Manual de Geología Estructural

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Manual d¿'Geológía

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Estructural..-'',,"",'-,,"' Guía para la interpretación, ,, y elaboración de Mapas Geológicos ;: 1-a.. ::':,,

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Editorial Universidad Surcolombiana

P¡imeraedición: Ma¡zo de2}04

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rsBN 958-8154-30-8 Todos /os derechos reseruados. Prohíbída su reproducción total o parcía[ por cualqúíer medio sin permiso del qutar. Díseño de portada

y

armada electrónica:

Ma¡ía Constanza Cardoso Perdomo Impresión y encuademación: Editom Guadalupe Ltda. Bogotá, D.C. Impreso y hecho en Colombiq. Editorial Universidad Surcolombiana e-mail: [email protected]. co Dirección: Avenida Pastrana Carrem 1a.

Neiva-Huila-Colombia .:

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Contenido E

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1. Mapas geológicos

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Objetivos 1.1 I:rfroducción a la cartografía' 1.2 Coordenadas geográficas 1.3 Coordenadas planas o de Gauss topográficos

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2;Orientación de planos y.,línea§.i:"r .

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2.3 Representación gráfica de las mediciones .2,4

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D_ete@ación del buzamiénió ,aiar:e¡tet/,

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2.5 Problemas con buzamientos aparentes

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2.5.1, Diagramas de alineación (nomogramas) 2.5.2 Diagramas polares 2.5.3 Método trigonométrico 2.5.4 Método'de la geometría descriptiva 2.5.5 Método de la proyección estereográfica 2.6 Ejercicios

34

38 40 4A

3. Pafrones de aflora-rrriento de capas homoclinales

41"

Objetivos 3.1 Definiciones 3.2 Espesor y anchura de aflorarLiento 3.3 Profundidad de capa 3.4 Determinación de la orientación de capas homoclinales 3.5 Determinación de 1a orientación de capa, dados tres puntos de la misma capa 3.6 Determinación de la orientación de capa en mapas 3.7 Determinación del palrón de afloramiento de capas homoclinales 3.8 Ejercícios

47 /11

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47 ,10

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54 59

Objetivos 4.L Terminología

59 59 OJ

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4.2.2 Forma en sección transversal 4.2.3 Posición del piano *iul y IÍnea de chamela 4.3 Patrón de aflorarrtiento de pliegues 4.3.7 Patrones de aflora¡rLiento de pliegues horizontales 4.3.2 PaLrones de aflora¡rriento de pliegues btrzantes ,

64'

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65

66

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4.4 Construcción de secciones estructurales en rocas plegadas

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4T

4. Descripción y clasificación de pliegues

4.2.1 Intensidad del plegamiento '

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35

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4-4.7 Método marLo alrada 4.4.2 Método del arco 4.4.3 Método delárco combinado con eI método mano alzafla 4.4.4' Método de la sección balanceada

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77

72 /3 na /J

4.5 Edad del p1egamierrto,.,., ,, , , -. .. , , ,, 4.6 P atr ones de plega:niento 4.7 Sítnbolos cartográficos de pliegues

77

4.SEjercidios

78

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75 76

:

5. Descripción y clasificación de fallas ''""' tt' ObjetiVos. " 5.1 DefiniCióneSi, rlrir .r,,.: :,!,]i' 5.2 Determinación de la separación' 5.3 Ciasificación dinámica de fa]las 5.4 Clasificación geomékica de fallas 5.5 Patrones de fallas, ..: ':'. :. ., 1.,' . .:,': :: ,. t . . .':, 5.6'Interpretación,del,desplazamierlto,i.-.,,,.,, .,, r, 5.6.7 Fallas en capas homoclinales 5.6.2 Falias en capas plegadas ,,,. 5.7 Edad del fallamiento 5.8 Sistemas de fallas 5.8.1 Fallas normales

5.8.3 Fa]las de

gg

ga, gl 93 96

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kansformación

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influyen en la deformación de las rocas gg 5.9.1 ..Efecto de la presión de confina:rriento : :..100 5.9.2 .Efecto de la temperahrra , 100' 5.9.3 Efecto de la presencia de fluidos 100 5.9.4 :: Efecto de1 tiempo geológico . ,101 - - - 5.10 Símbolos cartogriáficos j' .702 de fallas 5.9 Factores que

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xii

Discordancias estratigráficas Objetivos 6.1ftrtroducción 6.2 Terminologta 6.3 Patrones de aflora:rrientos de discordancias:.' .' 6.Alnterpretación y datación de discordaflci.as .,,

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Objetivos

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7. Proyección estereagráhca,'',.,,

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6.5 Ejercicios -t :

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122 123 124

.3 Proyección de líneas

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polo 7.5 Determinación,de 1a 1ínea de:intersécción, ,::-, , dedosplanos, ,, r. r ii: I r. 126 7.6 Determinación del ángu1o entre dos lít:leas ..,.,' , , L27' 7.7 Determinación d.el buza-rLiento real conociendo eI n¡mbo del plano y rinbuza-miento aparent€ ,:,. :; ',128 7.8 Determinación del rumbo y del buzamiento rea1,:,, . conociendo dos buzamientos aparentes , ,: , , ;,.,. i . r 130.: l 7.9 Determinación de la orientación de capas sometidas . , :; a doble basculamiento 7.4 Representación de un plano mediante su

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7.10 Ejemplos

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7.11 Ejercicios 8. Interpretu.ion fotogeológica

Objetivos 8.1 Lrkoducción 8.2 Definiciones 8.3 Ventajas del uso de fotografías aéreas S.4Información geológica a partir de fotos aéreas 8.4.1 Información estructural 8.4.2 Información litológica 8.5 Criterios para reconocer fallas

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9. Introducción aI mapeo del subsuelo

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Objetivos 9.1 Introducción 9.2 Terminología 9.3 Mapas estructurales de contornos 9.4 Mapas isócronos 9.5 Mapas estrucfurales en áreas falladas 9.6 Mapas isócoros e isópacos 9.7 Normas de trazado de 1í'reas de contorno 9.8 Métodos de *azada de contornos ,,:, .,,, 9.8.L Método mecánico

1An LAt

747 150 151

152 153

156 160 1.61

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9.8.3 Método de equiespaciado 9.8.4 Método interpretativo 9.9 Traqado de mapas de co¡r-tornos

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762

por computador

163

. :,. de información de líneas sísmicas

1.& 768

9.LL Ejercicios

.Aneio A, Red equiareal de Lambert - Schrridt

:

Anexo B. Diagrama polar tangente Anexo C. Diagrama dé alineación Anexo D. Equivalencia inglés - español de algunos . . ' términos tédcos uütizadós éA eSté manuai

181

182 183

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[xatroducción..

presente manual esta dirigido a estudiantes de ingeniería y de como una guía de las prácticas de labo¡atorio para qJr.:curso básico de GeologáEstruch:ra]l con énfasis en Ia interpretación y elaboración de *rpur geoiógicos

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ijgeología y fue concebido

Este manual es resultado de mi experiencia docente de varios años

en 1a,,escuela de Ingeniería de Petróleos de ra universidad surcolombiana, evaluando ay-udas metodológícas en la enseñanza de la Geología Esfuuctural, laato en las clases como enlas prácticas de campo. Desde el punto de vista metodológico, er curso fue diseñado para «aprender haciendo, y pata r"i d"r*rollado de manera autónoma por el estudiante o .o., muy poca asistencia del qrofesor; con esle fin, ha sidó, ilustrado con figuras sencillas y didácticas y complemeniado con ejemplos desarrollados puro y con ejercicios de aplicación.

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dividido en 9 unidades temáticas, gue áu **"ru permiten-,aI,Iéctor,'aianiar, en Ia interpretaciérL y -.-É;-..,i.:,., .P,-.J.q,g{"esiva elaboración de mapas geológicos; que es el objetivo fundamentá del manual. sín embargo, el orden de las unidades puede ser EI contenido esta

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e1,método.d9,1a proyeqeión estereogqáfica puede sér

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inmediatamente después de la unidad 2. Algunos temas muy importantes de 1a Geología Estructural, como los meca¡ismos de plegamiento y los estilos estructurales, no se induyeron a pesar de su importancia, por considerar que escapan al objetivo del manual y por limitación en Ia extensión del curso.

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La unidad 9 es una introducción a los métodos de trazado de mapas

es'tructu¡ales del subsuelo, los cuales deben ser elaborados correctamente y con precisión, siguiendo fielmente el estilo estructural del área mapelda, porque de qu validez depende en gran medida eI éxitó.,ól'frácaÉó,,'de importantes inversiones económicas inherentes a la perforación de prospectos de yacimientos

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de hid¡ocarburos.

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La r:nidad Z introducción a la fotointeqpretación, fue induida en el contenido de este crff so de Geología Estructural, para fundamentar unas 15 horas de trabajo asistido en el laboratorio, realizando É fotointerpretación de un área de fácil acceso y buena exposición en el Valle Superior del Magdalena, cuya interpretación es verificada, ai término del curso, du¡ante una cortapráctica de campo de 4 clías de duración. Los resultados obtenidos'en estas prácticas me han convencido de'que las fotografías aéreas son la herramienta más ehcaz para desarrollar en los estudiantes la visión tridimensional de las estructuras geológicas de superficie y del subsuelo somero y

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Confto que este manual sea una guta'ehcazpara los prinúipiantes y que despierte en ellos el entusiasmo por el conocimiento de Ia Geología Estructu¡al

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Agradezco a la Universidad Surcolombiana y a los estndiantés de lo§',cursos de geologíá, estrübfura|' en'e§pecial á'lós esfu dia¡ r'-tes Rogelio Aldrés Escobar Ca¡dona y Juan Miguel Nava:rete Bonilla por el apoyo prestado, sin el cual no hubiese sido posible la ed,ición dg'e§táSnótaSldegl¿gg;,:, ,.,,, :,.,: ,;-,,;, ;,, .::r,.!:irir::, ,;.:r .^. . ..-: .,.r,

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Objetivos ! l.

, " Manejar e interpretar mapas topográficos y geológicos.

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l.L Introducción a la cartografía Cartog¡afíá es la técnicautilizada,para representa¡ §obre un mapa, los rasgos culturales y geográficos de 1a superficie esfÉrica,de la Tierra.' Si:el mapa tuviera,forma g¡férf ca, esta represertación sería fáciI de:corytrrdr, pero si este se,r!pre!p+!a sobqe,rma superficie plana surgen distorsiones en ángulos y dJstancias, excepto cuando se ¡epresqntan aé¡eas muypequeñas, porque en:este caso Ia curvatura terreske es despreciable. Para rep¡eqentar grandes pórciones es necesario tr44sfo-rmar 1a superficié esférica de 1a Tierra en una superficie pia4a, mediante un sistéma de proyección La magmtud ,'

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Jorge Arturo Camargo Puerto

1.2 Coordenadas geográficas

La superficie de la Tierra está dividida por líneas imaginarias de latitud lla:rradas paralelos, porque van paralelas al Ecuador y por 1íneas de iongitud denominadas meridiaros, que son semicírculos

que convergen hacia los polos y que cortarL al Ecuador en ángulo recto. La posición de cualquier punto sobre Ia superficie terreske puede definirse con precisión por medio de esta red imaginaria de 1íneas de latifud y longitud, denominada red de coordenadas geográficas, que es 1a base-sob:e la.cualse elaboran los mapás de Ia

La latitud es la distancia angular entre un punto cualquiera de la superficie terreske y Ia lÍnea ecuatoria! a la cual coffesporlde latitud

la latitud

se mide hacia el norte delEcuador hasta 90"N y hacia el sur hasta 90'S.

0";

La longitud es la distancia angular entre un punto cualquiera y el meridiano de referencia que pasapor Greenwiclt al cua-l corresponde

longitud 0o. Por acuerdo intemacional, Ia longitud se mide hacia e1 este del meridiano de,referen6i4 hasta 180"E y hacia el oeste hasta 180"W. (Figura 1.1). Linea de fecha acional

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Longitud 180! 20e E Longifud

Lon gilud

20e W Lonoilud 40e W Longitud

Figw'n 1.1 sistema áe coordenadas geográficas: Ia latitud se mide lru.iu

norte y hacia eI su¡ de1 Ecuador; Ia longitud se mide hacia ei este y hacia "i e1 oeste del meridiano de G¡eer,wict' (romado de Judson et all, 1'996).

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Manual de GeologíaEstruAurat I

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1.3 Coordenadas planas o de Gauss

Las coordenadas planas o de Gauss consisten de una cuadrícula conformada por lireas verticales o longitudinales (Y) y por lÍneas

horizontales o latitudinales (X). La unidad de medida de estas coordenadas es el sistema métrico decimal, a diferencia del sistema sexagesimal utilizado en las coordenadas geográficas. :.

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En Colombia E1 Instituto Géográfiqo .iAgqqtÍn Codazú>>, que es la entidad oficial encargada de Ia elaboración de la cartografía naciona-l, escogió como punto de origen del sistema de,coordenadas planas la pilas-tra del observatorio Astrorrómico Nacional en Santafé de Bogotá, locaijzado a4" 35' 56"57 de latitud norte y a74" 04' SL"ZO de longitud aI oeste de Greenwich y Ie asignó los siguientes valores: X = 1'000.000 m §orte); Y = L-000.000 m (Este), con el fin de que cualquier punto déntro de1 territorio nacional tenga coordenadas planas pbsitivas..:A partir del origen, el valor de la coordenada X aumenta hacia el norte y' disminuye hacia eI sur, mientras que Ia coordenada Y aumenta hacia el este y'disminuye hacia el .,

oeste.

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L.4 Mapas topográficos

, Los mapas topográ{icos o mapas base representan con exactitud la lqpografía, del terreno,,mediante, curvas d e nivel que uner L'puntos deigual elevación con respecto al nivel del mar;,además del relieve ml¡estrqn rmediante: símbolos .o convenciones;, rasgos:,geográficos tomo,ríos,:1agos, montes"¡rplayas Jr,rasgos cuffr:¡ales, como cultivoS; earreteras,r líneas fér¡eas, :fronteras,. estatales,. zonas urb44as, áeropuertos, etc. La canüdad de detalle enrla información-mostradá _ "." .:':. ert los mapas depende de su escala. i , :' -11; .

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Y. Ei intervalo entre las curvas de nivel es función de la escala del mapa, de las variaciones altimékicas del relieve y de la cantidad de irrformación topográfica. disponible- En á¡eas con. relieve suave se .

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lJotgeArturo Camargo Puerto

utilizan intervalos pequeños enfre curvas de nivel, mientras que en terreno montañoso se usan intervalos grandes. Para facilitar la interpretación de los mapas, cada ci.erto número de curvas de nivel, se dibuja una curva con kazo más grueso y se le escribe la cifra coffespondiente a su elevación.

t La información

más.,importante. a interpretar,en los mapas topográficos es la forma tridimensional del relieve: cuando las curvas de: nivel aparecen bastante espaciadas,. significa que el,terreno representádo. es, de pendiente,suave y por; el, s6n6ario, óuando aparecen,muy próximas unas de okas, significa que el terreno es muy empinado.

.,, 1.5 Esca1a

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. En'sentido'práctico, un mapa

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una representación reducida,del terreno y la escala en la que se dibuja un mapa, representa la,relación entre la distancia de dos puntos en el terreno y la distancia de Ios puntos qué se corresponden con ellos,en'el mapa.'tá escala puede ser expresada de manera numérica o gráfica. es

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L.5.1 Escala nuffiérica 1

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La escala numérica expresa mediante una proporción matemática adimensional,'que indica'er númeio de .vecssi eue ha sido' reducidb el terreno para ser representado en el mapa; por ejemplo, urta escala de 1:100 61,/100 significa que una unidad de distancia medida en el mapa representa 100 iinidadésde distancia en el terreno (en cualquier

unidad,de longitud)-.

§e,

pieáé concluir que al aumentqr

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denominador de la relación, la escala disminuye y por lo tanto el tamaño de la superficie representada en el mapa también disminuye. ,,.j

En Colombia, el I¡rstituto Geográfico Agustín Codazzí (IGAC) elabora mapas topográficos con curvas de nivel a escalas r-:5.000,

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Msnual de GeologíaEstruútrql I zz

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1:10.000, 1:25.000, 1:50.000, 1:100.000 1:200.000, 1:250.000, a partir de fotografías aéreas. En 1os países de habla inglesa, además de estas escalas, son comune§ los mapas a escala t:24.00Ay t62.5}0;1os mapas , a escala 1:500.000 y 1:1'000.000, que ctrbren extensas regiones o todo :

1.5.2 Escala gráfica

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En la, mayoría de los,mapas, además de,Ia escala numéricá, se incluye una escala gráfica con el fin visualiz¿¡ rápidamente el tamaño de los rasgos representados en el,mapa. La escalargráfica consiste d.e r¡na'barra,diüdida en segu-ierrtos;,hacia la derecha del cero, la barra muestra unidades enteras de medida (generalnnente en km); denominada escala primaria y hacia la izquierda del cero, la barra está dividida en décimas de la unidad de medida y se llama escala de extensión.

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1.6 Símbolos

y convenciones

Los símbolos cartográficos, las convenciones,y, abreviaturas uülizados en 1os mapas topográficos para representar los rasgos fisiográficos,){ culturales del terreno, se explicah en la,leyenda d"e1 mlapa.-que generalmente va induida en la parte inferior,junto a la

L.7 Elaboración de mapas topográficos 1

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;La., mayoría, de mapas : topogf áficos son, elaborados.mediante téoricas fotogramétricas, es decir, a partir de mediciones hedras sobre fotografias, aéreas. verticales, complementadas con medicionés.,dé

cdntrsl, altimétrico realíz¿d¿s en, él,,terreno, con eI fin de.corregfi ciertas distorsiones consustanciales a 1a proyección cómca propru de las fotos aéreas. Los mapas que cubren: aráaspequéñas, o''*riu, dé:.escala,grande; i son, elaborados:.por:m'édiciónésrieáüzad as

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JorgeArhtro Camango Puerto

directamente en campo, mediante métodos topográficos convericionales, con la ayuda de teodolitos y niveles de precisión. Íl:

' Liasitécnicas fotograméfricas también son usadas para obtener ortofotograÍías, o imágenes formadas a partir de'fotos,aéreas

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rectificadas, libres de distorsión, con características geométricas iguales a las de los mapas, es decir, que sobre ellas'se puedenmedir con precisión ángulos, distancias y áreas; debído a que poseen más infonrración que los mapas; §an,mu)¡,uüliz¿d¿5, principalnaente en estudios'cataskales. EI kstituto Geográfico i.AgustÍn Cod azzi>r,afrece en venta ortofotografías de las zonas urbanas de las principales ciudad es, del,país en diferentes escalas; desde 1 :10.000, a L :25.000.

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En la actualidad 1as correcciones de las fotos aéreas y de 1as imágenes de satélite, se elirrrina¡ utilizando sofisticados programas informáticos, aI tiempo que los mapas se dibujan con técnicas automáticas de trazado, a partir de información sistematizada en bases de datos,llamadas sistemas de i¡formación geográfica (sIG).

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L.8 Elaboración de mapas geológicos

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El primer paso enla elaboración del mapa geológico de rina región,

consiste en delimitar el área de interés y en recopilar toda la irLformación geológica disponible, incluyendo artícJos y mapas publicados por empresas estatales y privadas, más información inédita contenida en bases de datos. El siguiente paso consiste en Ia selección de las fotografías aéreas más recientes, que cubran el á¡ea de interés y en la consecución del mapa topográfico base a 1a escala más adecuada, teniendo en cuenta los objetivos del estudio planteado.

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La interpretación geológica de ias totografías aéreas y de otuas imágenes de la superficie terrestre, obtenidas media¡te ia técrLica

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Manual de

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Geología*truaral / zj

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de teledetección, como son las imágenes de satélite y ias imágenes de radar, se ha convertido en 1as ultimas décadas en una poderosa herramienta que facilita la elaboración de mapas geológicos, disminuyendo considerablemente el tiempo y los costos de los trabajos de'campo, los cuales se restringen solamente a verificar en el terreno 1a interpretación fotogeológi carealjzad,a en el laboratorio y a complementar 1a información obtenida en las fotos, con las características titológicas y sedímentológicas de las unidades de roca

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En los trabajos de campo,las fotos aéreas son de gran ayuda en la

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elecció¡r de las rutas a segq!1 y sitios daves a visitar y además

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estaciones de obsewación realizadas en campo. En ausencia de fotos, las estaciones de campo se localizan sobre los mapas,topogtáficos, con la ayuda de equipos de bolsillo de posicionamiento global por satélite (GPS) que dan coordenadas planas con error menor a 15

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mekos, que a escala 1:25.000, representa un error despreciable en localización, equivalente más o menos al grosor de un trazo. - .,1,, Los mapas geológicos se elaboran sobre unmapa topográfico y en ellos se muestra mediante sírrLbolos y convenciones, entre otra, la

jiguieritéinformación: locálización de1área.medianlerrnacuadrícula de coordenadas, escala numérica y gráfica,diferencia angular entre ,, . el norte geográfico y el norte mag4ético (declinación magnética), ii',r,: contactos entre las diferentes unidadés'de roCá ó,foimaciones que .r"'', afloran en el áre+ rumbo y bqz?grlgntg d,g capas, forgra y,tipo,de .,' : .

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re'ciéntes: Para,facilitar

§u,]eg.tüia; todos los mapas geoJ6gicos s9 áiUu¡an:cón trama§ 1ás difelentes üióIogías,o se lolorean,có¡¡, tonói internacion"al¡nente convenidos para las diferentes rtes edades de las

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Arhro Camago hlerto

Símbolos Estructu¡ales o0

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Convenciones Litológicas Rocas Sedimentarias

Capas horizontales CaPas vert¡cales

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Hocas Igneas

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Falla normal indicando el buzamiento del plano de falla

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Andesita

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Bocas Metamórficas

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Eje sinelinal

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Dolom ita

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Gneiss

esqüisto

M

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I

Falla de rumbo indicando la dirección del desplazamiento

Falla de cábalgamiento

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:::,i:t::,¡:.

Pigurn 1.2 Algunos símbolos y convenciones utirizados en Ia elaboración de mapas geológicos.

Los mapas geológicos van acompañados de una columna eshatigráfica generalizada, sue incluve el nombré,Ia edad y tipo de roca d; cada Inidad y de'r*u luy".,ár, convenciones geológicas ufilizadas en el mapa.

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Además de la colu-mna, estos mapas vax acompañados de uno o varios perfiles geológicos, construiáos a Ia olis*r'"s.ala del *upu y orientados en dirección perpendicular al rumbo generaj de ias capus,

.or,"1, fin de ilustrar la éstrucfura der subsuelo y faciiitar la comprénsión de Ia historia evoluti\ra de urra región. Los perfiJes geológicos reflejan de manera objeiiva y reahsüca el subsueio,;i; medida que la información de ia geologla de superficie haya sido complementada con información obtenida durante Ia perfáración

j

Manual de Geología Estructural I z5

de pozos profundos y/a con la información de líneas sísmicas disparadas en el área, de 1o contrario, Ia estructura georógica presentada en 1os perfi1es, no es otra cosa que una interpretación , subjetiva y aproximada de la est¡uctura real del subsuelo.

::

En algr.rnas regiones,los afloramientos de roca son continuos y ros contactos entre unidades están bien expuestos y por tanto su posición

I

'

y continuidad puede ser mapeada con precisión en corto tiempo, con Ia ayuda de fotos aéreas. Las figuras L.3a y r.3b muestran'un excelente ejemplo de correspondencia de la información que ofrece la foto aérea vertical y el mapa topográfico. ru figura l-*.3c es un maPa geológico generaliz¿do, obtenido a partir de la fotografía aérea vertical de la figura 1.3a. En confraste al caso anteri,or, existen

.?S

I

,

regiones cubiertas por sedimentos recientes o por suelos con espesa coberfura vegetal, donde los afloramientos de ioca son discontinuos dispersos, y por consiguiente, la posición de los contactos en 1os ,Í mapas resulta aproximada y la'interpretación de 1a esfrucfura geológica se hace difícil y requiere de mucha experiencia y de .pa:l.e yprolongado trabajo de iampo , . ' , :, ;. :

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Los mapas gáoiógicos se elaborar en las mismas escalas que los ., ,, mapas topográficos; las escalas, L:50.000 y 1:25.000,son,las más uriiiz¿d¿s en la exploración de yacimientos de hidrocarburos y de agua subterránea y los mapas de escalas mayores son utilizados en .,':,' prosI?ección minera;'esfudios ambientales'y en diseño:de ébrás, de -, ingeniería cii¡il,Los mapas g-eológ¡cos son la base para 1a preparación de varios tipos de mapas temáticos como: *ipur de sedimentos

"

cuaternarios,,,mapa§ de roca, mapas,hidiogeológicos,:mápas ,, .,, ,, Beo4grfológico§; mapas de amenazas ¡atu¡alei, mapas de procesos geodinámicos, mapas de uso ciel suelo, etc., r'equ"rüo, po, .

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Arturo Camargo Puerto

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Objetivos " O¡ienta¡ planos y lÍneas inclinados. o Solucionar problemas con buza¡rLientos

i, ::

aparentes.

l

ros planos y ias ]Íneas son elementos geométricos que permiten describir la treSCnDlI 1á OllentaclOn orientación Oe de IOI los planos de esfratificación y de los ejes ,

:

de las estrucfuras geológicas. uv t:

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orientación de Orimtación dc- utl nlnnn: térrnino opnerai que atta describe áaerriho Ia Ia posición n^o.i^i, un plano: término general , de un,pla¡ro en el espacio; un plano queda definido mediante d.os

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I

norte-su¡ de un sistema de coordenadas geogriífícas; este arlntliere r¡alnrpe onfi"o

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Arturo Camarga Puerta

zB / J orge

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Acimut: ur,grlo horizontal entre una lÍnea y la dirección norte de un sistema de coordenadas geográhcas, barrido en dirección de las manecillas del reloj; este'ángu1o toma valores entre 0'y 360". Dirección de capa: dirección de una línea horizontal cualquiera contenida en un plano inclinado; 1a dirección de esta línea generahnente se expresa mediante su rumbo, en cuyo caso se habla de rumbo de capa. (Figura 2.1). Buzamiento real: ángulo de inclinación de la.línea:de máxima pendiente de un plano inclinado; se mide perpendicularmente a la

Btuamiento Aparente; ángrilo de inclinación de un plano, medido en una dirección no perpendicular a la dirección de capa; el buzamiento aparente siempre es menor que el real. (Figura2.2). .

,..

,,. 1i,,-.,.

,,-

,

Direccíón de buzamimfo; djrección de la lÍnea de máxima pendiante de

un plano, indinado;,se éxpresa mediante e1 angu]o hórizontal barrido enfue ia dtección norte'sur de un sistema de coordenadas y 1a proyeccióru al plano hoiizontal, de la lÍnea de máxima pendiente 6ig*" Zf¡ Orisntaciótn deunalínea:laorieniación de una lÍnea en el espacio queda

totalmente definida con dos ángulos: Ia dirección de li4éa y ia inmersión. Dirección

Figurn 2.f Ángulo

real

d.e

buzamiento

Eigura

2.-2

Ángu1o de buzamiento aparente

1

.

a:.

t'

Manual de GeologíaEstntcfiral I zg

Dírección de línea: es la dirección en que profundiza una 1ínea no horizonta! se expresa mediarite el ángu1o horizontal barrido enfre la di¡ección norte-sur de un sistema de coordenadas y la proyección horizontal de la 1ínea inclinada. (Figura 2.3). I f

Inmersión: *grrlo vertical, medido entre la horizontal y una línea inclinada, en una sección vertical que contiene a la LÍ.,eá inclirradu; se mide de la horizontal hacia abajo y variade 0o a 90'. (Figur a2.3). Inmersión aparente: *grlo de inirLersión medido en una sección vertical pero no paralela a Ia dirección de Línea; este ángulo siempre es mayor que eIángulo de inmersión real. El valor máximo posible de 90'se obtiene en secciones perpendiculares a la düeccíón de línea. :'.' ': (Figura 2.3). ::

lr

Cabeceo:

:::"

-

,

*g"Io barrido

a

Io largo de un plano inclinado entre una

líriea cualquiera contenida'en el plano inclinádo

y una línea

horizonta-L del mismo plano; varía de 0o a 90'. (Figura2.4). Dirección de líneá

Línea

inclinada

Eigura 2-3 Dirección e inmersión

u¡a línea

de

Fig,tra 2.4 Áng.rJ,o de cabeceo de una

Iínea

2.2 Medición de la orientación de un plano

de planos estrucfu¡ales, como son los planos de y los planos de fa11as y de diaclasa§, se realiza

zo

/JorgeArturo Camargo Puerto

directamente en 1os afloramientos de roca, midiendo 1a dirección de capa, 1r:el buzamiento con la ayuda de r¡na brújula üpo Brunton.

ffigua

2.5). N

Espejo

ivel pollo"

"oio de

Círcu lo

graduado

Clinóm etro oara

Escala de lectura de büzamiento

Figra

2.5 Esquema de una

ngulos vertícales

Pin'de

amortiguación

brújula tipo Brunton moskando

sus principales partes.

La dirección de capa se mide colocando elborde de la caja de la brújr-r1a abierta en contacto con ei plano inclinado y urra vez ni-¿elada la brúju1a con el nivel «ojo de pollo», que indica cuaxdo la brújula está en posición horizontal, se toma Ia lectura sobre el círculo graduado en la dirección en que apunta el ext¡emo norte de la aguja

Y

liglllo

2.6 Mqdición de ]a direccién de gapa qon una brujr:lá- tipo Brunton.

l

j :l

Manual de GeologíaEsfiuctural I jt

lo

El buzarLiento se mide colocando la brújula de costado, orientada perpendicularmente a la di¡ección de capa previamente establecida

y leyendo la inclinación del buzamiento en el clinómetro de la brújula. En algunas brújulas el círculo viene graduado en 3§0o en el sentido de,las manecillas del reloj (sistema acimutal), en tanto que en otras,

,,

viene graduado en cuako cuadrantes de 90o (sistema de rumbo), como se ilustra en la figura2.7.

E

(a)

&)

Eigra 2.7 Sistemas de graduación del círculo de Ja brujula: (a) acimutal, &) de cuad¡antes..

'- -, La orientación de un plano puede ser expres4da de tres formas diferentes pero equivalentes; por ejemplo, qla capa que buza hacia ,' . elqllgeste,cgn4gt lFig¡ra27) se puede erxpresarari.,,, ,., j ,

c Midjendo el acimut de 1a dirección del buza:rLiento:225"/40".

. Midiendo el rumbo de la dirección de capa: N45'W/40"SW s45'E/40.SW. . Midiendo e1 aci:rLut del nimbo'd" lu capa: ZIS'/40" SW ó

4o'sw.

1ZS"

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r'-i -=l-:

p / JorgeArturo

Camargo Puerta

,i Se recomienda utilizar la notación que más convenga de acuerdo con e1, sistema de graduación d.e 1a brúju1a utilízada y se acostumbra e§cribir primero 1a dirección de acimut o 1a dirección del rumbo y Iuego e1 ángu1o de buzamiento. Si se lrata de expresar 1a dirección de u¡a 1ínea i:rclinada, por ejemplo, hacia el oeste con 45" de inclinacj.ón, se describe primero su dirección y después su *gulo

de irmrersión así: e o

Midiendo el acimut de la dirección de la 1ínea: 27A" /45". Midiendo el rumbo de Ia dirección de Ia Iínea: N90"W/45".

2.3 Representación gráúica de lás mediciones Las mediciones de dirección de capa y de buzamiento de los diferentes planos estructu¡ales medidos en eI terreno, se representan en los mapas geológicos mediante un símbolo cartográfico que consiste de tres elementos:

'

n Línea de'dirección

d.e catpa:segmento de lÍnea recta que sé't -u .r, los mapas en el punto en que se realiz§ la medicióry orientado con la ayuda del tralÉportador en dirección paralela a la dirección de

caPa.

"

Indicador dela dirección debuzamiento: segmento de línea ubicado

en el punto medio, a uno de los lados de la línea de dirección de capa que indica Ia dirección dei buza¡rLiento.

" Cifra: valor numérico ad UuzarLiento que se escribe junto - ti En lrfigurá

al

ilusiran losisímbolos cartográficos qué con,mayor frecuencia se utilizan en los mapas geológicos. "' . ,:"., ':. ' 2.8 se

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Manual de Geología Estructural I 3j

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30 ---LII &

/1 --10

Rumbo y buzamiento de estratificación

Rumbo v buzamiento de capa inieriida

Rumbo y buzamiento de capa vertical

Capa

Rumbo y buzamiento de diaclasa

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rizontal

Línea vertical

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Diaclasa horizontal

Línea horizontal

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Diaclasa vertical

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lnmersión de línea combinada con orientación de esiratificación

30

-10 urreccton e tnmersl0n

-azo

45

de línea Cabeceo de línea en el plano de eslratificación

Eigra 2.8 SÍmbolos'cartográficos'para representar planos y rS

,c

líneas.

:,

2.4 Determinación del buzaniento aparente En 1a-constrqrción de la'sección éstructural'A-A'de 1a figura2.9, orientada en dirección no perpendicu-lar al rumbo de las capas, el bü2ámiento réal de 50" quéápatece en el mapa, se convierte en urr .rtl buzamiento aparente de 40" en la sección.

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ESTRUCTUR.AL,

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Jorge

arluro Camarga Puerto j::

a

En ia determinación de buzamientos aparentes a partir de buzarnientos reales o viceversa se utilizan djferentes métodos que se explican a continuación:

'2.5 Problemas €on buza:rrientos aparentes

Existen muchas situaciones en 1as cuales no es posible medi¡ el buzamiento real de una capa, es decir, el buzamiento medido en un pia¡ro vertical perpend.icular a 1a dirección del rumbo de la capa; sin embargo, en estos casos siempre es posible medir un buzamiento aparente y la orientación dei plano vertjca-l sobre el cual se mide ei buzamiento aparente.

Los problemas de buzamientos consisten en determinar el buzamiento real a parfir de uno o dos buza:n-ientos aparentes o viceversa, El rumbo y el bu.qqr-uento real d" g. piano pueden ser determirLados conociendo: la orientación de dos buzamientos aparentes o el rumbo del plano y la orientación de un buzamiento aparente.

.

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::

En la solución de problemas conbuzamientos aparentes se utilizan varios métodos:

. Diagramas de alineación " Diagramas polares. " Método kigonomékico. " Método de Ia geometría descriptiva. . Método de la proyección estereográfica. 2.5.1 Diagranlas de alineación (nomoyamas)

Los diagramas de alineación invoiucran gráficamente 3 va¡iables que guardan entre sí una relación matemáiica sencilla: relacionan eI buzamiento rea-l (6), el buzamiento aparente (a) y e1 angqlo entre 1a

::1

t-

Manual de Geología Estructural I j5

dirección de capa y ia dirección del buzamiento aparente (B). Si se conocen dos d,e las t¡es variables, la tercera es determinada r.rniendo con una lÍnea recta los dos valores de 1as dos variables conocidas. (Figura 2.70). .

Ejemplo 2.1 Determinar el buzamiento real de r¡na capa delgada de carbón,. conociendo que en una pared vertical cón di¡ección N45'E presenta un buza:rLiento aparente de 28'SE y además, que la capa de carbón tiene rumbo N80"E.

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En este caso, el *gulo entre el rumbo de ia capa y 1a dirección de la sección vertical sobre la cua-l se midió el buzain-iento aparente cx, = 28", es igual a F,= 35". Graficando estos dos valores y uniéndolos con una lÍnea recta se determina en el nomograma, que el buzamiento real buscado es de 43'SE. (Figura 2.10).

-J

Ejemplo 2.2

'

Unplano de fal1a tiene dirección (rumbo) N80'E ybuzacon 50oSE. Détermina¡ el buza¡niento aparente que presentaría dicha falla en una dirección vertical orientada S65"E.

,.:',

,:

I

Lo anterior significa que el*gr1o enhe Ia dirección de 1a falla y la séceiónvertical (F) es de 35". usando el diagrama se determina que él buzarrúento aparente buscado es de ,-,

35"SE.

2.

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-:I

5.2 D in gr amas p olar es

Es,te método consiste de un gráfico de coordenadas polares, en e1 cual se dibujan como vectores las direcciones de los buzamientos aparentes, que irradian del cenko del gráfico y su longitud representa ei valor del angulo de buzamiento. Para aeie¡minar el buz'amiento

I

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36 / Jorge

Arhro Camargo Puerta .,iii

:i:

trazanlíneas tangentes a los buzamientos aparentes, que no son otra cosa que vectores que obedecen a 1a 1ey del coseno sobre adición de vectores. Este método permite visualizar la relación enke rea-l se

buzamiento reai y aparente, sin embargo, este método no

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es

recomendable cuando los ángulos de bi¡zamiento son muy pequeños, menores a20". (Figura 2.1L).

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Figura 2.10 Diagrama de alineación.

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i

Manual de Geología Estructural

I

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Ejempto 2.3 De un plano inciinado se conoce el acimut de dos buzamientos aparentes: 320" /55" y 50"/55'. Determinar el buzamiento real. En el diagrama polar se ha-lla r:n buzamiento real de 5" /63", que es e1 vector resultante V, de la suma d"e los buzamientos aparentes Va, y Va,. (Figura2.71).

Figra 2.11 Diagrama polar con Ia solución dei ejemplo

2.3.

I

La relación trigonométrica entre eI buzamiento real (6), el buzamiento aparente (a) y el*gulo (B) entre la direcc.ión de capa y dirécción del buzamiento aparente es la siguiente:

z8 / Jorge

Arturo Camargo Puerto

r,::.

:.-: ,:'.íia

Ejemplo 2.4 ,-

Resolver el problema del ejemplo 2.1 por o( = 28"SE en dirección N80'E

e1

método trigonométrico.

1i* a1:l

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Utilizando la ecuación (2.1)

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Ejemplo 2.5

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|-

Resolverel problema del éjemiilo !,,2 por elmétodo trigonométrico.

I

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Ufi liz¿rrd6 lá ecuación (2.L)

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2.5.4 Método de la geometría

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i-

:Er

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Este método es más complejo que los,dos arlteriores,p€ro es muy útil para desarrollar la habilidad de visualizar planosry lÍneas en tres dimensiones. Estemétodo se ilustra con el siguiente ejemplo:

Ejemplo 2.6

éi

i

iiril

I

I

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.iÉ

i

i

Y

,¡3 :"8

De un plano de falla se conocen dos buzamientos aparentes cx,l = 20" y ar= 25o, medidos en dos paredes verticales en las direcciones N45'E y S41qE respectivamente. Determinar el rumbo y el buzamiento real del plano de falla. (Figura 2.12). I\A

'+.

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Manual de Geología Estruc"tural I 39

Línea de rumbo N9eE

,:. Figura 2.1"2 Solacíón gráfica del ejemplo 2.6 por el método de Ia geometría descriptiva.

Procedimiento:

. 1.'Dibújar

sobie una hoja de papei orientada como mapa, a partir d" q¡. qlrsmo punto,las líneas AB = N45oE y AC= S41oE, ,,, ,2. Cónsh¡q uná vista auxiliar normal a AB y dibujar en ella el 'ángqlo'de:buzamiento de 20" a1 NE; ha11ar la longitud verdadera A'B'y 1a distancia a¡bitraria ..dr. 3. Dibujar el angulo de buza¡riento de 25" al SE sbbre una üsta auxiliar normal a AC, usando la distancia ,,dr, previamente :

!

establecida

y

determinar la posición de X sobre la línea AC. .Trazatla lÍnea BX que es ia lÍnea de rumbo de la fa-lla y medir su rumbo, conla ayuda dei transportador, con respecto alnorte delmapa. 5. Construir una vista normal al rumbo BX y usando Ia distancia njdfr,Íá trazar é1 angulo dé buzarLiento del plano de faIla. :, :..1i'1.,,t :,.,

l:,']..,i r,:' l

_.:;i

4o / Jorge Atturo Camargo Puerto

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La dirección del plano de falla obtenida mediante e1 método anterior es N9"E y el buzamiento es 30o hacia e1 SE. (Figi:ra Z.L2).

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t:ri.ii

-

I

i::!: -

2.5.5 Método de la proyección estereoyáfica

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',{i¡ jii::

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ie-l i É¡ tii :it:: :aa

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:r4

Dada 1a gran importancia que üene la proyección estereográfica en'1a solución de diferentes clases de probiemas en geología estructural, este método no se induye aquísino que seha considerado necesario dedicar 1a unidad 7 a sus aplicaciones. 2.6

i

Ejercicios

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Ejercicio

2.1.

Llenar los espacios en blanco de la siguiente tab1a, utilizando el nomograma de buzamiento. Tnbla 2.1CáIculo de buzarrLientos aparentes

Buzamiento real

(6)

Buzarrdento aparente (cr)

i

rfri ::l

i

j.: 'tÉ :r1i:

ent¡e el rumbo de capa y el br¡zamiento aparente (p)

.45 45

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Patro¡res' de aflorarmiento de :capas homroclimatres

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Objetivos

,

" DeterrrLinar sobre mapas 1a

orientación de capas homoclinales a

partfu de su traza.

" Determinar la orientación de capas med.iante la solución del problema de los 3 ptintos. 'Predeci¡ ei patrón de aflora:rLiento de capas homoclinales. 3.L Definiciones Afloramienfo: exposición en superficie de la litolo g¡ay / o de alguna estructu¡a geotógica. caPas

pueden yacer en posición horizontal, vertical o inclinada.

Traza:línea de intersección de,un plano esi¡uctural cualquiera (plano de estratificáción, plarro de falla, plano axia7, etc.) con 1a superficie del ter¡eno.

:.a,rl!i:::.:::::,1

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>, mecanismo de plegamiento típico de pliegues que involucran capas competentes altemando .upus incompetentes; "ort. con frecuencia en las zonas de charnela los espesores dejan de ser tonstantes y por tanto elmétodo, del arco no es aplicable; en estas zonas r".rtiliru el método de mano alzada y en los sectores en que el plegamiento es suave y de tipo concéntrico se aplica el método del ,i Este

a¡co antes descrito.

Y.

4.4.4 Método de la sección balanceada ,,,j

:

, I-a filosofía de este método se resume en la siguiente a{::nación áe, Eahlstrom (1969): «si una sección está balanceada, tiene

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Arfuro Camatgo Puerto ::,

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Manual de GeologíaEstructrrat I

75

posibijidades d"e ser correcta, si no está balanceada, no es correcta». Este método está basado en una premisa fundamental: en los cintu¡ones de plega:rLiento muy poca materia se convierte en energía, ' por lo tantl la masa se conserva.

llna

sección balanceada es aquella en la cual 1a longifud de los contactos y el área de las capas mostrada en 1a sección, pueden ser restauradas a su condición inicial. Las seccíones balanceadas cumplen las siguientes condiciones:

)

. La longitud de las capas después de la deformación es igual a 1a longitud antes de 1a deformación.

'

o

'

, . .,

Elárea de las secciones de las capas después de Ia deformación

. Si hay fallas presentes, el ángulo con que la falla corta las capas, permanece igual después del desplazamiento al que había antes de1 desplazanriento. :,,

i, Para probar el balanceo de una sección se requiere que la sección , ,.,',geológica se extienda en el terreno suficiente, ñás allá de los pliegues, .,. hasta alcanzar un punto en que el desplazamiento de las capas sea

,.,r',,

,, 1*-o. ,

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C

(Spencer,2A0A,p. 103).

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4.5 Edad del

plegamiento

'

.,,,.,,.iEl plegamiento es un proceso:lento de acumulación de deformacióry que ocurre en el subsuelo profundo durante largos ,.::' ,periodos de tiempo geológico, como resultado de los esfuerzos -.:, ,compresivosra que son sometidas las rocas de la corteza terrestre.

:

:', El final de un periodo de plegamiento, definido en términos de i datación absoluta o relativa, coincide con Ia edad de las rocas , a.-

76 /

J orge Arfrira Carnargo Puerto

rocas más jóvenes plegadas, se determina observando 1os mapas y las secciones geológicas, principalnnente en los núcleos de los

pliegues sinclinales. IJna forma sencilla de datación relativa consiste en relacionar cronológicamente la edad del plegamiento, con el orden de formación de las djferentes unidades que afloran en un área, numeradas de más antiguo a reciente, teniendo muy en cuenta la ley de superposición y el principio de intersección de unidades litológicas. A 1a unidad más antigua se la asigna e1

número

:

1. :

i-

Cuando existen dos periodos de plegamiento, separados en el tiempo por una discordancia angular,la edad de cada periodo de plegamiento se determina teniendo en cuenta Ia edad de las rocas más jóvenes plegadas durante cada ciclo tectónico.

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4.6 Patrones de pleganiento

:, Las regiones que han sido afectadas,por dos o más eventos de plegamiento, se caracterizan por presentar intenso grado de deformación, debido a que al plegamiento inicial, se sobreimpuso otro plegamiento que-acentuó los pliegues iniciales y plegór los planos axiales, los planos de falla y los planos de discordancia

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Du¡ante r:n segrrndo periodo de plegamiento, la orierrtación d.e los esfuerzos puede variar diametralmente y generar patrones de afloramierrto complejos, como 1os que se enseñan en la figr:ra 4.L2, que se caracteriza porque 1as trazas axiales de los pliegues presentan curvatura tanto en el plano horizontal como en e1 vertical, formando culminaciones y depresiones. La interpretación de mapas geológicos de áreas multiplegadas, requiere de mudra,in{or:rración de campo para entender la estructura geológica.

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Manual de Geología Estrudural I 77

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Eigtra 4.L2Tres tipos de patrones de plegamiento sobreimpuesto: (a) patrón domo y cuenca, (b) patrón en gancho y (c) patrón en boomerang. . (Tomado de Hatcher y Hooper, 1990). 4.7 Símbolos cartográficos de pliegues

En los mapas geológicos se utilizan los siguientes símbolos para describir la orientación y tipo de pliegues. (Figura 4.13). A-

--++

Traza axial (eie) de anticlinal horizontal

Tráza axial (eie) de sinclinal horizontal

A

Anticlinal horizontal con el flanco norle invertido

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Sinclinal horizontal con el flanco norte invertido

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Sinclinal simétricó'con inmersión

1OsE

Anticlinal simétrico con doble inmersión Anticlinal horizontal: llanco sur más abrupto

-+---

Figura 4.13 SÍribolos cartográficos para representar pliegues.

v

Z

8 t J orye:

Artura Camargo Puerto

4.8 Ejercicios

Ejercicio 4.1 Interpretar y clasificar 1os pliegues del mapa de pafir de su patrón de afloramiento.

1a

figura 4.74,

a

Procedimiento: (7) Trazar ¡ed de drenaje d.el mapa

C)

Trazar líneas de rumbo uniendo los puntos de intersección entre las cotas 600, 7A0 y 800 y la traza que forma el techo de la a¡enisca.

(3) Aplicar la regla de la , en los valles para identificar

1os

pLiegues.

(4) Medir la dirección de 1as líneas del rumbo, determinar

la distancia horüontal (AS) enke dos líneas contiguas pertenecientes aI tope de la arenisca y calcuiar los buzamientos de los diferentes flancos.

i

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.

,v :

(5) Numerar de miís antiguo

a

reciente las unidades que a1lí afloran.

(6) Clasificar los pliegues con base en el palrón de aflora:rLiento y en el paralelismo o convergencia de las líneas de rumbo.

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:(7) Trazat los ejes de 1os pliegues con los símbolos apropiados.

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(8) Dibujar ias secciones geológicas indicadas en el mapa usando

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los buzamientos calculados. :

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Manual de GeologíaEstruaural I 79

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Eigur a 4.74 Mapa geológico correspondiente aI ejercicio

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Arenisca r: , conglomeratica 4.

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Eigra 5.t1 Pliegues sindinales simétricos, buzantes al oeste y cortados por fallas verticales.

n En ambos casos se trata de fallas con desplazamiento vertical, a

)uzgar por el hecho de que

1as fuazas

axiales no son desplazadas.

,.,

" En el mapa de la figura

orientalbajó con relación at bloque occidental y en Ia figqa 5.11b eI bloque oriental subió con relación aI bloque occidental 5.L1a el bloque

)-.-,

De confor:nLidad con io anterior, se puede deducir una regla sencilla para determinar el movimiento relativo de los bloques, a 1o largo de

las fallas con desplazamiento predominantemente vertical «si a consecuencia de la separación de contactos geológicos, en un punto cualquiera a lo largo de una falla, se enfrmtan rocas de diferente edad, el bloque levantado es aquel donde afloran las rocas más antiguas». La anterior regla puede ser aplicada para fallas norlnales e inversas, ion iualquier ángulo debuzamiento a condición de que se comparen

las edades en dos puntos adyacentes localizados en blóques diferentes. Se enfatiza que esta regla no es aplicable a fallas en secuencias homoclinales con desplazamiento predominantemente ': de rumbo, ni a fallas en capas verticales. .

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5.7 Edad

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del fallanriento :.v :

La edad de las fa]las se deter:nína establéciendo la edad'de las iocas más jóvenes cortadas por estas: las fallas son más jóvenes que lai'rocas que cortan

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Manual de Geología F-structurat I 97

vida de las falias puede ser corta o larga; algunas fallas se formarl durante un sismo fuerte y alcanzan unos cuantos metros de desplazarrLiento y después quedan inactivas, es decir, se fosiliz¿11. Otras fallas, por ei contrario, presentan actividad durante intervalo de tiempo geológico muy 1argo, durante el cual ocurren pequeños desplazamientos que se .acumulan hasta alcanzar varios kilómetros. También existen fal1as que después de un prolongado periodo de inactividad o fosilización, pueden reactivarse y acumular mayor desplazamiento en la misma u otra dirección. La

5.8 Sistemas de fallas Las fallas son prod ucidas por esfuerzos regionales que condicionan

formación de sistemas o grupos de fallas más o menos paralelas en una región.

1a

5.8.1Fallas normsles

La manifestación más espectacular de fallas normales o

d.e

gravedad es Ia formación de extensas fosas tectónicas submarinas, llamadas dorsales meso-oceárricas, generadas por extensión de la corteza terresfue. En los continentes existen extensos valles,limitados por sistemás de fallas normales,'eslalonadas, á 1o' largo de las cuales, se alinean bloques o fajas de bloques levantado's llamados pilares y bloques hundidos llary1ados fosas. (Figura 5.72). Fosa o

Graben

Y Pilar

Pilar

Horst

Horst

o

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Eígtn'a 5.12 Bloques fallados formando una fosa

y dos pilares.

gB / J orge

Arhtro Camargo Puerto

5.8.2 Fsllas de cabalgamiento

El límite entre los cintu¡ones orogénicos y las zonas estables, por ejemplo el piedemonte llanero en Colombia, está ma¡cado por fallas de empuje, a lo largo de 1as cuales el bloque orogénico cabalga hacia la zona de antepaís, poco deformada. El cabalgamiento puede desarollarse a 1o largo de varios planos de falla, dispuestos de manera imbricada, asociados a pliegues volcados. En superficie los planos de fa11a tienen a-lto buza-¡:riento y a profundidad convergen en un plano sub-horizontal. (Figura 5.13). YACIMIENTO PAINTER 22-6A.

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HAssBAgIg. 0¡.......'.¡.........¡.,.,.....u' 1000 oies 0ffi 300 metros

FigtraS.L3Talias decabalgamiento eneiyaci:niento Painter,Wyoming @.E.U.U.). (Tomado de Link, 1987).

de grandes masas de roca que hal cabalgado distancias hasta de 50 km, que se denominan de mantos de cabalgamiento o Se conoce

i\./

Manual de Geología Estrudural I gg

5.8.3 Fattas de transfonnacíón

:I

En el límite de dos placas, que se deslizan una a 1o largo de la oka, existen grandes fallas de tra¡sformación, que han acumulado cientos de kilómef¡os de desplazamiento. La falla de San Andrés, i¡or ejemplo, tiene 1200 km de longitud y ha acumulado 500 km de desplazamiento, desde cuando comenzó su actividad en el]urásico.

5.9 Faetores que influyen en la d.efor:nación de las roeas Las pruebas de laboratorio para medir Ia resistencia de 1os difermtes tipos de roca al esfuerzo, muestran que las rocas ofrecen mucha mayor

resistencia

a

la compresión que a la tensión. Los datos experimentales,

realizados a condiciones normales de temperatura y presiór¡ sólo ofreceninterés alingerriero civil o a1geotecrrista. La figura S.14ilustra esquenáticamente algunas curvas típicas de esfuerzo-deformación obtenidas en condiciones nor:nales. La curva (a) es represerrtativa de un material que inicialmente ad:rrite deformación elástica y luego deformación p1ástica antes de llegar a la ruptura;la curva (b) es

representativa de un material frágil y la curva (c) ilustra el comportamiento de un matsial dúcül. Las curvas (d), (e) y (f) son típicas para arcilla mojad4 arerrisca y granito respectivamente. o N o

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Deformación

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Eigtra 5.14 Curvas típicas de esfuerzo-deformación para di.ferentes materiales.

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rco /JorgeArturo Camargo Puerto

El geólogo estructural estudia el proceso esfuerzo-deformación a las profundidades de enterramiento, enke 5-20 km, a las que ocurre este proceso en la corteza, y en consecuencia, tiene en cuenta el efecto de,la presión de confinamiento, la temperatura, la presencia de fluidos intersticiales y el efecto del factor tiempo geológico. 5.9.1 Efecto de la presíón de confinamiento

Las rocas, que en condiciones superficiales (a T y P normales) se comportan de manera frágrl,bajo altas presiones de confinamiento, se deforman de manera plástica e incluso llegan a fluir, 1o que significa que se vuelven dúctiles, y que de un 1ado, ctece su resistencia máxima a la compresió+ pero de otro 1ado, aumenta su

capacidad de deformarse plásticamente sin llegar a ia ruptura. (Figura 5.15a).

El incremento de Ia temperatura acompañado del incremento de la presión de confinamiento, disminuye la resistencia de las rocas a la compresión, es decir, que a grandes profundidades (10-20 km), bajo altas presiones de confinamiento y altas temperaturás, Ias rocas se defonrran de manera dúct'rl,1o que significa que se requiere menor esfuerzo que en condiciones normales para causat deformación

5.93 Efecto

de la presencia

defluidos

J

t, ., r, ,,, ,,

La presencia de soluciones en los intersücios de las rocas, bajo condiciones de temperátura y presi.ón constantes, disminuye la resistencia de las rocas, baja el línrite de elasticidad y además aumenta la velocidad de d eformacióru en comparacién con el estado seco. El incremento de temperatura, en presencia de fluid.os intersticiales, disminuye de manera más drástica 1a résistencia de

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Manual de Geología*tructural I rct

las rocas. (Figura 5.15c). Las arcillas en estado seco son frágiles, pero

función de la cantid ad de agua que contengan, pueden deformarse de manera plástica oincluso fluir como rrn líquido. en

Deformación

%

{a)

Figra

5.15 Factores que influyen en 1a deformación de las rocas: (a) efecto de la

presión de confinamiento (b) efecto de1 incremento de temperatura

y (c) efecto de la presencia de fluidos. 5.9.4 Efecto del tiempo geológíco

:

El tierrpo es un factor importante en la'defonrración de las rocas, pero es muy dificil de simular en las pruebas de laboratorio. EI esfuerzo necesario para cal§ar faila por ruptura en una roca, es menor cuando la carga se aplica lerrtamerrte que «lando se aplica rápidamente. De oto lado, la cantidad. de deformación plástica causada antes de llegar a la nrptura, es menor cuando el esfuerzo se aplica lerrtamente. Se ha observad o que esfuerzos pequeños, por debajo de1 límite dé elasticid ad, producen deforrnación plástica penrranerrte, cuando el esfue¡zo actúa durante largosperiodos de tiempo. :

)

Las anteriores consideraciones penrriten éntender por qué las rocas

I

sólido ysefracturanbajo esfuerzo, antes que admitir siquiera serlevemente plegadas; en cambio, a grandes profunclidades las rocas se pliegan lmtamente, e incluso fluyen como un líquido, sin llegar a la rupfura, como se puede,deducir por las eskucturas de flujo, carácterísticas de atgunas rocas de alto grado de metamorfismo,regonal, como

5

\-.

en generaf en condiciones superficiales se comportan como irn

I

rcz / Jorge

Arfuro Camargo Puerto

mármoles, migmatitas y gneises, rocas éstas que son el resultado de deformación de rocas pre*exi.stentes en el subsueio profundo, que después han aflorado a'superficie5.L0 Símbolos cartográficos de fallas

En 1os mapas geológicos se utilizan diferentes símbolos cartográficos para representar los diversos tipos de fallas. El grado de certidumbre en el reconocimiento de las fallas en el terreno, se manifiesta en los mapas y perfiles geológicos con diferente tipo de Iirea: línea continu a,lítea a trazasy lÍnea punteada, según se trate de fallas observadas, fallas inferidas t falas cubiertas por sedimentos recientes respectivamente. (Figura 5.16), ,

Contacto geológico observado

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Falla normal indicando el buzarniento del plano de falla,el bloque hundido y el bloque levantado :

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Falla de rumbo indicando la dirección de! desplazamiento

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Falla de cabalgamiento t

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Falla inferida, tocatiiación aproximada Fálla cunierta por sedimentos cuá1árnarios

FigtLra 5.16 Símbolos cartográficos de fallas.

5.1L Ejercicios

Ejercicio 5.1 , En Ia

figura 5.T7, elplano de la falla F; que c-o1 a iallapa de caliea que aflora en las estaciones A,By C,contiene una rica mineralización

Manual de GeologíaEstruú$al I Áz

de Pb y 7n. En las estaciones A y C se conoce su rumbo pero en ia estación B no se tomo ninguna medición. 1. Determinar el rumbo y buzamiento de la falia y dibujar su taza.

2.

Determinar

e1

rumbo y bi:zamiento de la caliza y dibujar su

traza.

3. Determinar el salto de la falla 5. Determinar a qué profundidad se encontraría la zona mineralizada en el pozo P-1, cuya cota es de L250 m.s.n.m.

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Eigura 5.17 Mapa correspondiente al ejercicio 5.L. v

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Arhtro Camargo Puerto

En el área del mapa geológico de Ia figura 5.18 han ocurrido al menos 8 eventos geológicos de importancia. Asumir que el basalto es un cuerpo intrusivo concordante (muro). L. Construir la columna estratigráfica delárea. 2. Enumerar de más antiguo a reciente 1os eventos geológicos ocurridos. 3. Datar y clasificar ias fallas según eI despiazamiento relativo. 4. Clasificar los pliegues y trazar sus ejes. 5-,,Medir los componentes de la separación de las fallas.

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Figtra 5.18 Mapa geológico correspond-ienie al ejerci ao s.z. (Tomado de Bradshaw

y Jatr::tar:r,7978). :'J

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Manual de GeologíaEstruc:hral

Ejercicio

I

to5

5.3

La figura 5.L9 mudstra un mapa geológico de un rárea plegada y fallada. La falla Frbuza con 45"SE ylafalTaErbuza con 60oSW, L. const¡uir la sección geológica A-A'y-fibujar 1as bazas axiales de los pliegues. 2. Numerar las capas de más antiguo a reciente en el mapa y en la sección ka¡rsversal 3. Clasificar las fallas con base en el desplazamiento relativo de los bloques. Asumir que solo ocurrió desplazamiento en la dirección del rumbo 4. Ubicar el mejor sitio para perforar un pozo con el objetivo de extraer agua subterránea de los conglomerados.

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rc6 / Jorge

Arturo Camargo Puerto

Ejercicio 5.4

1. Identificar los pliegues y dibi-rjar sus trazas axiales en el mapa de Ia figura 5.20. 2. Enumerar de mas antiguo a reciente los eventos geológicos ocurridos. 3. Clasificar 1as discordancias existentes. 4. Clasificar 1a fa1la segúl su desplaza:¡r-iento relativo y su periodo de actividad. 5. Construir la sección geológica A-A'.

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geológico correspondiente al ejercicio 5.4. (Tomado de Bradshaw y larr:rran, 1r97B).

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Manual de GeologíaEsfuctural / ro7

Ejercicio 5.5 Determinar e1sálto de la falla transversal mostrada en el mapa de 1a figura5.2L. 2. Detenninar el rumbo y buzamiento de la xenisca y de la falla. 3. Construir los fres perfiles geológicos señalados en el mapa. 4. Medir los componentes de la separación. 1".

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/

JorgeArhro Camargo Puerto

Ejercicio 5.6 1. Idsltific ar y ta?Át los'ejes de los pliegues erL el mapa de la figura 5.22. 2. Enumera¡ de más anüguo a reciente las unidades que afloran en elárea. Asumfu que el grupo volcánico es una unidad concordante.

3. Construir el corte A-A1. 4. Clasifica¡ 1a fa-Ila y los pliegues. 5. Localizar en el mapa una o dos perforaciones para extraer agua subterránea, teniendo en cuenta que la caliza es un excelente acuífero.

Manual de GeologíaEstructural I rcg

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ffiffiffiffiEtf-ffi Granito Caliza aureola)

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Dolomita Caliza porosa

Roca

volcánica

Lodotita Shale

Arenisca

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Figura 5.22 Mapa geológico para el ejercicio 5.6. nromado de Blyrtr, 19g5).

Y

'-a:_-l

6

Discordamcias e stratigráficas

Obietivos

'

Reconocer los diferentes tipos de discordancias estratigráficas. " lnterpretar el significado y Ia importancia de las discordancias. . Determinar la edad de las discordancias.

.::

6.l-Introducción

Aunque existen áreas extensas de la corteza terreske que exhiben secuencias de gra¡ espesor de estratos,lo que significa que durante largos periodos de tiempo geotógico hubo depositación contimra, sin embargo, 1o más frecuente es encontrar regiones en donde ras secuencias estratigráficas, que representan el registro de la historia de ia depositación, estián incompletas debido a la efstencia de una o varias discordancias, que no son otra cosa que prolongados periodos de tiempo durante los cuales hubo interrupción en ra depositación, acompañada de remoción por erosión áe ias rocas previamente formadas. Las cliscordancias se manifiestan físicamente por ull plano o superficie de erosión o de no depositación.

nz /JorgeArturo Camargo Puerto

6.2

Terminología

Plano de discordaficia: slrperficie de erosión o de no depositación generalmente reconocible por la presencia de un conglomerado basal. y / o de un hiato en la secuencia estratigráfica de urLa región. Incanfornúdad: stperfucie que pone en contacto rocas sedimentarias que cubren a rocas ígneas o metanLórficas más antiguas. (Figura 6.1a).

*'-' ;= xa)\ Yrx"x

x x ,^,

,

x r._x

(u)

(b)

(c)

Figtrn 6.1 Tipos de discordancias: (a) inconforur-idud, (b) discordancia y (c) discorda-ncia paralela.

angi.:.1ar

Discordancia angular: superficie que pone en contacto rocas sedimentarias jóvenes con rocas sedimentarias más antiguas, que previa-:nente han sido plegadas y erosionadas. (Figura 6.1b). Discordancia paralela; superficie que pone en contacto rocas sedimentarias jóvenes que yacen paralelas sobre capas de rocas sedimenta¡ías más antiguas. (Figura 61c) 6.3 Patrones de aflora¡rientos de discordancias

Las discorda¡cias anguiares son fácilmente reconocibles en las fotografías aéreas y en los mapas geológicos, porque forman rin patrón de afloramiento que se ca¡acteriza porque las capas por encima y por debajo del plano de discordancia difieren en rumbo y

,, l:

Manual de GeologíaE*ructufat / n¡

br:zamiento y además, porque las capas más jóvenes son paraleias aI contacto di scordante y poseen menores buzamientos que 1as capas ,: por debajo de la discordancia. (Figura 6.2).

Figm 6.2Patrón de aflora¡riento

:

ITC, De1ft,

1982).

de una discordancia angular. (Tomado de

-

En el bloque diagrama de la figura superior, se aprecia que las capas más antiguas han sido plegadas (pliegues buzantes), erosionadas y posteriormente cubiertas por una secuencia de capas más jóvenes'en posición horizontal. En el mapa se observa que 1os

contactos de las estructuras antiguas (pliegues) terminan abruptamenterContra e1 patrón d.e afloramiento 'd,e las capas

Y

horüontales más jóvenes, También se observa que la primera capa horizontal, en diferentes localidades del mapa, queda en contacto discordante con diferentes capas de la secusrcia pre-discordancia. Este pakón también podría ser interpretado como resultado de una falla. Sin embargo, cuando eI rumbo de las capas más jóvenes es paralelo a1 contacto discordante, se excluye la posibilidad de falla.

r

u+ / Jorge Arturo Camargo Puerto

En las fotos aéreas

y

en 1os mapas geoiógicos 1as discordancias

paralelas no muestran un patrón característico, que permita diferenciarlas de los planos de eskatificación ordinarios porque en ambos casos las capas por debajo y por encima de1 piano de discordancia tienen el misrno rumbo y buzamiento y por 1o ta¡rto solamente pueden ser reconocidas mediante trabajo d"e carrpo. '

'

tl

t

Por rlltimo, las inconformidade§ son fácilmente identificables en las fotos aéreas y en los mapas porque ponen en contacto rocas estratificadas conrocas cristalinas, pero pueden ser eonfundidas con contactos intrusivos o contactos fallados, hecho que requiere de trabajo de campo para verificar Ia naturaleza del contacto geológico. , ' t'' ''. .,.,, , ., ,:. Las superficies d.e discord.ancias extensas y planas generalmente correqponden a antiguas superficies de e¡osión marin4 mientras qrc las ,

superficies altamente irreguJares,sontípicamerrte resulado de condiciones

no nuriru¡s

d.e erosión

y depositación @utler y Bell,

1983, p.110).

Las discordancias paralelas, también llamadas disconformidades, generalmente poseen superficies irregulares, pero cuando Ia superficie de contacto es plana, se denominan paraconformidades (Spencer" 2000, p.91), Las discordancias paralelas, sólo pueden ser identificadas en campo, por pn hiato o ause¡rcia d", r4e o yarias unidades de,roca del registro estraügráfice,de un,área, las cualrcs están presentes en áreas vecinas. Cuando 1a interrupción en la depositación no ha sido muy prolongada o bien crrando la egosión no ha sido muy intens4 las discordancias paralelas se identifican por la pérdida de espesor o el acuñamiento de la unidad de roca .irmrediatamente inferior a la superficie de discordancia.

.

6.4Interpretación y datación de

discordancias ,,:

,

Las discordqncias son evidencias:de cam.bios. pro,fqndos en el ambiente,geológr"o, que definen el final de un,ciqlq-y..el inicio_ de otro cido de eventos en la historia evolutiva de una región.

,,

Manual de Geología Estrudural I u5

Las discordancias del tipo inconformidad, evidencian que una extensa área ha sido levantada a consecuencia de un ciclo orogénico

que puede ser acompañado de magmatismo, metamorfismo y fallamiento; después el área ha sido sometida a intensa erosión que puede llegar. hasta reducir toda una cadena orogénica y luego el fuea ha sido sujeta a subsidencia que produce como resultado el inicio de un nuevo cido de depositación en ambiente continental o marino y que hrmliz.a con la época de erosión actual. (Figura 6.1a)Las discordancias angulares resultan de intensas defonnaciones compresionales de las rocas corticales, que oflffien en la peiiferia de las cadenas.orogénicas e indican que ha terminado un primer cido constituido por 1os siguientes evsrtos citados en orden de más antiguo a reciente: subsidencia, depositación, levantamiento, basculamiento o plegamiento, fallamiento y erosión: al término del periodo de erosión ocurre un segundo ciclo de depositación que puede finalizar en levantamiento y erosión actual o induir además una segunda época de plegamiento que afgcte a toda el área, dando como resultado que las rocas:sedimentarias del primer ciclo presenten mayor intensidad de plegamiento que las rocas sedimentarias del segundo ciclo o piso tectónico. (Figura 6.1b). ,',

Las discordancias paralelas resultan en áreas afectadas

únicamsrte pormovimientos várticales epirógénicos de ia corteza,como ocurre en algunas cuencas sedimentarias sometidas a subsidencia inter¡nitente con periodos de estabilidad o incluso de levantamiento temporal. Estas discordancias evidencian r¡n esquema evolutivo

comparativamente,r seincillo: sublidélCiár,.l' Aepoiitación, levantamiento, erosión y nueva depositación. (Figura 6.1c).

,:,:, La edad'rálativa de las discordancias se'establece teniendo en cuenta la edad de las rocas a 1o largo de los contactos rliscordantes qn toda el área de eqfudio;la edad se define po.r la edad del último evento que afectó las rocas del primer ciclo ypor la edad del primer

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116 /

Jorge Arturo Camargo Puerto

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evento que ocurrió en el segundo ciclo, es decir, que la edad queda

determinada por la duración de1 intervalo de tiempo en que se interrumpió la depositación de la secuencia eskatigráfica de una región determinada. (Figura 6.3). En las cuencas sedímentarias los planos de discordancias actLiart como vías de alta permeabilidad, a 10 largo de 1as cuales los hidrocarburos generados en las zonas profr-rndas de las cuencas, *igr*hacia superflcie, donde forman rezumaderos, Estos indicios superficiales gozan de alto valor exploratorio porque pueden conducir al hallazgo de trampas de tipo eskatigráfico asociadas a las discordancias.

L

..-

6.5 Ejercicios

!,

Ejercicio 6.1

:-

1.

Em::nerar de más antiguo a reciente 1os eventos geoiógicos ocurridos en ei área ilustrada por elbloque diagrama de la figirra 6.3. :, 2, Clasificar y datar la discordarcia F{-FI', :

Figtra

6.3 Bloque diagrama correspondiente a-l ejercicio 6.1. (Tomado de Visher,

1984).

:

'-':'-:_i;-

Manual de Geología Estructural I u7

Ejercicio 6.2 1. Enumerar de más antiguo a reciente los eventos geológicos ocuüidos en e1 área del mapa de 1a figura 6.4. 2. Clasificar las discoidancias existentes y construir la columna estratigráfica del área. 3. Trazar rumbos y buzamientos en la secuencia anterior a la discordanciay en la secuencia posterior.a la misma. A.Trazx ejes de pliegues en la secuencia inferior (si existe atguno). 5. Construir dos secciones estructurales en direcciónnorte-sur para iluska¡ la estructura geológica.

0 FF-t

tmo phs

Escala

Figura 6.4Mapa geoiógico correspondiente al ejereicio 6.2. (Iomado de Bradshaw

y Jarman, L978).

7 Froyección estereográfica

:,:::: :;'.:

I

Objetivos

:::

y planos mediante la proyección estereográfica. " Solucionar con la proyección estereográfica probiemas de geología estructwal qué involucren rel4ciones angu]ares entre planoi y líneas. " Proyectar líneas

,,rli

Introducción

7.1:1, :

,

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aa.,:::l'

l:

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t.: ..,1

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, La proyección estereográfica, es una técnica de mucha utilidad que permite solucion ar fácil,y rápidamente problemas eskucturales, que involucren relaciones angulares entre planos y lÍneas, los cuales se pioyectan sobre unared conocida,como red de Laulbert-S¿hmidt o red equiareal.

,:I:a red equiareal'tiene lireas norte-sul, anáIogas a los meridiaros, ilamad os cÍrculós máximos y lÍneas este-oeste análogas a 1os paralelos denominados'cÍrculos menores; el perímetro de,la red,es liamado círculo prímitivo. (Figura l

7.1).

I

po /JorgeArfitro Camargo Puerto

Círculos maxrmos

Círculo

o.-/primitvo

l::'.

Eigpra7'fReddeLamberL.-Schmidto:reddeigua1áea....':':::':.-.: Para entender cómo se proyectan las líneas y los planos, es necesario imaginar que Ia red de Lambert - Scturridt está inscrita en 1a superficie

interior de r¡n hemisferio hueco, que se ve desde arr*la, como lo indica la figura 7.Z¡Lacual,muestra un plano N'S,qué br¡za SOgE.,La lÍnea de intersección de,este. plano inclinado,.iorri,la supeificie del hemisferio inferior, es un semicírculo cuya proyección estereográfica se mueska en el plano horizontal, que es el plano de proyecciónde la red. ffig.7.zb). De lo anterior se deduce que los círculos máximos resultan de laproyección de planos de ru:rrbo N-s yd,e br¡zamiento variable hacia el este,o hacia el, oeste. La proyección de,un plano horizontal coincide'con el'círculo primitivo y. Iá,proyección, de un plano vertical es una lí:rea recta que pasa por eI centro dé la red;',,-

Manual de Geología Estruchtral I

(a)

et

(b)

Eigura 7.2 Fundamento de la pioyeccíón estereográfica de un plano indinado. (a) Proyección esférica, @) Proyección estereográfica. (Tomado de Hobbs, Means y Willia:rrs, 1981).

Lafug:ra7.3a,,mueslra la proyecciól estereográfica de varios planos y buzqr,uentos de J0',,30o, 50o,.7A" aleste y 10', 30", -qonq¡.qbo l!-§ 59,7A"- al oeste y 1a proyección de qrr plano con rumbo N-S y buzamiento vertical. La figura 7.3b ilusfra Ia proyección de los siguientes tres planos, de diferente rumbo y br:zamiento: " N46"8/2fSE, . N50'W/45'SW . N70.E,/30"NW

:1, (b)

Eigura 7.3 (a) Proyección estereogr{fica de planos con rumbo norte-sur y buzamiento al este y aI oeste con distintos ángulos indicados @)

\/,

nz / JorgeArhro Camargo Puerto

7.2 Eroyección de Planos Para proyectar sobre 1a ¡ed estereográfica el plano con dirección de'rumbo N45"E y buza:rLiento de 60"SE, se siguen los siguientes

(1) Colocar un papel calco sobre la red y'fuiau. ei conjunto con un pin o «chinche» para pérmitir que 1e calco ¡ote sobre la red. (2) Trazar sobre el calco el círculo primitivo y marcar la dirección norte de la red (3) Marcar la dirección del rumbo N45'E g5'W. fFigura 7.4a).

y dei contra-rumbo

(4) Rotar el calco hasta que las marcas Ñ45'E y S45"W coincidan con la dirección norte-sur de Ia red estereográfica y unir estas dos marcas con Iínea recta a trazas, que pase por eI centro de la red y obtener así ei rumbo del piano. (Figura 7.4b). (5) Medir 60' desde el círculo pri:rritivo hacia el cenfro dé la red, a la largo de 1a línea este-oeste y marcar este punto. (Figura 7.4b).

{6) Trazar el círculo máximo que pase por el punto anterior y que una los dos extremos de 1a línea de ru:ribo delplano. (Figura 7.4b).

(7) Rotar el calco a su posición inicial y baufizar Ia proyección estereográfica obtenida como plano N45'E /60'SE. fFigur a 7 .4c).

Manual de Geo[ogia Estructural I n3

t

S45"W (a)

(b)

N459E/6OSE tT A

tl

Rum bo

Angulo de buzam iento

del plario

a

(c)

Figura 7.4 Proyección del plano N45'E / 60"5F.. (a) medición del rumbo N45"E, @) rotación del papel calco hasta que el rumbo coi¡cida con el norte de Ia red y trazado del círculo máximo que representa el plano (c) rotación del calco a su posieión original.

7.3 Proyección de líneas

n

Una línea inclinada que pasa por el centro de una esfera, intercepta Ia superficie del hemisferio inferior en un punto,lo que signific4 que en Ia

proyección estereográfica, la representación de una lÍnea es un punto. Los phsos a seguii para proyectar en la red estereográficá

u¡a línea,

se describen a continuación, tomando- como ejemplo una lÍnea de rumbo S45'W con 40o de inmersión:

n4 / Jorge Arturo Camargo Puerto

:

(b)

{a)

Figw'a 7.5 Representación de una línea con inmersión S45"W/40'. (a) vista en perspectiva (b) proyección estereográfica.

(L) Trazar sobre el calco el.círcu1o pdmitivo y marcar la dirección norte de la red; d.espués marcar la dirección d"e rumbo S4sow. (2) Rotar el calco (en cualquier dirección da 1o mismo) hasta que la marca S45"W coincida con la dirección este-oeste de la red. cíiculo priqritivo, hacia el centro de la red, sobre el eje este-oeste y.marcar este punto con la letra P., (3) Medir 4O'.desdé

eL

(4) Rotar el calco a su posición original y observar elpq4!o P que representa a la lÍnea S45"W /40"

La proyección y 1a proyección representar r:rr dimensiones la

estereográfica de un plano sobre la red es una línea de una línea es un pr.rnto; sin emba¡go, es posible plano mediante un pu4to, 1o que reduce en dos representación de planos. Lo anterior se consigue

Manual de GeologlaEsfiud,ural I n5

proyectando el polo del piano en lugar del plano mismo, porque el polo de un plano, es ia lirea perpendicular al plano y como se vio en el numeral anterior,'la representación estereográfica de una línea es

'-

unpunto. La representación de un plano mediante su polo se ilustra mediante

siguiente ejemplo: proyectar el polo que representa N45'E/60oNW. e1

a1

plano

,

(1) Trazar sobre el calco el círculo primitivo y marcar el norte de la red, el rumbo N45"8 y el correspondiente contra-rumbo S4S"W.

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--/ l.

:

'

(2) Rotar ei calco hasta hacer coincidir la dirección N45"E con el eje norte-sur de la red y trazat el rumbo del plano con lÍnea atrazas; luego medir 60" desde el círculo primitivo hacia el cenfro, en la dirección este-oeste, pe¡pendicutar al mmbo dei p1ano, dibujar e1 círculo máximo que corresponde aI buzamiento del plano 60'.

(3) Encontrar el punto en que el anterior círculo *a*i*o corta el eje este.oesié'de la red y contar 90o, en sentido opuesto al del buzamiento det planó y marcar allí el polo P del plano. 'tt(4) sin rota-r el carco, medir,a 1o largo del eje este-oeste el ,áogulo entre el purrto P y elcÍrculo primitivo, en este caso 30",:que es 1a irunersión del polo.

(5) Rotar el c4lco a su posición inicial y leer la orientación S45oE, que es la dirección d.e la línea normal al plano repiesentado.

Como se"observa tu figura 7..6t, elpolo'áel plano'N45"E que "r, b%acon60,NIW,e¡Ja.]iyaqueti,gn;inqers,ió,q,S4.5oE/30o,9sdecrr, ',e érriaa"t ¡áto del buzamienro "o*pta;ui,Ú 'délrpiano; de otio'ladd, "s-ig"dá cómo.el.pgló de:un'plano'es la tínáa

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áe I ¡orge Arfiro Camargo Puerto

perpendicular al mismo plano, 1a dirección del poio es opuesta a la dirección del plano y su proyección P se localiz.a a una distancia de 901del circulo máximo que representa al plano inclinado.

,

],

La posibilidad.de representar un plano mediante su po1o, permite proyectar en una sola gráfica muchos planos inclinados y visualizar

las tendencias predominantes de su diskibución espacial;,por ejemplo, para vff ia orientación de los sistemas de diadasásj'que

:v :v

Eíg4ra Z6 Representación estereográfica del plano N459E/60:hlW mediante su

:.

... POIO:

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iv-

7.5 Detenninación de la línea de intersección de dos planos

ig :

'"'Este

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iv

a eS

muy frecuente en geología estuctur¿ y'es Aoy ipioyección

fácil' de iesolver, usando Ia estereográfica. n9r' ejémplo: detenninar con la ayudq ée 1a proyección estereográfiia 1á lÍnea'de intersección de los itrr,or N40'VV760'SW y N60d/s0"SE.

'(1) irazar sobre el calco ybáuazar los dos citculos máximos que representan a'dichos planos; si los plano" ru iñt"r."ptan á el espacio,

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::v.

Manual de Geología Estructural I n7

(2) Rotar el calco (en crralquier dirección) hasta que el punto én que se cortan los dos círcrilos máximos cuga sobre el eje este-oeste de la red.

(3) Contar el número de grados sobre el eje este-oeste que hay entre e1 circulo pri:nitivo y el punto de intersección de los planos; este ángulo corresponde a Ia inmersión de la lírea buscada. (4) Rotar el calco a su posición original y leer sobre el círculo primitivo la orientación de 1a lÍnea de intersección buscada. En este caso la línea buscada tiene in¡nersión hacia el sur franco con 50o grados. (Figra7.7).

60eE / 5oesE

Eígura 7.7 Determinación de ja 1ínea de i-ntersección de los planos i¡clinados que se cortan.

7.6 Determinación del ángulo entre dos líneas

Dos líneas que se cortan definen urr,plano y en su proyección estereográfica, el*g.r1o que forman entre sí se mide a 1o largo d.el cÍrculo máximo que representa aI plano definido por las líneas. Por ejempio, determinar el angulo entre las líneas N40'E/60" y 555"8/ 50o. ta solución de este problema se ilustra en la figura7.8. ,

rz9 / J orge

Arturo

C amargo

Puerto 20ew I 62eNE

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b:o+:--'

I

Figura 7.8 Medición de1 ángu1o entre dos líneas contenidas en r:¡ mismo piano.

(1) Trazar sobre el calco eI círculo primitivo y marcar ei norte.

(2) Trazrlos n:mbos de 1as líneas N40"E/60" y S55"E/50'.

(3) Ma¡ca¡ los dos puntos que

representa¡L las líneas anteriores. Para esto, rotar el calco hasta hacer coincid-ir Ia primera lirea con el eje este-oeste y medir sobre ella, desde el círculo primitivo hacia el centro, el angulo de inmersión 60'; repetir el mismo procedimiento para 1a segunda 1ínea y medir el ángu1o de inmersión 50".

(4) Rotar el calco y traz,ar el círculo máximo que contiene a estos dos puntos y que représenta al plano N20"W/62'NE.

(5) Leer a 1o largo del círculo máximo elángulo diedro formado entre las dos líneas, que en este caso es igual a 49". 7.7 Detenninación detbuzamiento real conociendo elrumbo del plano y un buzamiento aparente

'

Si de'uria fallá'se conoce'que tiené rqn¡bo Naglg,y=además que en la sección vérücal N80oE su buz¿miento aparentéIe s de2J" ,"r,ár,.", se puede determinar su buzamiento real.

Manual de Geología Estruútal I u9

(1) Trazar sobre el calco el rumbo N40"E y su contra-rumbo S40"W y luego trazar el rumbo del plano de falla. (2) Marcar sobre eI círculo primitivo Ia dirección delbuzamiento aparente N80"E.

(3) Rotar

calco hasta llevar la dirección N80"E aI eje este-oeste de la red. Contar desde e1círculo primiüvo hacia el centro delated1P y marcar unpunto que representa el*golo delbr.rzamircrrto aparente. e1

, (4) Unir los fres puntos que, yacen sobre el plano de falla: el buzamiento aparente y los dos puntos extremos de la lÍnea de rumbo. Con este fin, se gira el calco.hasta que el,rumbo del:plano coincida con el eje norte-sur de la red y luego sebaza e1cÍrculo máximo que pasa por estos tres puntos.

(5) Antes de rotar el calco a su posición inicial, medir el rángulo de buzamiento real del plano de falla en direcciónperpendicular a su rumbo; en este caso se obtiene 38" de buzamiento. ,,,

: ..:

.

(6) Rotar el calco a su posición original,y observar que el,rumbo buscado es N40'E yel buzamiento real es 38"SE. (Figtira 7.9). Rumho del

plano

N40eE

i

..-:::... Buzamiento

N80eE aparente

Y

Eigura 7.9 Deterrrinación del buzamiento real conociendo el rumbo de un plano

y un buzamiento aparente del mismo.

izo

/

JorseArhro Carnargo Pu*to

7.8,Deterrrrinación del rumbo y del buzamiento teal conociendo dos buzamientos aparentes Si de un plano se conocen.dos buzamientos aparentes N70"W/ 32"SW y S10"W/43.SW, se puede determinar su'rumbo y su buzamiento real, siguiendo los siguientes pasos:

,(L) Trazar, sobre el:calco los dos'punios que representan los dos buzamientos aparentes, como se hizo en el numeral anterio!.

.

, ,i

(2) Rotar el calco (en cualquier dirección) hasta que a:nbos puntos caigan sobre un mismo círculo máximo de la red; trazar este círculo máximo el cual representa el.buzamiento real,dél plano. (3) Unir los puntos extremos del circulo máximo con lirea afrazas para obtener el rumbo buscado del plano N40W. (4) Rotar el calco hasta alinear el rumbo del plano con la dirección norte sur de 1a. red y leer el angulo de buzam-iento real sobre la dirección este-oeste de la red; en este caso eI buzamiento real obtenido es de 50"SW. (Figura 7.L0). ' ,,

Nrorw

Buzamiento aparente

Figura 7,.10 Determinación del, rumbo, y,,el,buzaíniento réal:de un plano ;r

,r

,,:-

¡1,.,

, conociendo dos brrzamientos aparentes:del'mismo..,.:

--1

Manual de Geología Estrudural I ryt

Determinación de la orientación de capas sometidas a doble bascula¡niento 7.9

Este problema es de frecuente ocurencia en geología estructuraf

cuando se trata de establecer en eI estudio de discordancias afigulares,la orientación original que tenían las capas de la secuencia más antigua, antes de que fueran defoirrradas por segunda vez, cuando sebascularon simultiáneamente conlas capas de Ia secuencia más joven, que yace por encima del plano de discordancia. En ia exploración de hid¡ocarburos, cuando se sospecha que la migración y entrampamiento de hidroca¡buros ocurrió antes de una segundo everLto de bascula:rriento, se busca restaurar la posición original de las trampas, para verificar que ya poseían cierre, y que por 1o tanto podían entrampar hidrocarburos, antes del segundo basculamiento. El procedimiento se ilustra con una rii scordancia angular,

formada

por dos secuencias homoclinales: A, la más antigua, buza con N70W/6O'SW y B, 1a más joven, buza con N40'E/30'SE. Detenninar la orientación de la secuencia A antes de que fuera basculada la secuencia B.

(1) Marcar sobre el calco los planos y correspondientes polos que representan 1as secuencias A y B, (Figura7-11a).

(2)

Restablecer la posicíón horizontal, original de Ia secuencia superior,llevando elpolo B hacia la posición B'en el centro de la red; esta nuéva posición B1 corresponde al polo de un plano

Y

(3) Rotar el calco hasta que los polos B y B'queden sobre el eje este-oeste'de la red y medir el angulo entre estos'puntos; en,este casá el angulo'implica r¡n rotación de 30" y por lo ianto el po1o A tambiéndebe serrotado 30e a1o largo delcirculomenor, enelmismo sentido en que se'rotó el,pqfq B, hasta su nueva posición Ar, (Figura 7.lLb>.

rjz / JorgeArturo Camargo Puerta

(4) Rotar el calco a su posición inicial, trazar r:r raüo que una eI polo A' con el centro de la red y luego trazat el rumbo y elbuzamiento ,,

de la secuencia inferior.'

(5) Leer sobre el círculo pri:rr-itivo la orientación que tenía la secuencia A antes de1 segundo basculamiento; en este caso se obtiene N42'W / 47'SW. (Figur a 7 .71c).

:

(c)

Figu'a 7.11 Deierminación del orientación original de Ia secuencia A. (a) proyección estereográfica de los planos A y B y de sus polos ft) rotación de 1os polos A y B. (c) orientación original de la secuencia A antes del segundo bascula:rrienio.

7.L0 Ejemplos

Ejemplo 7.1

Los flancos de un pliegue angular tienen las siguientes orientaciones: N30.E/60"NW y N65"/53'SE. ¿Cuá1 es la orientación de1 eje del pliegue?

Manual de GeologíaEshucfitral / ry3 .

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Proceditniento:

(1) Graficar los planos que corresponden

a los dos flancos.

(2) Trazar un radio que una el centro de la red con el punto de intersección de los dos planos anteriores; este radi'ó señala la orientación del eje del pliegue: S46"W.

(3) Rotar el calco hasta colocar el punto de intersección de los dos planos sobre el eje E-W y leer el *gulo de24! que corresponde a la irrmersión:del eje del pliegue. (Figura 7.12). ; :

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Eigura 7.L2lnmerción del eje del pliegue #6"W

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Eiemplo 7.2 En una extensa pendiente esüructural for:nada por una capa de iali¿á que buza N40"W / 60oS"jr/{ ,existe una diaclasa maestra orientad a N35"W/50'SW. Determinar la orientación de la línea de intersección de estos planos ymedir eIángulo de cabeceo que forrna la d.iaclasa sobre la caltza. ...,,1.,

.,,;..

Proceditniento: (L) Trazai yb,Nfizarsobre el calco los dos planos que se interceptan.

ry+

/JorgeArfitro Camargo Puerta

que una el centro de la red con intersección de los dos planos anteriores.

(2) Trazx un radio

e1

punto de

(3) Rotar el calco hasta colocar el punto de intersección de los dos planos sobre el eje este-oeste o sobre el eje norte-suI y leer el *gr1o de inmersión de la línea de intersección; en este caso el ángu1o es de 40'. (Figura7.73). (4) Rotar el calco a su posición originai y leer sobre el circulo primitivo 1a orientación de la línea de inmersión, que en este caso es S10"E.

(5) Rotar el calco hasta hacer coincidir eI n¡mbo de la caliza con eI eje norte-su¡ de la red y leer, a 1o largo del círcul.o máximo, el angulo agudo comprendido entre elpunto de intersección de 1os dos planos y el rumbo de la caliza, que en este caso es de 48"'

N40ew/60esw

'/ 1/ \/\./ \/\./ \/

/

Eigtra 7.13 Determinación de la inmersión y dei cabeceo de la 1ínea de intersección entre dos pianos. 7.1,1-

Ejercicios

\/

Ejercicio 7.1 Resolver los ejercicios2.l,2.2y 2.3 por e1método de la proyección estereográfica utilizando la red de Lambert-Sch¡ridt. . I

---"---:-l:.-.-

Manual de GeologíaEstructurat I

ryS

Ejercicio 7.2

Dados dos planos de falla: N45"E/60.SE y N75"W/2S"SE, determinar la dirección y el *golo de inmersión de la línea de intersección.. *a

'v:

Ejercicio 7.3 El ptano de esfratificación N26"W/50'NE es cortado por una falla normal orientada N70"E/80"SE: Detenrrinar la actitud áe h ]ínea de intersección; además deterrrrinar el ángulo de cabeceo que forma la falla sobre el plano de eskatificación y eI ángulo de cabeceo de 1a estratificación sobre el plano de la falla.

Ejercicio 7.4 Determinar el ángulo de inmersión aparente, con que se debe proyectar sobre una sección vertical este-oeste, un pozo petrolero perforado en di¡ección N45"E/65.. Eiercicio

7.,5

se dispoñe d.e dos bueamientos aparentes medidos sobre la misma capa de carbón en dos galerías subterráneas: NL0nv /D" y s60"8/ 30o. Deter:rrinar el rumbo y elbuzamiento real de la capa de carbón.

Elerclclo 7.b :

Y.

Por debajo del plano de r¡na discoráancia angular, aflora r¡¡ra secuerrcia de areniscas porosas orientada trlgOóf/áO"SE; pof encima del plano de discordancia, yace rura potente secuencia de shale con buzamiento N25"w/25oNE. Detenninarla orientación que tenia la secuencia de areniscas antes de que los shales fueran baiculados.

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O

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lmterpretación f otogeonógíca

Objetivos

, " Reconocer estructu¡as geológicas enfotografias aéreas. . U!]izar fotog¡afías aéreas en trabajos de

campo.

:

8.1 Introducción

La interpretación de fotografías aéreas consiste en determinar el si-gniÍicado de 1os diferentes rasgos de1 terreno'a parür de 1a observ-ación de tonos, patrones, formas y otras características de ias fotografías aéreas.

La técnica de la fotointerpretación permite elaborar mapas geológrcos de áreas exteirqas de la srrperficie terestre, er corto üempo y abaja costo. En los últimos sesenta años casi todo el giolo ha sido

fotografiado desde el aire,lo que ha cohvertido esta téorica en rula poderqsa herramirenta en diferentes campos de esfudio, tales como: prospección de hidrocarbulos,. de yacimientos minerales y de aguas subterráneas, esfudios arqueológicos, esfudios ambientales, usos del suelo, ciiseño de carreteras, vías férreas y oláoductos y en estudios de amenazas naturales como lo,rrtáu.iones, desláamientos y

ry8 / Jorge Arturo Camargo Puerto

avala¡rchas. El estud-io comparativo de fotos aéreas de diferentes épocas permite evaluar cambios en el paisaie, resultantes de la actividad antrópica o del desa¡ro1lo de procesos hid¡odiná¡n-icos a io largo de ¡íos y costas marinas, por ejemplo. 8.2 Definiciones Color:los diferentes objetos reflejan energra de diferentes longitudes de onda, que se manifiestan en una diversidad de colores. Tono: en fotos aéreas convencionales, es decir, en fotos a blanco y negro, el tono es 1a medida de la cantidad de luz reflejada por 1os

objetos del terreno y se marLifiesta por una gran variedad de tonos grises. El ojo humano puede diJerenciar enke 1Ay 128 tonos de gris. Textura: es el cambio repetitivo de tono, producido por objetos muy pequeños para ser discriminados individualnente; ia textura es la impresión visual que produce el terreno en una foiogrufru y comúnmente se describe como rugosa, Lisa, moteada, etc. Patrón: es el arreglo o distribución espaciai de rasgos del terreno, tales como vegetación, tono y red de drenaje Forma: rasgo del terreno resu-ltante de los procesos erosivos que modelan el relieve, como acantilados, dunas de arena, moffenas, terrazas aluviales y flujos de lava. Red de drenaje:

sistema d.e cauces por los cuales se descarga el agua

de escorrentía. Exageración aertical: es la exageración'que presentan las distancias

verticales respecto a las distancias horizontales, en una fotografía aérea vertical observada bajo el estereoscopio; en los fotos aéreas la exagera ageración vertical es de 2-3 vetes;'és decii; que una péndienté'de

Manual deGeologíaEstruútal | ryg

L5" en el terreno, bajo el estereoscopio aparece como si tuviera 45"-

v

v

Escala:las fotografías aéreas verticales son tomadas en formato estándar de23x23 cenümetros, pór 1o tanto el área cubierta Por una foto depende de la altura de vuelo de1 aeroplario y de la dista¡cia focal de la lente de la fotoc ámatautilizada. A mayor altura de vuelo menor escala de la foto, aunque el á¡ea cubierta sea mayor; en fotos de gran escala los,rasgos individuales, aparecen relativamente grandes de forma que son discriminados con facilidad.

La distancia focal de las lentes también influye en el tamaño de1 área fotogr ahada;lentes de gran rogrlo, es decir, con distancia focal corta, cubren mayores áreas que las lentes con distancia focal larga. Si se conoce Ia altura de vuelo y 1a distancia focal del lente se puede determinar la escalamedia de lafoto, mediante la siguienterelación: ,i,

f (distancia focal en nies o metros) rr-^^.r^ .trscara=-

H (attura de vuelo en pies o metros)

Una escala de t:5.00Ó'quiere decir que una r¡nidad de distancia en la foto (pies o metros) corresponde a 5.000 unidades en el terreno; esto significal(ue'comparando la longitud de,un'rasgo en Ia foto con la longitud de ese mismo rasgo en eI terreno, se puede determinar la escala media de la foto: E^^^r^ _ Loneitud en la foto (pies o metros) tfscala= Longitud en el terreno (pies o metros) ..

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,8.3 Ventajas'delrusod.efotografías'aéreas,,, '.:', ,, ;: :.:: : :'.

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Vista síhdptica: perrrite 1á observación instantánea'de un área muy extensa comparativairente con la observación visual,que se obtiene ,,

ene1terreno.'].'...;..........''..,':..': -

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z4o / J orge

Arhro Camargo Puerta

Precisión: el mapeo de pliegues y failas sobre fotografías aéreas es más preciso y objetivo, que el mapeo de eskuctLrras conbase sólo en observaciones de campo. Reducciótt de escala: hace visibles ciertos rasgos que no pueden ser observados en el terreno, porque el tamaño dei rasgo geológico es demasiado grande con relación al campo de vista de1 ojo humalo, 1o que hace que la info¡mación obtenida en el terreno

sea fragmentad.a; por ejemplo, 1as grandes fallas de la corteza terrestre se identifican mejor en fotos aéreas tomadas a gran allura o en imágenes de satélite (una imagen de satélite cubre 36.000 km'?).

Exageración r¡ertical: hace más visible 1os rasgos estruclurales topográficos en terrenos con relieve muy suave a plano.

y

Efecto de sombras: resalta los rasgos estructurales y 1os lineamientos

de fallas; este efecto es muy valioso, especiahrLente en terreno relativamente plano. :

8.4Información geológica

a

partir de fotos aéreas

Las fotos aéreas revelan dos tipos de información geológica: estructural y litológica, a diferencia de las imágenes de satéljte, las cuales dan información más confiable reiacionada con 1a geomekía de las estructuras que con 1a composición litológica de las rocas. En terrenos de rocas sedimentarias, la información estrucfural y litológica que se obtiene de las fotos es,mayor que enrocas ígneas y metamórficas, debido a Ia presencia de planos de estratificación y a la erosión diferencial que desarrollan las diferentes urridades de una secuencia sedimentaria.:,,:, ,,: .: ,.,: : , ., ,:i, r: r,: :

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Manual de Geología Estructural I r4r

8.4.1 Información estructur al

horizontale§: se reconocenfácilmente mlas fotos porque originan un patrón de drenaje dendrítico y porque los contactos entre unidades sonparalelos a las curvas d"e nivel. Los estratos resistentes a la erosión forman escarpes verticales, en cambio 1os estratos blandos formanpendientes suave§, hecho que se refleja en los maPas enuna serie de bandas paralelas; las rocas más antiguas afloran en 1a parte bala de los cauces y las rocas más jóvenes en la parte alta de los mismos y en las divisorias de los valles. La figura S.L ilustra el patrón de estratos horizontales. . Estratos

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Eigra -

8.1 Patrón de afloramiento de estrátos horizontales. (T.omado de ITC,

Delft,

19SZ). r

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. Estratos inclinados: forman un patrón de bandas más o menos paralelas vistos a escala regiónal; en los valles,los contactos enfue unidades cortan las curvas dé.nivel y forman una V, cuyo ápice

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qz I J orge Arfitro Camargo Puerto Los estratos suavemente inclinados (0'-5") revelan básicamente el mismo patrón de afloramiento, que los estratos horizontales- Sin embargo, en este caso los contactos entre unidades pueden cortar las cu¡vas de nivel y formar una V aguda, cuyo ápice apunta en la dirección de buzamiento de las capas,'.En una vista de perfif este relieve se caracteriza porque los estratos resistentes forman mesas y cerros testigos que se intercalan con pendientes cortas erosionales, formadas por las capas blandas. ,,

Cuando se desarrollan cauces paralelos, entallados a lo largo de las pendientes estrucfurales, se forman las llamadas (fl.at "planchas» irons), que se constituyen en una gran ayuda para determinar enlas fotos la actitud de las capa¡: en capas suavemente inclinadas la V es largay aguda en tanto que en capas con alto *gulo debuzamiento la V es corta y ob{qsa. En capas verticales no se forma ninguna V y los contactos aparecen rectilíneos. (Figura 8.2). Apiicando la Regla de ta V, se concluye qué la V'apunta hacia 1as capas más jóvenes de una secuencia y además que Ia andrura de afloramiento de capas

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Fígura 8.2 Patrón de afloramiento de estratos indinados

y estratos verticales.

tIomadode:IfC,DeIft,1982)..:.......]

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Manuq.l de GeoÍogíaE:;truú;rrst I ,41

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ind.ividuales, depende del espesor capa y de la pendiente del terreno.

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y angulo de buzamiento de la

difursrcialrevela cómo las capas resistentes, conbuzamisúos forrran cuctrillas o filos topogriáficos srla dirección del ruribo de las capas, que dan lugar a pendierrtes más o melos de igual inclinación a aribos lados del filo. Las capas resistentes, con buzamientos mayores a65", fonnan cucfrillas paralelas, que debido a la e»=:: t:rttl

(3) Correlacionar con precisión la información de las perforaciones

con la información sísmica, para obtener interpretaciones tridimensionales confiables.

(4) Utilizar toda la información disponible (cartografía de superficie, perforaciones y líneas sísmicas) para desarrollar una interpretación geológica confiable y exacta. (5) Construir secciones geológicas balanceadas estrucfu¡almente complejas.

en áreas

(6) Ertegrar la interpretación de los mapas estructu¡ales finales, con la información de las fallas. v i':'l

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(7) Apoyar la inteqpretación estructu¡al de unhorizonte dado, con la información de otros horizontes o superficies estratigráficas dela misma estructura

ryo / Jorge

Arhtro Camargo Puerto

(8) Utilizar el método interpretativo en la construcción de mapas de contornos, para obtener interpretaciones que sean válidas en tres dimensiones, desde el punto de vista geológico y geométrico. (9) Documentar toda la información generada durante el proceso de inteqpretación.

(10) Dedicar suficiente tiempo a 1a etapa de interpretación del subsuelo, para asegura¡ confiabilidad y precisión. 9.2 Terminología

En la construcción de mapas de contornos se utiliza la siguiente terminología: Línea de contonto:Iínea que une puntos de igorl elevación (isohipsa) ertenecientes a una sup erficie eskatigráfica (horizonte, formación, grupo, etc.).

p

Línea isócora:1ínea que une pr:ntos de

igual espesor vertical de una

unidad estratigráfica. Línea isópaca:1ínea que une

pultos de igual espesor estratigráfico

de u¡ra unidad estratigráfica. Líneaísócrona:linea que unepuntos de igual tiempo deviaje (tiempo de ida y vueita) pertenecientes a una superficie estratigráfica. Espesor estratigráfico; clistancia entre tope y base de una unidad, medida en dirección perpendicular a Ia estr.atificación.

distancia o espesor perforado entre tope y base de una unidad en un pozo, el cual es función deI,ángulo de buzamiento de la unidad y/o del uogrlo de,inclinación del pozo con Ia vertical. Espesar perforado:

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Manual de Geología Estructural I ryr :...::. lt

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perforado entre tope y base de una unidad, corregido por desviación del pozo con la vertical y por buzairriento de las capas. Espesor aertical aerda{lsro: espesor

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lnterualo efih'e contarnos: üferencia sr elevación entre dos lÍneas de contorno o isohipsas consecutivas (I.C).

Espaciamiento entre contornos: distancia horizontal medida en dirección perpendicular entre dos lÍneas de contomo consecuüvas. ,

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9.3 Mapas estrucfurales de contornos

Una lÍrea de contorno, es una linea imaginaria que une puntos de

igual elevación, pe-rtenecientes a un horizonte o superficie estratigráfica, generaJmente al tope o a 1a base de una unidad de interés pekolÍfero. Las lireas de contorno, al igual que las curvas de nivel topográfico están amarradas altimétricamente a un nivel de referencia que generalmente es el nivel del mar, aI cual corresponde la cota 0 metros. Las lineas de contorno por encima del nivel del mar tienen cota positiva y por debajo cota negativa.

Un mapa estructural de contornos o simplemente un,mapa estructural, muestra en dos dimensiones, mediante líneas de contorno o isohipsas, la configuración de una superficie tridimensional, de manera análoga, como las'curvas áe nivel

.J.

11:

topográfico representan el relieve. ,, ' Sin embargo, el eúof más'freruente en el tráado de mapas de contomo estructuraf que cometen los intéqpretes novatos, justamente

corsiste en kazar isohipsas como si se tratara de curvas de nivel topogrráfico. No obstante que elproceso deinte¡polaciónes elmismo, existe una diferencia runáument¿: las curvaste nivel topogriáfico representan una superficie irregular resultado de los prá..ro, erosivos,'en cambio 1ái supeificiés estructurales dél súbsuálo tiáen _; l

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r5z / JorgeArturo

Camargo Puerto

pendiente suave y uniforme 1o que se traduce en isohipsas romas (lisas) y espaciadas d.e manera uniforme. (Figura f.i).

apa Geológic0 con Contorncs Topográl¡cos Superpúeslos

Eigura 9.1 Diferencia en la fomra de líneas de contorno de un mapa topográfico y un mapa estructural. (Modificado de Badgiey, 1959).

9.4 Mapas

isócronos :

..,.

Un mapa isócrono es un mápá estructural qrru á,r"rtra en dos dimensiones la configuración de una superficie fridimensional, med"iante 1íneas isócronas, que unen puotóS aé'igual üempo aávia;e

(medido en milisegundos), pertenecientes '.:, a una superficie

estratigráfica. : r, :::

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Lós mapas Gócronos §e interpretan teniendo en cuenta el tiempo de ida yvuelta, que gasta una onda que se propaga hacia abajo en

dirección vertical, hasta encontrar u¡ hor;zonte que la refleiá de regreso a superficie; esto significa que en un mapa ilócrono dLado por r:na superficie dada, las líneas isócronas de tiempos de viaje

Manual de GeologícEstuctural I

ty

corto, que se cierran sobre sí mismas, señalan las crestas de los anticlinales y las líneas de tiempos de viaje largo, que se cierran sobre sí mismas indican la posición de los senos de 1os sinclinales. 9.5 Mapas estructurales en fueas

falladas

Í::r'lriliji; t,],, ¡::

A diferencia de las curvas topográficas, las isohipsas y las isócronas pueden ser abruptamente interrumpidas por fallas o

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discordancias que afectan la continuidad de la superficie estratigráfica mapeada. (Figura 9.2).

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Eígura 9.2Mapas estructuiales a-fectados por fallas (Tomado de Ragan, 1985) (a) falla vertical ft) fatla normal (c) falla inversa (d) pliegue antidinal

fallado.

*go1o

invariablemente forman unabredra o zonadonde elhorizonte mapeado esta ausente y cuyo ancho depende del desplazamiento y del ángulo de buzamiento de la falla y además de la pendimte de la superficie mapeada. (Figura g.}b). Las fallas nonnales de bajo

de br:zamiento,

Las fallas verticales se representan con un solo hazo, es decir, que no forman zona de bredra. (Figura 9.2a). Las fallas inversas de bajo .: :

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grado forman una zona de traslapo del horizonte mapeado, cuyo ancho depende del desplazaqierto y del buzanuento de la falla y adeáás'de 1á pendiente dé ta ryérficiA ma¡éada.'(Fig!¡+á 9.2c). Por

ry4 / Jorge

Arturo Camargo Puerto

debajo del plano de falla,la superficie traslapada se mapea con líneas de contomo afrazas.

Los límites de las zonas de brecha o de traslape se pueden determinar, si existe suficiente control de1 horizonte mapeado en cada bloque de la fal1a y si se dispone de al menos tres pozos que hayan pinchado el plano de fa11a. (Figuras 9.3 y 9.a).

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Figura 9.3 Método para determinar la zona de brecha en una falla normaL. (Tomado de Badgley, 1959).

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Manual de Geología Estruchral

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Contornos del plano de falla

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Contomos del bloque por debajo del plano de tulla guía

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