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Geol. NYDIA ROMERO BUITRAGO Candidata a Esp. Patologa de la Construccin

Facultad de Ingeniera Ingeniera Civil y Agrcola

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La Geologa Estructural trata de la forma, distribucin y estructura interna de las rocas, haciendo especial nfasis en los procesos que intervienen en su deformacin tanto a pequea como a mediana escala.

Descripcin de las rocas y los procesos que tienen lugar en la corteza terrestre

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El primer objetivo de la Geologa Estructural es la descripcin geomtrica de los cuerpos rocosos; clasificndolos en diversos grupos atendiendo a varios criterios: geomtricos; de significado geolgico; de edad de formacin; de los procesos que los origin; de la cohesin mesoscpica durante la deformacin; de los efectos de la deformacin frente a un marco de referencia; y de la distribucin de la deformacin.

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El segundo objetivo a tener en cuenta es el anlisis cinemtico y dinmico de los procesos que dan lugar a las estructuras que han descrito previamente desde un punto de vista geomtrico; es decir, describir los desplazamientos (deformaciones, rotaciones y traslaciones) que dan lugar a la formacin de una estructura y establecer el modelo de esfuerzo y la naturaleza de las fuerzas que causan dichas deformaciones.

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El esfuerzo (stress) es la cantidad de fuerza que acta por unidad de superficie en una porcin de roca (tiene unidades de fuerza/area)

La deformacin (strain) es el cambio de forma y/o de volumen de una porcin de roca como respuesta a un esfuerzo.

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Esfuerzo (stress) Tipos bsicos: Compresivos Tensionales Cizalla Torsin

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a. Esfuerzos distensivos: actan sobre las rocas en la misma direccin pero en sentido contrario en movimiento divergente, produciendo alargamiento o estiramiento.

b. Esfuerzos compresivos: en este caso el movimiento es convergente provocando el acortamiento de las rocas. Causan el movimiento de bloques de roca.

c. Esfuerzos de cizalla: los esfuerzos tienen direccin y sentido diferente.

d. Esfuerzos de torsin: producen que la roca se retuerza sobre su eje central.

DEFORMACIN Las rocas se comportan como materiales

elasticos, dctiles o frgiles dependiendo de: - La temperatura. El aumento de temperatura le da plasticidad a la roca mientras que su disminucin la hace rgida. La temperatura aumenta con la profundidad. - La presin confinante. Con la profundidad aumenta la presin confinante y las rocas, que en la superficie son rgidas, en la profundidad pueden comportarse plsticamente. - Contenido en fluido de la roca. La arcilla seca es rgida pero mojada es plstica. Por analoga la humedad disminuye la rigidez de las rocas y aumenta su plasticidad. - El tiempo de actuacin de la fuerza. Se asocia a ste factor la velocidad de deformacin de las rocas; si la velocidad de deformacin es alta y por lo tanto el tiempo breve, el material responde con rigidez, en el caso contrario responder plsticamente. -Composicin y estructura de la roca.

Si los materiales deformados vuelven a su forma original despus de la eliminacin del esfuerzo, se estn comportando elsticamente.

DEFORMACIN

Sin embargo, una vez que el estrs sobrepasa el lmite elstico de una roca, se deforman permanentemente: Deformacin ductil

implica plasticidad Deformacin frgil

(brittle) implica fractura

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DEFORMACIN DE LA CORTEZA

Deformacin elstica Es la que se da en la profundidad al paso de ondas ssmicas y de marea

Deformacin plstica Son los pliegues producidos en las rocas

Ruptura Generacin de fallas y diaclasas

Los pliegues son ondulaciones que se originan en las rocas al ser sometidas a esfuerzos de compresin.

Los esfuerzos deben ser muy intensos y actuar durante mucho tiempo para que la rocas se doblen sin romperse.

Los pliegues se dan en todo tipo de rocas, pero solo se observan bien en las rocas estratificadas

Plano axial: es aquel plano que divide en dos mitades tan simtricas como sea posible.

Charnela: Es la zona del pliegue que tiene la mxima curvatura.

Eje del pliegue o lnea de charnela: es la interseccin del plano axial con la charnela.

Flancos: Son los laterales del pliegue situados a ambos lados de la charnela

Ncleo: Es la zona ms interna de un pliegue

Plano axial Eje de

pliegue

Flanco de

pliegue

ELEMENTOS DE UN PLIEGUE

A. POR LA FORMA

1. Anticlinal Convexo. Flancos divergentes

desde la charnela. El ncleo contiene los

materiales ms antiguos.

2. Sinclinal Cncavo. Los flancos convergen

hacia la charnela. El ncleo contiene los

materiales ms modernos..

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TIPOS DE PLIEGUES

1. Abiertos: con buzamientos suaves en los flancos.

2. Cerrados: con importantes buzamientos en los flancos.

3. Isoclinales: presentan flancos paralelos. 4. Monoclinales: con buzamiento muy suave. 5. Acorden: con charnelas muy agudas. 6. Cofre: pliegue anticlinal con charnela plana. 7. Artesa: pliegue sinclinal con charnela amplia

y plana.

B. POR EL PERFIL QUE PRESENTAN

Monoclinales o en rodilla

En acorden

TIPOS DE PLIEGUES

- Encofrados o en caja: charnelas rectas, que forman ngulos aproximadamente rectos en los flancos.

1. Vertical: el plano axial es vertical. 2. Inclinados: el plano axial est inclinado

respecto a la vertical 3. Tumbados: el plano axial es horizontal 4. Invertido o acostado: el pliegue ha girado

ms de 180

C. POR LA POSICIN DEL PLANO AXIAL

D. ASOCIACIONES DE PLIEGUES

1. Anticlinorio: serie de pliegues que forman en conjunto un gran anticlinal.

2. Sinclinorio: gran sinclinal compuesto, en el que los planos axiales divergen hacia abajo.

Domo

Cuenca

Aplicaciones en el campo para medir la inclinacin y orientacin de estratos

Rumbo (strike) direccin de una lnea imaginaria formada por la interseccin de un plano horizontal con el plano inclinado

Buzamiento (dip)- medida de la inclinacin del plano inclinado desde la horizontal, que se mide a un ngulo recto de el rumbo de la estrato inclinado.

Interseccin de estrato inclinado

con un plano

horizontal

Animacin

Bloque

Uso de la brjula para la medicin del rumbo y buzamiento

Uso de la brjula para la medicin del

rumbo y buzamiento

Brjula tipo Brunton

Brjula tipo Freiberger

Rumbo Buzamiento

Rumbo

Buzamiento

1. La brujula est en orientacin del rumbo, junto a las rocas 2. La burbuja del nivel esfrico tiene que ser en el centro 3. La aguja tiene que ser libre 4. Se toma el valor del rumbo N.....E o N.....W 5. Se pone la brujula perpendicular al rumbo 6. Se usa el clinmetro 7. La burbuja del nivel tubular tiene que ser en el centro 8. Se toma la lectura del clinmetro como buzamiento 9. Se estima la direccin de inclinacin en letras (N,NW,E,SE,S,SW,W,NW)

Rumbo y Buzamiento

Buzamiento

1. Placa para medir tiene que ser junto con la roca

2. Nivel esferico tiene que ser en el centro. 3. Aguja est libre. 4. Se fija la aguja 5. Se verifica la escala del buzamiento:

rojo=aguja roja o nego: aguja negra 6. Se toma la lectura de la aguja (negra o roja;

vase 5.) = valor de la direccin de inclinaci 7. Se toma la lectura de la escala del

buzamiento: Valor del buzamiento.

~??o

Rumbo: 0-360 Buzamiento: 0-90 Brjula Brunton: N40E, 30SE o S40W, 30SE Brjula Freiberger: 130/30

No siempre estn expuestos en la superficie Entonces, como se pueden reconocer cuando

estn bajo la superficie?

Son fracturas en las rocas sobre las cuales a ocurrido un desplazamiento apreciable. Ests fracturas estn definidas por un plano el cual separa dos bloques. Estos bloques se desplazan un respecto al otro, dicho movimiento puede deberse a tres tipos de esfuerzos: Distensivos o Tensionales Compresivos De Cizalla (shearing)

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Los elementos de las fallas son: Plano de falla: superficie de fractura respecto a

la cual se han desplazado los bloques. Labios: cada uno de los bloques desplazados:

Labio o bloque levantado. Labio o bloque hundido.

Lnea de falla: interseccin del plano de falla con la superficie topogrfica.

Salto de falla: desplazamiento relativo entre dos puntos situados juntos antes de la fractura.

Espejo de falla: zona del plano de falla pulida por la friccin de los bloques.

Estras: araazos producidos en el plano de falla por el desplazamiento de los bloques. Siempre aparecen en la misma direccin del desplazamiento.

Buzamiento: ngulo de inclinacin del plano de falla respecto a la horizontal.

A. FALLA NORMAL Bloque de techo desciende a favor de la pendiente

del plano de falla. La formacin geolgica ms moderna se pone en

contacto con la ms antigua. Estn asociadas a esfuerzos distensivos.

Clasificacin => en funcin del desplazamiento relativo de los bloques (bloque de techo: por encima del plano de falla, bloque de muro: bajo el plano de falla)

http://www.calstatela.edu/faculty/acolvil/struct/normal_animation.gif

TIPOS DE FALLAS

B. FALLA INVERSA El bloque de techo asciende en contra de la pendiente del

plano de falla. La formacin geolgica ms antigua se pone en contacto con

la ms moderna. Estn asociadas a esfuerzos compresivos.

http://www.calstatela.edu/faculty/acolvil/struct/blind_animation.gif

TIPOS DE FALLAS

C. FALLA TRANSFORMANTE Movimiento en horizontal

TIPOS DE FALLAS

Uno de los flancos se rompe y se desplaza sobre el otro.

D. PLIEGUE-FALLA

Falla inversa con el plano de falla muy inclinado de manera que los materiales ms antiguos cabalgan sobre otros ms nuevos.

E. FALLA DE CABALGAMIENTO

Horst, pilar tectnico o macizo tectnico: asociacin de fallas escalonadas que dejan una zona elevada entre zonas hundidas

Los pilares tectnicos se pueden producir por fuerzas de distencin

Fosa tectnica, valle tectnico, rift o graben: asociacin de fallas escalonadas que dejan una zona hundida entre zonas elevadas

Las fosas tectnicas se pueden producir por fuerzas de distencin

Cuando se produce una falla la roca involucrada se rompe y se tritura, generando distintos tipos de rocas segn el tamao de grano resultante. Est deformacin mecnica se denomina cataclasis, y se caracterizada por la granulacin mecnica. Es dependiente de las condiciones de presin y temperatura reinante en el medio, y este proceso pertenece al Metamorfismo Dinmico. Dos tipos comunes de rocas que se generan son: Harina de falla: es una roca de grano muy fino, mayormente

invisibles a simple vista. Brecha de falla: compuesta por fragmentos angulosos o

redondeados, producidos pro al trituracin a lo largo de la falla. Los fragmentos son mayormente visibles a simple vista y constituyen ms del 30 % de la roca.

Espejo de Falla, compuesta por minerales arcillosos, de grano muy fino, de escaso espesor. Se genera por la fuerte friccin reinante en el plano de falla.

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La discontinuidad de las secuencias litolgicas a uno y otro lado de una supuesta traza de falla.

La presencia de estras de fallas. La presencia de rocas generadas por

deformacin mecnica (Harina de Falla y Brecha de Fallas.

La presencia de Espejo de Falla.

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Cual falla es??

Interpretacion

Marker bed

faults

drag folds

joints

joints

http://darkwing.uoregon.edu/~millerm/slides.html

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Fracturas de las rocas sin desplazamiento relativo de los bloques.

Constituyen las grietas y fisuras presentes en la mayora de los materiales de la corteza.

Se producen por fuerzas de distensin.

Se clasifican segn los mecanismos que producen la fracturacin: Desecacin: una roca hidratada al someterse a una

fuerte insolacin disminuye su volumen. Ejm: grietas de retraccin de las arcillas al secarse.

Enfriamiento: el enfriamiento reduce el volumen de la roca y sta se rompe. Ejm: disyuncin columnar del basalto.

Descompresin: por prdida de presin de carga. Tectnica: producidas por esfuerzos tectnicos.

Un tercer objetivo consiste en la elaboracin de modelos que expliquen las estructuras descritas. Estos modelos son: de tipo geomtrico cuando interpretan la orientacin y distribucin tridimensional de las estructuras dentro de la Tierra; cinemticos cuando explican la evolucin especfica de una estructura a lo largo del tiempo, desde el estado indeformado hasta la configuracin actual de la estructura; y mecnicos cuando se utilizan los conocimientos de la fsica del medio continuo para explicar el comportamiento de las rocas en respuesta a determinadas fuerzas aplicadas sobre ellas.

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CUBOS ORIENTADOS Un cubo orientado es un cubo al cual se le coloca un sistema

de coordenadas en la cara superior, de tal manera que el origen del sistema se ubica en el centro de dicha cara superior.

Los cubos orientados sirven para analizar los elementos de lneas y planos, y para desarrollar problemas geomtricos que tienen que ver con planos y lneas.

Una lnea se describe por medio del rumbo y la pendiente, mientras que un plano queda ubicado espacialmente por el rumbo, el buzamiento y el sentido del buzamiento; elementos que pueden ser visualizados mediante un cubo orientado.

OBJETIVOS Visualizar planos y lneas en forma tridimensional Entender la orientacin de las lneas (rumbo/pendiente) Entender la orientacin de los planos (rumbo/buzamiento, sentido

del buzamiento) 5:17 a.m. 102

CUBOS ORIENTADOS OBJETIVOS

Visualizar planos y lneas en forma tridimensional Entender la orientacin de las lneas (rumbo/pendiente) Entender la orientacin de los planos (rumbo/buzamiento, sentido

del buzamiento)

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PERFILES GEOLGICOS (BLOQUES DIAGRAMA) Superficie geolgica que muestran la forma de dicha

superficie en profundidad, permitindose elaborar los perfiles geolgicos.

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PERFILES GEOLGICOS (BLOQUES DIAGRAMA)

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PERFILES GEOLGICOS (BLOQUES DIAGRAMA)

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PERFILES GEOLGICOS (BLOQUES DIAGRAMA)

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PERFILES GEOLGICOS (BLOQUES DIAGRAMA)

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ESTEREOGRAFA La estereografa es un sistema de proyeccin que se

desarrolla en la mitad inferior de una esfera, esta esfera se orienta mediante la ubicacin de un sistema de coordenadas en el plano ecuatorial, que es horizontal.

En estereografa se pueden desarrollar problemas geomtricos relacionados con planos y lneas ubicados en el espacio.

La estereografa no slo tiene aplicaciones de la geologa estructural sino tambin de otras disciplinas de la geologa.

Este sistema tambin es til para la solucin de mecanismos focales, para anlisis estereogrfico de taludes construidos en roca, etc.

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ESTEREOGRAFA

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ESTEREOGRAFA Los planos se dibujan como lneas (curvas) y las lneas como

puntos.

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RED ESTEREOGRFICA Red de Wulff--igual-red de angulos (Figura A) Red de Schmidt---igual-red de reas (Figura B)

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Circulo primitivo

Latitud (crculos menores) Orientacin (rumbo): de 0 a 360

Longitud (crculos mayores) Orientacin (buzamiento): de 0 a 90

w

1. Poner el papel de calco sobre la red de Wulff. 2. Dibuja el crculo primitivo. 3. Marque una cruz "+" en el centro. 4. Sealar "N, E, S, W". 5. Clave el alfiler en el signo "+" para fijar la posicin 6. Trazado

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1. Contar 30 desde el punto N agujas del reloj, obtener el punto "A

2. Gire el papel de calco y hacer el punto "A" superposicin con "E.

3. Cuente 45 de la "A" hacia el centro, y obtener el punto B. 4. Dibuja el crculo mayor (longitud) que pasa el punto B. 5. Recuperar el papel de calco, el gran crculo representa el

plano de 30 con 45

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Cuando explican la evolucin especfica de una estructura a lo largo del tiempo, desde el estado indeformado hasta la configuracin actual de la estructura

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Cuando se aplican conocimientos de la fsica del medio continuo para explicar el comportamiento de las rocas en respuesta a determinadas fuerzas aplicadas sobre ellas. A travs del crculo de Mohr y la envolvente de Mohr-

Coulomb

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Dibuje los planos

a) 245/30, b) 20/60 c) 340/40 d) 120/70

Dibuje los planos

a) N32W/73NE b) N67E/42NW c) N82W/63SW d) N10W/30NE

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TEMA 7: GEOLOGA ESTRUCTURALSlide Number 2Slide Number 3Slide Number 4GEOLOGA ESTRUCTURALOBJETIVOS DE LA GEOLOGA ESTRUCTURALOBJETIVOS DE LA GEOLOGA ESTRUCTURALESFUERZO Vs DEFORMACINESFUERZO Vs DEFORMACINESFUERZO Vs DEFORMACINSlide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14PLIEGUESELEMENTOS DE UN PLIEGUEELEMENTOS DE UN PLIEGUESlide Number 18TIPOS DE PLIEGUESSlide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25TIPOS DE PLIEGUESTIPOS DE PLIEGUESTIPOS DE PLIEGUESSlide Number 29TIPOS DE PLIEGUESTIPOS DE PLIEGUESInclinadosTumbadosInvertidos o AcostadosTIPOS DE PLIEGUESPLIEGUES: DOMOS (DOMES) YCUENCAS (BASIN)RUMBO (STRIKE) Y BUZAMIENTO (DIP)RUMBO (STRIKE) Y BUZAMIENTO (DIP)STRIKE Y DIP DE ESTRATO ROCOSORUMBO (STRIKE) Y BUZAMIENTO (DIP): medicinRUMBO (STRIKE) Y BUZAMIENTO (DIP): medicinSlide Number 42Slide Number 43RUMBO (STRIKE) Y BUZAMIENTO (DIP): medicinRUMBO (STRIKE) Y BUZAMIENTO (DIP): medicinRUMBO (STRIKE) Y BUZAMIENTO (DIP): medicinQuick Review: Identify the approximate dip direction, dip angle, and strike in the close outcrop.Datos estructuralesPliegues (folds)Slide Number 50FALLASFALLAS DEBIDO A ESFUERZOS EXTENSIVOSFALLAS DEBIDO A ESFUERZOS COMPRESIVOSFALLAS DEBIDO A ESFUERZOS DE CIZALLAFALLASFALLASFALLASTIPOS DE FALLASSlide Number 59TIPOS DE FALLASSlide Number 61TIPOS DE FALLASSlide Number 63Slide Number 64Slide Number 65Slide Number 66Slide Number 67ASOCIACIONES DE FALLASASOCIACIONES DE FALLASASOCIACIONES DE FALLASASOCIACIONES DE FALLASSlide Number 72ROCAS Vs FALLASINDICADORES DE LA PRESENCIA DE UNA FALLASlide Number 75Slide Number 76Slide Number 77Slide Number 78Slide Number 79Slide Number 80Slide Number 81Slide Number 82Slide Number 83Slide Number 84Slide Number 85Slide Number 86Slide Number 87Slide Number 88Slide Number 89Slide Number 90Slide Number 91Slide Number 92Slide Number 93DIACLASASDIACLASASSlide Number 96Slide Number 97Slide Number 98Slide Number 99Fractures and JointsOBJETIVOS DE LA GEOLOGA ESTRUCTURALMODELOS GEOMTRICOSMODELOS GEOMTRICOSMODELOS GEOMTRICOSMODELOS GEOMTRICOSMODELOS GEOMTRICOSMODELOS GEOMTRICOSMODELOS GEOMTRICOSMODELOS GEOMTRICOSMODELOS GEOMTRICOSMODELOS GEOMTRICOSMODELOS GEOMTRICOSELEMENTOS DE UNA RED DE WULFF USO RED DE WULFF USO RED DE WULFF : dibujo plano 30 y con un buzamiento de 45USO RED DE WULFF : dibujo plano N30W/50SWMODELOS CINEMATICOSMODELOS MECNICOSSlide Number 119Graficar: