MECANISMOS DE FRACTURAS, DIACLASAS, ESTILOLITOS, VENAS (GRIETAS) RELLENAS Y FALLAS
Deformación Discontinua Dos estructuras básicas: -Fallas: Discontinuidad en la cual un bloque se ha deslizado respecto a otro - Juntas Cuando un bloque se separa de otro pero sin deslizamiento => Rompimiento FRC!"R $
%
)eolo*#a -> discontinuidad planar o cur+iplanar que se forma como resultado de un proceso de deformación frá*il en la corteza terrestre Fractura de Roca -> dependiente: dependiente: - &resión de Confinamiento - &resencia de Fluidos -!emperatura 'no mucho(
DIACLASAS •
Se forman forman por tensin en resp!esta a esf!er"os te#tni#os $ terma%es&
•
'a$ esp%a"amiento esp%a"amiento e %o*!es %o*!es m!$ m!$ pe*!e+o pe*!e+o $ perpeni#!%ar perpeni#!%ar a %a fra#t!ra& Norma%mente %os ores estn -!ntos&
• Las Las ia#%asas #omo fra#t!ras ini.i!a%es tienen %on/it!es $ espa#iamiento e metros $ e#enas e metros pero #onsieraas #omo -!e/os p!een p!een a%#an"ar a%#an"ar esarro%%os esarro%%os re/iona%es re/iona%es en #ontin!ia& •
Las Las ia# ia#%a %asa sass m!$ m!$ fina finass $ e espa espa#i #iam amie ient nto o pe*! pe*!e+ e+o o, inf inferio eriorr a o oss #ent0metros re#ien %a enomina#in e 1#%i.a-e e fra#t!ra2&
•
C!ano se presentan presentan #ara#ter0sti#a #ara#ter0sti#amente mente ms e !n -!e/o -!e/o e ia#%asas, *!e /enera%mente tienen !na re%a#in e an/!%aria (#on-!/aas), se 3a%a e 1sistemas e ia#%asas24 #omo %os *!e forman %a is$!n#in #o%!mnar en asa%tos, por e-emp%o&
D.D.
DEFORMACIONDI SCONTINUA D&D&
DEFORMACION CONTINUA D&C&
D.C.
D.D.
D.D.
D.C.
D.C.
T$pes of ritt%e eformation& (a) Orientation of t3e remote prin#ipa% stress ire#tions 6it3 respe#t to an inta#t ro#7 o$& () A tensi%e #ra#7, formin/ para%%e% to 89 an perpeni#!%ar to 8: (63i#3 ma$ e tensi%e)& (#) A s3ear fra#t!re, formin/ at an an/%e of ao!t :;< to t3e 89 ire#tion& () A tensi%e #ra#7 t3at 3as een reoriente 6it3 respe#t to t3e remote stresses an e#omes a fa!%t $ !ner/oin/ fri#tiona% s%iin/& (e) A tensi%e tensi%e #ra#7 63i#3 3as een rea#ti.at rea#ti.ate e as a #ata#%as #ata#%asti# ti# s3ear "one& "one& (f) A s3ear fra#t!re fra#t!re t3at 3as e.o%.e into a fa!%t& (/) A s3ear s3ea r fra#t!re t3at 3as e.o%.e into a #ata#%asti# s3ear "one&
T$pes of ritt%e eformation& (a) Orientation of t3e remote prin#ipa% stress ire#tions 6it3 respe#t to an inta#t ro#7 o$& () A tensi%e #ra#7, formin/ para%%e% to 89 an perpeni#!%ar to 8: (63i#3 ma$ e tensi%e)& (#) A s3ear fra#t!re, formin/ at an an/%e of ao!t :;< to t3e 89 ire#tion& () A tensi%e #ra#7 t3at 3as een reoriente 6it3 respe#t to t3e remote stresses an e#omes a fa!%t $ !ner/oin/ fri#tiona% s%iin/& (e) A tensi%e tensi%e #ra#7 63i#3 3as een rea#ti.at rea#ti.ate e as a #ata#%as #ata#%asti# ti# s3ear "one& "one& (f) A s3ear fra#t!re fra#t!re t3at 3as e.o%.e into a fa!%t& (/) A s3ear s3ea r fra#t!re t3at 3as e.o%.e into a #ata#%asti# s3ear "one&
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, odos de rompimiento
pertura
Deslizamiento
- esfuerzos tensionales Fracturas de !ensión => se*.n superficies / perpendiculares a dirección de esfuerzo tensional donde bloques tienden a separarse 0 formar hueco
Des*arre
- esfuerzos de cizalla Fracturas de Cizalla
=> 1loques no se separan2 sino se deslizan uno sobre otro
o+imiento paralelo a superficie de fractura 0 perpendicular a borde de propa*ación
o+imiento perpendicular a superficie de fractura
o+imiento paralelo a superficie de fractura 0 paralelo a borde de propa*ación
A #ross=se#tiona% s7et#3 of a #r$sta% %atti#e (a%%s are atoms an sti#7s are ons) in 63i#3 t3ere is a #ra#7& T3e #ra#7 is a p%ane of finite e>tent a#ross 63i#3 a%% atomi# ons are ro7en&
Planos de fractura y su relación con los esfuerzos principales: A la derecha, proyección estereográfica y esfuerzos principales.
eo!etr"a de una fractura con for!a de cuchilla y siste!a de referencia utilizado.
DIACLASAS 9& Importan#ia e %as ia#%asas o Re#ono#imiento, presenta#in $ #%asifi#a#in • Siste!áticas: sets o fa!ilias, siste!as • #o siste!áticas o Morfo%o/0a e %a s!perfi#ie e ia#%asa • $structuras en plu!a y concoidales o Re%a#iones #on #ampos re/iona%es e esf!er"o o
• • • • • • • •
Re%a#iones #on otras estr!#t!ras Pliegues &allas Cuerpos plutónicos 'granitos( Ori/en Carga litostática $sfuerzo residual Le%anta!iento y denudación ) M?too e traa-o
&*AC+*A-I$#+ / DIACLASAS = Dia#%asas(@oints):&racturas 0ue !uestran un !uy pe0ue1o desplaza!iento nor!al a su superficie y nada o !uy pe0ue1o paralelo a su superficie = Set e ia#%asas: Diaclasas adyacentes con geo!etr"a co!2n. = Dia#%asas sistemti#as: Poseen geo!etr"a planar, orientación regular y paralela, y espacie!iento regular. = Dia#%asas no sistemti#as: Diaclasas cur%as y de geo!etr"a irregular. = ona e fra#t!ras: Serie de fracturas paralelas asociadas !uy cercana!ente y 0ue se e3tiende !ucho !ás 0ue alguna de las fracturas n % ua es = Sistema e fra#t!ras: 4 ó !ás set afectan el !is!o %olu!en de roca = Dia#%asas #o%!mnares: &racturas de e3tensión caracter"sticas de intrusiones "gneas ta5ulares superficiales 'di0ues, sills(, perpendiculares al contacto del cuerpo intrusi%o. = Venas (o .eti%%as): &racturas de e3tensión 0ue son rellenas con depósitos !inerales, llenos por !inerales !asi%os o co!puestos de granos de cristal fi5rosos co!o cuarzo o calcita. Los !inerales fi5rosos pueden ser usados para interpretar la defor!ación asociada con la a5ertura de las %enas.
•Las fra#t!ras en %a ro#a tienen os s!perfi#ies para%e%as (s&f&) *!e se en#!entran en e% frente e fra#t!ra (f&f&), ms a%% e %a #!a% no prosi/!e %a r!pt!ra& •S! interse##in #on %a s!perfi#ie e% terreno efine %a tra"a o %0nea e fra#t!ra (t&f&)& •B!een estar ais%aas o formar "onas o fa-as e fra#t!ras en %as *!e estn aso#iaas me#ni#amente&
• Definición: Fracturas desplazamiento aparente
sistemáticas
• Tipos • Geometría • • Origen • Relación con la macroestructura • Evolución
sin
CLASIFICACIN • CLASI&ICACI6# $-7+*ICA
• CLASI&ICACI# $#7+ICA
Distintos tipos e ia#%asas se/n s! /?nesis )A& No .in#!%aas ire#tamente a esf!er"os re/iona%es& Distri!#in %o#a%& 9& Bor #ontra##in e materia%es& & Bor #amio e .o%!men !rante %a meteori"a#in& :& Bor fra#t!ramiento 3ir!%i#o& & Bor emp%a"amiento e #!erpos 0/neos& & Impa#to e meteoritos ) H& Vin#!%aas ire#tamente a esf!er"os re/iona%es& 9& L!e/o e% as#enso $ en!a#in e %a ro#a a& Bor es#ar/a & Bor re%a-a#in & Bor eforma#in te#tni#a
CLASIFICACIN 8. Clasificación geo!9trica en relación a la estructura de estratificación de las rocas 0ue afectan:
Diaclasas de ru!5o: su ru!5o es su5paralelo al ru!5o de la estratificación o 5andas.
Diaclasas de !anteo: su ru!5o es su5paralelo a la dirección de !anteo de los estratos 0ue afecta.
Diaclasas diagonales u o5licuas: su ru!5o está entre el de la estratificación y la dirección del !anteo de los estratos
Clasificación geo!9trica • Diaclasas siste!áticas • Diaclasas no siste!áticas
Junta Separación en la roca en la que no ha habido cizalla, solo extensión Sin Relleno -> Junta &isura, 'rieta Con Relleno -> Veta, Vena, Vetilla (precipitación)
$ique (%a#ma)
- Sistemticas Sua!es " planares con espaciamiento re#ular Conorman conuntos de racturas paralelas *sets+ Conuntos de racturas -> sistemticos re#ionalmente - Sistemas de Juntas $os o ms conuntos de untas
Clasificación de las diaclasas Sistemti#as: a0uellos grupos de diaclasas 0ue son paralelas o su5paralelas unas a otras y !antienen un espaciado apro3i!ada!ente regular entre ellas
se diferencian, ade!ás, fami%ias de diaclasas y sistemas de diaclasas 'no confundir con diaclasas siste!áticas(. = Fami%ias e ia#%asas grupo for!ado por todas las diaclasas siste!áticas 0ue aparecen en una región. Cuando e3isten dos o !ás fa!ilias de diaclasas 0ue se intersecan for!ando ángulos !ás o !enos constantes se deno!inan sistemas e ia#%asas&
Diaclasas siste!áticas
Diaclasas no sist9!áticas
;
=
Diaclasas
pri!arias
o
Singen9ticas
o
Tectónicas - 3structuras de 4ámina o 35foliación 4áminas 'cáscaras( del*adas2 cur+eadas2 *eneralmente con+e5as hacia arriba2 paralelas a topo*raf#a local
•
Diaclasas diastróficas o +ectónicas - Juntas de 3nfriamiento Contracción !6rmica Rocas 7olcánicas
no
Diaclasas pri!arias o singen9ticas
Dia#%asas iastrfi#as • Disposición en pliegues y fallas •Aso#iaas a p%ie/!es& Lon/it!ina%es, #r!"aas, trans.ersa%es $ e estratifi#a#in&
)Aso#iaas a fa%%as& Dia#%asas en peine, ia#%asas pinaas& )Aso#iaas a "onas e #i"a%%a fr/i%=#ti%& Venas es#a%onaas& )Aso#iaas a iso%!#in& Esti%o%itas
*elación entre diaclasas y pliegues, seg2n >ancoc? '8@B(.
Disposición en pliegues y fallas fallas
DIACLASAS DIACLA SAS Y EJE DE PLIEGUE:
-Oblicuas
-Transversas
-Longitudinales
DIACLASAS EN EL PERFIL
&racturas en los internos y e3ternos, producto de acorta!iento y estira!iento originado por el plega!iento
) Cr!"aas (@9) ) Lon/it!ina%es (@) ) Trans.ersa%es (@:) ) De estratifi#a#in (@)
J
DIACLASAS EN UN PLIEGUE
Gruneisen et al, 1973
DIACLASASY PLIEGUES
DIACLASASY PLIEGUES
Transversas
Oblicuas
DIACLASAS EN PLIEGUES
DIACLASAS EN PLIEGUES
Oblicua
Rotacionales
Radiales
Transversa
Longitudinal
*elación de las diaclasas con fallas nor!ales, in%ersas y de desgarre. 'a( &or!ation of oints in the hangingall 5loc? of a region in hich nor!al faulting is ta?ing place. '5( &or!ation of oints a5o%e an irregularity in a 're%erse( fault surface. 'c( Pinnate oints along a fault.
(D!nne $ 'an#o#7 9KK)
(An/e%ier, 9KK)
$DAD $# DIACLASAS
Aspectos i!portantes a to!ar en cuenta en la descripción de las diaclasas
Para el estudio de las diaclasas de5e!os deter!inar %arias caracter"sticas de las !is!as 0ue se encuentran resu!idas en la figura anterior. $stas caracter"sticas son: '8( la litolog"a 0ue se %e afectada por las diaclasasE '4( la orientación de las diaclasasE 'F( las relaciones entre diaclasas siste!áticas y cruzadasE 'G( , longitud de las diaclasas en el aflora!ientoE 'H( la altura de las diaclasasE '( el espaciado de las !is!asE '( el !aterial de relleno o las pátinasE y '@( la geo!etr"a de su superficie.
@
$s0ue!a de una estructura plu!osa donde se indican las diferentes zonas 0ue se pueden encontrar en ella.
8. La zona de espeo 'mirror zone): Esta zona se sitúa inmediatamente alrededor de del punto de origen y es una zona plana y !uy poco rugosa 'de ah" su no!5re(. $sta zona se aprecia !eor en las fracturas de e3tensión desarrolladas en %idrio o en otros !ateriales !uy ho!og9neos o a!orfos 0ue en rocas u otros !ateriales con un ta!a1o de grano relati%a!ente grande.
4. Las %ineas e a%%ner (Wallner lines): Son rugosidades que se observan en la región de espejo en fracturas desarrolladas en %idrio se deno!inan lineas de Jallner. $stas rugosidades surgen de la interferencia entre el frente de la fractura y las ondas sónicas 0ue son !ás rápidas. $n las diaclasas en roca no se identifican estas l"neas ha5itual!ente, ya 0ue las fracturas se desarrollan !uy despacio y son so5repasadas in!ediata!ente por las ondas sónicas sin 0ue se acoplen.
F. La zona de nie5la '!ist zone(: Alrededor de la zona de espeo, se sit2a una zona donde la superficie de la fractura presenta cierta rugosidad. $sta rugosidad está for!ada por pe0ue1as estr"as 0ue tienen la for!a de cuchillas de escala !icroscópica con su di!ensión !ayor paralela a la dirección de ruptura 'Poncelet, 8@B(. $stas rugosidades se producen a !edida 0ue la fractura se propaga con !ayor %elocidad y los esfuerzos e3istentes en el frente de fractura per!iten ro!per el !aterial en direcciones o5licuas al plano de fractura.
G. La zona plu!osa 'hac?le zone(: La zona plu!osa, 0ue es la !ás e%idente en las diaclasas desarrolladas en rocas, es !ás rugosa 0ue las anteriores y en ella se 5ifurcan las fracturas 'Lan y Jilsha, 8@B(. eneral!ente la superficie de la diaclasa !uestra estructuras plu!osas en las 0ue las 5ar5as di%ergen de un ee 'Joodorth, 8@HE Kulander et al., 8@@E ahat, 8@@ y ahat y $ngelder, 8@G( y se hacen !ás patentes y !arcadas a !edida 0ue se %an aleando del !is!o. >acia los 5ordes de la diaclasa, esta se seg!enta en una serie de planos ligera!ente o5licuos a la orientación del plano principal de fractura, for!ando lo 0ue se deno!ina 5orde de plu!a 'hac?le fringe(. $ste 5orde esta for!ado por una serie de fracturas dispuestas escalonada!ente 'en echelon fringe crac?s( a las 0ue se deno!inan de !anera indi%idual plu!as giradas 'tist hac?les( y se for!an general!ente cuando el frente de la diaclasa se apro3i!a al l"!ite de una capa '>odgson, 8MH8(.
Termina#iones e ia#%asas (T6iss Moore, 9KK)&
Jays in hich indi%idual oints die out. 'A( ne oint hoo?s and stops. '( +o oints o%erlap, hoo?, and stop. 'C( +o oints o%erlap, hoo?, and connect to for! +intersections. 'D( =oint 5rea?s up at its tip line into en G echelon seg!ents.
$s0ue!a !ostrando las relaciones geo!9tricas de las estructuras for!adas en un siste!a de cizalla iz0uierdo. * N &racturas *iedel, son fracturas de cizalla sint9ticas con el siste!a de cizalla general, *O N &racturas conugadas *iedel con cizalla antit9tica, en este caso cizalla derecha, + N &racturas de tensión 'a5iertas(, son paralelas al esfuerzo principal !á3i!o co!presi%o, < &racturas de cizalla derecha, P N &racturas de cizalla sint9ticas con la cizalla general.
Criterio e Riee% *O
+
P
4M
GB M
*: Sint9tica al !o%i!iento de la falla principal +: rietas de +ensión *O: Antit9tica al !o%i!iento de la falla principal P: Antit9tica al !o%i!iento de la falla principal, !ayor cizalle.
*
8M
• Planos de cizalle NQ$striados *,*O,P,PO, falla principal S NQ$3tensión Sin estr"as Planos estriados *: 4M falla principal *O: M falla principal anos s n es r as e e3 ens n:
P
* PO
+ *O
a a pr nc pa
R $ R mantean en e% sentio *!e se mo.i e% %o*!e
7etas o 7enas Fracturas rellenadas con material precipitado de un fluido Re*istro de Deformación aterial Datable 8nclusiones Fluidas 'presión 9 temperatura de formación( Depósitos inerales Las /rietas p!een estar re%%enas e minera%es firosos #omo #aronatos o #!ar"o $ se enominan enton#es .enas o .eni%%as& )La aert!ra e %as /rietas p!ee ser o#!paa o in$e#taa por materia% ma/mti#o ori/inano i*!es o fi%ones #apa intr!si.os& E-& i*!es raia%es a%reeor e #entros ef!si.os&
- inta5iales -> material de misma composición que roca enca;onante - ntita5iales -> material diferente composición que roca enca;onante
Grietas aiertas Di*!es #%sti#os Di*!es nept!nianos
•Las aert!ras p!een ser re%%enas $ amp%iaas por %a intr!sin e materia% #%sti#o seimentario in$e#tao a presin i*!es #%sti#os& •Las /rietas aiertas en %a s!perfi#ie p!een ser re%%enas #on n!e.os seimentos *!e se a#!m!%an en#ima& Di*!es nept!nianos&
(D!nne $ 'an#o#7, 9KK)
$structuras relacionadas • VENAS (Vetas) 3at are .einsJ Simp%$ spea7in/, a .ein is a fra#t!re fi%%e 6it3 minera% #r$sta%s t3at pre#ipitate from a 6ater$ so%!tion !art" or Ca%#ite
'5( &or!ation of a si!ple en echelon array. 'c( &or!ation of sig!oidal en echelon veins, due to rotation of the older, central , the groth of ne %ein !aterial at GBR to the shear surface. ∼
Vein fi%% t$pes& (a) H%o#7$ .ein fi%%& () Firo!s .ein fi%%&
Fre#!entemente, %os #rista%es #re#en tapi"ano %as parees e %a /rieta, formano %o *!e se enominan r!sas& C!ano %os #rista%es son a%ar/aos $ perpeni#!%ares a %as parees an %!/ar a %as %%amaas te>t!ras en peine, t0pi#as p& e-&, e% #!ar"o& M!#3as .e#es %a apert!ra e %as fis!ras $ %a pre#ipita#in e #rista%es son pro#esos #ontin!os $ %os #rista%es son a#i#!%ares $ a% #re#er toos para%e%os an a/re/aos firosos #on %as firas perpeni#!%ares a %a pare e %a .ena ! o%i#!as (Fi/&=9P)& Se enominan firas e #re#imiento sinte#tni#o a estos #rista%es, *!e p!een #re#er ese %as parees e %a .ena 3a#ia e% #entro o a% re.?s& A men!o %as firas son #!r.as, %o *!e ini#a *!e e% mo.imiento re%ati.o e %as parees e %a .ena no 3a sio siempre en %a misma ire##in sino *!e 3a .ariao en a%/!nos e %os in#rementos e s! apert!ra (Fi/&=9P)& Las firas #!r.aas en forma e S se enominan si/moia%es&
Las %enas se for!an frecuente!ente en arreglos. La i!agen de la iz0uierda !uestra un grupo de %enas original!ente for!adas a un pe0ue1o ángulo con la horizontal. La interacción entre ellas causa 0ue se con%iertan dentro de una 2nica %ena horizontal con inclusiones de la roca de caa. La i!agen de la derecha !uestra un set de %enas sig!oidales. Las %enas no se for!an todas a la %ez y están en diferentes estadod de desarrollo. $l arreglo de %enas sig!oidales son frecuente!ente usadas co!o indicadores cine!áticos.
• Dia#%asas p%!mosas e #i"a%%e Durante un !o%i!iento tectónico se puede a5rirse pe0ue1as fracturas, cuales se rellenan con calcita, yeso o cuarzo. La for!a es sie!pre co!o un S y en di!ensiones entre !il"!etros hasta !etros.
$structuras Plu!osas Simi%ar a T, #riterio Riee%
GB
+
ESTILOLITAS • $stilolitas son en un !odo lo opuesto a las %enas 'de ah" el t9r!ino antifracturas 0ue es usado(. Se for!an nor!ales a la !á3i!a co!presión. • Disolución continua T repetiti%a so5re un plano • Acu!ulación de !aterial insolu5le 'frecuente!ente oscuroTopaco( so5re la estilolita. • Desarrollo de for!as parecidas a escape, de5ido a diferencias en la tasa de disolución so5re uno y otro lado de la estilolita • $scape indica la dirección de acorta!iento.
ESTRUCTURAS DE PRESIÓN-DISOLUCIÓN • JÚNTAS ESTILOLÍTICAS – Morfología – Proceso genético – Relación con la deformación y esfuerzos – Estikolitos – Método de trabajo •Medida • Interpretación • GRIETAS DE TRACCIÓN RELLENAS – Geometría – Orientación respecto a esfuerzos – Bandas de cizalla dúctil-frágil –Asociación con estilolitos
JUNTAS ESTILOLÍTICAS
Junta estilolítica
Grieta rellena de calcita
JUNTAS ESTILOLÍTICAS
1
1
Análisis de las diaclasas
-apeo de diaclasas
Densidad de diaclasas
Importan#ia e ia#%asas en Geote#nia $Qo Geome#ni#a
$sta5ilidad de taludes en !inas '5ancos y galer"as(, t2neles y cortes de ca!inos
$ Chu0uica!ata, +aludes Carretera, +uneles.
