UNIDAD 3
Introducción
Ya sabemos que La Tierra es un planeta dinámico y que los responsables de dicho dinamismo son una serie de procesos que englobamos en dos tipos principales: endógenos y exógenos. Ambos necesitan de agentes o fuerzas impulsoras para que se produzca el cambio de los reliees. !ientras los procesos exógenos son originados por el accionar de los los agente agentess geomo geomorfo rfológ lógico icoss que que act"an act"an en la super superfic ficie ie de la cortez corteza# a# los proces procesos os endógenos endógenos son impulsados impulsados por fuerzas fuerzas de gran magnitud magnitud e intensidad intensidad que act"an act"an en el interior de la corteza y repercuten en el exterior de la misma# generando rasgos morfológicos conocidos como monta$as. monta$as. %stos procesos reciben reciben el nombre de procesos procesos tectónicos. tectónicos. %n general# cualquier rasgo de reliee notorio que este suficientemente eleado sobre los terrenos aleda$os como para tener una cumbre diferenciable es denominado como una monta$a. Algunos autores consideran que el desniel altim&trico a partir del cual un rasgo indiid indiidual ual conforma conforma una monta$a monta$a ronda los '(( metros. metros. Asimism Asimismo# o# reseran el t&rmino sierra para una serie de monta$as relacionadas por su posición cercana# dirección edad y manera manera de formac formación ión.. )i estas estas sierra sierrass se agrupa agrupan n en una una zona zona elead eleada a y elong elongad ada# a# ento entonc nces es se deno denomi mina nan n cord cordilille lera ras. s. *omo *omo esto estoss rasg rasgos os son son prod produc ucto to de proc proces esos os magmáticos y tectónicos que act"an sobre extensas regiones lineales de la corteza terrestre más que sobre sobre peque peque$as $as locali localida dades des aislad aisladas# as# entonc entonces es casi casi siempr siempre e las las monta$ monta$as as conforma conforman n sierras sierras o cordill cordilleras. eras. La configu configuraci ración ón final final que muestren muestren estas estas eleaci eleaciones ones estarán en directa relación tanto con la estructura geomorfológica heredada# como con la magnitud de los procesos endógenos generadores y la intensidad de los agentes externos que las modifican en la actualidad. Conceptos teóricos Vinculación entre la tectónica de placas y la Geología Estructural
*omo ya sabemos la mayor actiidad tectónica de la Tierra se produce en los l+mites de las placas litosf&ricas litosf&ricas donde dos placas placas en moimiento interact"an interact"an entre s+. ,or lo tanto# casi todas las monta$as y cordilleras de la Tierra se forman en los márgenes de placa actios donde se producen eentos orog&nicos inculados con deformación y fracturamiento de las roca rocass de la cort cortez eza# a# erup erupci cion ones es olc olcán ánic icas as## intr intrus usió ión n de cuer cuerpo poss magm magmát átic icos os y metamorfismo. -ir+amos entonces que los procesos tectónicos disparan tres eentos que Plutonism ismo, o, ulca ulcanis nismo mo y de!orm de!ormaci ación" ón"rup ruptur tura# a# gene genera ralm lmen ente te está están n inc incul ulad ados os:: Pluton ecor ecorde demos mos que un orógeno ó !a$a orog%nica es una región elongada y relatiamente angosta cercana a un margen continental tectónicamente actio# donde muchos o todos estos procesos han formado f ormado monta$as. *omo eidencia de lo mencionado consideremos los tres tipos de márgenes de placas: diergentes# diergentes# transformes y conergentes: conergentes: /. %n un margen margen diergen diergente te de dos placas placas oceánica oceánicass se ha formado formado la cadena cadena monta$os monta$osa a más larga del mundo# la cordillera centro0oceánica# mientras que en los márgenes dierg diergen entes tes en la cortez corteza a contin continent ental al produ producen cen la parti partició ción n de los los contin continen entes tes 1 ri!t continental2 como como es el caso del alle alle del 3frica 3frica orienta oriental#l# que se extie extiende nde en una dirección norte0sur en el sector central y este de 3frica. All+# se formaron las dos monta$as más altas del continente africano# los montes 4iliman5aro y 4enia# que son olcanes formados a lo largo de este rift. 6. %n los márgene márgeness de placa transfor transformes mes se desarrol desarrollan lan pocas pocas sierras sierras y en general general de ba5o ba5o reliee relatio. relatio. Las monta$as de )an )an 7abriel se formaron formaron por acción de la falla de de )an Andr&s en el oeste oeste de *alifornia. *alifornia. '.
8. %n los márgenes conergentes# se formaron la mayor+a de las grandes cordilleras del mundo# con excepción de las centro0oceánicas. ,or un parte la costa occidental de )udam&rica y por otra la región de los 9imalayas y los Alpes son e5emplos modernos de este tipo de ambiente tectónico. %n el primer caso la subducción resultante causó el leantamiento de los Andes# mientras que en los otros dos su eleación se ha debido al choque de la ndia con Asia y de %uropa con 3frica# respectiamente. Es!uer&o y De!ormación
%n las fa5as orog&nicas localizadas a lo largo de zonas con fuerte inestabilidad tectónica se producen fuertes deformaciones y fracturamiento de las rocas como resultado de los esfuerzos tectónicos a los que está sometida la corteza terrestre en dichos sitios. ;ustamente# la de!ormación es la distorsión o cambio de forma que resulta en un cuerpo rocoso luego de aplicar al mismo un esfuerzo . -ado que no hay materiales totalmente r+gidos# todo ob5eto sufre alg"n tipo de deformación cuando esta su5eto a esfuerzo. A"n el hierro o el cemento sufre deformación ante la aplicación de una presión por más lee que sea esta. %ntenderemos como Es!uer&o la cantidad de fuerza que actúa sobre una unidad de roca para cambiar su forma, su volumen o ambas. %ste esfuerzo puede aplicarse de manera homog&nea en todas direcciones lo que recibe el nombre de presión con!inante# o de manera diferencial seg"n direcciones predominantes lo que se denomina presión di!erencial. esulta particularmente releante en el cambio de forma de las unidades de roca de la corteza la presión diferencial. ,uede ocurrir que los esfuerzos presenten dos sentidos de presión opuestos pero conergentes# lo cual constituirá un es!uer&o compresio y dará por resultado un acortamiento del cuerpo rocoso sometido al esfuerzo. *ontrariamente# cuando los esfuerzos act"an en sentidos opuestos pero diergentes el cuerpo rocoso sentirá un es!uer&o tensional 1aliio de compresión2 que tenderá a alargar o separar la unidad afectada por el mismo. *uando las rocas son sometidas a esfuerzos que superan su propia resistencia comienzan a deformarse# normalmente doblándose# fluyendo o fracturándose. As+ las rocas de la corteza pueden responder al esfuerzo a las que son sometidas en áreas con tectonismo actio de tres maneras diferentes: de!ormación el'stica# de!ormación pl'stica y
encuentre la roca sometida al esfuerzo más probabilidades de deformarse. '. Presión. Las presiones altas faorecen el comportamiento plástico de las rocas. Act"a de similar manera que la temperatura. 8. Tiempo . %l esfuerzo actuante durante un tiempo largo faorece el comportamiento plástico de las rocas más que el esfuerzo aplicado instantáneamente. Los esfuerzo aplicados en forma lenta pueden eliminar completamente la ruptura al hacer fluir las rocas más que a fracturarlas. %n cambio# si el esfuerzo se aplica rápidamente 1como lo har+a un martillo2 las rocas mayoritariamente tenderán a fracturarse. Los estudiosos al analizar la deformación acusada por el esfuerzo intentan responder la siguiente pregunta....= Qué nos indican los rasgos geométricos rocosos de un determinado sector de la corteza sobre la magnitud , intensidad y dirección de los esfuerzos que actuaron cuando se formaron dichos rasgos?
,ara responder dicha pregunta es preciso primero aprender a identificar los distintos posibles rasgos que pueden resultar de la aplicación de un determinado esfuerzo sobre la corteza terrestre. El concepto de estructura geológica
>na estructura geológica es cualquier rasgo geom&trico de la corteza terrestre producido por la deformación de las rocas. *uando una roca se deforma y
-urante la formación de las monta$as# las rocas sedimentarias y capas olcánicas planares suelen flexurarse en una serie de ondulaciones que aseme5an olas rocosas denominadas Pliegues. As+# un pliegue es simplemente una curatura en las capas rocosas. )i bien hay casos en que los pliegues aparecen aislados es más com"n que se presenten asociados y que caractericen una área extensa de la corteza. Los pliegues se producen por el accionar de esfuerzos compresios que proocan el acortamiento y engrosamiento de la corteza. Algunos pliegues de rocas presentan escasa o ninguna fracturación# se$alando que la roca se deformó de una manera plástica. %n otros casos# el plegamiento está acompa$ado por numerosas fracturas peque$as# que se formaron por ruptura o fractura como resultado de la fatiga del material. %n todo pliegue se reconocen una serie de elementos que los definen. Los lim)os o !lancos son los laterales de un pliegue. %l plano a*ial es un plano imaginario que diide en dos partes al pliegue lo más sim&tricamente posible. La l+nea de
intersección entre el plano axial y una l+nea imaginaria que coincide con los puntos de máxima curatura del pliegue se denomina e$e del pliegue. )i se inculan las caracter+sticas de un pliegue con el reliee resultante de su ubicación en el espacio er+amos que un pliegue con e5e horizontal y conexidad hacia arriba corresponde a una sierra horizontal. %n otros pliegues# el e5e está inclinado y se estar+a sobre un pliegue )u&ante. )i camináramos por el e5e de un pliegue buzante 1inclinando2 lo har+amos sobre una lomada cuesta arriba o cuesta aba5o. %xisten dos tipos de pliegues principales. >n pliegue que se arquea hacia arriba 1cóncao hacia el centro de la tierra2 es denominado anticlinal. %n un sentido estricto un anticlinal es una estructura geológica en la cual los estratos más antiguos se encuentran en el centro# lo cual se produce cuando los estratos se pliegan hacia arriba. >n sinclinal es un pliegue que se arquea hacia aba5o 1cóncao hacia el cielo2# por lo cual la estructura geológica muestra los estratos más 5óenes en el centro. Los pliegues no se extienden indefinidamente. )us extremos suelen terminar de una manera muy parecida a lo que ocurre con las arrugas de la ropa o pueden tener inmersión en el terreno si su e5e no es horizontal. -ependiendo de su orientación tanto sinclinales como anticlinales pueden ser: imétricos! si los flancos a ambos lados del plano axial diergen seg"n un mismo ángulo. 1en caso contrario son caracterizados como asimétricos" #olcado o acostado! si en un pliegue asim&trico uno de los flancos está inclinado más allá
de la ertical. $ecumbente : son pliegues olcados que descansan sobre su flanco de manera que el plano axial es prácticamente horizontal. >na estructura anticlinal circular o el+ptica es denominada domo ó )ra+uianticlinal y se parece a tazas inertidas 1con su concaidad hacia aba5o2. %n cambio una forma seme5ante pero inertida 1con su concaidad hacia arriba2 que corresponde a un sinclinal se llama cuenca ó )ra+uisinclinal. Los domos y las cuencas son estructuras relatiamente peque$as# de sólo unos pocos ?ilómetros de diámetro o a"n menores. )i bien en general destacamos que los pliegues son resultados de la acción de esfuerzos compresios# puede haber casos en que el plegamiento de la corteza puede originarse por desplazamientos erticales. %sta deformación se manifiesta por una flexura suae de los estratos sedimentarios seme5ante a un escalón donde los estratos inclinan aproximadamente con similar orientación. %sta suae flexura se denomina pliegue monoclinal# A diferencia de los anticlinales y sinclinales# ambos con dos flancos# los monoclinales presentan un "nico flanco. )e cree que son la manifestación externa de fracturas de la corteza profunda r+gida y frágil. As+# mientras las rocas del interior se fracturaron y generaron un moimiento con una componente notoriamente ertical# las rocas sedimentarias del exterior relatiamente flexibles respondieron deformándose mediante plegamiento suae. racturas
*omo ya mencionáramos con anterioridad puede ocurrir que al recibir esfuerzos intensos durante un corto lapso# ciertas rocas de la corteza en lugar de deformarse se rompan cuando se ence su l+mite plástico. All+ aparecen dos tipos de fracturas: a2 diaclasas y b2 !allas# Ambas son fracturas de la corteza terrestre de modo tal que un bloque unitario de rocas se separa en dos o más bloques indiiduales. >na diaclasa es una fractura sin moimiento relatio de los bloques que la limitan. Las diaclasas se producen cuando se fracturan las rocas de la corteza más externa como
respuesta a las presiones. ,resentan a menudo como un sistema de diaclasas paralelas o incluso con un tramado entrecruzado. La mayor+a de las rocas situadas cerca de la superficie terrestre están diaclasadas. Las diaclasas se hacen menos abundantes a mayor profundidad debido a la presión y al comportamiento plástico de las rocas que aumenta con la profundidad e inhibe el diaclasamiento. ,or e5emplo# cuando se produce el plegamiento de capas rocosas# las rocas situadas en posiciones más externas y cercanas a los e5es de los pliegues se estiran y se fracturan por efecto de la tensión en dichos sectores de la estructura. Tambi&n pueden producirse diaclasas como respuesta a moimientos de ascensos y descensos regionales de la corteza 1de tipo epirog&nicos2 relatiamente sutiles y a menudo apenas perceptibles. ,or ello# son comunes los patrones de diaclasas en los rocas sedimentarias de las @ormaciones geológicas terciarias que afloran en los laterales del r+o *hubut y en los acantilados marinos de la costa de la ,atagonia. %n cambio# una !alla es una fractura que diide un bloque rocoso en dos o más porciones configurando entre ambos una superficie lisa mas o menos bien definida denominada plano de !alla# A lo largo de dicho plano una porción de la roca se muee con respecto a la otra. %n muchos casos# una falla existe como una fractura simple en la roca. %n otros casos# especialmente cuando una falla es muy grande tiene cientos de metros o quizás ?ilómetros de desplazamiento. All+# el moimiento se produce realmente a lo largo de numerosas fracturas poco espaciadas entre s+# denominadas colectiamente como &ona de !alla. Tipos de @allas: normales, inversas y de rumbo %n estas fracturas los bloques se mueen paralelos al plano de falla siguiendo la inclinación del mismo. %ste tipo de moimiento puede producir peque$os resaltos topográficos denominados escarpas de !alla# Los minerales metálicos de inter&s comercial se depositan frecuentemente en las fallas. -urante los inicios de la miner+a# los mineros hac+an sus labores a lo largo de las fallas para encontrar el yacimiento mineral. A partir de su traba5o los mineros llaman a la parte de una falla que se encuentra sobre ellos como pared colgante 1tec-o2 en la cual colgaban sus linternas y la parte sobre la que caminaban como pared yacente 1piso2. ,or lo tanto# ... %%%en las fallas de movimiento vertical se produce a lo largo del plano de falla el movimiento de la pared yacente respecto de la pared colgante o lo que es lo mismo el movimiento relativo de techo y base.
>na falla en la cual el techo se desliza hacia aba5o con respecto al piso# se llama !alla normal ó directa. Las fallas normales resultan del accionar fuerzas tectónicas extensionales o de aliio. %n aqu&llos lugares donde la corteza terrestre es separada# como en una zona de rift# las fallas se acomodan estirando la corteza. >n par de fallas normales entre las que se identifica una depresión topográfica limitan una estructura mayor denominada gra)en. %ste corresponde a un bloque rocoso con forma de cu$a que ha descendido entre dos planos de fallas directas. )u representación topográfica es la de una depresión. *omo resultado de esto se producen# en ambos extremos del graben# un reliee positio denominado pilar ó -orst. %ste constituye un bloque rocoso que parece haberse moido hacia arriba# limitado entre dos planos de fallas normales ó directas. %n las regiones donde se producen esfuerzos compresios# las estructuras geológicas manifiestan acortamiento de la corteza. *uando la roca no se comporta plásticamente# se fractura para generar fallas inersas. >na falla en la cual el techo se desliza a lo largo del plano de falla hacia arriba con respecto al piso# se llama !alla inersa. )i el plano de falla inclina con un ángulo notoriamente inferior a los 8B se esta frente a un so)recorrimiento o ca)algamiento, pudiendo presentar en algunos casos extremos un plano de falla casi horizontal. %n algunos sobrecorrimientos# las rocas del techo se han desplazado arias decenas de ?ilómetros por sobre el piso de la falla. %n los Alpes y los 9imalayas por
e5emplo# los sobrecorrimientos han desplazado los estratos del techo hasta ( ?ilómetros sobre el bloque yacente. *omo resultado de este moimiento de gran escala se puede producir una inersión de la columna geológica# al disponerse los estratos más antiguos sobre los más 5óenes. >na !alla de rum)o es aqu&lla donde la falla es ertical y el moimiento a lo largo de la falla es horizontal# generando una fricción lateral o cizallamiento. -ebido a su gran tama$o y a su naturaleza lineal# muchas fallas de este tipo tienen una traza que es isible a lo largo de una gran distancia. %n lugar de isualizarse una "nica fractura# estas aparecen como una zona de fracturas aproximadamente paralelas# cuya anchura puede ser superior a arios ?ilómetros. >no de los mas notorios terremotos ocurridos en )an @rancisco en /C(D# fue proocado por el moimiento de la falla de )an Andr&s que es un tipo de falla de rumbo. Los l+mites entre placas litosf&ricas que cortan corteza oceánica y conectan las dorsales oceánicas son fallas de rumbo denominadas .rans!ormantes#
Se debe recordar que en general los movimientos que se mencionan son relativos de un bloque respecto a otro. Por ende, en algunos casos es difícil definir si se movió un sólo bloque o se movieron los dos juntos pero en direcciones opuestas.
/elación entre las estructuras geológicas y los m'rgenes de placas
*omo sabemos cada uno de los tres tipos diferentes de márgenes de placas está caracterizado por esfuerzos tectónicos diferentes. ,or lo tanto# los márgenes diergentes son extensionales# los márgenes conergentes están dominados por la compresión y los márgenes transformes son regiones de cizallamiento 1fricción lateral2 de la corteza. Las diferentes estructuras geológicas están generalmente asociadas con cada uno de los tipos de márgenes. •
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Las fuerzas tectónicas extensionales de los márgenes diergentes 1cordilleras centro oceánicas y rifts continentales2# producen fallas normales# graben# 9orst y escasa o ning"n plegamiento de rocas. Los márgenes de placas transformes son fallas de rumbo. %n los lugares donde un margen transforme atraiesa la corteza continental# el arrastre friccional a lo largo de la falla puede producir plegamiento# fallamiento y el leantamiento de las rocas aleda$as. La fuerza de este tipo han formado los !ontes )an 7abriel# a lo largo de la zona de falla de )an Andr&s. %n los márgenes de placas conergentes las relaciones entre esfuerzos tectónicos y estructuras geológicas son mas interesantes y diersas. %s natural suponer que donde colisionan dos placas deber+an dominar las fuerzas compresionales. %l plegamiento# fallamiento inerso y sobrecorrimientos ser+an entonces las estructuras geológicas más abundantes. %n la mayor+a de los márgenes conergentes es as+. ,or e5emplo# en la margen oriental de )udam&rica se formó entre los /(( y /( millones de a$os una extensa región de rocas sobrecorridas y plegadas# mientras se produc+a la colisión y subducción en la costa occidental del continente sudamericano. %llo dio origen a la que hoy conocemos como *ordillera de los Andes.
0I01I2G/AIA UGE/IDA
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