Capitulo XIV CAUSA DE LA FORMACION DE PLIEGUES Y FALLAS
14.1 Introducción Los pliegues lo mismo que las fallas, se clasifican a menudo como de ori origen tectón ónic ico o y no tectón ónic ico o. Los de origen tectónico resultan directamente de fuerzas que operan dentro de la corteza de la tierra. Los de origen no tectónico son, en gran parte, el resultado de movimientos producidos por la gravedad cerca de la superficie de la tierra; no siempre es posible una distinción clara. En el presente capitulo trataremos de dar alguna idea sobre las causas de las fallas y de los pliegues.
14.1 Introducción Los pliegues lo mismo que las fallas, se clasifican a menudo como de ori origen tectón ónic ico o y no tectón ónic ico o. Los de origen tectónico resultan directamente de fuerzas que operan dentro de la corteza de la tierra. Los de origen no tectónico son, en gran parte, el resultado de movimientos producidos por la gravedad cerca de la superficie de la tierra; no siempre es posible una distinción clara. En el presente capitulo trataremos de dar alguna idea sobre las causas de las fallas y de los pliegues.
PROCESOS TECTONICOS Los procesos tectónicos que se consideran son: 1.
Compresión horizontal
2.
Tensión horizontal
3.
Intrusión de magma
4.
Intrusión de sal
5.
Fuerzas verticales verticales de origen no especificado
1. Compresión horizontal Procesos. Procesos. Por compresión horizontal entendemos una fuerza comp compre resi siva va que que actú actúa a para parale lela lame ment nte e a la su supe perfi rfici cie e de la tierra. En otras palabras, el eje de esfuerzo principal máximo es paralelo al nivel del mar.
La compresión horizontal sin embargo puede ser meramente la resultante de una cupla horizontal. CAUSAS Una consideración detallada de la causa de las fuerzas que producen compresión horizontal, esta fuera del alcance de este Capitulo, pero será interesante discutirla brevemente. La teoría de la contracción es clásica. Esta teoría supone que el interior de la tierra ha estado contrayéndose progresivamente a través de los tiempos geológicos.
Esto se debe, supuestamente, a una o mas de las siguientes razones: 1) enfriamiento; 2) formación de minerales mas densos; y 3) extrusión de magma. La capa exterior de la tierra, compelida a acomodarse a un interior mas pequeño, ha estado sometida a fuerzas de compresión intensas. Se han hecho varias objeciones a esta teoría. Una es que la cantidad de acortamiento crustal a través de los tiempos geológicos excede en mucho la cantidad que se puede esperar razonablemente. Una segunda objeción ha sido que la teoría no explica que la deformación se concentre en cordones relativamente delgados, tales como los Apalaches o las montañas Rocallosas.
Una tercera objeción es que la hipótesis no explica el supuesto carácter recurrente de la deformación, es decir, la ocurrencia de periodos cortos de orogenia separados por intervalos por largos intervalos de reposo. Muchos geólogos han considerado importante la deriva continental. Se supone que las masas continentales rígidas son lo suficientemente móviles como para moverse sobre la superficie de la tierra y plegar los sedimentos que tienen a su frente. No obstante hay considerable duda sobre si los continentes se mueven d esta manera, y nadie ha sugerido una fuerza adecuada para causar el desplazamiento. Según esta hipótesis, la compresión horizontal la ejerce el continente en movimiento.
Otra hipótesis supone que la fusión de parte de la corteza inicia la construcción de montañas. El calentamiento atómico expande la corteza y la subcorteza (subcrust) y funde una porción de la corteza dentro de un área limitada, causando un levantamiento regional en forma de domo. La erosión del área levantada causa transferencia isostática, iniciándose una combadura hacia abajo que se acentúa a medida que se llena de sedimentos. La corteza se desliza lentamente hacia abajo por la pendiente del domo y, eventualmente forma fallas de empuje hacia la combadura y pliega sus rocas sedimentarias.
En años recientes se ha puesto un gran énfasis en las corrientes de convección subcrustales. Debajo de los continentes, la corteza exterior de la tierra es de composición granítica y tiene unos 25 km de espesor. Una variante de la teoría supone que el interior de la tierra, debajo de una corteza externa y hasta una profundidad de 2 900 km es suficientemente homogénea como para comportarse como una unidad única. Las corrientes de convección se desarrollan donde las partes inferiores han sido suficientemente calentadas. Estas corrientes arrastran la base de la corteza.
La corteza se pliega hacia abajo formando una raíz, y los sedimentos suprayacentes, obligados a ocupar una área menor que antes, se pliegan. Además, algunas partes de la corteza pueden ser sometidas a tensión, lo que produce fallas gravitacionales.
2.- Tensión horizontal La tensión horizontal. Causaría fallas gravitacionales. En cierto sentido, no es correcto hablar de tensión, excepto en la parte mas externa de la corteza. Seria mas correcto decir que el eje de esfuerzo principal mínimo es horizontal. En cualquier caso, la corteza cedería a lo largo de fracturas verticales de tensión, o la largo de fracturas de cizalla con una inclinación aproximadamente de 60º. Si el interior de la tierra se expandiera, una capa exterior seria sometida a tensión.
Las teorías descritas en la sección precedente estaban destinadas a explicar la compresión horizontal. No obstante, esta compresión estaría confinada a ciertas partes de la corteza. En otras partes se podría originar intensas fuerzas tensionales. Las corrientes de convención subcrustales tenderían en algunos lugares a estirar la corteza.
3.- Intrusión del magma La intrusión del magma puede causar plegamiento. El ejemplo mas claro de esto lo ofrecen los lacolitos, no solo los sedimentos suprayacentes son arqueados en forma de domo sino también el techo puede fracturado y fallado. Estos rasgos estructurales, serán de tamaño y distribución mas bien limitados. Las cuencas asociadas con lopolitos, están probablemente asociadas genéticamente con la intrusión de magma. Durante los periodos orogénicos principales, la intrusión de magma puede estar acompañada de considerable deformación, pero en muchos de estos casos, el movimiento del magma es el resultado de la orogenia y no la causa.
Lacolito
Lopolito
4.- Movimientos verticales de origen no especificado Caso. Un estudio del mapa geológico o tectónico de los Estados Unidos muestra que son conspicuos los grandes domos y cuencas de centenares de km de extensión. Estudios indican que muchos de estos domos y cuencas han estado ascendiendo o descendiendo, en forma continua o intermitente, por largos periodos de tiempo. Muchos graben, grandes y pequeños, están asociados con mesetas y domos, algunos son de proporciones continentales. Debido al estiramiento de las rocas, se desarrollan fuerzas tensionales, las rocas ceden por ruptura y se producen movimientos a lo largo de las fracturas resultantes.
La formación de graben mayores ha sido a menudo asociada con vulcanismo extensivo. La relación en general no es simple, es decir, las fallas principales que limitan el graben no son necesariamente las fracturas a través de las cuales se mueve el magma. En algunos casos, el vulcanismo mas extensivo esta en la vecindad del graben, pero fuera de sus limites. Las montañas de bloques de falla, los bloques de falla inclinados y los horst – son similares a los graben. Aunque algunos pueden deberse a la tensión que siguió a una compresión excesiva durante un plegamiento, la mayoría de ellos parecen obedecer a estiramiento inducido por movimientos verticales.
PROCESOS NO TECTONICOS Introducción Entendemos por procesos no tectónicos aquellos que no están directamente relacionados con movimientos dentro de la corteza terrestre. En muchos casos, el termino procesos superficiales seria bueno, porque la deformación es el resultado de movimiento cerca de la superficie de la tierra, bajo la influencia de la gravedad.
Los rasgos estructurales que se tratan en el siguiente capitulo, se pueden clasificar bajo las siguientes categorías principales:
1.
Los formados cerca de la superficie, bajo la influencia de la gravedad
2.
Los relacionados con procesos químicos
3.
Relacionados con glaciación
1.- Rasgos estructurales formados cerca de la superficie, bajo la influencia de la gravedad Reptación de ladera En muchas áreas, especialmente aquellas que no han estado glaciadas, no es raro encontrar rocas incompetentes, tales como lutitas, hundiéndose en la ladera. Los estudios cuidados mostraran que las inclinaciones pueden ser muy engañosas. En la superficie, en una zona que puede tener hasta dos o tres metros de espesor, la inclinación puede ser diferente de la inclinación verdadera en profundidad.
Estructuras de colapso En la figura inferior A, se describen estructuras de colapso. Un gran bloque de caliza, bajo la influencia de la gravedad, se ha deslizado sobre lutitas mas jóvenes. Parece un corrimiento de origen tectónico, pero el proceso, es un deslizamiento de tierras. En la figura inferior B, un bloque de caliza se ha plegado hacia atrás sobre si mismo, aparentemente un pliegue recumbente formado bajo condiciones tectónicas verdaderas. En la figura C, una capa de caliza se ha plegado en forma de cascada al deslizarse pendiente abajo en una colina.
Cambers Caso. Se han descrito cambers en el área de Northampton, en Gran Bretaña. Como se muestra en la figura, la arenisca se inclina al norte, hacia el valle. Se notara, que el “marlstone rock bed” es horizontal y, en consecuencia la inclinación de la arenisca no es tectónica. Cuando la erosión corto los sedimentos para formar el valle, la arcilla fluyo hacia el valle y fue transportada a lo largo de este ultimo. La arenisca se fue hundiendo gradualmente.
Estructura de inclinación y falla Se ha mostrado que después que se forma un Cambers, los estratos mas competentes pueden deslizarse pendiente abajo, romperse y desarrollar una estructura de “inclinación y falla”.
Comba La figura ilustra una comba, después que la erosión corto el valle, la débil arcilla del Lias superior formo una combadura hacia arriba. La estructura resultante es un anticlinal, pero no es de origen tectónico.
Deslizamientos de tierra Los deslizamientos de tierra han sido descritos extensamente, la figura adjunta ilustra una de las muchas clases de deslizamientos. Los bloques están separados entre si por fracturas que, en todo el sentido de la palabra, son fallas, pero de origen no tectónico.
Compactación diferencial de sedimentos Algunos pliegues, anticlinales y sinclinales, se deben a movimientos hacia debajo de masas de roca directamente bajo la influencia de la gravedad. Aunque los anticlinales que resultan de la compactación diferencial de sedimentos sobre colinas sepultadas tienen inclinaciones comparativamente pequeñas, forman trampas importantes para la acumulación de petróleo. Para facilitar la ilustración, estos sedimentos se muestran como horizontales. Si algún tiempo después los sedimentos se compactan. Consecuentemente, los estratos mas altos se inclinaran hacia afuera desde el centro de la colina sepultada.
2.- Procesos químicos Las aguas en evaporación depositan, comúnmente, sulfato de calcio en forma de anhidrita. Subsecuentemente se agrega para convertir la anhidrita en yeso, y el aumento de volumen es de aproximadamente 40 %. Si los estratos son horizontales y toda la expansión tiene lugar hacia arriba, los estratos engrosan, pero no se desarrollan pliegues. No obstante, si la expansión es horizontal se originan fuerzas compresivas que producen plegamiento. Los pliegues resultantes son pequeños, con una altura de solamente pocos milímetros, o, como máximo de unos pocos metros. Además el yeso no es una roca abundante.
Si se disuelven estratos subhorizontales de sal, o de alguna otra roca, las formaciones suprayacentes se hundirán irregularmente formando cuencas y domos. La figura adjunta ilustra este tipo de estructura. Es un mapa de líneas estructurales sobre el tope de la formación Ruster. Las líneas estructurales coinciden con aquellos lugares donde la sal ha sido poco y mayormente disuelta.
3.- Glaciación El hielo glacial, empujado contra la pendiente empinada de una cuesta, puede plegar los sedimentos, si estos se encuentran poco consolidados. Además el hielo puede pasar por sobre sedimentos débiles produciendo pliegues de arrastre. (Sharp) ha descrito involuciones periglaciales. Algunos de los estratos de arena, limo y arcilla glaciofluviales están completamente deformados. Masas irregulares de limo y arcilla intruyen la arena. Los rasgos estructurales de este tipo están confinados a una zona que se encuentra metros debajo de la superficie.
Deformación contemporánea En sedimentos blandos se puede formar pliegues y fallas debido al deslizamiento por pendientes suaves. El eje de los pliegues y el rumbo de las fallas serán perpendiculares a la dirección en la cual se deslizan los sedimentos. Los planos axiales de los pliegues, y las fallas se inclinan en la dirección desde la cual viene el deslizamiento. Aunque ninguno de los estratos estaba consolidado en ese momento, algunos eran mas competentes que otros. Los sedimentos suprayacentes se deslizan sin deformación, y en consecuencia los pliegues en los estratos incompetentes son análogos a pliegues de arrastre.
Los estratos de fango blando, arena y limo abisal se pueden deslizar por varias razones. Un pequeño aumento de la inclinación, una deposición local excesiva o un terremoto pueden poner en movimiento masas de lodo y limo abisal. Puede haber también grandes deslizamientos relacionados con la formación de fallas contemporáneas. Puede ser difícil distinguir entre las características resultantes de deformación contemporánea y aquellas debidas a fuerzas posteriores. Si como se observa a veces los pliegues están truncados por estratos mas jóvenes de la misma serie sedimentaria, como se muestra en la figura adjunta, es evidente que la deformación fue contemporánea.
