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Facultad De Ingeniería Escuela Académico Profesional De Ingeniería Geológica Geología II ING: López Becerra María Estaurofila CICLO: III GRUPO: “B” ALUMNOS: Herrera Quispe Jhonatan Pizan Rosado, Gonzalo Rodríguez Vargas Antony Sánchez Culqui Diego Antonio Tongombol Pompa Jorge 24 de noviembre del 2020 Geología Estructural PROBLEMAS Y APLICACIONES
Escuela académico profesional de Ingeniería Geológica
Escuela académico profesional de Ingeniería Geológica I. INTRODUCCIÓN: Este trabajo monográfico está orientado a dar una explicación entendible y aportar conocimientos sobre geología estructural, que es el estudio de la corteza terrestre, reconocimiento de estructuras tectónicas, análisis de deformación tectónica de las rocas y el levantamiento de las foliaciones. En la geología estructural se analizan estructuras geológicas, de preferencia las tectónicas; estos análisis sirven de apoyo a una buena prospección o exploración. La tierra es un planeta dinámico en el cual las fuerzas tectónicas deforman las rocas de la corteza, como lo atestiguan grandes áreas que tienen las rocas dobladas, arrugadas, volcados y a veces muy fracturados. Los resultados de las fuerzas tectónicas son impresionantes en los principales cinturones cordilleranos de la Tierra donde se pueden encontrar rocas que contienen fósiles de organismos marinos a miles de metros por encima del nivel del mar actual y las unidades de rocas están completamente plegadas. Los Geólogos Estructurales, estudian cómo se deforman las rocas, estudiando la orientación de los pliegues y las fallas, pueden a menudo determinar el ambiente geológico original y la naturaleza y dirección de las fuerzas que produjeron esas estructuras rocosas, además de su importancia para interpretar el pasado geológico son también importantes desde el punto de vista económico. La Geología Estructural tiene relación directa con disciplinas geológicas como la mecánica de suelos, mecánica de rocas y la geotecnia. Que son relativamente importantes en Geología para entender el origen, la formación de yacimientos y así entender cómo se formó el actual modelo topográfico de la superficie terrestre. Todos estos conocimientos recopilados de numerosas fuentes y analizados con minuciosidad son de gran ayuda para nosotros como futuros ingenieros e incluso para quienes ya lo son. II. OBJETIVOS Objetivo general Conocer las estructuras geológicas producidas por los diferentes movimientos y de esta forma interpretar la historia geológica. Objetivos específicos Estudiar los procesos de formación de fallas geológicas, plegamientos, hundimientos, desprendimientos y deslizamientos, etc. Aprender el uso correcto de la brújula y su aplicación para el estudio de estos procesos de formación Reconocer la importancia que tiene esta rama en el estudio de diferentes fenómenos ocurridos en el tiempo. GEOLOGIA II GEOLOGIA ESTRUCTURAL
Escuela académico profesional de Ingeniería Geológica III. MARCO TEORICO Las fuerzas deformantes Las deformaciones que afectan a la corteza provienen de las siguientes fuerzas o agentes geológicos que actúan al interior de la corteza y son constructivos porque generan nuevas superficies. a) Los movimientos tectónicos b) Los movimientos ascensionales del magma c) La acción de las corrientes de convección del manto terrestre. Estos movimientos causan en las rocas plegamientos, fallas, fracturas, hundimientos, levantamientos, desplazamientos, compresiones, etc., que dan lugar a una serie de estructuras geológicas. Todas estas deformaciones son posibles en la mayoría de las rocas y en particular las sedimentarias, que plásticas. Los movimientos que afectan a las rocas de la corteza pueden ser bruscos o lentos. Como ejemplo de los primeros se pueden considerar los terremotos y de los segundos los movimientos epirogénicos (formación de continentes), y los movimientos orogénicos (origen de las montañas). Las estructuras geológicas producidas por estos movimientos, además de servir para la interpretación del pasado geológico, son también importantes desde un punto de vista económico. Por ejemplo, algunas estructuras son reservorios de hidrocarburos y gas natural, otras albergan depósitos de metales, y también son importantes de tener en cuenta cuando se proyectan obras de infraestructura civil, porque ellos implican a su vez peligros geológicos. Esfuerzos de Deformación La deformación se refiere a los cambios de volumen o de forma que experimentan las rocas de acuerdo a sus propiedades físicas o mecánicas al ser sometidos a diversos esfuerzos. El esfuerzo es la cantidad de fuerza que actúa sobre una unidad de roca para cambiar su forma o volumen, o ambas cosas. Entre las fuerzas que deforman las rocas están: a) La presión de Confinamiento. Llamada también presión litostática, causada por la carga de las rocas situadas por encima y que actúa uniformemente en todas las direcciones, tal como lo hace también la presión atmosférica. b) Los esfuerzos diferenciales. Que también afectan el comportamiento de las rocas produciendo deformaciones. Se reconocen tres tipos de deformación: Compresión, tensión y cizalla. GEOLOGIA II GEOLOGIA ESTRUCTURAL
Escuela académico profesional de Ingeniería Geológica Partes de un pliegue Las partes de los pliegues que pueden identificarse y nos permiten definirlos y clasificarlos son: Charnela. La charnela es la zona del pliegue que ha sufrido la mayor curvatura. Flancos. Son cada una de las zonas laterales del pliegue, situadas a ambos lados de la charnela. Líneas de cresta. Las curvas que unen los puntos más elevados de la superficie curvada. Línea de valle. Las curvas que unen los puntos más bajos de la superficie curvada. Eje de pliegue. Lugar de los puntos de curvatura máxima. También se puede definir como la línea que resulta de la intersección entre el pliegue y el plano axial. Plano axial. Superficie que contiene los ejes de los pliegues de varios estratos. Inmersión. Es el ángulo que forma una línea (o eje del pliegue) con el plano horizontal medido sobre un plano vertical que contenga esa línea. El valor de la inmersión de una línea varía entre 0º y 90º. GEOLOGIA II GEOLOGIA ESTRUCTURAL Figura: Elementos de un pliegue. Obtenido de: http://www.educa.madrid.org/web/ies.rayuela.mostoles/webrayuela/Publicaciones/ ApuntesCienciasTierra/2-PlanetaTierra/Geosfera%20Tectonica%20Regional.htm
Escuela académico profesional de Ingeniería Geológica Dirección y buzamiento de un pliegue Dirección Este concepto se refiere al ángulo que forma con el norte geográfico la línea que resulta de la inter- sección de un plano horizontal imaginario con la capa, estrato o estructura que se estudia. La dirección de un pliegue es, por tanto, el ángulo que forma la proyección del eje del pliegue sobre un plano horizontal con el norte geográfico. El valor de la dirección suele darse de 0º a 90º, añadiendo si ese ángulo con respecto al norte es hacia el este o hacia el oeste; por ejemplo, N 53º E. La dirección del pliegue (del eje del pliegue) no tiene por qué coincidir con la dirección de los flan- cos de dicho pliegue, aunque sí suelen ser parecidos. Buzamiento Se define como el ángulo que forma la capa o estructura estudiada con un plano horizontal imaginario, medido en la línea de máxima pendiente de la capa. El sentido del buzamiento de un plano es el ángulo que forma la proyección de la línea de máxima pendiente en un plano horizontal con el norte geográfico e indica hacia dónde se inclina la capa en relación con el norte; por ejemplo, 45º E o 30º SE. El sentido del buzamiento de un plano es siempre perpendicular a la dirección del plano. Por lo general, cuando se habla de buzamiento del pliegue se hace referencia al ángulo de inmersión. GEOLOGIA II GEOLOGIA ESTRUCTURAL Figura: Rumbo y buzamiento de los pliegues: aa´, rumbo del anticlinal y los buzamientos de sus flancos de 45° y 65° al oeste y este respectivamente.
Escuela académico profesional de Ingeniería Geológica Monoclinal: Es el que presenta una simple inflexión de los estratos, con cierta frecuencia, estos pliegues degeneran en fallas al producirse un estiramiento y fractura de la rama monoclinal del pliegue. Isoclinal: Cuando una serie de pliegues sucesivos llegan a presentar sus flancos paralelos, originan una serie isoclinal continua, de estratos con manteo uniforme. GEOLOGIA II GEOLOGIA ESTRUCTURAL Figura de un Monoclinal. Obtenido de: https://acbconsultores.com/ Geologia%20general/Plegamiento/Pliegues.htm
Escuela académico profesional de Ingeniería Geológica En cofre: Pliegues, con flancos próximos a la vertical y cuya charnela es recta próxima a la horizontal. Tanto éstos como los domos se suelen formar por la inyección en profundidad de materiales plásticos, o por fuerzas compresionales. Ejemplo: Anticlinal (en cofre) del Morro Solar, Lima. Abanico: Son pliegues en abanico cuando poseen dos planos axiales cuyas inclinaciones se oponen (los flancos están volcados). En un pliegue anticlinal en abanico los pliegues y flancos se inclinan el uno hacia el otro; sin embargo, en un pliegue sinclinal en abanico los flancos se inclinan alejándose. Chevron o cabrío : Son los pliegues cuyos flancos son aproximadamente planos y las charnelas del pliegue son angulares. Clasificación de pliegues según la inclinación del plano axial Existen diferentes clasificaciones que emplean criterios distintos para denominar los pliegues. La clasificación que se presenta en este apartado es una de las más claras, y tiene en cuenta la inclinación del plano axial: GEOLOGIA II GEOLOGIA ESTRUCTURAL Figura: Pliegue Isoclinal. Obtenido de: https://acbconsultores.com/Geologia %20general/Plegamiento/Pliegues.htm
Escuela académico profesional de Ingeniería Geológica Megaestrucutras (anticlinorio y sinclinorio) Anticlinorio o Sinclinorio también llamado “Pliegue Plegado o Pliegue de Pliegues” la cual se forma por el conjunto de pliegues sucesivos que definen a una estructura de gran importancia según sea el caso. Formación: Se tiene estratos. Se genera una deformación elástica, ocasionando pliegues. Viene una capa de depósito. Se realiza la Erosión. Se vuelven a plegar los estratos otra vez sin superar el límite elástico. GEOLOGIA II GEOLOGIA ESTRUCTURAL Figura: Tipos de pliegues atendiendo a su ángulo interflanco
Escuela académico profesional de Ingeniería Geológica Se formó un nuevo pliegue y con los pliegues que se habían formados anteriormente quedaron más plegados. Esto ocasiona que, dentro de un pliegue, existe en si un propio plegamiento. Anticlinorios. Es una asociación en la que los pliegues presentan una convergencia de los planos axiales hacia el interior. Sinclinorios. En esta asociación de pliegues los planos axiales divergen hacia el interior. Cesion por fracturamiento Cuando las rocas están sometidas a esfuerzos sufren primero una deformación elástica y luego una deformación plástica, si la deformación prosigue, la roca puede, eventualmente, ceder por ruptura (romperse). Todas las rupturas se pueden clasificar como fracturas de tensión y fracturas de cizalla. Las fracturas de tensión resultan de fuerzas que tienden a estirar la roca y cuando se rompe los bloques se mueven alejándose una de la otras y las fracturas de cizalla resulta de fuerzas que tienden a deslizar una parte de la roca contra la otra adyacente y una vez rota los bloques pueden deslizarse una sobre la otra GEOLOGIA II GEOLOGIA ESTRUCTURAL Figura: Megaestructuras “Pliegue de pliegues”. Obtenido de: http://e- ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/750/982/html/21_pliegues.html
Escuela académico profesional de Ingeniería Geológica Bloque levantado. Bloque hundido. Plano de falla****. Es el plano de rotura a lo largo del cual se desplazan los bloques que se separan en la falla. Puede ser vertical, horizontal o inclinado. El plano se puede determinar, como vimos al hablar del plano axial del pliegue, con la dirección y el buzamiento. Debido a la fricción entre los bloques, los planos de falla pueden estar pulidos dando lugar a los espejos de falla : En el plano de falla también pueden aparecer estrías de fallas , marcas rectilíneas que indican la dirección del movimiento de los bloques. Salto de falla: Es la distancia que se ha desplazado un bloque respecto al otro. Se puede medir tanto lateral, como horizontal o verticalmente. El salto neto indicaría la suma de las tres medidas anteriores, y vendría señalado por las estrías de falla. Fallas activas e inactivas Se considera que una falla es activa ya sea cuando ha tenido movimientos históricos, por ejemplo en los últimos 10.000 años, o bien en su pasado geológico reciente, considerando los últimos 500.000 años. Si bien las fallas que sufren desplazamientos cuando sucede un terremoto son activas, no todas las fallas activas generan terremotos, algunas son capaces de moverse asísmicamente, es decir sin que esté asociada a ninguna actividad sísmica (ALI, Keiiti, LEE, William H. K.). A pesar de que no hay ninguna definición de falla activa que haya sido universalmente aceptada, se puede generalizar que: La actividad de una falla estaría definida, en líneas generales, por la forma en que se acumula el desplazamiento en el tiempo geológico. Una falla activa sería una falla que acumuló algún desplazamiento en un pasado reciente. Si bien no hay una regla fija sobre qué escala de tiempo geológico se debe considerar la actividad de una falla, en particular, el WSSPC (Western States Seismic Policy Council) INSTITUTO NACIONAL DE PREVENCIÓN SÍSMICA –INPRES2 consorcio de científicos estatales y privados del oeste de EEUU, define tres clases de fallas activas:
Figure 1 :Falla normal, Obtenido de:http://usuarios.geofisica.unam.mx/gvazquez/yacimientosELIA/zona desplegar/Clases/Clase%2011%20Fallas%20y%20fracturas.pdf
Escuela académico profesional de Ingeniería Geológica realizadas con instrumentos tales como los GPS. Este tipo de fallas son del tipo asísmicas o reptantes, mientras que las de liberación repentina de energía se caracterizan como fallas sísmicas. Clasificación de fallas de acuerdo a su movimiento Si bien hay varios tipos de fallas, se puede decir que existen tres tipos de fallas principales, según sea la dirección del desplazamiento de las rocas que cortan: Falla Vertical: Son las que tienen el plano de falla vertical y no se puede distinguir el techo del piso. Falla normal : Este tipo de fallas se generan por tensión horizontal. Las fuerzas inducidas en la roca son perpendiculares al acimut de la falla (línea de ruptura superficial), y el movimiento es predominantemente vertical respecto al plano de falla, el cual típicamente tiene un ángulo de 60 grados respecto a la horizontal. El bloque que se encuentra por encima del plano de la falla se denomina techo, y se desliza hacia abajo; mientras que el bloque que se encuentra por debajo del plano de la falla se denomina piso, y asciende. Falla inversa: Este tipo de fallas se genera por compresión horizontal. El movimiento es preferentemente horizontal y el plano de falla tiene típicamente un ángulo de 30 grados GEOLOGIA II GEOLOGIA ESTRUCTURAL
Escuela académico profesional de Ingeniería Geológica graben puede aparecer como valle o como cerro, un horst puede formar morfológicamente elevaciones o depresiones (valles quebradas). Movimientos lentos de la corteza A diario el rostro de la Tierra siempre va cambiando, aunque nosotros no podamos percibirlo siempre, todos los días las montañas se desgastan por acción del agua, viento y temperatura; de la misma manera en otros lugares van naciendo otros relieves y formas. A veces los movimientos no son tan lentos y en cuestión de días o minutos pueden producir cambios, como es el caso de un volcán que hace erupción en el mar y origina una nueva isla, o un terremoto que puede abrir una grieta gigantesca y cambiar el suelo, entre otras circunstancias, van modificando el relieve terrestre. A estas fuerzas capaces de originar cambios en la corteza terrestre se los denominan diastrofismo y suceden como una forma de auto equilibrio de la corteza, ya que las partículas que se desgastan en un sitio deben depositarse en otro, que hace que se hunda y origine una presión nueva que trae como consecuencia que otro sitio en el planeta se levante. Los movimientos de la Tierra se clasifican en Epirogénicos y Orogénicos. Movimientos epirogénicos Etimología: “epiros” = continente y “génesis” = origen Son movimientos verticales lentos, de elevación y descenso que producen en la corteza terrestre de los continentes. Estos movimientos se producen en regiones grandes o continentales, como agitaciones muy lentas de ascenso y descenso de las mayores masas continentales. GEOLOGIA II GEOLOGIA ESTRUCTURAL
Escuela académico profesional de Ingeniería Geológica La epirogénesis de forma ascendente es producida principalmente por la desaparición de un peso que ejercía presión sobre la masa continental, mientras que el movimiento descendente se origina cuando dicho peso aparece y actúa sobre la masa (Jacome, 2012). Un ejemplo conocido de este fenómeno es el de las grandes masas glaciares, donde los hielos del continente ejercen presión sobre las rocas provocando un descenso de esa plataforma. A medida que el hielo desaparece, se da el ascenso progresivo del continente, lo que permite mantener el equilibrio isostático. El equilibrio isostático es el equilibrio en que se encuentra la Tierra, que es un equilibrio dinámico, pues mediante los fenómenos de la geodinámica externa los continentes son erosionados constantemente y estos materiales depositados y sedimentados en cuencas marinas. Este tipo de movimientos inducen la inmersión de una costa y el surgimiento de otra, como se evidencia en los acantilados de la Patagonia, lo que a su vez produce una regresión del mar o retroceso marino en la costa levantada. Gracias a los movimientos epirogénicos las cordilleras y macizos montañosos conservan casi intactamente su altura pesar de la erosión que estos puedan sufrir, al mismo tiempo que afloran rocas formadas en profundad. Por otra parte, al hundirse los fondos marinos es posible la formación de depósitos sedimentarios de gran potencia que servirán de materia prima para la orogénesis, al tiempo que los sedimentos podrán alcanzar zonas profundas donde encontrarán las condiciones adecuadas para transformarse en rocas metamórficas. Consecuencias de la epirogénesis El basculamiento o movimiento sostenido de la epirogénesis produce estructuras monoclinales que no superan los 15° de desnivel y en una sola dirección. Asimismo, puede generar abombamientos mayores, causando estructuras no plegadas, también conocidas como aclinales. Si se trata de un abombamiento ascendente se le llama anticlinal, pero si es descendente se denomina sinclinal. En el primer caso prevalecen las rocas de origen plutónico porque funciona como una superficie erosionada; por su parte el sinclinal equivale a cuencas de acumulación en la que abundan las rocas sedimentarias. Es de dichas estructuras que se desprenden el relieve tabular y el relieve de cuesta (Bonilla, 2014). GEOLOGIA II GEOLOGIA ESTRUCTURAL
