profundidad donde no existen, en principio, esfuerzos tensiónales se deben al efecto de la actuación de los fluidos existentes en las rocas a través de la presión de poro como ya vimos en el capítulo anterior. En efecto, si la presión de poro es lo suficientemente elevada se generan esfuerzos de tensión que

pueden causar la propagación de fracturas tensiónales debido al efecto poro-elástico. Este mecanismo está muy bien conocido y es aprovechado para aumentar la porosidad de los acuíferos o almacenes de petróleo generando presiones elevadas de los fluidos que causan la rotura de la roca y generan un mayor número de conductos por los que se pueden desplazar los mismos. D.- Diaclasas ligadas a procesos tectónicos. Por lo general, se pueden relacionar diaclasas con dos tipos de estructuras, pliegues y fallas. En el caso de pliegues, se pueden describir un gran número de familias de diaclasas en relación con ellos. La clasificación de diaclasas relacionadas con pliegues más común es la que propone Hancock (1985) que se muestra en la figura 5-55. En dicha figura se identifican 3 tipos de diaclasas dispuestas de manera simétrica respecto a la estratificación y al eje del pliegue, aunque de todas ellas las más comunes son aquellas normales al eje (debidas a la extensión paralela al mismo) y las paralelas al mismo y perpendiculares a la estratificación, generadas en el estrados de los pliegues (originadas por los esfuerzos tensiónales que se generan durante el proceso de plegamiento de una capa). E.- Diaclasas debidas a la intrusión de rocas ígneas o diapiros salinos. El emplazamiento de rocas ígneas o salinas produce tensiones locales en sus alrededores que dan lugar a la génesis de diaclasas. Dada la forma que tienen estos cuerpos de roca, aproximadamente circulares, se producen dos tipos de diaclasas, unas de carácter radial y otras concéntricas alrededor de la intrusión o del diapiro si no existe un campo de esfuerzos remoto. En el caso de que exista dicho campo de esfuerzos remoto, ese patrón se ve distorsionado perdiendo la simetría radial perfecta. Los diques, que pueden ser considerados como diaclasas o fracturas tensiónales rellenas de material fundido, que generalmente se propagan de manera radial alrededor de un volcán, se reorientan hacia una situación paralela al esfuerzo máximo horizontal, que en el caso de este ejemplo sería aproximadamente Este-Oeste.

CARACTERISTICAS 

Características de la superficie de las diaclasas

De acuerdo con la mecánica de fracturación elástica linear, que es la que se utiliza normalmente para analizar desde el punto de vista físico los procesos de fracturación, las diaclasas desarrolladas en un medio isótropo deberían de tener una superficie plana y lisa como un espejo. Las observaciones en la naturaleza indican que esto no es verdad, y que la morfología de la superficie de las diaclasas presenta numerosas irregularidades que tienen su origen en diversas causas, fundamentalmente relacionadas con los procesos de propagación y crecimiento de las fracturas y con la anisotropía de los materiales involucrados. Una de las estructuras más comunes que se pueden apreciar en las superficies de las diaclasas es la denominada ornamentación plumosa. En efecto, gran número de fracturas presentan en su superficie una serie de rugosidades de escasa entidad que recuerdan la geometría de una pluma.

Las estructuras plumosas se forman a diversas escalas, y su tamaño se puede relacionar con el tamaño de grano de las rocas afectadas. Por lo general en rocas de tamaño de grano menor las estructuras plumosas son menores, mientras que en las de mayor tamaño de grano tienen un tamaño mayor. TIPOS DE DIACLASAS Las diaclasas corresponden a foliaciones secundarias, tanto de origen tectónico como no-tectónico, pero que no tienen desplazamientos. Entre ellas se distinguen:  Por tensión: por ejemplo en la parte externa de la charnela de los pliegues.  Por compresión: cara interna de la charnela de los pliegues.  FISURAS DE ENFRIAMIENTO: Las que se originan durante el enfriamiento de una roca magmática. Como el material caliente ocupa más espacio que la misma cantidad de materia fría, al enfriarse el magma, se producen fracturas por la diferencia de volumen que se produce

 GRIETAS DE DESECACIÓN: Durante la desecación de un barro o lodo bajo condiciones atmosféricas determinadas (sequedad, alta temperatura, radiación solar), al evaporarse el agua o la humedad contenida en él, disminuye el espacio ocupado por el material húmedo y la superficie se rompe en polígonos

 FISURAS DE TENSIÓN GRAVITACIONAL (Origen tectónico): Sobre estratos inclinados se puede observar bajo algunas condiciones, un deslizamiento de las masas rocosas hacia abajo. Al comienzo de este fenómeno se abren grietas paralelas al talud.

 Diaclasas plumosas de cizalle

Durante un movimiento tectónico se pueden abrir pequeñas fracturas, que se rellenan con calcita, yeso o cuarzo. Estas diaclasas tienen siempre una forma de "S" y pueden alcanzar dimensiones que van desde milímetros hasta metros.

CLASIFICACION DE LAS DIACLASAS Existen diferentes clasificaciones entre ellas: clasificación geométrica en relación a la estructura de las rocas que afectan

 DIACLASAS DE RUMBO: Su rumbo es sub paralelo al rumbo de la estratificación o bandas

 *DIACLASAS DE MANTEO: Su rumbo es sub paralelo a la dirección de manteo de los estratos que afecta

 *DIACLASAS DIAGONALES U OBLICUAS: Su rumbo esta entre el de la estratificación y la dirección del manteo de los estratos.

OTRAS CLASIFICACIONES Clasificación Geométrica *DIACLASAS SISTEMATICAS Son las que se observan mejor desarrolladas, con formas regulares planares, sub paralelas y eventualmente espaciadas. Frecuentemente una región está marcada por la existencia de más de un juego de diaclasas de orientación similar

*DIACLASAS NO SISTEMATICAS Son irregulares en su forma, espaciamiento y orientación, ya que son curvadas, concoidales y no paralelas. Reflejan algún aspecto de la historia de deformación de las rocas en que se encuentran.

Clasificación Genética  DIACLASAS PRIMARIAS O SINGENETICAS Están relacionadas a la formación primaria de las rocas en las que se encuentran. Se forman en sedimentos inconsolidados y en magma o lava aun no enfriada. Son el resultado de contracción por perdida de calor y por perdida de agua en fango.  DIACLASAS DIASTROFICAS Los sistemas de diaclasas a menudo se disponen simétricamente en sistemas de pliegues y fallas. Clasificación según su extensión DIACLASAS GRANDES Aquellas diaclasas que atraviesan varias unidades litológicas y pueden ser mapeadas por varias decenas o cientos de metros.

LAS DIACLASAS MAYORES Son aquellas que presentan un orden de magnitud menos que las diaclasas grandes, pero que todavía presentan un aspecto muy definido. LAS DIACLASAS MENORES Son, como su nombre lo indica, de menor importancia.

IMPORTANCIA DE LAS DIACLASASEN LA FORMACION DE RELIEVES 

El granito es una roca magmática plutónica formada en el interior de la Tierra y solidificada a partir de un estado de fusión, al ascender hacia la superficie terrestre. Es de color claro, grisáceo, y está integrada por granos de cuarzo, feldespato y mica.



El modelado granítico se produce por la fractura de las diaclasas, lugar por donde penetra el agua, produciéndose los procesos de hielo-deshielo, que rompen la roca. Los distintos casos son:  El granito se altera químicamente por la acción del agua que fluye en el interior de la tierra, de forma que cuando agua y granito se mezclan, los cristales del granito se disuelven y se transforman en arenas pardo-amarillentas, características de zonas de valles con escasa pendiente  El granito se altera o descompone produciéndose una red de diaclasas o líneas de fractura de la roca, que dependiendo de la altura dan lugar a un relieve determinado:



Áreas de alta montaña y elevada altitud el agua de lluvia se filtra por las fracturas de las rocas, de forma que al bajar las temperaturas y helarse, aumenta su volumen y rompe las grietas, formando relieves como:

 Crestas: son elevaciones escarpadas y dentadas (galayos)  Canchales: acumulación de fragmentos de rocas rotas por el agua helada, que caen hacia abajo y se acumulan en los pies de las montañas • En las zonas menos elevadas los relieves dependen de la disposición de las diaclasas o líneas de fracturas, porque si son paralelas a la superficie, se produce la descamación o disgregación del granito, originando una forma denominada:  Domos: son estructuras con formas suavemente redondeadas y laderas pronunciadas (figura 6.3). • Cuando las diaclasas son perpendiculares se forman los siguientes relieves:  Bolas: bloque rocoso voluminoso, de forma redondeada, que al amontonarse unas sobre otras forman los berrocales

 Berrocales: son zonas con bloques de granito redondeados y amontonados  Tores: apilamientos y agrupaciones de bolas de una forma ordenada  Piedra caballera: son grandes piedras de granito aisladas y destacadas del conjunto situadas en equilibrio de forma natural  Caos granítico: las bolas se disponen sin ningún orden en las laderas o al pie de las montañas

LAS FRACTURAS. Una fractura es un plano de ruptura de la roca. En general la formación de fracturas es causada por los siguientes procesos geológicos: Por movimientos y deformaciones corticales (epirogénesis y orogénesis).Por contracción y disecación de los sedimentos. Por liberación de tensión, cuando por el proceso de levantamiento yerosión la roca se acerca otra vez a la superficie o por tensiones paralelas a la superficie. En rocas sedimentarias la mayoría de las fracturas están (sub)verticales, prácticamente perpendiculares a la estratificación o paralelas a la superficie

FRACTURAS SISTEMÁTICAS Y NO SISTEMÁTICAS. A parte del problema arriba mencionado, lo que también interesa de las fracturas son aspectos como su distribución, la forma del plano y su alcance. La distribución está definida por el rumbo y buzamiento del plano de la fractura y por el espacio que hay entre fracturas vecinales (espaciamiento). La forma del plano puede ser recta o curvada. El alcance es la longitud que tiene su intersección con la superficie (alcance lateral) y la profundidad a la que llega (alcance vertical). Por eso, recientemente se ha introducido otra clasificación. Esta clasificación divide las fracturas en fracturas sistemáticas y fracturas no sistemáticas. La intersección de una fractura sistemática con un estrato es una línea recta. Suelen formar grupos de fracturas paralelas (sets de fracturas sistemáticas) y las fracturas individuales pueden tener un gran alcance. Frecuentemente dos sets se cruzan y el ángulo entre ambos revela información valiosa acerca de las fuerzas de deformación de la

corteza Las fracturas sistemáticas son consideradas de ser la consecuencia de deformación geológica a escala regional.

La figura se muestra 2 sets de fracturas sistemáticas verticales. Los planos de las fracturas son rectos y el espaciamiento regular. El ángulo entre ambos sets es A

FRACTURAS DE EXFOLIACIÓN. Las fracturas de exfoliación son fracturas no sistemáticas muy importantes porque aumentan considerablemente la permeabilidad del subsuelo. Algunas de sus características: suelen seguir la topografía (paralelas a la superficie), son numerosas en los primeros 30 metros bajo la superficie y son curvadas. Una descripción más completa y las teorías de su génesis serán tratadas detalladamente en el artículo acerca de la liberación detención TERMINACIÓN DE UNA FRACTURA SOBRE UNA FRACTURA ABIERTA. Cuando una fractura es formada y se propaga por la roca, es posible que se encuentre con otra fractura ya existente. Si esta fractura es una fractura abierta (con una cierta apertura)no hay cohesión entre los dos bloques a ambos lados de la fractura, y por esta razón la nueva fractura suele terminar aquí. Si esta fractura se hubiera mineralizado, formando una vetilla, entonces la nueva fractura probablemente la hubiera cruzado. Como ya hemos visto, las fracturas suelen ocurrir en sets y a menudo hay 2 o más sets

en un volumen de roca. Estudiando las terminaciones de las fracturas nos revela el orden cronológico de la formación de los diferentes sets de fracturas (figura 2).

La figura A se muestra un set de fracturas (en rojo). La figura B se muestra la misma situación pero con un segundo set de fracturas (en verde). Se puede ver que las fracturas del segundo set se terminan en las fracturas del primer set. De este modo se puede determinar que el segundo set se ha formado más tarde.

Juntas CLASIFICACIÓN DE JUNTAS SEGÚN SU FUERZA. Si una fractura puede cruzar o no una junta de estratificación, depende en gran medida delas características de la junta. Si una junta tiene poco material pizarroso, margoso u orgánico, se dice que esta junta es fuerte. Una junta fuerte es más difícil de distinguir en el campo y manualmente suele ser difícil de separar dos estratos por una junta fuerte. Si una junta tiene mucho material pizarroso, margoso u orgánico, se dice que esta junta es débil. Una junta débil es fácil de distinguir en el campo y manualmente suele ser fácil de separar dos estratos por una junta débil. Una junta moderada se encuentra a medio camino de ambas juntas mencionadas

En la imagen se muestra una junta fuerte (entre las dos líneas negras). Por la izquierda se puede observar que la junta se transforma en moderada. Según la arcilla que se depositó sobre el plano en el momento de sedimentación, las juntas pueden cambiar lateralmente. MODO

DE

CÓMO

CRUZAN

LAS FRACTURAS

LAS

JUNTAS

DE

ESTRATIFICACIÓN. Tanto las observaciones en el campo como los modelos numéricos han demostrado las siguientes relaciones. Si la junta de estratificación es fuerte la fractura suele continuar, pasándola sin problema. Si la junta es de una fuerza moderada, la fractura la puede pasar ose puede terminar en la junta. En caso de que si la pasa, es puede que la fractura se desplaza un poco . Si la junta es débil muchas fracturas se terminan en la junta. En el caso de que la fractura se desplace un poco, siempre cabe la posibilidad que el alineamiento sea una coincidencia, es decir que solo parece un “step over” y un estudio adicional puede ser necesario.

La figura se muestra la interacción de las fracturas con las juntas de estratificación. Si la junta es fuerte, las fracturas la suelen pasar. Si la junta es débil las fracturas suelen terminar. Si la junta es moderada hay un intermedio: muchas fracturas terminan, y

de las fracturas que pasan algunas lo hagan de modo “ step over”. Lo que parece un “stepover” puede ser un alineamiento accidental. También se puede observar que cuanto más grueso es el estrato, menos fracturas hay: el espaciamiento aumenta con el grosor. TERMINACIÓN DE FRACTURAS SOBRE JUNTAS DE ESTRATIFICACIÓN Y NIVELES DÚCTILES. La terminación de una fractura sobre una junta de estratificación se debe a la deformación interna de esta junta. Los materiales pizarrosos se deforman fácilmente y absorben la energía, y también la junta se puede despegar y formar de este modo un espacio que inhíbela propagación de la fractura. Del mismo modo de que las fracturas a menudo terminan sobre juntas débiles, incluso las fracturas más importantes pueden terminar cuando se encuentran con un nivel dúctil en la formación. De este manera los niveles o miembros de pizarras, de margas y de fina estratificación con juntas débiles, funcionan como barreras que no dejan pasar las fracturas. Como consecuencia las fracturas quedan confinadas a los niveles de roca más compacta. De todos modos, suelen ser las fracturas sistemáticas que más fuerza de propagación tienen y por lo tanto mayor posibilidad tienen de sobrepasar un nivel dúctil

En la imagen se muestra una roca caliza de aspecto masiva con juntas fuertes. Las juntas se encuentran directamente por debajo de las líneas azules

Diferenciación entre diaclasa y falla

Diaclasa

Falla

sin desplazamiento detectable

con desplazamiento

no hay

Estrías

no hay

con diaclasas plumosas de cizallamiento

no hay

Brecha de falla / Milonita / cataclasita

no hay

Arrastres

tal vez con relleno

tal vez con relleno

más frecuente

menos frecuente

más pequeño ( se pierde )

más extenso (tal vez tiene continuación)

superficie medio irregular

superficie más lisa

-

Zona de falla es blanda

-

Diferencia de la vegetación

-

Junto con la dirección de una quebrada o un valle

-

produce líneas de afluentes