Analisis Geologico Estructual - Leccion 14 - Fallas

Anlisis Geolgico Estructural

Universidad Alicante

LECCIN 14:

FALLAS1. INTRODUCCINDefinimos falla como una fractura a lo largo de la cual se produce un movimiento paralelo (tangencial) a la misma, el cual define un plano, plano de falla.

Las fallas se clasifican en funcin de la direccin y sentido del movimiento relativo de los bloques:

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Paralelo al plano de falla y paralelo a la lnea de mxima pendiente de la falla o Fallas de salto en buzamiento (dip-slip fault) Falla normal (normal fault): bloque de techo desciende respecto al bloque de muro Falla inversa (reverse fault o thrust): bloque de techo asciende respecto al bloque de muro.

Perpendicular a la lnea de mxima pendiente o Fallas de salto en direccin (strike-slip fault) Falla dextrosa (right-lateral o destral) Falla sinistrosa (left-lateral o sinistral)

Oblicua a la lnea de mxima pendiente o Falla de salto oblicuo (oblique fault)

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2. CRITERIOS DE RECONOCIMIENTO DE FALLAS 2.1. En campo

1. Espejos de falla: es el plano de fractura de la falla que como consecuencia del deslizamiento de un bloque sobre otro produce el pulido del plano. 2. Slicken lines: estructuras lineales generadas por el rozamientos entre los bloques, asociadas al movimiento de una falla: a. Estras de falla (striae): lneas que aparecen sobre el plano de falla que se han generado por una serie de irregularidades en l, dejando una raya (surco) en el otro bloque. Nos indican la direccin del movimiento. Representan el vector desplazamiento de un bloque respecto al otro. Es donde se generan las fibras minerales por ser el lugar donde no hay arrastre de los bloques. b. Acanaladuras (grooves): estras de gran tamao (> 50 cm). c. Fibras minerales (min fibers): fibras (cristales) de mineral que crecen simultneamente al movimiento de falla. Eso hace que los cristales tiendan a orientarse segn el movimiento de la falla, es decir, paralelo a la direccin de movimiento. Se generan en las fracturas al haber menor presin y menor solubilidad ya que aumentar la concentracin de soluto (minerales) en el agua, lo que provocar su precipitacin. d. Bandas minerales o cantos (mineral bands): generados por la presin y temperatura a la cual est sometida la roca, no por precipitacin sino por condiciones metamrficas. Crecen orientadas paralelas a la direccin de movimiento indicndonos el mismo. e. Escalones de falla (step fault): estructuras lineales generadas por la accin de fallas que son subperpendiculares a la direccin del movimiento e implica un pequeo salto en el plano. Permiten conocer el sentido de movimiento. Con mucha sensibilidad se puede detectar con el dedo la direccin del movimiento. La direccin que marca menos resistencia es la direccin del movimiento. Pero cuidado: Solo se detecta la ltima direccin del movimiento - no la direccin principal. Adems la poca sensibilidad de los dedos humanos no permiten un anlisis muy confiable. (S se repite el procedimiento con varias personas no siempre llegan las mismas resultados).

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3. Mineralizaciones: la falla genera zonas de menor presin y de circulacin de fluidos donde tienden a precipitar minerales (por ejemplo xidos de hierro galena - que son unas de los primeros minerales en precipitar por ser altamente insolubles). 4. Rocas de falla: las fallas se generan en zonas frgiles (deformacin frgil) que suele implicar la ruptura y fragmentacin de la roca a ambos lados del plano de falla. El resultado es una roca que parece sedimentaria detrtica y como tal se clasifica: a. Cataclasitas: formadas por la trituracin frgil de la roca. Se clasifican en funcin del tamao de grano o fragmentos:

La trituracin es tal que el generado llega a fundir la roca. Generadas por la fusin parcial debida al rozamiento de la falla que genera un vidrio ya que se enfra muy rpidamente.

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b. Milonitas: formadas por la trituracin frgil ms la deformacin plstica ms cristalizacin. Se forman a mayor profundidad (4-5 km de profundidad) aunque predomina la trituracin frgil pero las altas temperaturas y la elevada presin pueden generar deformacin plstica y formacin de cristales de nueva generacin, es decir, tenemos un metamorfismo de bajo grado. En ocasiones forma estructuras S-C (squistosit cisaillement) que nos permite conocer el sentido de la falla. Son estructuras dctil-frgil que consiste en la deformacin de una esquistosidad metamrfica precedente.

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5. Pliegues asociados a fallas: existen diferentes tipos de pliegues generados por la accin de fallas: a. Pliegues de arrastre: son generados por el arrastre asociado al deslizamiento (rozamiento) entre los dos bloques de la falla. Nos indican el sentido de movimiento de la falla y de ah el tipo de falla donde nos encontramos.

b. Anticlinales de roll-over: son antiformes generados por el basculamiento de las capas del bloque de techo en una falla normal lstrica (falla normal que no es recto, sino que en profundidad se horizontaliza).

c. Pliegues de acomodacin de falla (fault bend folds): son antiformes generados por el basculamiento de las capas del bloque de techo en un cabalgamiento. Son aquellos que se forman como resultado del movimiento de un bloque de falla a lo largo de una superficie de falla no planar, lo cual causa la flexin del bloque de falla y, por tanto, la formacin del pliegue.

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d. Pliegues de propagacin de falla (fault propagation folds): pliegues asociados a fallas inversas o cabalgamientos pero a un tipo particular llamadas fallas ciegas (blind faults), que son fallas que no alcanzan la superficie topogrfica en el momento de su gnesis. La fractura generada por la compresin va creciendo hacia arriba siendo simultnea a dicho crecimiento la deformacin de los bloques. De este modo, se van generando pliegues que cuando son alcanzados por la falla, al encontrarnos en el campo elstico, se recuperan. 6. Criterios geomorfolgicos: la actuacin de fallas puede dar lugar a morfologas tpicas como: a. Escarpe de falla: cuando una falla acta se produce un desplazamiento de un bloque sobre otro. Si ste es vertical, puede dar lugar a forma de relieve marcadas.

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b. Facetas triangulares: son estructuras producto de la erosin del escarpe de falla.

c. Desplazamiento de los cursos fluviales: la actuacin de fallas, sobre todo las de salto en direccin, pueden dar lugar a fenmenos de desplazamiento de los barrancos (red fluvial). Nos puede servir para ver el tipo de falla.

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2.2.

En mapas geolgicosLas fallas se observan por interrupcin y desplazamiento de contactos. Las fallas son contacto que intersectan a otros contactos y, adems, provocan su desplazamiento. En ocasiones puede ser que el desplazamiento no lo veamos porque quede fuera de nuestro mapa. Tambin puede cortar a las capas las discontinuidades. o Cmo las diferenciamos?

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1. Porque la falla suele formar juegos, no van a aparecer aisladas, sino varias fallas subparalelas. 2. Las fallas normales y de salto en direccin suelen tener un fuerte buzamiento que dan morfologas rectilneas mientras que las discordancias suele tener bajo buzamiento y dan contactos sinuosos. 3. Las fallas provocan la repeticin u omisin de trminos.

Al realizar un sondeo, comprobamos que no atraviesa el material 1, por lo que comprobamos que omite trminos.

4. Lo normal es que las fallas aparezcan como lneas de trazo ms grueso.

2.3.

En perfiles ssmicos

Un perfil ssmico es un diagrama construido por la emisin artificial de una onda ssmica (producida por un golpe de martillo) que se propaga hasta encontrar una superficie de discontinuidad, entonces parte de la onda se refleja y regresa a la superficie donde queda registrada (mediante gefonos), y otra parte contina hasta encontrar otra discontinuidad, y as sucesivamente. Para cada gefono se obtiene un diagrama, que colocados en vertical y con programas especializados pueden darnos un perfil aproximado del terreno.

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Las fallas se pueden reconocer: Porque provocan una interrupcin en los reflectores (la lneas amarillas se interrumpen al llegar a la lnea azul).

Porque las fallas pueden dar lugar por s mismas a reflectores.

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Perfil del terreno realizado a partir de los perfiles ssmicos y de una serie de sondeos marcados en la figura.

Pueden producirse aberraciones por: Distorsin por alto buzamiento de las capas que pueden provocar que la onda se pierda y, de este modo, crear distorsiones.

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Discontinuidades (lnea D)

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Diferencia de velocidades que pueden parecer falla por la refraccin de las ondas.

Interpretacin inicial

Sondeos que nos permiten calcular las velocidades de las diferentes capas

Interpretacin final Fuerte diferencia de velocidades

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2.4.-

En sondeosRocas de falla

Solo se puede hacer si tenemos un sondeo con recuperacin de testigo continuo, porque los otros tipos de sondeo machacan la roca para extraerla. Cambios de espesor h1 = h3 h2 Puede ser debido a una disminucin lateral del estrato (que es algo extrao).

h1

h2

h3

Lo normal es que el sondeo haya atravesado una falla: - Si se reduce el espesor (falla normal) - Si aumenta el espesor (falla inversa)

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Discontinuidad en la secuencia

Es el ms significativo. Ejemplos: Falla normal (omisin de trminos) Falla inversa (repeticin de trminos)

En la repeticin de trminos hay que tener cuidado porque no es la nico estructura que puede repetir la secuencia ya que un pliegue tambin la repite.

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Anlisis Geolgico Estructural Para comprobar esto hay que: Comprobar la secuencia de abajo-arriba. Comprobar la secuencia de arriba-abajo.


2.5.

En perfiles de buzamiento

Cuando se hace un sondeo de investigacin, normalmente no se hace solo el sondeo y se extrae el testigo, sino que el agujero nos sirve para extraer informacin de las paredes del sondeo. Los perfiles de buzamiento consisten en introducir una varilla (dip meter) por el agujero, que en el punta tiene unos patas con muelles que se abren y tocan las paredes, midiendo la resistividad elctrica de los paredes en varios puntos a la vez (diferentes patas). Entonces, se van uniendo los puntos con la misma resistividad, asignndoles la misma litologa (mismo estrato). De este modo, se conoce la direccin y buzamiento de las capas a lo largo del sondeo. Los resultados se expresan mediante dos tipos de diagramas: Tadpoles logs Grfico XY en la que se representan los puntos con palitos (parecen renacuajos, de ah su nombre). En ordenadas tenemos la profundidad a lo largo del sondeo y en abscisas la cuanta del buzamiento. La direccin nos la da la cola del palito. Representan la direccin de inmersin de la lnea de mxima pendiente: - Punto slido: dato fiable - Punto vaco: dato poco fiable porque el instrumento puede tener errores que podemos identificar.

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Anlisis Geolgico Estructural Scat logs


Constan de dos diagramas de tal manera que cada medida se representa en dos puntos (uno en cada diagrama). En ordenadas tenemos la profundidad y en abscisas en el primer diagrama la direccin W-E y en el segundo diagrama la cuanta de buzamiento. Son los ms tiles para reconocer una falla y nos basaremos en la existencia de pliegues de arrastre: a) Direccin de la falla paralela a la direccin de los estratos. Buzamiento de la falla paralelo al buzamiento de los estratos.

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El pliegue de arrastre no vara la direccin sino que hace variar el buzamiento (este aumenta en la zona del pliegue). La cspide nos indica el punto donde hemos atravesado la falla (punto de mximo buzamiento).

b) Direccin de la falla paralela a la direccin del estrato. Buzamiento de la falla contrario al buzamiento de los estratos La direccin de las capas arrastradas y sin arrastrar es opuesta. En los puntos TP y CP, el arrastre provoca que las capas se horizontalicen, disminuyendo el buzamiento.

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c) Direccin de la falla oblicua a la direccin del estrato. Buzamiento de la falla parelelo al buzamiento de los estratos El diagrama de buzamiento es igual al primero que hemos visto donde vara el buzamiento en la zona de arrastre. Al ser oblicua la falla, vara la direccin de los estratos.

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d) Direccin de la falla oblicua a la direccin del estrato. Buzamiento de la falla oblicuo al buzamiento de los estratos La direccin de las capas arrastradas y sin arrastrar es opuesta. Al ser oblicua la falla, vara la direccin de los estratos, haciendo que se horizontalicen en el tramo TP-CP e invirtindose.

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3. SISTEMAS GRFICA 3.1.

DE

FALLAS

Y

SU

REPRESENTACIN

Tipos de sistemas

Sistema de fallas: conjunto de fallas que aparecen en un mismo afloramiento. Juego de fallas: conjunto de fallas paralelas.

3.1.1. Sistemas paralelos (juegos): pueden ser:Rotacionales: fallas que debido a la geometra no slo producen un desplazamiento de los bloques sino que tambin provocan una rotacin de los mismos. Presentan una geometra curva y reciben el nombre de fallas lstricas.

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No rotacionales:

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En relevo: conjunto de fallas paralelas entre s que terminan lateralmente, de tal forma que si las vemos en planta veremos que desaparecen lateralmente continuando con un desplazamiento.

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3.1.2. Sistemas conjugados:Grupo de fallas generadas por un mismo rgimen de esfuerzos que hace que presenten una orientacin determinada. Forman estructuras estructural y topogrficamente deprimidas que pueden ser rellenadas con sedimentos. Se le conoce con el nombre de graben.

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Tambin podemos tener en anticlinales de roll-over, la depresin rellena de sedimento, que se conoce como semigraben.

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En ocasiones podemos tener que las fallas de un lado estn ms desarrollados que las fallas del otro.

3.1.3. Sistemas anastomosados:Conjunto de fallas que se van cruzando. Tpicamente se generan en fallas de salto en direccin. En planta sera:

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3.1.4. Sistemas complejos:Conjunto de fallas sin una geometra caracterstica (distribucin arbitraria).

3.1.5. Sistemas delimitados por despegues:Despegue (detachment): falla paralela a la estratificacin o a la foliacin. No implica ni adicin ni sustraccin de sedimentos (falla neutra).

Normalmente, no aparecen solos, sino que suelen ser la evolucin en profundidad de las fallas lstricas.

Tambin podemos encontrarlos asociados a sistemas de cabalgamientos, que suelen presentar una morfologa escalonada.

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3.2.

Representacin de sistemas

Para la representacin de los sistemas de fallas se utilizan los diagramas equiareales, empleando diferentes smbolos para cada tipo de falla.

Adems de estos diagramas, existe una variedad conocida como slip-liner plots: que son diagramas equiareales donde cada falla viene representada por un punto (polo), aadiendo una flecha que nos indica la direccin y sentido de desplazamiento del bloque de techo, es decir, representa el vector movimiento de la falla. Plano M: plano auxiliar que contiene al vector movimiento y a las fibras, siendo, adems, perpendicular al plano de falla, es decir, contiene al polo. Fibras minerales: nos indican la direccin y sentido de la falla (bloque de techo).

1) Dibujamos la ciclogrfica del plano de falla 2) Dibujamos el polo de dicha falla. 3) La ciclogrfica del plano M contiene al polo y al vector movimiento, definido por las estras. Entonces marcamos este punto. 4) Giramos hasta que ambos puntos (polo de la falla y polo que define las estras) coincidan y dibujamos la ciclogrfica del plano M. 5) Pintamos la flecha segn la direccin y el sentido de movimiento de la falla y tambin segn el tipo de falla que sea.

Falla inversa

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Tenemos dos juegos: Juego A: las fallas buzan hacia el S y el desplazamiento es hacia el N. o Fallas inversas Juego B: las fallas buzan hacia el NW y el desplazamiento es SW. o Fallas de salto en direccin

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4. DETERMINACIN DE LOS ESFUERZOS PRINCIPALES A PARTIR DE FALLASLas fallas se generan a partir de unos determinados esfuerzos, por lo que estudiando la orientacin de las fracturas podemos conocer la orientacin de los esfuerzos que las han generado. Esfuerzos en un macizo rocoso Peso de la columna de roca Situacin tectnica

Determinacin del esfuerzo Criterio de fracturacin: Sistemas conjugados 1 bisectriz aguda ( 30). Condiciona el movimiento de los bloques por lo tanto las estras sern paralelas a 1. 2 est contenido en el plano de fractura. Como tenemos dos planos de fractura, 1 estar contenido en los dos. 2 Ser paralelo a la lnea de interseccin que nos da la direccin de 1 y ser perpendicular a las estras. 3 es la bisectriz obtusa de los dos planos ( 60). 1) Representamos los planos de fractura: - falla A El punto de interseccin es 2 - falla B 2) Trazamos el plano cuyo polo es 2 que ser el plan perpendicular. 1 ser la bisectriz aguda de las dos fallas. 3) Como 3 es perpendicular a 1 y 2 3 va a estar contenida en el plano.

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