cap.8 geologia aplicada a fallas geológicas
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Curso: GEOLOGÍA APLICADA
CAPITULO VIII: GEOLOGÍA APLICADA A FALLAS GEOLÓGICAS Y REPARACIÓN DE FALLAS
Docente: Ing. Hernan Fernandez G
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFacultad de INGENIERÍA
Escuela Académico Profesional de INGENIERÍA HIDRÁULICA
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Capítulo VIII: GEOLOGÍA APLICADA A FALLAS GEOLÓGICAS Y REPARACIÓN DE FALLAS
– Definición
– Características geométricas, descripción y clasificación
– Rocas de falla
– Sistemas de cabalgamientos
– Foliaciones. Descripción y clasificación
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El estado mecánico de las rocas es una ciencia que estudia las acciones de las fuerzas producidas por fenómenos naturales o impuestos por el hombre, las
cuales se traducen a una deformación por procesos estructurales (fallas y Plegamientos) o por el peso de las mismas rocas.
La tectónica estudia las deformaciones de las rocas y las estructuras resultantes de dichas deformaciones, producidaspor las fuerzas internas que actúan en la Tierra y, en ocasiones, por la acción de la fuerza de la gravedad.
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Fuerzas y Tensiones
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Deformación (strain) de rocas• Cambios en forma y/o volumen de la roca
• Causado por estrés (stress)
– Estrés = fuerza x área = lbs/in2 = kg/cm2
– Depende de la dirección que venga la fuerza
• Producida por tres tipos de fuerzas
– Compresión
– Tensión
– Raspe (shear)
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Fuerza: Compresión
• Producido por fuerzas convergentes
• Causa reducción en la dirección que se aplica la fuerza
• La reducción se manifiesta en rotura (fallas, “faults”) o dobleces (pliegues, “folding”)
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Fuerza: Tensión
• Fuerzas divergentes
• Produce extensión separando las rocas
• Extensión se manifiesta con fallas normales
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Fuerza: Raspe (Shear)
• Fuerzas paralelas en direcciones opuestas
• Producen fallas transformantes
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Consecuencias del movimiento de las placasRespuesta de los materiales ante los esfuerzosEstratos con buzamiento
horizontal o subhorizontal
Estratos con buzamiento oblicuo acusado
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Consecuencias del movimiento de las placas
Respuesta de los materiales ante los esfuerzos
Tipos de relaciones esfuerzo-deformación
Si el esfuerzo cesa, cesa la deformación y el objeto
recupera su forma inicial El objeto modifica su forma permanentemente ante un
esfuerzo determinado
Si el esfuerzo aumenta de magnitud, el objeto se fractura
Deformación elástica
Deformación plástica
Deformación rígida (por rotura)
En general, todos los objetos sólidos se fracturan para niveles determinados de
esfuerzo (límite de rotura)
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Deformación de las rocas
Deformación dúctil
Deformación frágil
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Consecuencias del movimiento de las placasRespuesta de los materiales ante los esfuerzos
Cambios en el comportamiento de las rocas
Bajo determinadas condiciones de presión y temperatura, en el interior de la litosfera, las rocas pueden tener comportamientos plásticos o rígidos
De ahí que muchas rocas distribuidas en estratos aparezcan en superficie, a nuestra vista, ya
plegadas o fracturadas
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Al deformarse, los estratos de las rocas sedimentarias (las únicas que
presentan estratos) pierden su horizontalidad inicial
A estos estratos se les aplica dos medidas para determinar su posición
Buzamiento: el ángulo que ese estrato forma con una horizontal
teórica
Dirección o rumbo: el ángulo que tiene ese estrato con respecto al
norte magnético
Consecuencias del movimiento de las placasRespuesta de los materiales ante los esfuerzos
Dirección y buzamiento
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Consecuencias del movimiento
de las placasRespuesta de los materiales ante
los esfuerzosDirección y
buzamiento en un mapa geológico
Estos estratos tienen un rumbo de 90º W
Esto es el eje de un antiforme o anticlinal
Estos estratos tienen un ángulo de buzamiento de 18º (“buzan 18º”)
Estos estratos tienen un ángulo de buzamiento de 45º (“buzan 18º”)
Estos estratos tienen un rumbo de 90º E
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Consecuencias del movimiento de las placasDeformaciones plásticas. Pliegues
Elementos de un pliegue
Un pliegue es la respuesta plástica de la roca estratificada a esfuerzos de compresión
Los elementos de un pliegue sirven para su descripción y clasificación
Los flancos son los laterales del pliegue, a ambos lados de la charnela y
donde, si es posible, se mide el buzamiento
La charnela es la zona del pliegue de máxima curvaturaLa intersección del plano axial con la
charnela es el eje del pliegue
El plano axial divide al pliegue en dos mitades lo más simétricas posible
El núcleo es la zona más interna del pliegue, expuesta en superficie, a
veces, por la erosión
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Consecuencias del movimiento de las placasDeformaciones plásticas.
PlieguesTipos de pliegues
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Consecuencias del movimiento de las placasDeformaciones por rotura. Fracturas
Diaclasas
En las diaclasas no hay un desplazamiento neto de bloques Las grietas de desecación, formadas por retracción
de la arcilla (un sedimento), se manifiestan luego (m. a. después) en la roca sedimentaria
correspondiente
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Consecuencias del movimiento de las placasDeformaciones por rotura. Fracturas
Fallas
En las fallas el desplazamiento de bloques es medible
?
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Consecuencias del movimiento de las placasDeformaciones por rotura. Fracturas
Tipos de Fallas
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Consecuencias del movimiento de las placasDeformaciones por rotura. FracturasAsociaciones o sistema de fallas
Los horsts son fallas normales escalonadas, de modo que el bloque central es el más
elevado
Los graben son fallas normales escalonadas, de modo que el bloque central es el más
hundido
Graben o fosa tectónica
Horst o pilar tectónico
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Clasificación de las rocas de fallas en función de las tasas de
deformación y recuperación. Simplificada de Wise et al. (1984).
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Metamorfismo• Es el proceso que produce cambios en la mineralogía, textura y en muchas
ocasiones a la composición química de una roca.
• Ocurre cuando una roca pre-existente, ígnea, sedimentaria o metamórfica, es sometida a condiciones físicas y químicas que son significativamente diferentes a aquellas en donde se formo.
• Básicamente cambios en temperatura y presión.
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Metamorfismo• Situaciones donde ocurre metamorfismo
– Metamorfismo de contacto- ocurre por un alza en la temperatura.
– Metamorfismo por alteración hidrotermal-alteración química por fluidos calientes ricos en iones de hierro.
– Metamorfismo regional• ocurre durante la formación de montañas
(orogenia)• Produce una gran cantidad de roca metamórfica• Las rocas muestran zonas de metamorfismo de
contacto e hidrotermal.
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El gradiente geotermal y como este varia en las zonas de subducción. Podemos ver como es deformado por la subducción de corteza oceánica fría y como el magma lo levanta.
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Agentes de metamorfismo
• La presión y el esfuerzo (stress) diferencial
– Aumenta con la profundidad
– Presión confinada en zonas profundas aplica fuerzas en todas direcciones
– Las rocas también pueden estar sujetas a esfuerzo que son diferentes en diferentes direcciones.
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Presión en el metamorfismo
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Metamorfismo a lo largo de Fallas o Cataclasis
• Es caracterizado por la deformación de la roca sin influencia grande de efectos térmicos.
• Cataclasis se produce, cuando los esfuerzos deformadores sobrepasan la capacidad de la roca de deformarse plásticamente.
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Metamorfismo a lo largo de fallas
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Textura de Metamorfismo• La textura de metamorfismo se refiere al tamaño,
forma y arreglo de los minerales que componen la roca metamórfica.
• Foliaciones- cualquier arreglo linear de minerales o estructuras en la roca
– Ejemplo de foliación
• Alineación paralela de minerales alargados o laminados
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Texturas de Metamorfismo
• Foliaciones
– Ejemplo de foliaciones
• Alineación paralela de minerales alargados o granos de la textura original
• Bandas de minerales
• Clivaje de pizarra que hace que la roca pueda ser partida en capas
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Foliaciones como resultado de stress en una dirección
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Texturas metamórficas• Texturas de las foliaciones
–Clivaje pizarroso
• En forma de superficies planas y bien cerca uno del otro permitiendo que la roca parta a lo largo de estas superficies
• Se puede desarrollar de diferentes formas dependiendo de las condiciones metamórficas y la roca original
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Pizarra
• La pizarra tiene:
–Granos bien finos
–Clivaje excelente
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Texturas metamórficas• Texturas de las foliaciones
• Clivaje de esquisto
–Minerales aplanados que no se pueden diferenciar uno del otro y que exhiben una estructura en capas
–A estas rocas se le conoce como esquistos
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Esquistos de mica
• Estos esquistos de micas están compuestos casi en su totalidad por mica, (moscovita y biotita).
• Alto grado de metamorfismo
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Texturas metamórficas
• Texturas de las foliaciones
–Néisica (gneiss)
• Ocurre en alto grado de metamorfismo, la migración de iones resulta en la segregación de los minerales
• Las rocas néisicas exhiben bandas
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Gneis • Esta muestra nos enseña la textura típica de las rocas néisicas.
• Podemos ver que los cristales de biotita (negros) alargados están separados de los silicatos claros de una forma segregada.
• Alto grado de metamorfismo.
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Texturas metamórficas• Otras texturas metamórficas
– Las rocas metamórficas que no son foliadas se les conoce como las “no-foliadas”• Se desarrollan en ambientes donde la deformación es
mínima
• Por lo general compuestas de minerales equidimensionales
– Textura porfidoblástica• Cuando cristales de gran tamaño se encuentran
rodeados de una matriz de minerales pequeños
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Mármol• El mármol en una roca
metamórfica no foliada.
• Esta compuesta de cristales equidimensionales.
• El mármol es el resultado del metamorfismo de calizas.
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Cuarcita• La cuarcita también es
una roca metamórfica no foliada.
• Esta compuesta de cristales equidimensionales.
• Se forma del metamorfismo de areniscas de cuarzo.
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Esquistos de mica y
granate• Los cristales de granate
están rodeados de pequeños cristales de
mica en una textura porfiroblástica.
• Alto grado de metamorfismo
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Pliegues
en
Cuarcitas
ESTRUCTURAS GEOLOGICAS FACTORES CARACTERISTICOS PROBLEMAS GEOTECNICOS
Pliegues Superficie de gran continuidad Inestabilidad, filtraciones y tensiones
condicionados a la orientación
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Escuela Académico Profesional de INGENIERÍA HIDRÁULICA
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ESQUISTOS
REPLEGADOS
ESTRUCTURAS GEOLOGICAS FACTORES CARACTERISTICOS PROBLEMAS GEOTECNICOS
foliación, esquistosidad superficies poco continuas y cerradas Anisotropía en función de la orientación
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