Geología Estructural 2012

Parte 1. Esfuerzo. Deformación. Reología.

Introducción Definición de Geología Estructural. Esfuerzos endógenos y exógenos. Marcadores de la deformación. Estructuras primarias, estructuras secundarias tectónicas y no tectónicas, contactos. Estructuras penetrativas y no penetrativas. Geología Estructural y tectónica, escalas. Reología. Análisis geométrico, cinemático y dinámico. Desarrollo en el tiempo de las estructuras tectónicas. Paleotectónica y Neotectónica. Disciplinas conexas. Aplicaciones. Dr. José María Cortés

Geología Estructural

Geología Estructural

Definición

• Es el estudio de las rocas deformadas.

• Es la disciplina geológica que estudia las estructuras resultantes de la deformación de la litósfera (corteza y el manto superior de la Tierra).

Geología Estructural Procesos Fuerzas Esfuerzos

Materiales litosféricos con su fábrica original

Materiales deformados Deformación

Estructuras tectónicas

Geología Estructural Procesos Fuerzas Esfuerzos

Exógenas Endógenas

Materiales litosféricos con su fábrica original

Materiales deformados Deformación

Estructuras tectónicas

Geología Estructural Procesos Fuerzas Esfuerzos

Exógenas Endógenas

Materiales litosféricos con su fábrica original

Sedimentos y rocas con marcadores

Materiales deformados Deformación

Estructuras tectónicas

Geología Estructural Marcadores • Estratos • Clastos, cristales. • Fósiles • Elementos estructurales previos • Superficie del terreno • Otros

Geología Estructural Marcadores • Estratos • Clastos, cristales • Fósiles • Elementos estructurales previos • Superficie del terreno • Otros

Geología Estructural Marcadores • Estratos • Clastos, cristales • Fósiles • Elementos estructurales previos • Superficie del terreno • Otros

Geología Estructural Marcadores • Estratos • Clastos, cristales • Fósiles • Elementos estructurales previos • Superficie del terreno • Otros

Geología Estructural Marcadores • Estratos • Clastos • Fósiles • Elementos estructurales previos • Superficie del terreno • Otros

Geología Estructural Procesos Fuerzas Esfuerzos

Exógenas Endógenas

Materiales litosféricos con su fábrica original

Sedimentos y rocas con marcadores

Materiales deformados Deformación

Reconstrucción de la geometría de los cuerpos rocosos en 3D

Estructuras tectónicas

Geología Estructural Procesos Fuerzas Esfuerzos

Exógenas Endógenas

Materiales litosféricos con su fábrica original

Sedimentos y rocas con marcadores

Materiales deformados

Estructuras tectónicas

Deformación

Reconstrucción de la geometría de los cuerpos rocosos en 3D

Las estructuras pueden ser: • Estructuras primarias. • Estructuras secundarias a) No tectónicas. b) Tectónicas. • Contactos

Geología Estructural Estructuras primarias Sedimentarias • Estratificación • Laminación ondulítica • Grietas de desecación, etc. En rocas ígneas • Estructuras de flujo • Disyunción columnar • Vesículas de gas, etc. • Lavas almohadilladas (Pillows) • Otras

Geología Estructural Estructuras primarias Sedimentarias • Estratificación • Laminación ondulítica • Grietas de desecación, etc.

En rocas ígneas • Estructuras de flujo • Disyunción columnar • Vesículas de gas, etc. • Lavas almohadilladas (Pillows) • Otras

Geología Estructural Estructuras primarias Sedimentarias • Estratificación • Laminación ondulítica • Grietas de desecación, etc. En rocas ígneas • Estructuras de flujo • Disyunción columnar • Vesículas de gas, etc. • Lavas almohadilladas (Pillows) • Otras

Geología Estructural Estructuras primarias Sedimentarias • Estratificación • Laminación ondulítica • Grietas de desecación, etc. En rocas ígneas • Estructuras de flujo • Disyunción columnar • Vesículas de gas, etc. • Lavas almohadilladas (Pillows)

Columnas basálticas en la cascada Negra (Svartifoss) en Islandia.

Geología Estructural Estructuras primarias Sedimentarias • Estratificación • Laminación ondulítica • Grietas de desecación, etc. En rocas ígneas • Estructuras de flujo • Disyunción columnar • Vesículas de gas, etc. • Lavas almohadilladas (Pillows)

La torre del Diablo en Wyoming, Estados Unidos. Columnas en basaltos de una chimenea volcánica.

Geología Estructural Estructuras primarias Sedimentarias • Estratificación • Laminación ondulítica • Grietas de desecación, etc. En rocas ígneas • Estructuras de flujo • Disyunción columnar • Vesículas de gas, etc. • Lavas almohadilladas (Pillows) • Otras

Disyunción columnar en cuerpos intrusivos de rocas riolíticas porfíricas

Geología Estructural Estructuras primarias Sedimentarias • Estratificación • Laminación ondulítica • Grietas de desecación, etc. En rocas ígneas • Estructuras de flujo • Disyunción columnar • Vesículas de gas, etc. • Lavas almohadilladas (Pillows)

Almohadillas en lavas

Geología Estructural Estructuras secundarias a. Tectónicas. Ejemplos:

• • • • • •

Diaclasas Fallas Zonas de falla Pliegues Foliaciones Zonas de cizalla dúctil

Geología Estructural Estructuras secundarias. b. No tectónicas Rasgos relacionados a gravedad Deslizamientos terrestres y submarinos Estructuras salinas Otras Estructuras de impacto Estructuras circulares generadas por meteoritos y asteroides

Deslizamientos de rocas en el valle del río Mendoza.

Geología Estructural Estructuras secundarias. b. No tectónicas Rasgos relacionados a gravedad Deslizamientos terrestres y submarinos Estructuras salinas Estructuras de impacto Estructuras circulares generadas por meteoritos y asteroides

Cráter Manicougan, Candá, 60 km de diámetro. Triásico.

Geología Estructural Estructuras secundarias. b. No tectónicas Rasgos relacionados a gravedad Deslizamientos terrestres y submarinos Estructuras salinas Estructuras de impacto Estructuras circulares generadas por meteoritos y asteroides

Meteor cráter, Arizona, 1,2 km de diámetro. Edad: 50ka.

Geología Estructural Contactos Contactos concordantes entre unidades de roca Discordancias Contactos intrusivos Contactos por falla y zonas de cizalla

Geología Estructural Procesos Fuerzas Esfuerzos

Materiales litosféricos con su fábrica original

Materiales deformados

Estructuras tectónicas

Deformación

Reología: Relación entre esfuerzo y deformación. Condiciones bajo las cuales ocurre la deformación 1. Presión

5. Velocidad de aplicación de los esfuerzos

2. Temperatura

6. Composición

3. Fluidos

7. Estratificación

4. Intensidad de los esfuerzos

8. Anisotropías

Estructuras dúctiles Estructuras frágiles

Factor Espacio. Escalas de las estructuras tectónicas Escala

Estructuras

Tectónica

Global.

Megaestructuras

Geotectónica

Dimensión de placas. 103 -104 km.

Regional o Provincial. De un sistema fisiográfico , ej. Precordillera). 102 km.

Macroscópica.

Ej. Sist. De fallas de San Andrés. Lineamiento Valle Fértil. Sist. de grábenes de África oriental.

Macroestructuras

Tectónica

Mayor alcance que la visión sobre el Ej. Fallas que controlan bloques o cordones terreno. 101 km. montañosos

Mesoscópica. Dimensión del afloramiento. 10-1 102m.

Microscópica. Visible con el microscopio óptico. Cristales 10-1 .-10-2cm

Submicroscópico. Visible con TEM, SEM. Intracristalinas. 10-8 cm

Mesoestructuras Estructuras menores. Ej. Estrías

Microestructuras Ej. Deformación de micas (mica fish).

Nanoestructuras Ej. Dislocaciones

Microtectónica

Geología Estructural Factor espacio Propiedades dependientes de la escala.

• Estructuras penetrativas. Caracterizan la totalidad del cuerpo rocoso a la escala de observación. Ej. Clivaje a escala de ojo desnudo.

• Estructuras no-penetrativas. No caracterizan la totalidad del cuerpo. Ej. Clivaje a escala microscópica.

Geología Estructural El factor tiempo Existen distintas escalas de tiempo en el proceso de generación de estructuras: 1.

Deformación Progresiva

2. Fases de deformación sucesivas

Deformación progresiva. Involucra el período de tiempo en el que se desarrolla, por pasos sucesivos, una misma estructura, mediante incrementos de deformación. El estado final se conoce como deformación finita y los incrementos como deformación infinitesimal. (∆t ≈ 100 Ka).

Fases de deformación sucesivas Períodos de generación de distintas estructuras individuales. Se suceden en el tiempo, generándose la superposición de las estructuras de distintos ciclos (∆t ≈ 1-10 Ma).

Ciclos de deformación sucesivos 3. Ciclos de deformación sucesivos

Son ciclos generadores de montañas y otros grandes rasgos morfotectónicos, a lo largo de los cuales actuaron distintas fases tectónicas. Los distintos ciclos están separados por un intervalo de tiempo muy largo con erosión de las montañas y sus estructuras. ∆t ≈ 100-200 Ma

Geología Estructural El factor tiempo Con relación al período de ocurrencia de la deformación:

NEOTECTÓNICA Según distintas definiciones, es la disciplina que estudia los procesos de deformación del último régimen tectónico ó desde el Plioceno a la actualidad en los últimos ≈ 6Ma. Incluye las estructuras cuaternarias y las que se están formando en la actualidad (tectónica activa).

PALEOTECTÓNICA Procesos de deformación más antiguos desarrollados con anterioridad al Plioceno o al régimen tectónico actual.

Geología Estructural Los Estudios Fuerzas Esfuerzos

Materiales litosféricos con su fábrica original

Materiales deformados Deformación

Reología: Relación entre esfuerzo y deformación.

?

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Estructuras tectónicas

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Estudio de la geometría

Desde la geometría y otros elementos observados, se intenta reconstruir la cinemática, la dinámica y la reología.

Geología Estructural - Estudios Análisis Geométrico. Identificación, observación, descripción, análisis de la estructura y sus elementos estructurales. Métodos según la escala.

Análisis cinemático. Interpretación de la deformación. Reconstruye los movimientos de las partículas del cuerpo original. Determina los ejes de deformación.

Análisis dinámico Reconstruye los esfuerzos que dieron origen a la deformación, su dirección y magnitud.

Análisis de la historia de la deformación

Etapa en gran parte descriptiva Aplicación de modelos que pueden ser:

1. Observacionales 2. Experimentales 3. Numéricos

Mayor interpretación

Geología Estructural Disciplinas conexas importantes

• Cartografía de campo, mediante fotos aéreas e imágenes. • Topografía y geodesia. • Estratigrafía • Geocronología • Mecánica de rocas y de suelos • Mineralogía y petrografía • Geofísica • Geoquimica • Otras

Geología Estructural Aplicaciones

• Geología del Petróleo • Geología de yacimientos económicos • Determinación del peligro sísmico y de otros peligros geológicos. • Geología ambiental • Hidrogeología • Geología aplicada a obras civiles (como presas y túneles). • Conocimiento básico (formación de montañas y otras formas del relieve, evolución del planeta) • Planetología comparada • Otras