INDICADORES CINEMATICOS
Definición: Los indicadores cinemáticos son rasgos de origen tectónico que permiten
determinar el sentido del desplazamiento en zonas de cizalle y fallas. Estos rasgos son visibles
desde escala microscópica hasta megascópica.
En la actualidad, existe un interés renovado en el estudio de los diferentes criterios para
determinar el sentido de movimiento de fallas o criterios cinemáticos. Gran cantidad de autores
han dedicado papers específicos al tema, entre los cuales los más usados son el de Petit (1987) y
Petit et al. (1983), por la facilidad que presentan para recordar los diferentes criterios. De este
modo, criterios tales como el de la suavidad al tacto de una superficie de falla (Billings, 1954;
pág. 150), se encuentran en total desuso. Para criterios adicionales y acuñados en idioma
castellano el lector es referido al paper de Doblas (1987). Existen además algunos criterios
observables en cortes transparentes (Doblas, 1991), pero que no se detallan en estos apuntes,
por ser demasiado específicos
Los diferentes criterios se basan en la aparición de fracturas secundarias en un experimento de
tipo Riedel, en que se somete a cizalle una capa de arcilla húmeda sobre un par de bloques
rígidos de madera, que se deslizan paralelamente. Un experimento tal como ese reproduce bien
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las condiciones de fracturamiento que se dan en la naturaleza, y según sea la orientación y el
sentido de deslizamiento de las fracturas se las acostumbra a denominar con iniciales
características (figura 7.1a). Así las fracturas R son sintéticas con el movimiento principal,
formando un ángulo de unos 15º con la falla principal o media M (“main” o “mean” fault). Las
fracturas R’ son conjugadas respecto de las fracturas R , con movimiento antitético respecto de
la falla principal, con la cual forma un ángulo de unos 75º. Ambos tipos de fracturas se
denominan así en honor a Riedel. Son bisectadas por fracturas de tipo T o tensionales. Las
fracturas P obedecen al nombre de “pressure”, debido a que se originan por presión local entre
fracturas Riedel. Presentan un ángulo de 15º, pero en sentido contrario a las fracturas R .
EL DATUM
Para realizar el análisis estructural de un conjunto de fallas es necesario conocer los siguientes
datos sobre cada una de las fallas: rumbo, manteo, rake de la estría de falla y sentido del
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movimiento de la falla a lo largo de la estría. Este último se establece con la ayuda de los
criterios cinemáticos enunciados arriba. El conjunto de datos que caracteriza a cada falla
constituye un DATUM. Las fallas que no tengan su DATUM completo y fehacientemente
determinado no deben utilizarse en el análisis. Asimismo, la recolección de los datos en terreno
debe asegurar que ellos correspondan a fallas genéticamente ligadas tanto en el tiempo como en
el espacio.
METODO DE LOS DIEDROS
Este es un método cinemático que trabaja con el DATUM completo perteneciente a cada una de
las fallas de la población a analizar. Fue desarrollado por Marrett y Allmendinger (1990) y se
basa en el mecanismo de solución de los focos sísmicos, ideado por Stauder (1962) y
perfeccionado por Sykes (1967). Establecer la naturaleza de un foco sísmico significa
determinar si a lo largo de la falla asociada a ese sismo ha ocurrido una compresión, extensión o
transcurrencia. Esto es, si se trata de una falla inversa, normal o de rumbo. Los diedros resultan
de trazar un plano auxiliar perpendicular a la falla en consideración. Como a lo largo de un
plano de falla el movimiento es de cizalle, se generan dos diedros opuestos por el vértice, en los
cuales ocurre acortamiento, y dos diedros en los cuales ocurre extensión. La mejor manera de
representar la orientación de los diedros en el espacio es mediante red de Schmidt.
Introduccion a la geotecnia
miércoles, 31 de mayo de 2017
MECANICA DEL FALLAMIENTO: TEORIA Y EXPERIMENTOS
CIRCULOS DE MOHR APLICADOS AL FALLAMIENTO
Los círculos de Mohr sirven para analizar las condiciones de stress necesarias para que se produzca la ruptura sobre un determinado plano de fractura material (e.g. una falla) o bien sobre un plano de fractura potencial.
SISTEMAS DE FALLAS DE RUMBO
Una falla de rumbo es una falla de cualquier escala a lo largo de la cual la mayor parte del movimiento se realiza en forma paralela a su rumbo.
CARACTERISTICAS GENERALES
Cuando el plano de falla es observable en afloramiento, las estrías y ondulaciones centimétricas a métricas son principalmente subhorizontales. Sin embargo, muchas veces el plano de falla no es accesible a la observación, por lo cual es necesario recurrir a evidencias indirectas. Las fallas de rumbo truncan también rasgos geológicos que pueden servir de referencia, tales como foliación, pliegues, filones, filones-manto, así como también otras fallas. Por ejemplo, a lo largo del Sistema 2 de Falla Izcuña, una de las ramas de la Falla de Atacama, en la Segunda Región de Chile, el desplazamiento lateral de plutones de pequeño tamaño, datados y mapeados con precisión, se ha empleado con éxito para determinar movimientos kilométricos a lo largo de las distintas fallas que conforman dicho sistema. También está el ejemplo de la Falla Sierra de Varas, para la cual se ha determinado un desplazamiento sinistral de 15,4 km, sobre la base del desplazamiento de un plutón. Las Fallas de rumbo yuxtaponen terrenos de muy diferentes litología, facies, edad, origen y estructuras. Un ejemplo de yuxtaposición de terrenos de muy diferente litología se tiene a lo largo de la Falla Sierra de Varas en la Segunda Región. Se trata de una falla de rumbo de orientación norte-sur que pone en contacto rocas sedimentarias jurásicas al oeste con macizos graníticos del Paleozoico superior al este. En el caso de las rocas sedimentarias, las fallas de rumbo yuxtaponen facies muy distintas de una misma cuenca. Típicamente se verifica un desplazamiento horizontal de la fuente respecto de sus depósitos asociados. También, en las secuencias sedimentarias asociadas a fallas de rumbo, se observan fuertes cambios verticales en el tamaño de los clastos o bien en su litología.
DESLIZAMIENTO CONVERGENTE
Cuando los movimientos transcurrentes se presentan acompañados de convergencia de ambos bloques se dice que ocurre una transpresión. Se observan estructuras con las siguientes características: -Pronunciado desarrollo de pliegues “en-echelon”. -Presencia de fallas inversas subparalelas a los ejes de los pliegues. -Formación de fallas inversas en “hoja de palma”
DESLIZAMIENTO DIVERGENTE
En el movimiento divergente las estructuras extensionales dominan sobre las compresionales y en este caso se habla de transtensión. Presentan las siguientes características: - Los pliegues están ausentes. - Desarrollo de fallas normales. - Formación de fallas normales con forma de “tulipán” en sección transversal. - Se forman cuencas extensionales denominadas cuencas “pull-apart”.
SISTEMAS DE FALLAS CONTRACCIONALES
Definición:
Consisten en sistemas o en familias de fallas inversas que generalmente ocurren juntas en los
cinturones de plegamiento y fallamiento o cinturones orogénicos“fold-and-thrust belts”.
Sobrescurrimiento: Es una falla inversa de bajo ángulo que generalmente se canaliza por un nivel estratigráfico más blando o incompetente. El sobrescurrimiento puede aumentar su manteo cuando corta una secuencia sedimentaria hacia arriba, a través de niveles más duros o competentes.
Antepaís Es una zona estable, marginal a un cinturón orogénico, hacia la cual las rocas del cinturón orogénico se plegaron y sobrescurrieron. Comprende sobrescurrimientos “thin-skinned” que no involucran al basamento.
Traspaís Se refiere al interior del cinturón orogénico. Allí, la deformación involucra niveles más profundos de la corteza. En los cinturones montañosos de borde continental, el traspaís incluye todo el espacio comprendido entre el cinturón orogénico y el arco magmático.
Tectónica thin-skinned Clásicamente este término se ha aplicado a la deformación de estratos sedimentarios (cobertura ) por sobre rocas de basamento (zócalo ) no deformadas. Se encuentran Definición: Consisten en sistemas o en familias de fallas inversas que generalmente ocurren juntas en los cinturones de plegamiento y fallamiento o cinturones orogénicos“fold-and-thrust belts”. separados por un nivel de despegue. Cuando el terreno despegado es de gran magnitud, recibe el nombre de napa.
Tectónica thick-skinned La definición clásica del término involucra deformación de basamento según fallas inversas de alto ángulo.
Alóctono Se usa para un paquete de rocas que se ha movido tectónicamente lejos de su lugar de depositación original. Se usa en términos relativos tales como:” estas rocas son alóctonas respecto a estas otras...” (figura 4.1).
Autóctono Se refiere a rocas que han tenido escaso movimiento respecto de su lugar de formación original (figura 4.1).
Klippe Es un bloque aislado de roca, que alguna vez formó parte de un terreno alóctono o napa, y que ha quedado aislado por la erosión, en una posición de avanzada respecto al resto de la napa (figuras 4.1).
Ventana
Viene del Alemán, “fenster”
. Se usa para designar una depresión labrada por la erosión en terrenos de una napa, dejando al descubierto los terrenos autóctonos (figura 4.1).
CARACTERISTICAS DE UN CINTURON DE PLEGAMIENTO Y SOBRESCURRIMIENTO Las características generales de un cinturón de plegamiento y sobrescurrimiento son las siguientes: -Franja lineal o arqueada de pliegues y sobrescurrimientos de bajo ángulo. -Se forman en secuencias sedimentarias subhorizontales o con forma de cuña. -Los sobrescurrimientos y pliegues se dirigen generalmente hacia el continente. -El nivel de despegue mantea levemente (1º a 6º) hacia el interior del cinturón orogénico. -Constituyen el resultado del acortamiento y engrosamiento tectónico de sedimentitas en la zona de antepaís. Una característica general de un cinturón orogénico es que la deformación procede desde el interior hacia el exterior, es decir desde el traspaís hasta el antepaís. Los sobrescurrimientos más internos se observan plegados y deformados a causa de los más externos, formando lo que se denomina “Piggi-back thrust sequence”. Los detritos derivados de la erosión del cinturón de plegamiento y sobrescurrimiento se depositan en una cuenca de antepaís. Esta cuenca es asimétrica a causa del hundimiento del cinturón de plegamiento, provocado por su aumento de espesor.
Sobrescurrimiento: Es una falla inversa de bajo ángulo que generalmente se canaliza por un nivel estratigráfico más blando o incompetente. El sobrescurrimiento puede aumentar su manteo cuando corta una secuencia sedimentaria hacia arriba, a través de niveles más duros o competentes.
Antepaís Es una zona estable, marginal a un cinturón orogénico, hacia la cual las rocas del cinturón orogénico se plegaron y sobrescurrieron. Comprende sobrescurrimientos “thin-skinned” que no involucran al basamento.
Traspaís Se refiere al interior del cinturón orogénico. Allí, la deformación involucra niveles más profundos de la corteza. En los cinturones montañosos de borde continental, el traspaís incluye todo el espacio comprendido entre el cinturón orogénico y el arco magmático.
Tectónica thin-skinned Clásicamente este término se ha aplicado a la deformación de estratos sedimentarios (cobertura ) por sobre rocas de basamento (zócalo ) no deformadas. Se encuentran Definición: Consisten en sistemas o en familias de fallas inversas que generalmente ocurren juntas en los cinturones de plegamiento y fallamiento o cinturones orogénicos“fold-and-thrust belts”. separados por un nivel de despegue. Cuando el terreno despegado es de gran magnitud, recibe el nombre de napa.
Tectónica thick-skinned La definición clásica del término involucra deformación de basamento según fallas inversas de alto ángulo.
Alóctono Se usa para un paquete de rocas que se ha movido tectónicamente lejos de su lugar de depositación original. Se usa en términos relativos tales como:” estas rocas son alóctonas respecto a estas otras...” (figura 4.1).
Autóctono Se refiere a rocas que han tenido escaso movimiento respecto de su lugar de formación original (figura 4.1).
Klippe Es un bloque aislado de roca, que alguna vez formó parte de un terreno alóctono o napa, y que ha quedado aislado por la erosión, en una posición de avanzada respecto al resto de la napa (figuras 4.1).
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. Se usa para designar una depresión labrada por la erosión en terrenos de una napa, dejando al descubierto los terrenos autóctonos (figura 4.1).
CARACTERISTICAS DE UN CINTURON DE PLEGAMIENTO Y SOBRESCURRIMIENTO Las características generales de un cinturón de plegamiento y sobrescurrimiento son las siguientes: -Franja lineal o arqueada de pliegues y sobrescurrimientos de bajo ángulo. -Se forman en secuencias sedimentarias subhorizontales o con forma de cuña. -Los sobrescurrimientos y pliegues se dirigen generalmente hacia el continente. -El nivel de despegue mantea levemente (1º a 6º) hacia el interior del cinturón orogénico. -Constituyen el resultado del acortamiento y engrosamiento tectónico de sedimentitas en la zona de antepaís. Una característica general de un cinturón orogénico es que la deformación procede desde el interior hacia el exterior, es decir desde el traspaís hasta el antepaís. Los sobrescurrimientos más internos se observan plegados y deformados a causa de los más externos, formando lo que se denomina “Piggi-back thrust sequence”. Los detritos derivados de la erosión del cinturón de plegamiento y sobrescurrimiento se depositan en una cuenca de antepaís. Esta cuenca es asimétrica a causa del hundimiento del cinturón de plegamiento, provocado por su aumento de espesor.
SISTEMAS DE FALLAS EXTENSIONALES
Una falla extensional es una falla normal según la cual el bloque colgante desciende respecto del bloque yacente. Las estrías de la falla son paralelas o subparalelas a la dirección del manteo de la falla.
Los sistemas extensionales pueden ocurrir afectando a gran parte de la Corteza terrestre o bien asociados a otras estructuras o procesos geológicos específicos.
- Afectando a gran parte de la Corteza terrestre:
· Sistemas de rift intracontinentales.
· Sistemas de dorsales meso-oceánicas.
· Márgenes continentales pasivos.
· Cuencas de tras-arco.
· Márgenes continentales colapsantes.
- Asociados a otras estructuras o procesos geológicos:
· En deltas progradantes.
· En la parte superior de diapiros ígneos o salinos.
· Como estructuras subsidiarias asociadas a fallas transcurrentes.
FALLAS EXTENSIONALES EN PERFIL
La visión del perfil de una falla consiste en una sección perpendicular al rumbo de la falla.
Según la geometría del perfil de las fallas extensionales y su efecto sobre los estratos u otras fallas, se distinguen cuatro grupos: fallas planas no rotacionales, fallas planas rotacionales, fallas lístricas y combinación de fallas planas. Finalmente se distinguen casos más complicados.
Fallas planas no rotacionales. Como su nombre lo indica, no rotan ni los estratos ni las fallas. El perfil de las fallas es recto
y de un valor de manteo alto, el cual se mantiene constante. Se asocian a una extensión de poca monta, generando el típico relieve de horst y graben.
Fallas lístricas
En el caso de las fallas lístricas rotan tanto los estratos como las fallas en el bloque colgante. Es característico de las fallas lístricas el hecho de que el valor de su manteo disminuya hacia abajo, hasta hacerse asintóticas a un horizonte de despegue. Se transforma, de este modo, en una falla de despegue.
Definición: Se denomina falla de despegue o “detachement fault” a una falla de bajo ángulo que marca un límite mayor entre rocas no falladas abajo, y un bloque colgante arriba, que se presenta comúnmente deformado y fallado.
En una falla de despegue extensional, rocas jóvenes se colocan tectónicamente sobre rocas antiguas, a diferencia de las fallas de despegue compresionales, en las cualesrocas antiguas se colocan sobre rocas más jóvenes.
Existen evidencias tanto directas como indirectas que permiten inferir la presencia de una falla lístrica. Entre las evidencias directas se cuenta:
-Definición de la posición exacta de las fallas, según sondajes, por ejemplo en un campo
petrolífero.
-Definición exacta de los afloramientos, con relieve suficiente que permita determinar la
posición de la falla en profundidad. Esta es una situación poco usual.
-Definición de la falla por sísmica de refracción y reflexión.
Entre las evidencias indirectas que permiten inferir la existencia de una falla lístrica se
cuenta:
- La disposición fuertemente curvada de la superficie de las fallas.
- Incremento del manteo de los estratos con la profundidad conjuntamente con la aparición
de un anticlinal de colapso o “rollover anticline”.
- Basculamiento diferencial entre bloques de fallas imbricadas. El basculamiento es cada vez
más pronunciado en el sentido del manteo de las fallas.
-Presencia de sucesiones estratigráficas progradantes, con lutitas de gran espesor (dúctiles)
por debajo de areniscas (frágiles). En este caso, las lutitas constituyen un probable nivel de
despegue.
jueves, 18 de mayo de 2017
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