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GEOLOGÍA
Ana María Olalla A.Septiembre 2015 – Febrero 2016
U.4
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ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS
DEFORMACIÓN DE LA CORTEZA TERRESTRE
•
Plegamiento• Fallamiento
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ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS
DEFORMACIÓN DE LA CORTEZA TERRESTRE
→ Deformación
• Fuerza
• Esfuerzo
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ESTRUCTURAS GEOLÓGICASDeformación de la Corteza Terrestre
TIPOS DE ESFUERZO
• Esfuerzo de compresión o compresional
• Esfuerzo tensional
• Cizallamiento
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Deformación de la corteza terrestre provocada por lasfuerzas tectónicas y los esfuerzos asociados resultantes del
movimiento de las placas litosféricas.
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Esfuerzo
Tensional
Cizallamiento
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ESTRUCTURAS GEOLÓGICASDeformación de la Corteza Terrestre
TIPOS DE DEFORMACIÓN
• Elástica
• Frágil
• Dúctil
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ESTRUCTURAS GEOLÓGICASDeformación de la Corteza Terrestre
FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIADE LA ROCA
• Temperatura
• Presión de Confinamiento
• Tipo de roca
• Tiempo de aplicación del esfuerzo
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Estratos sedimentarios deformados, expuestos en un corte decarretera (Palmdale, California). Además del plegado, estratos decolor claro se muestran a lo largo de una falla localizada a la
derecha de la fotografía. (Fotografía de E.J.Tarbuck, en Lutgens et al. 2012)
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ESTRUCTURAS GEOLÓGICASDeformación de la Corteza Terrestre
ESTRUCTURAS FORMADAS POR DEFORMACIÓNDÚCTIL
•
Pliegues: – Anticlinales: pliegues convexos.
– Sinclinales: pliegues cóncavos.
–
Monoclinales. • Domos y cuencas
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Partes de un pliegue (Tomado de Tarbuck J. & Lutgens G.)
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Pliegue Anticlinal (Fotografía de E.J.Tarbuck, en Lutgens et al. 2012)
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Pliegue sinclinal (Fotografía de E.J.Tarbuck, en Lutgens et al. 2012)
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El sinclinal, izquierda, comparte un flanco con el anticlinal,derecha. (Fotografía de E.J.Tarbuck, en Tarbuck J. & Lutgens G.)
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Tipos de pliegues por la orientación y por la posición del plano axial.
(Tomado de Lutgens et al., 2012)
Anticline: anticlinal
Syncline: sinclinalNormal limb: flanco normal
Overturned limb: flanco volcado
Symmetrical fold: pliegue simétrico
Asymmetrical fold: pliegue asimétrico
Overturned fold: pliegue volcado
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Pliegue volcado. (Fotografía de Collier M. Tomado de Lutgens et al., 2012)
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Pliegues con inmersión.A. Vista idealizada de pliegues
con inmersión en los cuales seha añadido una superficiehorizontal.B. Vista de los pliegues coninmersión como podríanaparecer después de
experimentar mucha erosión.Obsérvese que en un anticlinalcon inmersión,terminación periclinal delpliegue «apunta» en ladirección de inmersión,
mientras que en lossinclinales con inmersión ocurre
justo lo contrario.(Tomado de Ciencias de Tarbuck J. &Lutgens F.)
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Monoclinal. El cabalgamiento de este diagrama se denomina cabalgamiento ciego
porque no alcanza la superficie. (Tomado de Ciencias de Tarbuck J. & Lutgens F.)
• Monoclinales
Son estratos sedimentarios que fueron deformados porplegamiento, por la reactivación de una fractura del basamento.
Se muestran en forma escalón.
Generalmente se presentan como rasgos regionales.
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ESTRUCTURAS FORMADAS POR DEFORMACIÓNDÚCTIL
DOMOS
Ocurren cuando se producen grandeslevantamientos de las rocas de basamento deroca, que deforman los estratos sedimentariossuprayacentes en grandes pliegues que pueden
aparecer como una estructura circular oligeramente alargada.
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ESTRUCTURAS FORMADAS POR DEFORMACIÓNDÚCTIL
CUENCAS O CUBETAS
Son estructuras cóncavas, descendentes o de hundimiento,donde las capas sedimentarias están inclinadas en ángulosmuy bajos.
Resultan de una gran acumulación de sedimentos, cuyopeso causa la subsidencia.
Pueden ocurrir también por el impacto de asteroidesgigantes.
Las rocas más jóvenes se encuentran cerca del centro,; lasmás antiguas están en los lados.
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Elevaciones y descensos suaves, de las rocas de la corteza producen domos (A) ycubetas (B). La erosión de esas estructuras produce un patrón de afloramientoque es aproximadamente circular o alargado. (Tomado de Ciencias de Tarbuck J. &Lutgens F.)
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Ejemplo de domo: Black Hills en Dakota EEUU. Una gran estructuraen domo que muestran en el núcleo rocas ígneas y metamórficas
resistentes. (Tomado de Lutgens et al., 2012).
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ESTRUCTURAS FORMADAS POR DEFORMACIÓNFRÁGIL
La deformación de rocas frágiles se relaciona con undesplazamiento, que tiene lugar cuando las fuerzasque actúan sobre el material rocoso producen uncambio de posición de este.
El cambio de posición odesplazamiento del material rocosocon respecto a un punto de
referencia implica que este habrárecorrido una distancia conrespecto a su posición original (enuna, dos o las tres direcciones del
espacio).
(Tomado de Lillo &
Oyarzun, 2013)
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ESTRUCTURAS FORMADAS POR DEFORMACIÓNFRÁGIL
Dependiendo de la trayectoria del desplazamiento, este puede
ser homogéneo, rotacional o heterogéneo.
La naturaleza y orientación de las estructuras de deformaciónvan a depender de dos factores:
a) De la orientación de los esfuerzos que generan ladeformación.
b) De las propiedades mecánicas de las rocas. Siempreconsiderando que los demás factores (T°, P, profundidad)inciden en el comportamiento mecánico de las rocas.
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ESTRUCTURAS FORMADAS POR DEFORMACIÓNFRÁGIL
FALLAS Y DIACLASAS
Falla es una deformación frágil de una roca, a lolargo de la cual se ha producido undesplazamiento visible paralelo a la superficie dela fractura.
Si no existe tal desplazamiento a lo largo del planode fractura, se trata de una diaclasa.
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ESTRUCTURAS FORMADAS POR DEFORMACIÓNFRÁGIL
FALLA
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ESTRUCTURAS FORMADAS POR DEFORMACIÓNFRÁGIL
FALLAS
La rotura de un cuerpo rocoso siempre se asocia a
la formación de discontinuidades que puedenmanifestarse como planos discretos singulares(planos de falla), o bien como un conjunto de
numerosos planos de discontinuidadinterconectados, que definen una zona de falla orotura.
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FALLAS Y CIZALLAMIENTO
(Tomado de Lillo & Oyarzun, 2013)
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FALLAS
ESPEJO DE FALLA
En algunas superficies de falla, las rocas acabanmuy pulidas y estriadas, o con surcos, a medidaque los bloques de corteza se deslizan unos conrespecto a otros. Estas superficies pulidas yestriadas, se denominan espejos de falla, ymuestran la dirección del desplazamiento más
reciente a lo largo de la falla.
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FALLAS
TIPOS DE FALLA SEGÚN EL MOVIMIENTORELATIVO
• Con desplazamiento vertical u oblicuo.
• Con desplazamiento horizontal.
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FALLAS
FALLAS CON DESPLAZAMIENTO VERTICAL• Son aquellas en las que el movimiento es
paralelo al buzamiento o inclinación del plano
de falla.• El movimiento vertical puede producir
pequeños resaltes denominados escarpes de
falla.
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO VERTICAL
• Techo de falla o bloque colgante: es el bloqueque se encuentra inmediatamente sobre lasuperficie de la falla.
• Piso de falla o muro: es el bloque que seencuentra bajo la superficie de falla.
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO VERTICAL
FALLAS SEGÚN EL DESPLAZAMIENTO DEL TECHODE FALLA
• Normales
• Inversas
• De cabalgamiento
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO VERTICAL
A. Falla Normal; B. Falla Inversa; C. Falla de
Cabalgamiento. (Tomado de Lutgens et al., 2012.)
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO VERTICAL
FALLAS NORMALES• Ocurren debido a los esfuerzos tensionales de
la corteza terrestre.
• El techo de la falla se hunde con respecto almuro o piso.
• Se produce un alargamiento o extensión del
bloque rocoso.
• No crean salientes. Es posible caminar sobre elárea expuesta.
FALLAS CON DESPLAZAMIENTO VERTICAL
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO VERTICAL
FALLAS NORMALES
• La mayoría tienen buzamientos de 60° aprox. Ytienden a disminuir en profundidad.
• Si los buzamientos son mucho menores,
tendiendo a la horizontal, son fallas dedespegue, que marcan el límite entredeformación dúctil y deformación frágil.
• La mayoría de fallas normales son pequeñas condesplazamientos de 1 m aprox. Existen tambiénlas que se extienden por cientos de Km, creandorasgos de cordillera o frente montañoso.
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTOVERTICAL - FALLA NORMAL
A. Estratos rocosos antes de la falla.B. Movimiento relativo de los bloquesdesplazados. El desplazamiento puedecontinuar formando un relieve limitado
por fallas a lo largo de millones de añosy que representa muchos episodios defracturación espaciados en el tiempo.
C. Cómo puede la erosión modificar el
bloque levantado.D. Finalmente el período dedeformación acaba y la erosión seconvierte en el proceso geológico
dominante.
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO VERTICAL
FALLAS NORMALES• Horst: levantamientos considerados pilares
tectónicos. Están limitados por fallas normales.
• Graben: son bloques hundidos o depresioneslimitadas por fallas normales.
• Los horst generan cordilleras elevadas,
mientras que los graben forman cuencas.
FALLAS CON DESPLAZAMIENTO VERTICAL –
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO VERTICAL – FALLAS NORMALES
Provincia Basin and Range. Ejemplo de fracturación normal, donde los esfuerzostensionales han alargado y fracturado la corteza en numerosos bloques. El movimiento alo largo de las fracturas ha inclinado los bloques produciendo alineaciones montañosasparalelas denominadas montañas limitadas por fallas. Los bloques hundidos (grabens)forman cuencas, mientras que los bloques elevados (horst) se erosionan y originan unatopografía montañosa accidentada. Además numerosos bloques inclinados (fosas
tectónicas asimétricas) dan lugar a cuencas y montañas. (Tomado de Tarbuck J. & Lutgens F.)
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO VERTICAL
FALLAS NORMALES• Las fallas con desplazamiento vertical son
predominantes en los centros de expansión o
bordes de placa divergentes.• En estos entornos, el bloque central (graben o
fosa tectónica) está limitado por fallas
normales y se hunde cuando las placas seseparan. Los graben definen un valle alargadolimitado por dos bloques de falla elevados
(horst).
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO VERTICAL
FALLAS INVERSAS Y CABALGAMIENTOS• Ocurren cuando actúan esfuerzos
compresionales.
• Son características de zonas de subducción yotros bordes convergentes, donde las placasestán colisionando, lo que produce pliegues,
fallas, un engrosamiento de la corteza y unacortamiento de la misma.
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO VERTICAL
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO VERTICAL
FALLAS INVERSAS
Movimiento a lo largo de una Falla Inversa. (Tomado de Tarbuck J.
& Lutgens F.)
FALLAS CON DESPLAZAMIENTO VERTICAL
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO VERTICAL
FALLAS INVERSAS Y CABALGAMIENTOS
• Las fallas inversas de buzamientos altos suelenser pequeñas y de desplazamientos cortos. Deescalas locales.
• Los cabalgamientos existen en todas las escalas;los pequeños exhiben desplazamientos deoscilan entre milímetros y unos pocos metros.
Existen también cabalgamientos condesplazamientos de decenas a centenares deKm.
FALLAS CON DESPLAZAMIENTO
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTOVERTICAL - CABALGAMIENTOS
D. La erosión por el hielo glacial y el agua superficial produjo la segmentación delcabalgamiento originando un paisaje majestuoso y aisló un resto del cabalgamientodenominado Chief Mountain.(Tomado de Tarbuck J. & Lutgens F.)
Esquema de mantode cabalgamientoLewis. A. Entorno
geológico antes dela deformación. B,C. El movimiento agran escala a lolargo de uncabalgamiento
desplazó rocasprecámbricas sobreestratos cretácicos(Parque NacionalGlacier).
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL
• Consisten en una zona de fracturas
aproximadamente paralelas, cuya anchura puedeser superior a varios kilómetros.
• Las rocas trituradas y rotas producidas durante la
formación de la falla son erosionadas con másfacilidad, produciendo valles lineales que marcanla ubicación de las fallas transcurrentes.
Falla con desplazamientohorizontal. (Tomado de Tarbuck J. & Lutgens F.)
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL• Las fallas de desgarre no dan origen a
precipicios o relieves escarpados, porque no
ocurre desplazamiento vertical de un bloquecon respecto a otro.
• Falla dextral: cuando el movimiento es en
sentido horario o hacia la derecha.• Falla sinestral cuando el movimiento es
antihorario o hacia la izquierda.
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL
• Ejemplo de falla dextral: Falla de San Andrés,en California, USA.
• Su rasgo visible tiene 950 Km aprox.
• Su desplazamiento en 29 Ma es de más de 560Km
• Ejemplo de falla sinestral: Falla Great Glen,Escocia, GB.
• Su desplazamiento es de más de 100 Km.
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL• Son fallas de desplazamiento horizontal las
fallas transformantes que facilitan el
desplazamiento entre placas tectónicas, yconectan las dorsales oceánicas.
FALLAS CON DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL
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FALLAS CON DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL
Falla con desplazamiento horizontal. Nótese los cauces de lascorrientes desplazados por el movimiento de la falla. Las fallas deldiagrama son con movimiento horizontal dextral. (Tomado de Tarbuck J. &