GEOLOGÍA ESTRUCTURAL
FIGUEROA TORRES, Steve GUITIERREZ PAJARES, Adán ROJAS ABANTO, Eli VALENCIA CORTEZ, John
Ing. LAGOS
INGENIERÍA DE MINAS
Cajamarca, Octubre - 2013
ÍNDICE
1.
DISCORDANCIA DISCORDANCIA
1.1 TIPOS DE DISCORDANCIAS a. b. c. d.
Discordancia angular. Discordancia paralela erosional o disconformidad. Discordancia paralela no erosional erosional o para conformidad. conformidad. Discordancia litológica o inconformidad.
1.2 FALSAS DISCORDANCIAS 1.3 DISCORDANCIAS O DISCONFORMIDADES 1.4 APLICACIONES DE LAS DISCORDANCIAS
PROYECCIÓN ESTEREOGRÁFICA 1. INTRODUCCIÓN 2. PROYECCIÓN ESTEREOGRÁFICA 2.1 TIPOS DE PROYECCIONES 2.2 IDEA DE UNA PROYECCIÓN 2.3 APLICACIONES 2.4 CONCLUSIONES
DISCORDANCIA 1. DISCORDANCIA Es una relación geométrica entre capas de sedimentos que representa un cambio en las condiciones en que se produjo su proceso de deposición. En ausencia de cambios ambientales o de movimientos tectónicos, los sedimentos se depositan en estratos (capas) paralelas. Una discordancia es una discontinuidad estratigráfica en la que no hay paralelismo entre los materiales infra y supra yacentes. El concepto de discordancia es fundamental para la estratigrafía y para la interpretación de la secuencia de eventos tectónicos o geológicos en general que tuvo lugar durante el proceso de deposición de las capas en los sedimentos discordantes.
1.1TIPOS DE DISCORDANCIAS: a. Discordancia angular: discordancia en la que los estratos más antiguos buzan (se inclinan) con un ángulo diferente al de los más jóvenes (implica movimientos tectónicos) Ejemplo: Al primero se formaron las rocas cretácicas sedimentarias en una forma normal. Es decir horizontalmente se depositaron los estratos. Después las fuerzas tectónicas provocaron una inclinación de los estratos cretácicos. En conjunto hasta más tarde las rocas sufrieron erosión y se quedó un (paleo) relieve. Después (en este caso en el cuaternario) se depositaron nuevamente estratos horizontales arriba de los estratos inclinados.
b. Discordancia paralela erosional o disconformidad: discordancia con estratos paralelos por abajo y por encima de una superficie de erosión, la cual es visible.
Discordancia paralela erosional
c. Discordancia paralela no erosional o para conformidad: discordancia paralela sin superficie de erosión visible. d. Discordancia litológica o inconformidad: discordancia entre rocas ígneas o metamórficas que están expuestas a la erosión y que después quedan cubiertas por sedimentos.
1.2 FALSAS DISCORDANCIAS: Existen diversos procesos que dan lugar a fenómenos f enómenos de fácil confusión con discordancias. Cabe destacar: a) Diferencias de metamorfismo metamorfismo entre dos unidades superpuestas. superpuestas. b) Cambios bruscos de esquistosidad. esquistosidad. c) Plegamiento disarmónico, disarmónico, debido a una alternancia de materiales competentes e incompetentes. d) Estructuras sedimentarias, sedimentarias, tales como estratificación estratificación cruzada, deslizamientos, slumpings, etc.
Terraza del río Guadiato junto a la cueva del Gato (Málaga)
Pedraforca (Barcelona)
Discordancia angular Mioceno-Cretácico El Chorro (Málaga)
Detalle de la discordancia angular anterior
1.3 DISCORDANCIAS O DISCONFORMIDADES: Disconformidad: Es la discontinuidad estratigráfica en la que los materiales inferiores y superiores mantienen un paralelismo, pero la superficie de interrupción es una superficie alabeada de erosión (Dunbar y Rodgers, 1957). La disconformidad lleva consigo una interrupción de la sedimentación y un proceso erosivo, sin que por ello la zona haya sufrido ningún movimiento que altere la inclinación original de los estratos anteriores a la discontinuidad. Las causas que originan las disconformidades pueden ser: de tipo regional (p. ej., movimientos epirogénicos de la cuenca), o de tipo local (p. ej., fluctuaciones del cauce de un río, que dan lugar a cicatrices).
Disconformidad Cuaternario-Mioceno (Villaverde del Río, Sevilla)
Detalle de la base del Cuaternario en la disconformidad anterior
Disconformidad Cuaternario-Mioceno (Villanueva del Río y Minas, Sevilla)
1.4 APLICACIONES DE LAS DISCORDANCIAS: La facilidad para el reconocimiento de discordancias en mapas Geológicos depende de su propia naturaleza. Así, las heterolecitas y Angulares se caracterizan por la aparición de eventuales puntos triples Donde se ponen en contacto tres litologías distintas. En el caso de las Disconformidades, el análisis de las direcciones de capa pondrá evidenciar Variaciones entre el techo y la base de una determinada formación geológica. Por último, en el caso de las para conformidades, habremos de analizar la Secuencia temporal de materiales a fin de identificar posibles pérdidas de secuencia (lagunas o hiatos estratigráficos). Así, como hemos visto, los acontecimientos geológicos pueden ser ordenados aunque no existan determinaciones absolutas de la edad. Cuando existe una interrupción en la sedimentación, un periodo de erosión o de deformación y sedimentación ulterior, las formaciones sedimentarias son susceptibles de registrar esa circunstancia mediante la formación de superficies denominadas discordancias. Las discordancias pueden ir desde pequeñas interrupciones erosiónales hasta muy marcadas diferencias angulares entre los estratos. Una discordancia indica un periodo en el que el registro rocoso no está presente y, por esa misma razón, su alcance temporal puede llegar a ser muy largo.
Recomendaciones básicas para la correcta interpretación: 1- Si el mapa tiene una leyenda hay que leerla detenidamente, intentado separar mentalmente los grupos de materiales que componen el mapa. 2- Cuando se han reconocido los tipos de rocas, hay que identificar la superficie que los separa, es decir si se mantienen paralelos los grupos de estratos o si se cortan. Ver si se repiten los materiales (anticlinales o sinclinales) y si éstos están desplazados (fallas). De esta manera podremos distinguir las discordancias, pliegues, fallas, cabalgamientos etc. 3- Cuando se han reconocido estructura hay que identificar el tipo al que corresponden. Generalmente en un corte geológico hay que establecer: .La serie estratigráfica (orden cronológico de los depósitos materiales) . Identificación de estructuras geológicas y los acontecimientos que la Provocaron.
. Historia geológica del terreno (orden cronológico de los acontecimientos geológicos).
PROYECCIÓN ESTEREOGRÁFICA
1. INTRODUCCIÓN La proyección estereográfica proporciona una herramienta fundamental en el campo de la ingeniería geológica. Por medio de la proyección estereográfica se podrían haber resuelto más rápidamente algunos de los problemas más simples de geología estructural. Su principal interés estriba en el hecho de que con ella podemos representar orientaciones (dirección dirección)) e inclinaciones (Buzamiento o inmersión) preferentes de elementos que en la naturaleza no se presentan con desarrollos geométricos perfectos, como es el caso de un estrato, donde el plano de techo y de muro presentan irregularidades puntuales aunque con una tendencia general. Además este tipo de representación permite medir los ángulos de forma directa.
2. PROYECCIÓN ESTEREOGRÁFICA La proyección estereográfica es un sistema de representación gráfico en el cual se proyecta la superficie de una esfera sobre un plano mediante haces de rectas que pasan por un punto, o foco. El plano de proyección es tangente a la esfera, o paralelo a éste, y el foco es el punto de la esfera diametralmente opuesto al punto de tangencia del plano con la esfera. La superficie que puede representar es mayor que un hemisferio. El rasgo más característico es que la escala aumenta a medida que nos alejamos del centro. Para trabajar con la proyección estereográfica es preciso conocer, inicialmente, una serie de términos geométricos, que nos permitan definir de forma unívoca cada elemento, estos términos nos determinan su orientación.
RUMBO O DIRECCIÓN: Dirección que sigue la línea de intersección formada entre el plano horizontal y el plano del estrato o estructura geológica, con respecto al Norte o al Sur.
BUZAMIENTO: Es el ángulo de inclinación o ángulo diedro comprendido entre el plano de la roca o estructura y el plano horizontal. Es la línea de máxima pendiente de un estrato. La dirección del buzamiento siempre es perpendicular al rumbo o dirección.
2.1 Tipos de proyecciones Equiangular : Ángulos correctos, distancias falsas = Red de W ULFF Se usa esta proyección en la cristalografía para definir los ángulos en un cristal.
Equidistancial: Distancias correctas, ángulos falsos= Red de SCHMIDT Esta proyección sirve para la geología estructural porque se puede trabajar estadísticamente.
2.2 IDEA DE UNA PROYECCIÓN Para proyectar un plano geológico de tres dimensiones a un papel (de dos dimensiones) se usan la línea normal del plano. La línea normal de un plano es la línea (imaginaria) perpendicular del plano. Cada plano entonces tiene su línea normal. Para cada línea normal solamente existe un plano correspondiente. La línea normal funciona como definición de un plano.
Se usa el hemisferio abajo o sur para ejecutar la proyección. La línea normal del plano de interés cruza el punto central para choquear con el hemisferio y se proyecta hacia arriba a la superficie abierta del hemisferio. Este punto se llama polo (π).
Entonces toda la información de un plano geológico a respecto de su orientación está adentro de un punto en la red de SCHMIDT. Cada punto define exactamente la orientación de un plano.
2.3 APLICACIONES Entre sus aplicaciones más importantes se encuentra el reconocimiento de juego de juego de diaclasas en un afloramiento rocoso, la determinación de la dirección y el buzamiento de un estrato, la determinación del tipo de rotura en un movimiento de ladera, etc. Esta misma proyección se usa especialmente en mineralogía, y su empleo en geología estructural ha sido destacado por Bucher1. Aunque por medio de este método es factible determinar direcciones y ángulos, no es posible obtener distancias.
Aplicaciones en geología estructural La proyección estereográfica permite la representación en elementos de geología estructural. Los datos empleados se toman en el campo, de forma directa, mediante el empleo de la brújula de geólogo. Esta posee una brújula convencional que nos permite tomar las direcciones de los
diferentes elementos tomando como referencia el norte magnético y un clinómetro que facilita el ángulo que forma el elemento a medir con respecto al plano horizontal.
Brújula de geólogo.
Determinación de familias de diaclasas Para la determinación de los juegos de diaclasas o discontinuidades que afectan a un macizo rocoso suelen elaborarse diagramas pi de los planos de discontinuidad. Cuando la dispersión es muy pequeña, fácilmente podemos determinar los juegos que afectan al macizo situándonos sobre la zona de máxima densidad de puntos. Sin embargo, esto no siempre es así, ya que generalmente la dispersión es grande, debiendo recurrir a métodos estadísticos que nos permitan establecer las zonas de máxima concentración de polos.
(Familia de diaclasas)
Preparado el diagrama de polos se procede a contar su densidad, para lo cual suele ser conveniente, tal y como ya se ha comentado con anterioridad, el uso de la representación equiareal que permite un tratamiento estadístico de los datos. Tras el recuento estaremos en condiciones de trazar las curvas de distribución que nos mostrarán los lugares geométricos donde el número de polos es el mismo, obteniendo así el diagrama de densidad de polos, y estableciendo el polo de las familias de diaclasas en los puntos de máxima concentración de polos
Análisis cinemático de roturas en roca En el estudio de taludes excavados en macizos rocosos suele ser muy útil la determinación de las discontinuidades existentes para su posterior representación estereográfica junto con la representación r epresentación del propio talud. Observando las orientaciones de los juegos de discontinuidades y del talud puede llegarse a deducir mediante un análisis sencillo cual será el tipo de rotura predominante. Además, la proyección estereográfica nos permitirá en algunos de estos casos obtener las magnitudes angulares necesarias para el cálculo del factor de seguridad del talud.
2.4 CONCLUSIONES La proyección estereográfica o equiangular tiene la gran ventaja de que con una sola proyección las relaciones angulares entre rectas y planos, que suponen generalmente los datos más significativos, pueden determinarse de forma mucho más sencilla y directa. La proyección estereográfica proporciona una herramienta fundamental en el análisis de estructuras planas y lineales en las que no interesa tanto su posición real en el sistema geológico como su la posición relativa de unas respecto a otras. La posibilidad de trabajar con la proyección del círculo máximo (diagrama beta) o con la proyección de los polos (diagrama pi) nos proporciona dos formas diferentes de representar los mismos datos en función del problema que estemos resolviendo. Por contra, su principal deficiencia estriba en que dicha proyección no permite llevar a cabo un tratamiento estadístico de los datos, siendo entonces necesario recurrir a la proyección equiareal para la determinación de los diagramas de concentración de polos que nos dan las orientaciones preferentes de los planos o rectas.
