GEOLOGIA ESTRUCTURAL 1ER PARCIAL
TEMA 1. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL La geologia estructural se ocupa de estudiar las deformaciones de la corteza terrestre es decir estudia la ar!uitectura !ue se "a formado principalmente en la corteza terrestre dentro de estas estructuras se consideran a los pliegues fallas diaclasas #unturas cla$i#as !ue en %ltima instancia se encuentra dentro el grupo de fracturas&
Rumbo: es la direcci'n !ue adopta un estrato respecto del norte magn(tico& Buzamiento: es la direcci'n de m)*ima pendiente de un plano de estrato o el )ngulo formado entre el plano de estratificaci'n + un plano "orizontal imaginario& Azimut: )ngulo ,arrido por la direcci'n de un estrato respecto al norte magnetico& Cuestionamientos para conocer el comportamiento de las rocas-
¿Cuál es la estu!tua" .urante un tra,a#o de campo el in$estigador se encuentra con alg%n tipo de estructura + para determinarla re!uiere de un an)lisis !ue permita clasificar dic"a estructura& Si se trata de un pliegue anticlinal lo primero !ue se de,er) realizar ser) la interpretaci'n de esta estructura en las fotograf/as a(reas !ue pertenecen al )rea de estudio en dic"a interpretaci'n se de,er)n apreciar los rum,os + ,uzamientos de los estratos !ue "an formado un pliegue luego se tendr) !ue registrar en la fotograf/a la direcci'n de dic"a estructura mediante la pro+ecci'n de su e#e a*ial& 0ediante la pro+ecci'n de su e#e a*ial cu+o e#e esta orientado siguiendo la direcci'n de cadenas de montaas en algunos casos + el rum,o de los estratos se mide en el terreno en los lugares donde se o,ser$a las inclinaciones de dic"as capas& ¿Ba#o $ue !on%i!iones se &a 'oma%o la estu!tua" .entro !ue se re!uieren para plegar los estratos se puede por e#emplo-laslacondiciones naturaleza litol'gica las propiedades f/sicas las causas de loscitar esfuerzos teut'nicos 2de compresi'n de tensi'n etc&3 .entro la naturaleza litol'gica de contempla a la elasticidad plasticidad + ruptura + dentro las propiedades f/sicas se determina la porosidad la permea,ilidad el matri* el cemento adem)s de la composici'n mineralogica& Las causas para !ue se plieguen los estratos normalmente proceden del mo$imiento de placas aun!ue pueden tener otras causas pero difieren de la anterior&
¿Cuán%o se &a (o%u!i%o la estu!tua" Para $er cuando se "a producido una determinada estructura tectonica necesariamente de,e aplicar criterios geol'gicos + conocimientos so,re los acontecimientos geol'gicos suscitados a tra$(s del tiempo geol'gico& Uno de estos criterios puede ser la determinaci'n del terreno de la direcci'n del e#e a*ial de un pliegue seg%n esto se puede asumir a !ue e$ento tectonico corresponde dic"a estructura para ello ser) necesario referirse a la ta,la del tiempo geol'gico sa,iendo !ue "u,ieron $arios e$entos oo)*ni!os !ue caracterizan a determinadas estructuras por e#emplo- en territorio ,oli$iano se "a $isto !ue los e#es a*iales de los
pliegues de edades mas recientes tienen direcciones casi norte4sur por lo menos desde 5acui,a "asta santa cruz a partir de a"/ cam,ia de direcci'n "acia el noroeste "asta alcanzar la frontera con el Per% todo esto ocurre en la fa#a su,andina + adem)s estas estructuras pertenecen a la orog(nesis andina& La presencia de un pliegue anticlinal de edad reciente 20ESO6OICA3 tiene mas posi,ilidades de estar en asociaci'n con los fluidos antes !ue los pliegues antiguos 2PALEO6OICO3&
+m(otan!ia %e la )eolo),a estu!tual I0POPORTA7CIA ACA.E0ICA- se trata de a$eriguar los e$entos orog(nicos !ue se "an producido a tra$(s del tiempo geol'gico para conocer las deformaciones a las !ue fueron sometidas& I0PORTA7CIA PR8CTICA- de su conocimiento + de su $erificaci'n depende la posi,ilidad de estar relacionado con la u,icaci'n de alg%n fluido adem)s su u,icaci'n en el terreno es gra$itante para ad!uirir tal importancia& Otra de las aplicaciones esta relacionada con las o,ras ci$iles por e#emplo- en una zona sumamente fracturada es dif/cil emplazar una o,ra ci$il a no ser !ue se apli!ue correcti$os& En la actualidad el uso de la geolog/a estructural en o,ras similares es importante para garantizar dic"as o,ras por e#emplo- la u,icaci'n de una represa para irrigaci'n& TEMA -. R+/C++OS MECA/+COS La materia esta su#eta a deformaciones !ue ocurren en la corteza terrestre de,ido a acciones de esfuerzo + deformaci'n !ue se producen peri'dicamente& Lo !ue ocurre es !ue los componentes /ntimos de la materia son los !ue reaccionan ante un esfuerzo& Las rocas tam,i(n se consideran materia + desde ese punto de $ista a!uellas est)n formadas por part/culas menores llamadas )tomos los cuales no son percepti,les pero cuando son sometidas al microscopio electr'nico se puede conocer sus propiedades a la $es los )tomos est)n formados por part/culas mas pe!ueas como el prot'n neutron + electr'n& Los )tomos al ser parte de la materia se encuentran en diferentes estados li!uido solid' +Las gaseoso aun!ue e*isten algunosmanera estadoscuando intermedios como el pl)stico o el de semis'lido& rocas reaccionan de diferente son sometidas a esfuerzos tal modo !ue dic"as rocas ofrecen diferente comportamiento&
Es'uezo: se refiere al principio de acci'n + reacci'n de la materia cuando esta es sometida a un esfuerzo normalmente para cada acci'n e*iste una reacci'n e#emplo- el e!uili,rio isostatico !ue cuando "a+ un esfuerzo se dice !ue "a+ un dese!uili,rio isostatico por le$antamiento de un ,lo!ue de la corteza + el "undimiento del ,lo!ue $ecino& 0ientras !ue la fuerza se representa por un $ector direccional cu+a magnitud depende de la intensidad de la fuerza& 0e'oma!in: no es mas !ue el resultado de un esfuerzo !ue puede ocasionar el cam,io de forma + $olumen de la materia para este efecto se "a formulado la le+ la proporcionalidad !ue dice2la %e'oma!in es (o(o!ional al es'uezo3 Esta le+ solamente es $alida para a!uellas rocas !ue tienen la propiedad de la elasti!i%a%.
.onde el "om,re no tiene capacidad de perci,irlas + solamente se asume !ue las on%as s,smi!as natuales pueden producir deformaci'n por elasticidad&
Elasti!i%a%: es cuando la roca al ser sometida a un esfuerzo se deforma dic"a roca !ueda deformada mientras dura el esfuerzo pero cuando se retira la roca $uel$e a su estado inicial& lasti!i%a%: es cuando la roca al ser sometida a un esfuerzo se deforma pero cuando se retira dic"o esfuerzo la deformaci'n se mantiene o sencillamente la roca reco,ra parcialmente su estado inicial& Ru(tua: la ruptura tam,i(n es una deformaci'n producida por esfuerzo pero cuando se retira dic"o esfuerzo las rupturas se mantienen + aun pueden ser reacti$adas por esfuerzos posteriores& .e una manera general todas las rocas poseen las 9 propiedades + solamente se diferencian por el tiempo de duraci'n&
0e'oma!in (lásti!a: como se "a indicado la deformaci'n pl)stica se produce en a!uellas rocas cu+as part/culas tienen distinto comportamiento cuando son sometidas a esfuerzos& El comportamiento puede darse comoMo4imientos ota!ionales: los mo$imientos rotacionales se refieren al mo$imiento independiente de las part/culas de una roca cuando est)n su#etas a esfuerzos de compresi'n se asume !ue dic"os mo$imientos son independientes + se considera !ue dic"as part/culas alrededor de un e#e principal& Mo4imientos tasna!ionales: este tipo de mo$imiento es diferente al anterior por!ue se produce el desplazamiento de las part/culas siguiendo planos de separaci'n 2S1 S: Sn3& Es mu+ pro,a,le !ue este caso sea el mas frecuente por!ue in$estigaciones realizadas en el terreno indica !ue un estrato puede desplazarse del estrato $ecino& Mo4imientos en ma!la: este tipo de mo$imiento es menos conocido + por tanto su mecanismo es mas !ue todo idealizado se trata de dos planos opuestos !ue contienen a las part/culas de la materia + comparten un e#e principal S1& Como se$era las 9 formas de comportamiento de las part/culas de una roca no implica la total realidad de lo !ue acontece con dic"as part/culas por!ue en las rocas metam'rficas por e#emplo + so,re todo en las plasticas como la lutita; cu+os constitu+entes minerales 2macas3 se encuentran dispuestas en forma perpendicular a la direcci'n del esfuerzo este ec"o da lugar a !ue se formen planos paralelos f)cilmente separa,les + conocidos en el comercio como la#as.
Tema 5. L+EGUES 6 LEGAM+E/TOS Un pliegue es una ola u onda formada por los estratos o formaciones de,ido a la acci'n de esfuerzos compresi$os& 2la reacci'n en sudamerica es el escudo ,rasilero +a !ue la acci'n $iene de oeste a este3&
le)amiento: es un con#unto de pliegues formados por estratos + formaciones de,ido a esfuerzos compresionales& En una in$estigaci'n tectonica la identificaci'n so,re el tipo de plegamientos a+uda en la clasificaci'n de los ciclos !ue pudieron "a,er producido determinados tipos de plegamientos& Clasi'i!a!in %e (lie)ues se)7n al (osi!in %el (lano a8ial E#e a8ial es una linea !ue resulta de la interseccion del (lano %e estati'i!a!in con el (lano a8ial de un pliegue& lano a8ial es a!uel plano !ue di$ide a un pliegue en dos partes iguales& Limbo es la parte lateral de un pliegue o tam,i(n se puede definir como un lado del pliegue por tanto un pliegue tiene dos lim,os& Seno representa la parte mas ,a#a de un pliegue + esta conformado por una linea recta& Los pliegues se pueden clasificar seg%n la posici'n del plano a*ial en- (lie)ue 9S+MTR+CO; AS+MTR+CO;
!&anela&
Cesta: es el punto !ue se encuentra en al parte mas alta de un pliegue anticlinal& Los fluidos tienen la posi,ilidad de encontrarse en esta& C&anela: una c"arnela se puede definir como el punto de m)*ima cur$atura de un pliegue o tam,i(n como el lugar de !uie,re de un pliegue& lie)ue sim*ti!o: en un pliegue sim(trico se confunde el e#e a*ial con la cresta + la c"arnela pero el plano a*ial es $ertical los lim,os se dirigen en direcci'n opuesta + sus angulos son iguales& lie)ue asim*ti!o: en un pliegue asim(trico el plano a*ial esta ligeramente inclinado el e#e a*ial la cresta + la c"arnela se encuentran desplazados mientras !ue los lim,os est)n en direcci'n opuesta + sus )ngulos son diferentes& en pliegue $olcado laparalelos cresta la+ c"arnela + eliguales& e#e a*ial se encuentran lie)ue 4ol!a%o: desplazados los lim,os generalmente sus )ngulos
lie)ue e!umbente: en un pliegue recum,ente los lim,os son paralelos + por tanto sus )ngulos son iguales mientras !ue la cresta se encuentra considera,lemente desplazada del e#e a*ial as/ como de la c"arnela& E*isten otra clasificaci'n de pliegues en- (lie)ues 9anti!linales > sin!linales=
lie)ues anti!linales: geom(tricamente un pliegue anticlinal se define como un pliegue con$e*o tam,i(n se puede definir como un pliegue cu+os estratos mas antiguos se encuentran en la parte central de dic"o pliegue + los estratos mas recientes forman la en$oltura o se encuentran en la periferie de dic"a estructura& lie)ue sin!linal: geom(tricamente un pliegue sinclinal se define como un pliegue c'nca$o pero tam,i(n se puede decir !ue es un pliegue cu+os estratos mas antiguos forman la periferie o en$oltura de dic"a estructura + los estratos mas recientes se encuentran en la parte superior de la misma&
Estas : estructuras tectonicas son frecuentes en las distintas zonas fisiogr)ficas de
lie)ues buzantes: los plieguez ,uzantes son a!uellos cu+o e#e a*ial tiene la particularidad de estar inclinado es decir presenta cierto angulo respecto de la "orizontal as/ mismo tiene la particularidad de !ue los estratos mas antiguos !ue forma el pliegue ,uzante se encuentra en la parte mas alta de dic"o pliegue mientras !ue los estratos mas recientes se encuentran en la parte ,a#a de dic"a estructura& Este tipo de estructura es ,ien re!uerida en una e*ploraci'n geol'gica por!ue encontrar un pliegue ,uzante en una regi'n petrol/fera puede ser indicati$o de la presencia de fluidos tal el caso del pliegue anticlinal ,uzante !ue se encuentra en el campo San Antonio& lie)ue %oblemente buzante: se trata de una estructura parecida a la anterior pero se diferencia por!ue el e#e a*ial de esta estructura se encuentra inclinada en am,os e*tremos& As/ mismo los estratos mas antiguos aparecen en la parte mas alta de dic"a estructura + los estratos mas #'$enes en la parte ,a#a o formando la en$oltura del pliegue anticlinal do,lemente ,uzante& Este tipo de estructura tectonica no es frecuente encontrar en )reas de ingreso "idrocar,urifero pero si se logra identificar su presencia podr/a tratarse de una estructura con posi,ilidades de alo#ar al petr'leo& Su sola identificaci'n en el terreno permitir) pro+ectar un programa de tra,a#o de e*ploraci'n geol'gica& lie)ues %e !abal)amiento: en el pasado e*ist/a una confusi'n al nom,rar a estos pliegues como pliegues de so,recorrimiento + $ice$ersa& En la actualidad los pliegues de ca,algamiento se caracterizan fundamentalmente por la presencia de 9 particularidades propias de dic"a estructura como ser4 el ,lo!ue supra+acente se desplaza en el orden de las centenas de metros mientras !ue el ,lo!ue inferior se desplaza en menor longitud !ue el anterior& 4 El plano de falla !ue produce dic"o desplazamiento generalmente tiene una inclinaci'n !ue oscila entre 9=> + ?= u @=>& 4 El plano de falla normalmente corta a los estratos& Una particularidad importante de esta estructura es !ue el ,lo!ue inferior puede !uedar in$ertido o $olcado por efecto del fallamiento& Como e#emplo se puede citar la parte sur de la cordillera de a)uaa)ue. lie)ue %e sobe!oimiento:este tipo de estructura no se encuentra con frecuencia inclusi$e se dice !ue no e*iste en
estructura tal el caso de a!uel pliegue !ue se distri,u+e al oeste de la localidad de u>uni. Esta estructura presenta las siguientes caracter/sticas4 4 4
los ,lo!ues se desplazan en el orden de los il'metros 2Bm3 despu(s de un callamiento& El plano de falla tiene un )ngulo de inclinaci'n !ue oscila entre 9=> + D=> El plano de falla sigue una direcci'n casi paralela al plano de estratificaci'n de una formaci'n de naturaleza pl)stica&
Tema ?. MECA/+CA 0EL LEGAM+E/TO Como se "a indicado anteriormente para !ue e*ista plegamiento se de,e considerar el comportamiento de las rocas !ue forman estratos + formaciones los cuales presentan propiedades f/sicas !ue permiten la formaci'n de pliegues pero tam,i(n los "a+ estratos !ue se pliegan con dificultad o sencillamente llegan con ma+or facilidad al estado de ruptura& Para entender me#or dic"o comportamiento es preciso considerar tipos de plegamientos- (le)amientos 9(o 'le8ua; %e 'lu#o; (o !izalla; (o mo4imientos 4eti!ales=
le)amientos (o 'le8ua: este tipo de plegamiento se conoce tam,i(n con el nom,re de plegamiento $erdadero por!ue la naturaleza de los estratos !ue se pliegan permite el facil desarrollo de dic"a estructura aun cuando se trata se una intercalaci'n de estratos de diferente naturaleza tales como la lutita + la aenis!a; en este caso los estratos de arenisca para plegarse de,en tener espesores reducidos + adem)s estar intercalados con estratos de lutita tanto in'a como su(a>a!ente& Se $e !ue los efectos del esfuerzo de compresi'n en am,as litolog/as son diferentes en las areniscas se produce fracturamiento !ue aparentemente es el resultado de un esfuerzo de tensi'n despu(s del esfuerzo de compresi'n pero lo !ue ocurre es una etapa de rela#amiento !ue permite dic"o fracturamiento& En los estratos le lutita ocurre algo distinto es decir !ue cuando se produce el esfuerzo de compresi'n se forma un arrugamiento zona del n%cleo del pliegue de,ido a!uella propiedad conocida con el nom,reendela(lasti!i%a%.
lie)ues %e 'lu#o: los pliegues de flu#o tienen distinto comportamiento cuando son sometidos a esfuerzos de compresi'n& Este proceso generalmente ocurre en estratos predominantemente plasticos donde los constitu+entes minerales tienen la propiedad de migrar toda $ez !ue son sometidos a esfuerzos compresionales& Este proceso permite !ue el espesor en los flancos o lim,os de un pliegue se reduzcan + contrariamente el espesor en la parte mas alta de dic"o pliegue tripli!ue su espesor& le)amiento (o !izalla: el t(rmino de cizalla procede de cizeau* 2ti#era3 en realidad no se trata propiamente de un pliegue sino mas ,ien de un sistema de fracturamientos !ue da la apariencia de dic"a estructura& le)amiento (o mo4imiento 4eti!al: de manera seme#ante al anterior los pliegues producidos por mo$imientos $erticales no son pliegues $erdaderos + solamente se lo llama as/ por el ligero ar!ueamiento !ue presentan las capas de la corteza despu(s de
"a,erse producido dic"o mo$imiento en realidad no es mas !ue un le$antamiento de un ,lo!ue de la corteza terrestre por mo$imientos $erticales&