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Índice Introducción…………………………………………… Introducción……………… ……………………………………………………… …………………………..Pag.4 ..Pag.4 Esfuerzos y Deformaciones en la Litosfera………………………………… Litosfera………………………………… Pag.5 1) eolog!a Estructural……………………………………… Estructural………………………………………………………….. ………………….. Pag.5 ") Esfuerzo y #i$os de Esfuerzos……………………………………………… Esfuerzos……………………………………………… Pag.5 ".1)Esfuerzo de com$resión………………………………… com$resión………………………………………… ……… … Pag.5 ".")Esfuerzo tensional………………… tensional…………………………………………… ……………………………..… …..… Pag.% ".&)Esfuerzo de cizalla……………………… cizalla………………………………………………… …………………………… … Pag.% &) Deformación' (n camio de forma causado $or el esfuerzo…………. Pag.* &.1)+i,eles estructurales……………… estructurales…………………………………………… ……………………………….. ….. Pag.* &.1.1) +i,el estructural su$erior……………………………..… su$erior……………………………..… Pag.* &.1.") +i,el estructural medio………………………………….. medio………………………………….. Pag.&.1.&) +i,el estructural inferior………………………………... inferior………………………………... Pag.&.") #i$os de deformación…………………….…….………………… deformación…………………….…….………………… Pag. &.".1)Deformación El/stica…………………………………..….. El/stica…………………………………..….. Pag. &.".")Deformación 0r/gil…….………………………………… 0r/gil…….………………………………… Pag. &.".&)Deformación Dctil…………………………………….… Dctil…………………………………….….... Pag. &.&)0actores 2ue afectan a la resistencia de las rocas………… . Pag.13 &.&.1)#em$eratura…………….…… &.&.1)#em$eratura…………….……………………………… ……………………………… …… Pag.13 &.&.")Presión de confinamiento…………… confinamiento………………………………….. …………………….. Pag.13 &.&.&)egn el ti$o de roca……………………………………….. roca……………………………………….. Pag.11 &.&.4)#iem$o…………………………………… &.&.4)#iem$o……………………………………….……………….. ….……………….. Pag.11 &.4) Esfuerzos 0ormados $or $ or Deformación Dctil…………….…. Pag.11 &.4.1)Pliegues…………………………………………… &.4.1)Pliegues……………… ………………………………….… …….… Pag.1" &.4.1.1) nticlinales y inclinales…………………… Pag.1"
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&.4.1.") Domos y 6uetas…………………………….. Pag.1& &.5)Estructuras formadas $or deformación fr/gil……………… Pag.14 &.5.1)0allas………………………………………………………… &.5.1)0allas……………………………………………… ………… Pag.14 &.5.1.1)0allas con des$lazamiento ,ertical………………. Pag.14 &.5.1.1.1)0allas normales……………………..……….. Pag.14 &.5.1.1.")0allas in,ersas………………………………… Pag.15 &.5.1.1.&)6aalgamientos………………………………. &.5.1.1.&)6aalgamientos………… ……………………. Pag.15 &.5.1.")0allas con deslazamiento 7orizontal……………… Pag.1% &.5.1.".1)Diaclasas………………………….…………… &.5.1.".1)Diaclasas……………… ………….…………….. Pag.1% 4)Dirección y 8uzamiento……………………… 8uzamiento…………………………...………………… …...………………………. ……. Pag.1* 4.1)Dirección………………………………………… 4.1)Dirección……………… …………………………..…………………. ..…………………. Pag.1* 4.")8uzamiento…………………………………………. 4.")8uzamiento……………… …………………………..……………… .……………… Pag.1* 5)8iliograf!a……………………………………… 5)8iliograf!a………………………………………………..…………… ………..……………… … Pag.1-
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El prop propósi ósito to de este este trab trabaj ajo o de inve invest stig igac ació ión n es expli explicar car cómo cómo suced suceden en los los diferen diferentes tes tipos tipos de deforma deformacio ciones nes en la litosf litosfera era debido debido a diferen diferentes tes tipos tipos de esfuerzos, que originan fallas, pliegues, que nos permiten interpretar procesos geológicos geológicos cotidianos cotidianos con los que se encuentra en la Tierra Tierra y en la ingeniería ingeniería del desarrollo de obras civiles. También nos ayudara a entender el comportamiento de dic dicas as fall fallas as y plie pliegu gues es afec afecta tand ndo o a la estr estruct uctura ura de la superf superfic icie ie terre terrest stre re transform!ndola día a día desde el origen de la Tierra.
Esfuerzos y Deformaciones en la Litosfera
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1. e eol olog og!a !a Est Estru ruct ctur ural al "a geología estructural es quien se encarga del estudio directo de algunas disci discipl plin inas as geol geológi ógica cas s tale tales s como como la mec! mec!ni nica ca de suel suelos os,, de roca rocas s y la geotecnia. "a importancia de esta disciplina geológica para la sociedad se manifiesta particularmente en dos campos# en forma de proyectos en estudio para obras de ingeniería $edificación, obras lineales, aprovecamientos idr!ulicos, etc.% y como como erra errami mien enta ta de preve prevenc nció ión n para para la miti mitiga gaci ción ón y cont control rol de ries riesgos gos geológicos. &ebido a que oy en día no se concibe una obra importante de inge ngenier nieríía
o
arqu arquit itec ecttura ura
sin sin
que que
prev previa iame ment nte e
se ay aya
real realiz izad ado o
el
correspondiente informe geológico del terreno donde se va a asentar.
". Esfuer Esfuerzo zo y #i$os #i$os de Esfu Esfuerz erzos os &e la experiencia experiencia cotidiana cotidiana sabemos que para realizar una acción se necesita de una fuerza, ya sea al abrir una puerta, una lata de cerveza. 'ara describir las fuerzas que deforman las rocas, los geólogos utilizan el término esfuerzo. "a magnitud del esfuerzo no es solamente una función de la cantidad de fuerza aplicada, aplicada, también va relacionada relacionada al !rea sobre la que act(a. )uando se abla de esfuerzos se ace referencia a la fuerza aplicada a un !rea determinada de roca. roca. "a unid unidad ad de medi medida da m!s m!s abi abitu tual al es el *ilo *ilogr gram amo o por por centí centíme metr tro o cuad cuadrad rado o $*g+ $*g+cm cm%. %. En la natur natural aleza eza,, seg(n seg(n la dire direcc cció ión n de las las fuer fuerzas zas aplicadas, el esfuerzo puede reconocerse en tres variedades- la compresión, la tensión y la cizalla que también se les conoce como esfuerzos diferenciales
".1. Esfuerzo de com$resión ucede cuando se aplica un esfuerzo de direcciones diferentes que comprime y acorta un cuerpo. /ayormente est!n asociados m!s a menudo con los límites de placas convergentes. )uando las placas colisionan tienden a acortar y engrosar la corteza terrestre pleg!ndose, fluyendo o fractur!ndose.
".".
Esfuerzo ten tensi sio onal
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uce ucede de cuando cuando tien tiende de a separ separar ar una una unid unidad ad rocosa rocosa.. /ayorm /ayormen ente te est! est!n n asocia asociados dos a los límites límites de placas placas diverge divergente ntes, s, donde donde las placas placas se est!n est!n separando, los esfuerzos tensionales tienden a estirar y alargar los cuerpos rocosos situados en la corteza superior mediante el desplazamiento a lo largo de las fallas.
".&.
Esfuerzo de de ci cizalla
e da cuando el movimiento de una parte de un cuerpo rocoso sobre otro. )uan )uando do las las roca rocas s se defo deform rman an suel suele e prod produc ucir irse se desl desliz izam amie ient nto o en las las superf superfici icies es de debili debilidad dad parale paralelas las y estrec estrecame amente nte espaci espaciadas adas,, como como las superficies de foliación y las microfallas. El esfuerzo de cizalla provoca que grandes segmentos de la corteza terrestre se deslicen orizontalmente unos sobre otros.
&. Deformació Deformación' n' (n camio camio de forma forma causado causado $or $or el esfuerzo esfuerzo
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e refiere a cambios de forma, posición u orientación de un cuerpo rocoso. )uando las capas sedimentarias planas se elevan e inclinan, sus orientaciones cambia cambian n pero pero su tama0o tama0o y su forma forma origin originale ales s se conserv conservan. an. El esfuerz esfuerzo o también puede provocar un cambio en el tama0o y forma del cuerpo rocoso. "as condiciones y ambientes de deformación de las rocas son muy variados, ya que pueden pueden encontr encontrarse arse desde nivele niveles s muy super1cia super1ciales les asta asta los 23 *ilóme *ilómetro tros s de profun profundid didad. ad. 4eneral 4eneralment mente, e, las condic condicion iones es de presió presión n y de temperatura bajo las que se desarrollan son de asta m!s de 53 *ilo bares $usado para medir la presión% y m!s de 5.333 6). 'ara poder interpretar las condiciones de formación de cada estructura, es necesario asociarla a un nivel estructural.
&.1. +i,eles estructurales e entiende por nivel estructural cada uno de los dominios de la corteza en que los mecanismos dominantes de la deformación permanecen iguales, lo que nos ace ace refe refere renc ncia ia
a los los dife difere rent ntes es domi domini nios os que que gene genera ralm lmen ente te est! est!n n
superpuestos que se encuentran por debajo de la superficie terrestre. )omo es lógi lógico co,, a medi medida da que que nos nos enco encont ntra ramo mos s en nive nivele les s m!s m!s prof profun undo dos, s, las las condiciones de presión y temperatura se incrementan, por lo que las rocas adquieren un comportamiento m!s d(ctil.
&.1.1. +i,el estructural su$erior e localiza desde la superficie del terreno $seg(n la altitud en cada lugar% asta la cota 3 m, que sirve como referencia, aunque puede llegar a m!s profundidad. "a presión y temperatura no son muy elevadas y las rocas tienen un comportamiento fr!gil- donde predominan las fallas.
&.1.". +i,el estructural medio
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e sit(a entre la cota 3 m y unos 2.333 m de profundidad. profundidad. &onde predominan predominan la flexión debido al comportamiento d(ctil de las rocas- son característicos de este nivel los pliegues.
&.1.&. +i,el estructural inferior Es el nivel del metamorfismo, y como media se localiza entre los 2.333 m y los 7.333 o 53.333 m de profundidad. En los niveles m!s superficiales domina el aplanamiento, con el frente superior de esquistosidad. 8 mayor profundidad predo predomi mina nan n estr estruc uctu turas ras de fluj flujo, o, con con plie pliegue gues s acomp acompa0a a0ados dos siem siempr pre e de esquistosidad y foliación. u límite inferior viene marcado por el inicio de la fusión y la presencia del granito de anatexia.
&.". &.".
#i$os $os de def deforma ormaci ció ón
8unque cada tipo de roca se deforma de manera diferente, se determinaron las características generales de deformación de las rocas, se dan tres tipos de deformaciones# el!stica, fr!gil y d(ctil.
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&.".1.Deformación El/stica 8l aplicar un esfuerzo la roca tiende a deformarse el!sticamente estir!ndose como una banda de goma, al cesar el esfuerzo la roca volver! a su forma original En general, las rocas son poco el!sticas en niveles muy superficiales de la corteza terrestre, pero sí pueden serlo cuando se encuentran sometidas a una gran presión litost!tica y niveles m!s profundos $9igura 5%..
&.".". Deformación 0r/gil :na vez que el limite el!stico $resistencia% es sobrepasado las rocas tienden a frac fractu tura rars rse e en pequ peque0 e0os os troz trozos os,, romp rompie iend ndo o los los enla enlace ces s quím químic icos os que que mantienen unido un material $9igura 5%..
&.".&. Deformación Dctil Es el tipo de flujo en estado sólido que produce un cambio en el tama0o y la forma de un objeto sin fracturarlo. Es la consecuencia de la ruptura de algunos enlaces químicos, mientras otros son creados lo que les permite cambiar de forma $9igura 5%.
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&.&. &. &.
0act 0actor ores es 2ue 2ue afec afecta tan n a la resi resist sten enci ciaa de las las rocas rocas
"os factores que influyen en la resistencia de las rocas son la temperatura, la presión, tipo de roca y el tiempo.
&.&.1. &.& .1. #em$er em$eratu atura ra &onde las temperaturas son elevadas $profundidad de la corteza terrestre% tienden a deformarse d(ctilmente y a fluir, mientras que a bajas temperaturas $superficie terrestre% las rocas son sólidas y se fracturan.
&.&.".. Presión &.&." Presión de confinamie confinamiento nto "a presión aumenta seg(n la profundidad. "a cual aprieta los materiales de la corteza terrestre. 'or consiguiente las rocas est!n enterradas en profundidades se mantienen juntas por la inmensa presión y tienden a fluir, m!s que a fracturarse.
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&.&.&. &.& .&. egn egn el ti$o ti$o de roca roca "a composición mineral, el ambiente físico y la textura influyen en cómo se deformara la roca. :na roca cristalina con enlaces moleculares fuertes se romper! por fractura fr!gil, mientras que una roca sedimentaria débilmente cementada o rocas metamórficas que contienen zonas de fragilidad como la foliación, son m!s susceptibles a experimentar flujo d(ctil. "as rocas débiles generalmente tienden a comportarse de una manera d(ctil. in embargo las rocas ígneas y algunas metamórficas tienden a ser fuertes y quebradizas, p!ralo cual tiene que aber un esfuerzo superior a su resistencia. 8 mayor profundidad las resistencias de las rocas disminuyen significativamente.
&.&. &.&.4. 4. #iem #iem$o $o 8l observar los escenarios cotidianos pueden observarse los efectos del tiempo en la deformación de las rocas, por ejemplo se sabe que los bancos de marmol se unden por su propio peso después de un cierto periodo de tiempo aproximadamente 533 a0os. En general cuando las fuerzas tectónicas se aplican lentamente, las rocas tienden a exibir un comportamiento d(ctil, y a deformarse fluyendo y pleg!ndose, variando la intensidad y la frecuencia de los esfuerzos.
&.4. &. 4.
Esfu Esfuer erzo zos s 0orm 0ormado ados s $or $or Defo Deform rmac ació ión n Dct Dctil il
&ebido a que los pliegues son rasgos comunes en rocas sedimentaras deformadas, sabemos que las rocas pueden plegarse sin romperse a lo que llamaremos pliegues.
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&.4.1.Pliegues :na roca se pliega cuando una superficie de referencia definida antes del plegamiento como plana se transforma en una superficie curva. El plegamiento es tant tanto o mayor mayor cuant cuanto o m!s m!s numer numeros osas as y fuert fuertes es son son las las varia variaci cion ones es de buzamiento $inclinación%. "as rocas en las que se aprecia el plegamiento con mayor facilidad facilidad son las sedimentarias, sedimentarias, cuyos planos de estratifica estratificación ción $capas% se muestran como buenos planos de referencia, tenemos dos tipos de pliegues anticlinales y sinclinales.
&.4. &. 4.1. 1.1. 1.
nti nticl clin inal ales es y in incl clin inal ales es
"os pliegues anticlinales se forman casi siempre por plegamiento convexo o ascendente en el que los materiales m!s antiguos se localizan en el n(cleo. /ientras que los pliegues sinclinales presentan un pliegue arqueado o con la convexidad descendente en el que los materiales m!s modernos se localizan en el n(cleo. &ependiendo de orientación los pliegues se describen como simé simétr tric icos os y anti anti simé simétr tric icos os.. eg( eg(n n su plan plano o axia axiall pued pueden en ser ser rect rectos os,, inclinados, tumbados.
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&.4. &.4.1. 1.". ". Domo Domoss y 6ue 6ueta tass 4randes elevaciones de las rocas del basamento pueden deformar la cubierta de estratos sedimentarios superiores y generan grandes pliegues. )uando este movimiento ascendente produce una estructura circular o levemente alargada, la estructura se denomina domo. "as estructuras descendentes que tienen una forma similar se denominan cubetas "os domos también pueden formarse por intrusión del magma $lacolitos%. &ado a que las grandes cubetas contienen estratos sedimentarios inclinados seg(n !ngulos muy peque0os, suelen identificarse por la edad de las rocas que las componen, las rocas m!s jóvenes se encuentran m!s cerca al centro y las m!s antiguas en los flancos. En el domo se observa todo lo contrario donde las rocas m!s jóvenes est!n en los flancos y las m!s antiguas m!s cerca al centro.
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9igura 2
&.5. &. 5.
Estr Estruc uctu tura ras s forma formada das s $or def defor orma maci ción ón fr/g fr/gil il
e produce cuando los esfuerzos superan la resistencia de una roca aciendo que se rompa o se fracture. En la corteza superior, asta profundidades de 53 *m, las rocas tienden a exibir comportamiento quebradizo o formación de fallas. )uando las fuerzas tectónicas acen que la corteza se cambe acia arriba, las rocas que ay cerca de la superficie se estiran y se separan para formar una fractura llamada diaclasa. "a diferencia est! en que los esfuerzos de cizalla ace que las rocas de uno de los lados se muevan respecto a las rocas del otro lado, lo cual las fallas implican un desplazamiento mientras que en las diaclasas no.
&.5. &.5.1. 1. 0all 0allas as on on frac fractu tura ras s en la cort cortez eza a a lo larg largo o de las las cual cuales es a teni tenido do luga lugarr un desplazamie desplazamiento nto apreciable. us longitudes en planta planta pueden ser desde pocos metros asta centenares de *ilómetros, como por ejemplo la de an 8ndrés en
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)alifo )aliforni rnia. a. "os movimi movimient entos os repent repentino inos s de las fallas fallas son normal normalmen mente te los responsables de la mayoría de los terremotos. "as fallas antiguas suelen ser inactivas.
&.5. &. 5.1. 1.1. 1.
0all 0allas as con con des$la des$laza zami mien ento to ,ert ,ertic ical al
on las fallas en las que el movimiento es fundamentalmente paralelo a la inclinación de la superficie. e a convertido en una pr!ctica com(n denominar a la superficie rocosa que esta inmediatamente por encima de la falla teco y a la superficie de roca inferior, muro.
&.5.1.1.1. &.5.1 .1.1. 0allas 0allas normales normales e produce con un desplazamiento vertical por esfuerzos distensivos cuando el bloque de teco se desplaza acia abajo con respecto al bloque de muro.
&.5.1.1.". &.5.1 .1.". 0allas 0allas in,ersas in,ersas e produce con un desplazamiento vertical por esfuerzos compresivos cuando el bloque de muro se desplaza acia arriba con respecto al bloque de teco.
&.5.1.1.&. &.5.1 .1.&. 6aalgamie 6aalgamientos ntos on fallas inversas, las cuales presentan una inclinación menor a 2;< de modo que el bloque de teco se mueve casi en orizontal sobre el bloque de muro.
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9igura ;
&.5. &. 5.1. 1.". ".
0all 0allas as con con deslaz deslazam amie ient nto o 7oriz 7orizon onta tall
on las fallas en las que el desplazamiento dominante y paralelo a la dirección de la superficie de la falla, &ebido a la ruptura de zona superficial se producen intensos terremotos. )iertas fallas de desplazamiento orizontal atraviesan la litosfera y acomodan el movimiento entre dos grandes placas de corteza es una falla direccional especial llamada falla transformada
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9igura =
&.5.1. &.5 .1.".1 ".1.. Dia Diacla clasas sas Entr Entre e las las estr estruct uctura uras s rocos rocosas as m!s m!s comu comunes nes se encu encuent entras ras las fract fractura uras s llamad llamadas as diacla diaclasas sas,, su caracte caracterís rístic tica a es que no present presente e despla desplazam zamien iento to alguno que se pueda apreciar. "a mayoría de las diaclasas se producen cuando se deforman las rocas de la corteza m!s externa a medida que los esfuerzos tensionales acen que la roca se rompa como una fractura fr!gil, aciendo que represente un riesgo para las construcciones de ingeniería.
4. Dire Direcci cción ón y 8uza 8uzami mien ento to 4.1. Dirección e refiere al !ngulo que forma con el norte geogr!fico y la línea que resulta de la inte inters rsec ecci ción ón de un plano plano ori orizo zont ntal al imagi imagina nario rio con la capa, capa, estr estrat ato o o estructura que se estudia. "a dirección de un pliegue es, el !ngulo que forma la proy proyec ecci ción ón del del eje eje del del plie pliegu gue e sobr sobre e un plan plano o ori orizo zont ntal al con con el nort norte e geogr!fico.
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El valor de la dirección suele darse de 36 a >36, a0adiendo si ese !ngulo con respecto al norte es acia el este o acia el oeste- por ejemplo ? ;@6 E. "a dirección del pliegue no tiene por qué coincidir con la dirección de los flancos de dico pliegue, aunque sí suelen ser parecidos.
4.".
8uzamiento
e define como el !ngulo que forma la capa o estructura estudiada con un plano orizontal imaginario, medido en la línea de m!xima pendiente de la capa. El sentido del buzamiento de un plano es el !ngulo que forma la proyección de la línea de m!xima pendiente en un plano orizontal orizontal con el norte geogr!fico geogr!fico e indica acia dónde se inclina la capa en relación con el norte- por ejemplo, 2;6 E o @36 E El sentido del buzamiento de un plano es siempre perpendicular a la dirección del plano. 'or lo general, cuando se abla de buzamiento buzamiento del pliegue se ace referencia al !ngulo de inmersión
5. 8I8LI:90I AEdición, EdBard C. Tarbuc* D 9rederic* . "utgens $33;%, )iencias de la Tierra, una introducción a la 4eología 9ísica ,cap. 53, @3A@2@. A/anuel 4arcía Fodríguez $35%, $ 35%, Giología y 4eología, cap. 55.
