Guia de Clase - Capitulo III Fallas y Zonas de Cizalla

CAPÍTULO III ANÁLISIS ESTRUCTURAL

3. FRACTURAS Una fractura es una discontinuidad planar o subplanar que se desarrolla en la roca cuando su límite de elasticidad es superado como consecuencia de la aplicación de un esfuerzo (Fossen, 2010). Las fracturas pueden ser clasificadas en diaclasas (o fracturas de apertura), fallas y venas o diques.

3.1. Diaclasas Una diaclasa se define en términos generales como una fractura natural en la roca, a lo largo de la cual no hay un desplazamiento de cizalla medible (desplazamiento paralelo al plano de la fractura; Van der Plujim & Marshak, 2004). El origen más aceptado para la formación de las diaclasas establece que éstas se abren paralelamente al esfuerzo principal mínimo - 3- sobre el plano que contiene a los esfuerzos principales máximo - 1- y medio - 2 (Fossen, 2010; Figura 2010; Figura 20). 20).

Figura 1. Diaclasas y su relación con los esfuerzos. Fuente: propia

A la hora de estudiar las diaclasas de un afloramiento, es importante tener en cuenta la siguiente terminología terminología (tomada de Van der Plujim & Marshak, 2004):

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(a) Familia de diaclasas.   Se define una familia de diaclasas como un arreglo de diaclasas que son paralelas o subparalelas (Figura 2). 2).

(a)

(b)

Figura 2. Familias de diaclasas: (a) Familia de diaclasas en amarillo; (b) familia de diaclasas en verde. Fuente: propia

(b) Sistema de diaclasas.  Se define un sistema de diaclasas como dos o más familias de diaclasas que se intersectan a un ángulo aproximadamente constante. Si son ortogonales, se habla de sistema ortogonal de diaclasas, si hacen un ángulo de 30° o 60° se habla de sistema conjugado de diaclasas (Figura 3). 3).

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Figura 3. Sistema conjugado de diaclasas (ángulo de 60° entre diaclasas). Fuente: propia

Es un tema controversial si los sistemas de diaclasas se forman simultáneamente simultáneamente o no. Por ahora se tiene como teoría más aceptada que sólo un sistema de diaclasas se forma bajo un sistema de esfuerzos particular, siendo los otros sistemas resultado de un cambio local en los esfuerzos, o sistemas formados en otra época (no contemporáneos), contemporáneos), o fracturas de cizalla mal clasificadas (Fossen, 2010; Van der Plujim & Marshak, 2004). 3.1.1.

Edad relativa

Twiss & Moore (1997) establecen que cuando existe más de una familia de diaclasas, las diaclasas más jóvenes terminan contra las más antiguas porque la energía no puede p uede propagarse por el fracturamiento previo (Figura 4). 4).

Diaclasa más nueva

Figura 4. Edad relativa de las diaclasas. Fuente: Propia

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Para Twiss & Moore (1997), la edad relativa de las diaclasas puede ser enmascarada por los siguientes factores: (a) Si las diaclasas antiguas son cementadas por minerales hidrotermales, el límite entre estas diaclasas ya no actuará más como una barrera para la propagación de la energía y las nuevas diaclasas podrán atravesarlas. Esta situación puede ser particularmente confusa si, en el presente, el cementante de las diaclasas antiguas ya ha sido diluido por el agua (Figura 5).

(a)

(b)

(c)

(d)

Figura 5. Entrada de cementante en diaclasas más antiguas: (a) formación de las diaclasas más antiguas; (b) entrada de cementante en las diaclasas; (c) formación de la diaclasas más nuevas; (d) disolución del cementante. Fuente: Propia

(b) Una diaclasa nueva puede desarrollarse a ambos lados de una más antigua, por lo que parecería que es continua y que la corta.

(a)

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(b)

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(c)

Figura 6. Desarrollo de diaclasas más nuevas alrededor de diaclasas más antiguas: (a) formación de la diaclasa más antigua; (b) formación de una diaclasa más nueva; (c) formación de otra diaclasa frente a la anterior. Fuente: Propia

(c) Si se confunde una fractura de cizalla con una diaclasa, la fractura de cizalla (fractura con movimiento milimétrico o centimétrico relativo) puede mostrar el falso fin de una diaclasa que realmente está siendo cortada. Para esto es muy importante reconocer bien la fractura de cizalla y no confundirla con una diaclasa.

(a)

(b)

Figura 7. Confusión entre una diaclasa y una fractura de cizalla: (a) visualización de dos fracturas, una cortando a la otra; (b) aumento de escala de observación donde se observa que la fractura que corta a la diaclasa es realmente una fractura de cizalla. Fuente: Propia

Si en una misma roca se tiene una familia de diaclasas mineralizada o con diques, y otra familia sin mineralización o diques, es muy probable que ambas se hayan formado en etapas diferentes (Twiss & Moore, 1997).

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3.1.2.

Origen de las diaclasas

Las diaclasas no solo se forman por orígenes tectónicos, pueden formarse como consecuencia en cambios en los sistemas de esfuerzos por factores diferentes. 3.1.2.1.

Diaclasas por liberación de presión

Las diaclasas por liberación de presión o diaclasas columnares son columnas hexagonales, separadas por fracturas, que se forman durante el enfriamiento y contracción de rocas hipoabisales y lavas (Van der Plujim & Marshak, 2004; Figura 8 y Figura 9).

Figura 8. Formación de las diaclasas columnares. Fuente: http://homepage.usask.ca/~mjr347/prog/geoe118/geoe118.054.html

Figura 9. Diaclasas columnares. Fuente: http://www.cedd.gov.hk/eng/about/organisation/kkh_brief.html

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3.1.2.2.

Diaclasas en hoja o de exfoliación (sheet joints)

Las diaclasas de exfoliación son fracturas que se desarrollan paralelamente a la topografía (Figura 10 y Figura 11). Se forman debido a un cambio en el sistema local de esfuerzos por desconfinamiento de las rocas, donde los esfuerzos horizontales dominan sobre los verticales (Van der Plujim & Marshak, 2004).

(a)

(b)

(c)

Figura 10. Formación de las diaclasas de exfoliación: (a) tiempo presente; (b) inicio de formación; (c) vista regional tiempo presente. Fuente: Modificado de Fossen (2010).

3.1.2.3.

Diaclasas por fracturamiento hidráulico

Las diaclasas por fracturamiento hidráulico son fracturas que se forman en múltiples direcciones (direcciones “aleatorias”) como consecuencia de un incremento en la presión de poro que, al superar la resistencia de la roca, hace que las grietas o espacios que están rellenos con fluido se propaguen como fracturas (Van der Plujim & Marshak, 2004; Figura 12 y Figura 13).

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Figura 11. Diaclasas en hoja o de exfoliación ( sheet joints). Fuente:  http://maps.unomaha.edu/maher/geo117/117igneous.html

Figura 12. Formación de las diaclasas por fracturamiento hidráulico. Fuente: Modificado de Lillo y Oyarzun (2013).

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Figura 13. Diaclasas por fracturamiento hidráulico. Fuente: https://www.flickr.com/photos/29750062@N06/6365848857/sizes/l/in/photostream/

3.1.2.4.

Diaclasas tectónicas

Las diaclasas tectónicas son aquellas que se forman como resultado de la aplicación de un esfuerzo de tipo tectónico sobre la roca. Estas estructuras se forman sobre el plano que contiene a los esfuerzos principales máximo - 1- y medio -2  y se abren paralelamente al esfuerzo principal mínimo - 3(Fossen, 2010; Figura 14 y Figura 15).

Figura 14. Diaclasas tectónicas. Fuente: propia

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Figura 15. Diaclasas tectónicas. Fuente: propia

3.1.3.

Relación de las diaclasas con otras estructuras

Las diaclasas, al igual que la mayoría de las estructuras geológicas, no ocurren aisladas dentro de la roca sino acompañadas con otras estructuras. A continuación se presentan algunas de las diaclasas que pueden formarse simultáneamente con otras estructuras. 3.1.3.1.

Diaclasas y fallas

Las diaclasas se encuentran comúnmente asociados con las fallas por ser ambas estructuras frágiles. Existen tres tipos comunes de asociación entre fallas y diaclasas (Van der Plujim & Marshak, 2004; Figura 16): (a) diaclasas tectónicas formadas por el mismo campo de esfuerzos que crea la falla; (b) diaclasas formadas por el desarrollo de extensión local en una zona de irregularidad geométrica, en uno de los bloques divididos por la falla; (c) diaclasas denominadas diaclasas pinadas ( pinnate joints), adyacentes a zona de ruptura de la falla, a 30° o 45° de la superficie de falla, que se forman por extensión local mientras la falla se mueve.

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(b) (a)

(c)

Figura 16. Diaclasas asociadas al fallamiento: (a) diaclasas tectónicas; (b) diaclasas formadas sobre una irregularidad en la superficie de falla; (c) diaclasas pinadas. Fuente: Modificado de Van der Plujim & Marshak, 2004.

3.1.3.2.

Diaclasas y pliegues

Las diaclasas que se forman contemporáneamente con los pliegues, en un régimen de deformación frágil-dúctil pueden ser (Twiss & Moores, 2007; Figura 17): (a) diaclasas tectónicas que se forman bajo el mismo régimen de esfuerzos que crea el plegamiento; (b) fracturas de tensión asociadas al estiramiento en la zona de la cresta del pliegue, las cuales suelen ser conjugadas formando 30° con respecto al plano definido por 3 y 2; (c) fracturas compresivas asociadas a la constricción en el núcleo del pliegue, generalmente son conjugadas, formando 30° con respecto al plano definido por 3 y 2.

Figura 17. Diaclasas asociadas al plegamiento: (a) diaclasas tectónicas, en rojo; (b) diaclasas de tensión en la cresta, en azul; (c) diaclasas compresivas en el núcleo, en morado. Fuente: Modificado de Twiss & Moores (2007)

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3.1.3.3.

Diaclasas e intrusivos

Los frentes de intrusión, especialmente aquellos de grandes cuerpos plutónicos, generalmente modifican el campo de esfuerzos local, haciendo que el esfuerzo principal máximo sea paralelo al frente de intrusión. Esta modificación hace que se desarrollen diaclasas paralelas al frente de intrusión que, generalmente se rellenan con fluido magmático (Figura 18). Geomorfológicamente se crean plegamientos por flexión ( bending) y estructuras circulares (Figura 19).

Figura 18. Diaclasas asociadas a intrusiones ( 1 está representado por la flecha roja) Fuente: Modificado de Best (2003).

Figura 19. Geomorfología de diaclasas asociadas a intrusiones. Fuente: http://www.expeditionportal.com/forum/threads/62664-Granite-Batholiths-Bedouin-Wells-andAbandoned-Villages-of-Arabia-Shield

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3.2. Fallas Las fallas son estructuras complejas y por esta razón hay diversas propuestas en su definición, siendo la más aceptada aquella que establece que una falla es una discontinuidad, con desplazamiento paralelo a las paredes, dominado  por mecanismos de deformación frágil  y que se forma, en teoría, mediante la unión de pequeñas fracturas de tensión que se expanden a lo largo de su  propio plano de discontinuidad   (Fossen, 2010; Van der Plujim & Marshak, 2004; Figura 20, Figura 21).

Figura 20. Esquema de una falla. Fuente: Propia.

Figura 21. Falla geológica. Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/Fault_(geology)#mediaviewer/File:The_Blue_Anchor_Fault_ _geograph.org.uk_-_2455 274.jpg.

3.2.1.

Terminología básica

Para poder estudiar las fallas es importante conocer las partes que las componen (Van der Plujim & Marshak, 2004; Fossen, 2010; Figura 22):

(a) Plano de falla: plano en el que ocurrió el desplazamiento de cizalla.

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(b) Bloque techo (o bloque superior, o bloque colgante; hanging-wall block ): si la falla no es vertical (buzamiento menor que 90°), el bloque techo es aquel que queda sobre el plano de falla.

(c) Bloque piso (o bloque inferior, o bloque yacente; footwall block ): si la falla no es vertical (buzamiento menor que 90°), el bloque piso es aquel que queda bajo el plano de falla.

(d) Bloque levantado: cuando la falla es vertical (buzamiento igual a 90°) , el bloque levantado se define como aquel que se levantó con respecto al otro bloque.

(e) Bloque hundido: cuando la falla es vertical (buzamiento igual a 90°), el bloque hundido es aquel que se hundió con respecto al otro bloque.

(f) Rumbo de la falla (fault strike): ángulo entre el norte y la línea de rumbo (línea de intersección entre el plano de falla y un plano horizontal).

(g) Buzamiento de la falla ( fault dip): ángulo entre un plano horizontal y la línea de buzamiento (intersección de la falla con un plano vertical).

(a)

(b)

Figura 22. Partes de una falla: (a) falla con buzamiento menor que 90°; (b) falla vertical (con buzamiento igual a 90°). Fuente: propia

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(h) Movimiento neto (net slip): el movimiento neto describe la magnitud del movimiento relativo entre los bloques, conectados por una línea imaginaria llamada vector de deslizamiento (slip vector ) que une dos puntos que originalmente eran adyacentes (Figura 23).

Figura 23. Movimiento neto (la flecha roja indica el vector desplazamiento) Fuente: propia

3.2.2.

Clasificación

Las fallas tienen dos tipos principales de clasificaciones: geométrica y según su movimiento relativo. A continuación se presentará un resumen de a mbas. 3.2.2.1.

Según su morfología

Según su morfología las fallas pueden clasificarse de la siguiente manera:

(a) Fallas planares. Se dice que una falla es planar cuando la superficie de falla es un plano. Estas fallas pueden clasificarse según el buzamiento de este plano, según muestra la Tabla 1 (Figura 24).

Tabla 1. Clasificación de las fallas según su buzamiento (modificado de Van der Plujim & Marshak, 2004). Buzamiento ( ) Tipo de falla Vertical

 = 90°

Subvertical

80° ≤  < 90°

De alto ángulo

60° ≤  < 80°

Inclinada

30° <  < 60°

De bajo ángulo

10° <  ≤ 30°

Subhorizontal

0° <  ≤ 10°

Horizontal

 = 0°

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(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

Figura 24. Clasificación de las fallas planares según su buzamiento: (a) verticales; (b) subverticales ; (c) de alto ángulo; (d) inclinadas; (e) de bajo ángulo; (f) subhorizontales; (g) horizontales. Fuente: propia

(b) Fallas lístricas. Se dice que una falla es lístrica cuando tiene un alto buzamiento cerca de la superficie y un buzamiento bajo en p rofundidad (Van der Plujim & Marshak, 2004; Figura 25). Esta es una falla curva.

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Figura 25. Falla lístrica. Fuente: propia

(c) Falla en flor. Una falla en flor es una superficie curva que posee buzamiento vertical a subvertical en profundidad y, hacia la superficie, cambia el ángulo de buzamiento (Figura 26).

(b)

(a)

Figura 26. Fallas en flor: (a) flor negativa; (b) flor positiva. Fuente: Modificado de Woodcock & Fischer (1986).

3.2.2.2.

Según su movimiento relativo

Según el movimiento relativo entre los bloques que componen la falla, éstas pueden clasificarse en:

(a) Fallas con movimiento paralelo a la línea de buzamiento. El bloque superior puede moverse paralelamente a la línea de buzamiento en dos direcciones: hacia arriba o hacia abajo (Figura 27). Si el bloque superior se mueve hacia arriba (sube) con respecto al inferior, se dice que la falla es inversa; si el bloque superior se mueve hacia abajo (baja) con respecto al ANA MARÍA ABAD POSADA. ING. GEÓLOGA, M.Sc.

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inferior, se dice que la falla es normal (Fossen, 2010; Van der Plujim & Marshak, 2004).

(a)

(b)

Figura 27. Fallas con movimiento paralelo a la línea de buzamiento: (a) falla normal; (b) falla inversa. Fuente: propia.

(b) Fallas con movimiento paralelo a la línea de rumbo. Un bloque puede moverse con respecto a otro, paralelamente a la línea de rumbo, en dos direcciones: hacia la derecha o hacia la izquierda (Figura 28). Si el bloque se mueve hacia la derecha con respecto al otro bloque, se dice que la falla es dextral; si el bloque se mueve hacia la izquierda con respecto al otro bloque, se dice que la falla es sinistral (Fossen, 2010; Van der Plujim & Marshak, 2004).

(a)

(b)

Figura 28. Fallas con movimiento paralelo a la línea de rumbo: (a) falla dextral; (b) falla sinistral. Fuente: propia.

(c) Fallas oblicuas. En las fallas oblicuas el bloque del techo se mueve con respecto al bloque del piso en una dirección que involucra movimiento tanto a lo largo de la línea de rumbo, como a lo largo de la línea buzamiento, definiendo un movimiento diagonal a ambas líneas. Dependiendo de la característica del movimiento, las fallas oblicuas se clasifican en:  Normal-dextral.  Se dice que una falla es normal-dextral cuando el movimiento dominante es a lo largo de la línea de buzamiento. En este tipo de falla el bloque superior baja y, simultáneamente, ocurre un movimiento dextral (Figura 29). ANA MARÍA ABAD POSADA. ING. GEÓLOGA, M.Sc.

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Figura 29. Falla normal-dextral (las flechas indican el movimiento del bloque superior) Fuente: propia. 

Normal-sinistral.  Se dice que una falla es normal-sinistral cuando el movimiento dominante es a lo largo de la línea de buzamiento. En este tipo de falla el bloque superior baja baja y, simultáneamente, ocurre un movimiento sinistral (Figura 30).

Figura 30. Falla normal-sinistral (las flechas indican el movimiento del bloque superior) Fuente: propia. 

 Inversa-dextral.  Se dice que una falla es inversa-dextral cuando el movimiento dominante es a lo largo de la línea de buzamiento. En este tipo de falla el bloque superior sube baja y, simultáneamente, ocurre un movimiento dextral (Figura 31).

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Figura 31. Falla inversa-dextral (las flechas indican el movimiento del bloque superior) Fuente: propia. 

 Inversa-sinistral.  Se dice que una falla es inversa-sinistral cuando el movimiento dominante es a lo largo de la línea de buzamiento. En este tipo de falla el bloque superior sube baja y, simultáneamente, ocurre un movimiento sinistral (Figura 32).

Figura 32. Falla inversa-sinistral (las flechas indican el movimiento del bloque superior) Fuente: propia. 

Dextral-normal.  Se dice que una falla es dextral-normal cuando el movimiento dominante es a lo largo de la línea de rumbo. En este tipo de falla ocurre un movimiento dextral y, simultáneamente, el bloque superior baja (Figura 33).

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Figura 33. Falla dextral-normal (las flechas indican el movimiento del bloque superior) Fuente: propia. 

Dextral-inversa.  Se dice que una falla es dextral-inversa cuando el movimiento dominante es a lo largo de la línea de rumbo. En este tipo de falla ocurre un movimiento dextral y, simultáneamente, el bloque superior sube (Figura 34).

Figura 34. Falla dextral-inversa (las flechas indican el movimiento del bloque superior) Fuente: propia. 

Sinistral-normal.  Se dice que una falla es sinistral-normal cuando el movimiento dominante es a lo largo de la línea de rumbo. En este tipo de falla ocurre un movimiento sinistral y, simultáneamente, el bloque superior baja (Figura 35).

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Figura 35. Falla sinistral-normal (las flechas indican el movimiento del bloque superior) Fuente: propia. 

Sinistral-inversa.  Sinistral-inversa.  Se dice que una falla es sinistral-inversa cuando el movimiento movimiento dominante es a lo largo de la línea de rumbo. En este tipo de falla ocurre un movimiento sinistral y, simultáneamente, simultánea mente, el bloque superior sube (Figura 36). 36).

Figura 36. Falla sinistral-inversa (las flechas indican el movimiento del bloque superior) Fuente: propia.

3.2.3.

Relación entre las fallas y los esfuerzos principales

Con base en la teoría de fallamiento, propuesta propuesta por Anderson en 1951, se ha establecido que, en condiciones ideales, las fallas pueden formarse en pares conjugados (a 60°) cuya bisectriz es el plano que contiene a los esfuerzos principales máximo y medio ( 1 y 2, respectivamente; Van der Plujim & Marshak, 2004). Dependiendo de la orientación de los esfuerzos principales se tiene el desarrollo de las siguientes fallas:

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3.2.3.1.

Fallas normales

Las fallas normales se desarrollan cuando el esfuerzo principal máximo ( 1) es vertical, el esfuerzo principal princip al medio es horizontal (2) y el esfuerzo principal mínimo (3) es horizontal (Figura 37). 37).

Figura 37. Fallas normales y su relación con los esfuerzos e sfuerzos principales. Fuente: Modificado de Van der Plujim & Marshak (2004).

3.2.3.2.

Fallas inversas

Las fallas inversas se desarrollan cuando el esfuerzo principal máximo ( 1) es horizontal, el esfuerzo principal medio es horizontal ( 2) y el esfuerzo principal principal mínimo (3) es vertical (Figura (Figura 38). 38).

Figura 38. Fallas inversas y su relación re lación con los esfuerzos principales. Fuente: Modificado de Van der Plujim & Marshak (2004).

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3.2.3.3.

Fallas de rumbo

Las fallas de rumbo se desarrollan cuando el esfuerzo principal máximo ( 1) es horizontal, el esfuerzo principal principa l medio es vertical (2) y el esfuerzo principal mínimo (3) es horizontal (Figura 39). 39). Notar que bajo un mismo sistema de esfuerzos pueden crearse fallas tanto dextrales como sinistrales. sinistrales.

Figura 39. Fallas de rumbo y su relación con los esfuerzos principales: (a) dextrales; (b) sinistrales Fuente: Modificado de Van der Plujim & Marshak (2004).

3.2.3.4.

Fallas oblicuas

La dirección de los esfuerzos principales será inclinada con respecto a la horizontal o a la vertical para formar los diferentes diferentes tipos de fallas oblicuas. 3.2.4.

Características de los principales tipos de falla

Los principales tipos de falla generalmente presentan unas características específicas específicas que ayudan en su correcta identificación en el campo. 3.2.4.1.

Fallas normales

Las fallas normales son aquellas en las que el bloque del techo se mueve hacia abajo, con respecto al bloque del piso. Este movimiento hace que ocurra pérdida de secuencias estratigráficas y que rocas más jóvenes se posicionen  junto a rocas más antiguas (Twiss & Moores, 2007; Figura 2007; Figura 40). 40). Según la teoría de fallamiento de Anderson, bajo condiciones ideales, las fallas normales tienden a poseer un ángulo de buzamiento cercano a los 60° (Twiss & Moores, 2007).

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Figura 40. Características de las fallas normales. Fuente: propia

Aunque las fallas normales pueden desarrollarse en cualquier tipo de ambiente, los principales sistemas de fallas normales regionales se desarrollan principalmente en (Van der Plujim & Marshak, 2004): rifts (áreas de la litósfera sometidas a extensión), dorsales oceánicas (mid-ocean ridges) y márgenes pasivas (márgenes continentales que no son, actualmente, límites de placa). Estos sistemas de fallas suelen estar caracterizados por arreglos paralelos de fallas planares o lístricas (Figura 41) definiendo las estructuras conocidas como graben, horst y hemigraben (Van der Plujim & Marshak, 2004). Es común encontrar múltiples fallas asociadas a las fallas lístricas, aquellas que buzan en la misma dirección de la falla lístrica se conocen como fallas sintéticas y, aquellas que buzan en dirección opuesta, son llamadas fallas antitéticas.

(a)

(b)

Figura 41. Sistemas de fallas normales: (a) planares; (b) lístricas Fuente: Modificado de Van der Plujim & Marshak (2004).

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3.2.4.2.

Fallas inversas

Las fallas inversas son aquellas en las que el bloque del techo sube con respecto al bloque del piso. Este movimiento hace que ocurra repetición de las secuencias estratigráficas y que rocas más antiguas se posicionen sobre rocas más nuevas (Twiss & Moores, 2007; Figura 42). Según la teoría de fallamiento de Anderson, bajo condiciones ideales, las fallas inversas tienen a poseer un ángulo de buzamiento cercano a los 30° (Twiss & Moores, 2007).

Figura 42. Características de las fallas inversas. Fuente: propia

Los sistemas de fallas inversas son arreglos de fallas que acomodan el acortamiento regional generado en márgenes convergentes de límites de placa y en orógenos colisionales, formando cinturones de plegamiento y cabalgamiento (fold-thrusts belts; Van der Plujim & Marshak, 2004). Estos cinturones suelen desarrollar abanicos imbricados de fallas de cabalgamiento o estructuras dúplex (Figura 43).

(a)

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(b)

Figura 43. Sistemas de fallas inversas: (a) abanicos imbricados; (b) dúplex. Fuente: Modificado de Van der Plujim & Marshak (2004).

3.2.4.3.

Fallas de rumbo

Las fallas de rumbo son aquellas en las que un bloque de falla se mueve horizontalmente con respeto al otro. Si el movimiento del bloque de referencia es hacia la derecha, se dice que la falla es dextral; si este movimiento es hacia la izquierda, se dice que la falla es sinistral (Figura 44). Según la teoría de fallamiento de Anderson, bajo condiciones ideales, las fallas de r umbo tienen a poseer un ángulo de buzamiento cercano a los 90° (Twiss & Moores, 2007).

(a)

(b)

Figura 44. Fallas de rumbo: (a) falla dextral; (b) falla sinistral. Fuente: propia.

Los sistemas de fallas de rumbo son arreglos de fallas que ocurren generalmente como límite de placas o dentro de placas en orógenos convergentes, usualmente caracterizados por la presencia de múltiples fallas de rumbo conectadas a través de fallas de segundo y tercer orden (Van der Plujim & Marshak, 2004; Figura 45).

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Figura 45. Modelamiento físico de la formación de las fallas de rumbo: (a) antes de la deformación; (b) después de la deformación; (c) vista en planta (fallas de segundo orden en azul y verde, fallas de tercer orden en rojo). Fuente: Modificado de Van der Plujim & Marshak (2004).

3.2.4.4.

Fallas oblicuas

Las fallas oblicuas son aquellas que tienen movimiento combinado paralelo a las líneas de rumbo y buzamiento. Geométricamente, y como consecuencia del movimiento combinado, estas fallas tienden a ser curvas. Si la falla posee movimiento de rumbo combinado con movimiento inverso se tendrá una falla vertical en profundidad, que suaviza su buzamiento hasta llegar a superficie, formando una flor positiva (Van der Plujim & Marshak, 2004; Figura 46a). Si el movimiento de rumbo se combina con un movimiento normal se tendrá una falla vertical en profundidad que tiende a llegar a la superficie con altos buzamientos formando una flor negativa (aproximadamente 60°; Van der Plujim & Marshak, 2004; Figura 46b).

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(a)

(b)

Figura 46. Fallamiento oblicuo: (a) estructura en flor positiva; (b) estructura en flor negativa. Fuente: Modificado de Woodcock & Fischer (1986).

3.2.5.

 Inflexiones en zonas de falla

El hecho de que las fallas se curven es natural (Suppe, 1985; Gamond, 1987; Ramsay, 2006; Dieterich & Smith, 2009). La orientación de las fracturas está condicionada por los esfuerzos principales y el comportamiento mecánico de los materiales. La heterogeneidad en la geología de casi cualquier sector y a cualquier escala puede resultar en la formación de fallas no planares (Lillo & Oyarzun, 2013). A continuación se presentarán los dos tipos principales de inflexión en zonas de falla. 3.2.5.1.

Dúplex

Las estructuras dúplex son aquellas en las cuales ocurre una inflexión (o varias inflexiones) en el plano de falla (Woodcock & Fischer, 1985). Estas inflexiones generalmente producen áreas en las que se forman zonas de apertura (transtensión) o cerramiento (transpresión) de espacios debido a esfuerzos diferenciales en el área de la inflexión. La geometría de los dúplex depende del tipo de falla principal en la que se forman (normal, inversa, de rumbo u oblicua; Figura 47).

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(a)

(b )

(c)

(d )

Figura 47. Estructuras dúplex: (a) falla sinistral; (b) falla dextral; (c) falla normal; (d) falla inversa. Fuente. Esquemas: modificado de Woodcock & Fischer (1986); Fotografías: (a) y (b) http://platetectonic.narod.ru/faultsphotoalbum.html; (c) http://www.geol.lsu.edu/jlorenzo/Oman/Oman.html; (d)  http://www.webpages.uidaho.edu/~simkat/geol345_files/duplex_horses.jpg.

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3.2.5.2.

Fallas en echelon

Las fallas en echelon son aquellas en las que ocurre un “salto” en el plano d e falla. Estos dos planos generalmente son unidos por arreglos de fracturas o fallas de segundo orden (llamados puentes o “bridges”) que se combinan y entrelazan entre sí (Figura 48; Gamond, 1987). Es común que estos saltos ocurran en fallas de rumbo (movimiento dextral o sinistral), pero también pueden verse en fallas de cinemática normal, inversa u oblicua.

(a)

(b)

Figura 48. Puentes compresivos en fallas en echelon: (a) esquema; (b) afloramiento. Fuente: (a) Modificado de Gamond (1987); (b) http://geoscience.wisc.edu/~chuck/Classes/Mtn_and_Plates/rock_deformation.html

En fallas de rumbo, el escalonamiento puede darse hacia la derecha (escalonamiento dextral, Figura 49a) o hacia la izquierda (escalonamiento sinistral, Figura 49b). Según el movimiento de la falla, pueden generarse áreas de compresión (Figura 50) o de tensión (Figura 51).

(a)

(b)

Figura 49. Escalonamiento en fallas de rumbo: (a) dextral; (b) sinistral. Fuente: propia.

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(a)

(b)

(c)

(d)

Figura 50. Zonas de compresión generadas por los puentes (bridges) en los tipos principales de falla: (a) sinistral; (b) dextral; (c) normal; (d) inversa. Fuente: propia.

(a)

(c)

(b)

(d)

Figura 51. Zonas de extensión generadas por los puentes (bridges) en los tipos principales de falla: (a) sinistral; (b) dextral; (c) normal; (d) inversa. Fuente: propia.

3.2.5.3.

Terminación de fallas

Las fallas terminan en un punto en el que el movimiento neto a lo largo del plano de falla es nulo (Van der Plujim & Marshak, 2004). Estas terminaciones suelen estar representadas geométricamente por un abanico de fracturas menores llamadas cola de caballo (horsetail ) o en zonas de deformación

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dúctil, representadas por por plegamientos cuyo plano axial es perpendicular al movimiento de la falla (Van der Plujim & Marshak, 2004; ).

Figura 52. Terminaciones de una falla (colas de caballo en rojo, ejes de plegamiento en azul). Fuente: Modificado de Van der Plujim & Marshak (2004).

3.2.6.

Estructuras relacionadas al fallamiento

Como se vio anteriormente, las estructuras geológicas generalmente no ocurren de forma aislada sino asociadas a otras estructuras. A continuación se presentan las principales relaciones entre fallamiento, plegamiento y fracturamiento. 3.2.6.1.

Pliegues

Existen múltiples tipos de plegamientos asociados a las fallas, dentro de los más comunes se tienen:

(a) Pliegues de arrastre (drag folds). Los pliegues de arrastre se forman en estados previos a la formación de la falla, como resultado del movimiento incipiente de los bloques que, finalmente, la definirán (Van der Plujim & Marshak, 2004; Figura 53). Estos pliegues normalmente se comportan como indicadores cinemáticos del movimiento de la falla.

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(a) (b)

(d) (c)

Figura 53. Pliegues de arrastre: (a) antes de la deformación; (b) formación del pliegue; (c) formación de la falla; (d) pliegue de arrastre en afloramiento Fuentes. (a), (b) y (c) Van der Plujim & Marshak (2004); (d) http://web.mst.edu/~rogersda/cp_megalandslides/1162fault_with_drag_folds_preserved_in_boulder_near_granite_park_fault_in_205_mile_canyon.jpg

(b) Rollover .  Durante el desarrollo de una falla lístrica, el plegamiento desarrollado en el bloque del techo es conocido como rollover (Van der Plujim & Marshak, 2004; Figura 54).

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(a)

Figura 54. Rollover : (a) formación; (b) imagen sísmica de un rollover. Fuentes:(a) http://www.geosci.usyd.edu.au/users/prey/ACSGT/EReports/eR.2003/GroupD/Report2/web %20pages/Listric_Faults.html; (b) http://specialpapers.gsapubs.org/content/409/353/F16.large.jpg.

(c) Fault-propagation fold (pliegue por propagación de falla). Cuando una falla se doble y termina en profundidad, sin alcanzar superficie (fault tip), el desplazamiento del bloque superior sobre el inferior hace que, en inmediaciones del final de la falla, los estratos se plieguen formando la estructura conocida como “pliegue por propagación de falla” (Fossen, 2010; Figura 55). Estas estructuras son comunes en las cuencas sedimentarias formadas bajo un régimen compresivo.

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(a)

(b)

Figura 55. Pliegue por propagación de falla: (a) formación; (b) afloramiento. Fuentes:(a) modificado de Fossen (2010); (b) Modificado de http://www.structuralgeology.org/2011_04_01_archive.html.

(d) Fault-bend fold   (pliegue por doblamiento de falla).  Cuando una falla se dobla, se desarrollan pliegues paralelos a la geometría de la falla llamados “pliegues por doblamiento de falla” (Fossen, 2010; Figura 56). Estas

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estructuras son comunes en las cuencas sedimentarias formadas bajo un régimen compresivo.

(a)

(b)

Figura 56. Pliegue por doblamiento de falla: (a) formación; (b) afloramiento. Fuentes:(a) modificado de Fossen (2010); (b) http://www.structuralgeology.org/2011_04_01_archive.html.

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3.2.6.2.

Fracturas de segundo orden

Es común que durante las diferentes etapas de movimiento en una falla se desarrollen fracturas de segundo orden de magnitud que ayuden a acomodar los esfuerzos bajo los que se encuentra sometida la roca. Dentro de las fracturas de segundo y tercer orden que comúnmente se asocian a una zona de falla, se tienen:

(a) Fracturas tipo Riedel (R).  Son fracturas de cizalla secundarias (fracturas de menor magnitud que la falla principal, con pequeños movimientos paralelos al plano de la fractura) que se forman a un bajo ángulo con respecto a la zona de falla principal (10°-20°) y tienen su misma cinemática (Twiss & Moores, 2007; Fossen, 2010; Van der Plujim & Marshak, 2004; ).

(b) Fracturas tipo Antiriedel (R’).  Son fracturas de cizalla secundarias (fracturas de menor magnitud que la falla principal, con pequeños movimientos paralelos al plano de la fractura), conjugadas de las fracturas tipo Riedel, que se forman a un alto ángulo con respecto a la zona de falla principal (70°-80°) y tienen cinemática opuesta (Twiss & Moores, 2007; Fossen, 2010; Van der Plujim & Marshak, 2004; ).

(a)

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(b)

(c)

Figura 57. Fracturas Riedel y Antiriedel: (a) geometría general; (b) falla regional; (c) falla local. Fuentes:(a) modificado de Van der Plujim & Marshak (2004); (b) http://geology.gsapubs.org/content/40/1.cover-expansion; (c) http://www.scielo.org.ar/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S000448222013000100002&lng=pt&nrm=iso&tlng=es

3.2.7.

 Indicadores cinemáticos

Los indicadores cinemáticos son estructuras o rasgos geológicos que permiten identificar el movimiento de una falla. Dentro de los principales indicadores cinemáticos de las zonas de falla, se tienen: 3.2.7.1.

Pliegues de arrastre

Los pliegues de arrastre, como se mencionó anteriormente, son plegamientos que acomodan el deslizamiento entre los bloques antes de la fractura. Son indicadores cinemáticos porque la curvatura del pliegue de un bloque indica el sentido de movimiento del bloque opuesto (Figura 58). 3.2.7.2.

Fracturas Riedel y Antiriedel

El hecho de que las fracturas Riedel y Antiriedel posean, respectivamente, cinemáticas sintéticas y antitéticas a la de la zona de falla, permite interpretar la cinemática de la falla. Adicionalmente, si se sabe que las fracturas riedel y antiriedel hacen ángulos conocidos con respecto a la zona de falla, puede determinarse la orientación de la zona de falla cuando ésta no es clara; adicionalmente, el ángulo agudo que forman las fracturas Riedel y Antiriedel siempre se abre en dirección al movimiento de la zona de falla (Figura 59). ANA MARÍA ABAD POSADA. ING. GEÓLOGA, M.Sc.

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Figura 58. Pliegue de arrastre. Fuente: http://www.rci.rutgers.edu/~schlisch/structureslides/dragfold2.html

(a)

(b)

Figura 59. Fracturas Riedel y Antiriedel: (a) sin interpretación; (b) con interpretación cinemática (Riedel en azul, Antiriedel en rojo, zona de falla en amarillo) Fuente: (a) y (b) http://geology.gsapubs.org/content/40/1.cover-expansion

3.2.7.3.

Estrías y escalones de falla

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Las estrías y escalones de falla son estructuras que generalmente se forman en zonas de crecimiento de nuevos minerales dentro de los planos de falla (Van der Plujim & Marshak, 2004). Las estrías son líneas que se forman en dirección paralela al movimiento de la falla (Figura 60) y, según el ángulo que forman con la horizontal (medido directamente sobre el plano;  pitch), permiten identificar la componente principal de movimiento en una falla oblicua (Figura 61; Tabla 2).

(a)

(b) (c)

Figura 60. Estrías de falla como indicadores cinemáticos (la línea punteada sobre el plano de falla representa a las estrías, y la flecha indica el movimiento del bloque superior): (a) plano de falla estriado; (b) interpretación de posible movimiento de la falla; (c) interpretación de posible movimiento de la falla. Fuente: propia

(a)

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(b)

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(c)

(d)

(e)

(f)

Figura 61. Pitch de las estrías como indicadores de la componente dominante de movimiento en una falla (la línea punteada sobre el plano de falla representa a las estrías, y la flecha indica el movimiento del bloque superior): (a) falla normal o inversa; (b) falla dextral o sinistral; (c) falla normal-dextral o inversa-sinistral; (d) falla normal-sinistral o inversadextral; (e) falla dextral-normal o sinistral-inversa; (f) falla sinistralnormal o dextral-inversa. Fuente: propia

Tabla 2. Posibles movimientos de una falla según el pitch de sus estrías. Pitch ( ) Movimiento 1 Movimiento 2  = 0°

0°<  < 45°

45°<  < 90°  = 90°

Dextral

Sinistral

Dextral-inversa

Sinistral-normal

Sinistral-inversa

Dextral-normal

Normal-dextral

Inversa-sinistral

Inversa-dextral

Normal-sinistral

Normal

Inversa

Los escalones de falla son planos a modo de escalones que se forman perpendicularmente a las estrías de falla y definen el sentido del movimiento de la falla (Figura 62). Hacia donde se deslice la mano sin chocar con los escalones, es el movimiento del bloque que la mano representa (bloque opuesto al bloque que poseen los escalones).

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(a) Falla normal

(b) Falla inversa

(c) Falla dextral

(d) Falla sinistral

(e) Falla normal-dextral

(f) Falla inversa-sinistral

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(g) Falla normal-sinistral

(h) Falla inversa-dextral

(i) Falla dextral-normal

(j) Falla sinistral-inversa

(k) Falla sinistral-normal

(l) Falla

Figura 62. Escalones de falla como indicadores del movimiento de una falla (la flecha roja representa el movimiento del bloque superior, asumiendo que geométricamente el bloque de la foto es el inferior). Fuente: modificado de http://www.turnstone.ca/rom82.htm

3.2.8.

Rocas de falla

Las rocas de falla han sido clasificadas en dos categorías principales (Van der Plujim & Marshak, 2004; Fossen, 2010): no cohesivas y cohesivas (Tabla 3).

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Tabla 3. Tipos de rocas de falla (Fossen, 2010). Rocas no cohesivas

Brecha de falla Harina de falla Pseudotaquilita

Rocas cohesivas

Brecha de aplastamiento Cataclasita

3.2.8.1.

Brecha de falla

Las brechas de falla son rocas no consolidadas que poseen clastos angulares, de la roca fallada, en una matriz en un porcentaje menor al 30% (Fossen, 2010; Figura 63). El tamaño de los clastos puede variar entre 1 mm a varios metros (Van der Plujim & Marshak, 2004).

Figura 63. Brecha de falla Fuente: modificado de http://www.turnstone.ca/rom82.htm

3.2.8.2.

Harina de falla (fault gouge)

Roca “molida” compuesta por fragmentos de roca de menos de 1 mm de diámetro en más de un 70% de matriz (Van der Plujim & Marshak, 2004; Fossen, 2010). Ocasionalmente pueden encontrarse foliadas, en cuyo caso su nombre cambia a harina de falla foliada (foliated gouge; Van der Plujim & Marshak, 2004; Fossen, 2010, Figura 64).

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(a)

(b)

Figura 64. Harina de falla: (a) no foliada; (b) foliada. Fuentes: (a) modificado de http://www.ged.rwth-aachen.de/Ww/projects/faults/Miri/Miri.html; (b) Modificado de http://geofaculty.uwyo.edu/cheadle/CRECWebpage/General_Geology/C%20Chem%20 and%20Devils%20Elbow/Devil's%20Ebow%20gouge.JPG

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3.2.8.3.

Pseudotaquilita

Son rocas cohesivas de vidrio o material finamente cristalizado que rellena los espacios entre fragmentos, principalmente de brechas (Van der Plujim & Marshak, 2004; Fossen, 2010; Figura 65). Este material se forma cuando la fricción es suficiente para fundir parcialmente la roca, lo que ocurre algunas veces durante sismos de gran magnitud (Van der Plujim & Marshak, 2004).

Figura 65. Pseudotaquilita. Fuente: http://www.uni-muenster.de/GeoPalaeontologie/Geologie/Endogen/P1.html

3.2.8.4.

Brecha de aplastamiento (crush breccia)

Las brechas de aplastamiento son rocas que se caracterizan por su gran cantidad de bloques embebidos en una matriz cohesiva (Fossen, 2010; Figura 66). El porcentaje de matriz en estas rocas debe ser menor al 10%. 3.2.8.5.

Cataclasita

Las cataclasitas son brechas cohesivas con un porcentaje de matriz mayor al 10% (Fossen, 2010; Figura 67). Según la cantidad de matriz que poseen, pueden clasificarse en protocataclasitas (10% < %matriz < 50%); cataclasitas (50% < %matriz < 90%) y ultracataclasitas (% matriz > 90%).

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Figura 66. Brecha de aplastamiento. Fuente: http://www.elcamino.cc.ca.us/academics/naturalsciences/earth/images/geo_breccia.jpg

(a)

(b)

(c)

Figura 67. Cataclasitas: (a) Protocataclasita; (b) cataclasita; (c) ultracataclasita. Fuentes: (a) http://www.newark.osu.edu/facultystaff/personal/jstjohn/Documents/Commonrocks/Tectonic-breccia.htm; (b) http://rses.anu.edu.au/highlights/view.php?article=217; (c) http://users.monash.edu.au/~weinberg/Pages/Ok_tedi_breccias/ok_tedi/50pct/DSC00353.JPG

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4. ZONAS DE CIZALLA Una zona de cizalla puede definirse de manera simple como una falla que se forma bajo un ambiente de deformación dúctil (Fossen, 2010; Figura 68). Lo anterior implica que las zonas de cizalla sufren movimientos iguales a los de las zonas de falla (normal, inverso, dextral, sinistral u oblicuo) provocados por la misma relación de esfuerzos (teoría de Anderson).

Figura 68. Zonas de cizalla Fuente: Fossen (2010)

Las zonas de cizalla se caracterizan por ser superficies tabulares en las que la deformación es notablemente mayor que en las rocas que la rodean y los contactos con dichas superficies suelen ser gradacionales (Van der Plujim & Marshak, 2004; Fossen; 2010; Figura 69). En la Tabla 4 pueden observarse algunas diferencias esenciales entre fallas y zonas de cizalla.

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Figura 69. Zona de cizalla dextral Fuente: http://www.uvm.edu/~kklepeis/fieldforum/morephotos/morephotos-Pages/Image10.html

Tabla 4. Principales diferencias entre fallas y zonas de cizalla (Van der Plujim & Marshak, 2004; Fossen, 2010). Característica Fallas Zonas de cizalla Tipo de deformación

Frágil

Dúctil y frágil

Dimensiones*

Estrecha

Amplia

Brechas de falla, harina de falla,

Rocas

pseudotaquilitas, brechas de

Milonitas

aplastamiento, cataclasitas

Profundidad de formación

0 – 10 km

15 – 40 km

* Las dimensiones se presentan de forma comparativa, es decir, la misma zona de daño en una falla frágil tendría un espesor significativamente mayor en una zona de cizalla.

4.1. Rocas de zonas de cizalla Las rocas características de las zonas de cizalla son llamadas milonitas. Las milonitas son rocas foliadas, intensamente deformadas, que han sufrido reducción de tamaño de grano por procesos de deformación plástica (Fossen, 2010). Las milonitas pueden ser clasificadas en tres tipos (Tabla 5, Figura 70), dependiendo del porcentaje de roca original no recristalizada (Fossen, 2010). ANA MARÍA ABAD POSADA. ING. GEÓLOGA, M.Sc.

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Los fragmentos remanentes, no recristalizados, de las milonitas se conocen como porfiroblastos (Fossen, 2010).

Tabla 5. Clasificación de las milonitas (Fossen, 2010). Tipo de roca % de matriz (minerales recristalizados) Protomilonita

% Matriz < 50%

Milonita

50% < % Matriz < 90%

Ultramilonita

% Matriz > 90%

(a)

(b)

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(c)

Figura 70. Tipos de milonitas: (a) protomilonita; (b) milonita; (c) ultramilonita Fuentes: (a) http://hypocentre.wordpress.com/2012/01/23/rock-366-day-23-protomylonite/; (b) http://users.monash.edu.au/~weinberg/Pages/Reru_valley/Reru_valley/50pct/DSC03555.JPG; (c) http://www.staff.uni-mainz.de/kroener/Namibia1.htm.

4.2. Indicadores cinemáticos Los indicadores cinemáticos en las milonitas permiten entender el sentido de movimiento de la zona de cizalla al observar ciertas características con relación al plano de foliación de las milonitas (Van der Plujim & Marshak, 2004). Dentro de los principales indicadores cinemáticos en las milonitas se tienen (Van der Plujim & Marshak, 2004; Fossen; 2010): 4.2.1.

Complejos porfiroblasto-cola (grain-tail complexes)

Los complejos porfiroblasto-cola consisten de un porfiroblasto que actúa como cuerpo rígido que, al ser sometido a deformación plástica, genera una zona de “sombra” paralela a la foliación de la milonita, compuesta por granos de menor tamaño (recristalizados o no), cuya geometría general permite definir el sentido de movimiento de la zona de cizalla (Figura 71). 4.2.2.

Porfiroblastos fracturados (disrupted grains)

Los porfiroclastos fracturados se forman por fracturamiento en cristales aún con deformación frágil. Estas fracturas pueden formarse a bajo ángulo con respecto a la zona de cizalla (fracturas sintéticas) o a alto ángulo con respecto a ésta (fracturas antitéticas; Van der Plujim & Marshak, 2004). Tal y como se vio en capítulos anteriores, las fracturas sintéticas tendrán la misma cinemática de la zona de cizalla, mientras que las fracturas antitéticas tendrán cinemática opuesta (Figura 72).

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(b)

(a)

(c)

Figura 71. Complejos porfiroblasto-cola: (a) formación; (b) zona de cizalla dextral; (c) zona de cizalla sinistral Fuentes: (a) Van der Plujim & Marshak (2004); (b) Fossen (2010); (c) http://structuralgeo.wordpress.com/2011/08/08/46/#jp-carousel-52

(a)

(b)

Figura 72. Porfiroclastos fracturados: (a) fracturas sintéticas; (b) fracturas antitéticas. Fuentes. Esquemas: Fossen (2010); imágenes: http://users.monash.edu.au/~weinberg/Pages/Quebrada %20de%20Belen_Catamarca/Kfeldspar_megacryst.htm

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4.2.3.

Estructuras S-C

Las estructuras S-C se forman como consecuencia de la deformación de la foliación principal, por el desplazamiento de los planos que definen la zona de cizalla (Figura 73). La foliación, al deformarse (estructuras S), forma estructuras sigmoides que finalmente convergen hasta desarrollar planos paralelos a la zona de cizalla (estructuras C).

(a)

(b)

(c)

(d)

Figura 73. Estructura S-C: (a) esquema; (b) estructura S-C a escala de afloramiento; (c) estructura S-C en muestra de mano; (d) estructura S-C (mica fish) bajo el microscopio. Fuentes: (a) Van der Plujim & Marshak (2004); (b) http://myweb.facstaff.wwu.edu/talbot/cdgeol/Structure/Mylonite/Mylonite.html; (c) http://users.monash.edu.au/~weinberg/Pages/Czech_2013/50pct/IMG_9960.JPG;(d) http://virtualex plorer.com.au/special/meansvolume/contribs/tullis/Slides/030.JPG

4.2.4.

Grietas de tracción (tension gashes).

Las grietas de tracción, también conocidas como venas en echelon (dado que siempre están rellenas de mineral) son familias de pequeñas venas que se orientan paralelamente a las diaclasas tectónicas (se forman paralelas a 1 y se abren en dirección de 3). Cuando estas venas son deformadas en una zona de cizalla, desarrollan estructuras sigmoidales que permiten identificar la cinemática (Figura 74).

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(a)

(b)

Figura 74. Grietas de tracción (a) formación; (b) grietas de tracción en afloramiento. Fuentes: (a) http://www.see.leeds.ac.uk/structure/minor/tensiongash/gash3.htm; (b) http://www.eos.ubc.ca/resources/slidesets/keck/slides/struc28.html?db=structure&filename=struc28&fil etype=jpg.

4.3. Estructuras relacionadas Dado que en las zonas de cizalla pueden desarrollarse estructuras tanto dúctiles como frágiles, es posible encontrar, para un mismo sistema de esfuerzos, una o varias de las siguientes estructuras geológicas ( Figura 75): foliación, pliegues, fallas normales, fallas inversas, diaclasas, fracturas riedel y fracturas antiriedel, entre otras.

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(a)

(b)

Figura 75. Estructuras posibles en una zona de cizalla: (a) zona de cizalla dextral; (b) zona de cizalla sinistral. Fuente: propia

5. Preguntas de repaso 1. ¿Qué es un pliegue? 2. ¿Qué tipo de deformación sufre la roca cuando se pliega? 3. Dibuje un pliegue y ubique cada una de sus partes 4. ¿Cuáles son los tipos de clasificación más general para los pliegues? 5. Según la morfología, ¿Cómo pueden clasificarse los pliegues? 6. Según su estilo, ¿Cómo pueden clasificarse los pliegues? 7. Según el sentido de curvatura, ¿Cómo pueden clasificarse los pliegues? 8. Según su posición espacial, ¿Cómo pueden clasificarse los pliegues? 9. Según su ángulo interlimbo, ¿Cómo pueden clasificarse los pliegues? 10.Según su simetría, ¿Cómo pueden clasificarse los pliegues? ANA MARÍA ABAD POSADA. ING. GEÓLOGA, M.Sc.

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11.Según la naturaleza de la forma de la charnela, ¿Cómo pueden clasificarse los pliegues? 12.Según las isógonas de buzamiento, ¿Cómo pueden clasificarse los pliegues? 13.Dibuje un pliegue tipo kink 14.Dibuje un pliegue tipo chevron 15.Dibuje un pliegue intrafoliado 16.Dibuje un pliegue pligmático 17.Dibuje un homoclinal 18.Dibuje un monoclinal 19.Dibuje un pliegue asociado a una falla 20.Explique la diferencia entre anticlinal y antiforme 21.Explique la diferencia entre sinclinal y sinforme 22.Dibuje un sinclinal antiforme y un anticlinal sinforme 23.Dibuje un antiforme, normal, abierto, simétrico, clase 1a 24.Dibuje un sinforme, normal, suave, simétrico, clase 1c 25.Dibuje un antiforme clase 3 26.Dibuje un sinclinal clase 2 27.Dibuje la notación para un pliegue anticlinal, con plano axial N45E/90, y eje axial N45E/60. 28.Dibuje un anticlinal tumbado, sabiendo que el plano axial tiene una inclinación de 60º hacia el W, con relación a la horizontal. Dentro de este anticlinal, dibuje los pliegues parasíticos tipo S y tipo Z. 29.Dibuje un sinclinal en el que se indiquen los pliegues de primer, segundo y tercer orden. 30.Dibuje los siguientes tipos de plegamiento: poliarmónico, disarmónico 31.¿Cuáles son los principales mecanismos de plegamiento? 32.Explique la diferencia entre doblamiento (buckling) y flexión (b ending) 33.Mencione, tres características del buckling 34.De un ejemplo de formación de pliegues bajo el mecanismo bending (flexión) ANA MARÍA ABAD POSADA. ING. GEÓLOGA, M.Sc.

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35.¿Cuál es el mecanismo que origina el plegamiento pasivo? 36.Dibuje un ejemplo de plegamiento pasivo 37.Mencione los tres modelos cinemáticos de plegamiento. Explique cada uno de ellos 38.¿Cuáles es la principal causa de superposición de pliegues? 39.Enumere cinco datos que deben ser tomados en campo al observar un pliegue. 40.¿Cuál es la diferencia entre fracturas y pliegues? 41.Cuando una roca es sometida a un esfuerzo particular que la deforma, ¿Cuándo forma fracturas? ¿Cuándo forma pliegues? 42.¿En cuántos grupos pueden clasificarse las fracturas? ¿Cuáles? 43.¿Cuál es la diferencia entre diaclasas y fallas? 44.¿Qué es foliación? 45.Enumere y describa cuatro tipos de foliación primaria 46.Enumere y describa tres tipos de foliación secundaria 47.¿Cómo se relaciona la foliación con los esfuerzos principales? 48.¿En qué consiste el clivaje de crenulación? 49.¿Qué es un microlito? 50.¿Cuáles son los cinco criterios para describir foliaciones espaciadas? 51.Según la forma de dominios del clivaje, éste puede clasificarse en: 52.Explique tres relaciones entre el clivaje y los pliegues 53.Se tiene un afloramiento en el cuál: - la estratificación tiene un buzamiento aparente de 60º al W; - El clivaje es vertical. Dibuje un esquema del afloramiento indicando los posibles plegamientos (anticlinal y sinclinal) de esta sección. 54.¿Qué es vergencia? 55.Si el buzamiento del clivaje de un pliegue dado es hacia el E. ¿Hacia dónde es el transporte tectónico? Realice un esquema. 56.¿Cómo se relaciona el clivaje con la estratificación en la zona de la charnela de un pliegue?

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57.Sabiendo que en campo, en la zona E, el clivaje observado tiene buzamiento de 60ºE y, en la zona W, el clivaje observado tiene buzamiento de 40ºE, grafique el pliegue asociado a estos clivajes. 58.¿Qué indican las estrías de deslizamiento en una falla? 59.¿Cuál es la diferencia entre las estrías de deslizamiento y los escalones (o steps) en una falla? ¿Qué indican? 60.Sabiendo que las estrías en un plano de falla son N45E, ¿cuál es la dirección de los steps? 61.Sabiendo que las estrías de un plano de falla, son horizontales, ¿cuáles son los movimientos probables de la falla? 62.Sabiendo que las estrías de un plano de falla son verticales, ¿cuáles son los movimientos probables de la falla? 63.Sabiendo que las estrías de un plano de falla N45W/50NE son oblicuas ¿cuáles son los movimientos probables de la falla? 64.¿Cuál es el intervalo de profundidad de la corteza, llamado zona de transición, donde generalmente las rocas cambian su forma de comportamiento? 65.¿Qué tipo de estructuras se producen en un régimen de deformación frágil? 66.¿Qué tipo de estructuras se producen en un régimen de deformación dúctil? 67.¿Qué tipo de estructuras se forman en un régimen transicional? 68.¿Qué es una diaclasa? 69.Enumere y grafique los cinco tipos de diaclasas que pueden formarse en un pliegue 70.Dibuje el campo de esfuerzos que generaría una falla inversa. 71.Dibuje el campo de esfuerzos que generaría una falla normal 72.Dibuje el campo de esfuerzos que generaría una falla de rumbo 73.En un sistema de fallamiento normal, ¿Cuál sería la característica principal de las vetas generadas durante este evento de fallamiento? 74.En un sistema de fallamiento inverso, ¿Cuál sería la característica principal de las vetas generadas durante este evento de fallamiento? ANA MARÍA ABAD POSADA. ING. GEÓLOGA, M.Sc.

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75.En un sistema de fallamiento de rumbo, ¿Cuál sería la característica principal de las vetas generadas durante este evento de fallamiento? 76.¿Por qué se considera que las fallas inversas son de bajo ángulo? 77.¿Por qué se considera que las fallas normales son de alto ángulo? 78.¿Cuál es la distribución esperada de las diaclasas alrededor de un intrusivo? 79.¿Cómo se forman las diaclasas columnares? 80.Enumere y explique en qué consiste cada uno de los seis parámetros básicos de descripción y caracterización de las diaclasas. 81.Dibuje una falla colocando en ella sus partes principales. 82.¿Qué es una falla lístrica? 83.¿Cómo se forma un rollover? 84.¿Cuál es la diferencia entre una falla sinistral-inversa y una falla inversasinistral? 85.Dibuje un esquema representando el stepping izquierdo 86.En un sistema dúplex observado en campo, se encontró que los dúplex localizados al W eran más nuevos que los localizados al E. ¿Cuál es la dirección de transporte tectónico en este sistema? 87.Enumere tres características de una falla inversa 88.Enumere tres características de una falla normal 89.Dibuje una falla normal. Dibuje adicionalmente las fallas sintéticas y antitéticas a la falla principal. 90.¿Qué es un graben? 91.¿Qué es un horst? 92.¿Qué tipo de roca de falla se forma en los diferentes niveles estructurales en la corteza? 93.¿Cuál es la característica principal de una brecha? 94.¿Cuál es la característica principal de una pseudotaquilita? 95.¿Cuál es la característica principal de una milonita? 96.¿Qué es una zona de cizalla?

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97.Grafique los pliegues de arrastre propios de una falla normal y de una falla inversa. 98.¿Cuál es la diferencia fundamental entre una falla y una zona de cizalla? 99.¿En qué nivel de la corteza se encuentran fallas? ¿Intervalo de profundidad? 100. ¿En qué nivel de la corteza se encuentran zonas de cizalla? ¿Intervalo de profundidad? 101. ¿En qué nivel de la corteza pueden encontrarse fallas y zonas de cizalla? ¿Intervalo de profundidad? 102. Grafique las estructuras posibles que pueden encontrarse en una zona de falla inversa 103. Grafique las estructuras posibles que pueden encontrarse en una zona de falla normal 104. Grafique las estructuras posibles que pueden encontrarse en una zona de falla dextral 105. Grafique las estructuras posibles que pueden encontrarse en una zona de falla sinistral 106. Grafique una estructura en flor positiva 107. Grafique una estructura en flor positiva 108. ¿Qué significa encontrar una flor positiva en campo? 109. ¿Qué significa encontrar una flor positiva en campo? 110. Dibuje el proceso de formación de un resalto de alivio (releasing bend) 111. Dibuje el proceso de formación de un resalto constrictivo (restraining bend) 112. A nivel regional, cómo se denominan los resaltos de alivio? 113. ¿Qué características topográficas permitirían interpretar un resalto de alivio asociado a una falla? 114. ¿Qué características topográficas permitirían interpretar un resalto constrictivo asociado a una falla? 115. ¿Cómo se llama el fenómeno por el cual se forman los resaltos de alivio?

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