Tema 5 - Esfuerzo y Deformación PDF

TEMA 5 - ESFUERZO Y DEFORMACIÓN 1. INTRODUCCIÓN Cadenas montañosas: deformadas y plegadas (costa américa y sur de asia…) Escudos continentales: zonas deformadas hace millones de años. Colisión continente-continente: los sedimentos marinos chocarán y quedarán atrapados y al formarse la cordil...

TEMA 5 - ESFUERZO Y DEFORMACIÓN 1. INTRODUCCIÓN Cadenas montañosas: deformadas y plegadas (costa américa y sur de asia…) Escudos continentales: zonas deformadas hace millones de años. Colisión continente-continente: los sedimentos marinos chocarán y quedarán atrapados y al formarse la cordillera (al chocar los continentes) y estos sedimentos aparecerán en lo alto de la cordillera. Es por esto que encontramos fósiles en lo alto de las montañas. El Everest se formó cuando la India hace 65 m.a pertenecía a África (pegada a madagascar), se ha ido desplazando hasta chocar con Asia y se ha producido un levantamiento de los dos bordes de las placas. A día de hoy el everest sigue creciendo. La geología estructural es la disciplina científica que estudia el origen, naturaleza y consecuencias de las fuerzas que generaron las estructuras deformadas de la corteza terrestre. La alineación a veces no puede medirse por estar fracturada y desplazada. (imágenes) Todas las deformaciones no son fracturas, pero si se pliegan (a nivel centimétrico o incluso mayor) Interés económico: estas fracturas rocosas ocurren donde se produce las mineralizaciones hidrotermales, lo cual significa que pueden ser fuentes importantes de menas metálicas. Mineralización blanca imagen: cuarzo (dentro del cuarzo se mineraliza y encontramos el oro) Interés social: una fractura en el terreno produce un terremoto. Para prevenir estos terremotos tenemos que entender cómo funcionan, dónde están las zonas más probables… 1  2. ESFUERZO Y TIPOS Fuerza = masa por aceleración (F = m x a) En geología no trabajamos con fuerza, trabajamos con esfuerzo. Las fuerzas que deforman las rocas, se utiliza el término esfuerzo (stress). Es una fuerza aplicada a una superficie: esfuerzo= fuerza/superficie Cuanta mayor superficie, menor esfuerzo (se reparte por toda la superficie) y viceversa. Los esfuerzos pueden ser: uniformes y no uniformes. UNIFORMES: El esfuerzo afecta al cuerpo en todas las direcciones de la misma manera. Si tenemos un punto (abajo), el esfuerzo es mayor que uno que está más arriba, ya que tiene toda la masa encima. Y así ocurre en todas las direcciones. ESFUERZO LITOSTÁTICO: la fuerza que actúa es PRESIÓN LITOSTÁTICA. NO UNIFORME O DIFERENCIAL: No en todas las direcciones del espacio ocurre de la misma manera. En las rocas metamórficas cuando están aplastadas ocurre este ESFUERZO DIFERENCIAL. Existen de tres tipos: 1.Esfuerzo compresional: si convergen a un punto medio 2.Esfuerzo tensional: en la misma dirección pero en sentido contrario 3.Esfuerzo de cizalla: uno se mueve con respecto a otro La fuerza actuante es la FUERZA TECTÓNICA. Por ejemplo, la fuerza producida por la interacción entre las placas tectónicas (tema 6). 1. ESFUERZO COMPRESIONAL Esfuerzo diferencial que acorta un cuerpo rocoso. Al comprimirse desde los lados, en su perpendicular se ensancha/alarga. Se pueden producir fracturas o pliegues. Ej: vías de un tren después de un terremoto. También ocurre en rocas deformadas: metamórficas (rocas plegadas o aplastadas). 2  2. ESFUERZO TENSIONAL Esfuerzo diferencial que alarga el cuerpo rocoso en el que esté incidiendo. Se estira desde puntos contrarios y acabará rompiéndose en 2 trozos diferentes. 3. ESFUERZO DE CIZALLA Esfuerzos que actúan en direcciones contrarias. Las líneas de arado nos facilita ver que se ha desplazado un bloque respecto al otro, y lo mismo con la carretera. 3. DEFORMACIÓN Y TIPOS Cuando se aplica gradualmente un esfuerzo, las rocas responden primero deformándose elásticamente. Los cambios resultantes de la deformación elástica son recuperables. Sobrepasando el límite plástico (resistencia) de una roca, ésta fluye (deformación dúctil) o se fractura (deformación frágil) Cuando las rocas son sometidas a esfuerzos que superan su propia resistencia, empiezan a deformarse, normalmente plegándose, fluyendo o fracturándose - Elástica: se produce un estiramiento de un cuerpo y puede volver a su estado natural. Si seguimos tirando y tirando de una gomilla, puede deformarse elásticamente. Eso significa que ha llegado a su límite elástico, manteniéndose de esta manera deformadas. Si se rompe es que ha llegado a su límite plástico. Con las rocas ocurre lo mismo, aunque no podemos observar si una roca ha sido estirada o no, ya que la roca mantiene su estado natural. Solo podemos saberlo cuando supera su límite plástico y se rompe. - Dúctil: un cuerpo se estira y se mantiene estirado sin llegar a romperse. - Frágil: aplicamos un esfuerzo en un cuerpo y se rompe 3  4. FACTORES QUE AFECTAN A LA DEFORMACIÓN Los factores que afectan a la deformación son: Temperatura Presión de confinamiento Tipo de roca Disponibilidad de fluidos Tiempo 1. Temperatura. Si sometemos un cuerpo a un esfuerzo a la temperatura de la Tierra, ejemplo: si una vela está fría, se puede romper, pero si la sometemos después de calentarla, está se doblaría. LO MISMO OCURRE CON LAS ROCAS. Lo más fácil es que se rompa: deformación frágil. Si profundizamos al interior de la tierra, donde la temperatura aumenta, ahí las rocas se pliegan sin romperse DEFORMACIÓN DÚCTIL. Fallas: deformación frágil cerca de la superficie terrestre Pliegues: deformación dúctil en profundidad 5. ESTRUCTURAS DE DEFORMACIÓN DÚCTIL (PLIEGUES) PARTES DE UN PLIEGUE - Charnela: punto de máxima curvatura del pliegue. - Flanco: desde charnela hasta donde termina el pliegue - Plano axial: plano imaginario que divide al pliegue en dos. 4 Según sentido curvatura Pliegue convexo : anticlinal Pliegue cóncavo : sinclinal Donde hay un pliegue anticlinal, le sigue uno sinclinal. SEGÚN LA ANTIGÜEDAD DE LOS MATERIALES DEL NÚCLEO O “CAPA” CENTRAL PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN DE ESTRATOS: la capa inferior (estrato) es más antigua que las capas que están por encima. En un sinclinal, la más joven se encuentra arriba y en un anticlinal la más joven abajo. SEGÚN INCLINACIÓN PLANO AXIAL: - Plano recto: pliegue anticlinal recto - Plano inclinado: pliegue inclinado - Plano Tumbado:pliegue tumbado/recumbente 6. ESTRUCTURAS DE DEFORMACIÓN FRÁGIL (FALLAS Y DIACLASAS) Fallas y diaclasas: fracturas que se producen por deformación frágil. 5  6.1 FALLAS Las fallas son fracturas, generalmente planas, en el terreno a lo largo de la cual se han deslizado los dos bloques el uno respecto al otro. Fijándonos en los diferentes colores de las capas. Al fijarnos en la gris oscura, observamos que se ha desplazado hacia abajo: desplazamiento de un bloque hacia otro. Dependiendo del tipo de esfuerzo, tenemos 3 tipos de fallas diferentes: - Esfuerzo tensional: falla normal - Esfuerzo compresivo: falla inversa - Esfuerzo de cizalla: falla de desgarre PARTES DE UNA FALLA - Plano de falla: la fractura. - Bloque levantado: bloque desplazado hacia arriba con respeto al otro. - Bloque hundido: bloque desplazado hacia abajo con respeto al otro. 6  FALLA NORMAL Cuando el bloque hundido está apoyado al plano levantado FALLA INVERSA Cuando es el bloque levantado el que está apoyado al plano CABALGAMIENTO Tipo de falla inversa con Bloque levantado: derecha ángulo muy bajo. Es una mezcla de pliegue y falla. Primero se forma un pliegue con esfuerzos en la misma dirección pero en un sentido es más fuerte que en otro. Si sigue aumentando el esfuerzo es ese mismo sentido hasta que rompe su límite plástico hasta que se produce una fractura. Si el esfuerzo sigue aumentando, el pliegue se monta totalmente sobre el otro (cabalgamiento). FALLA DE DESGARRE No hay bloque hundido ni levantado, hay desplazamiento horizontal, no hay desplazamiento vertical. Tienen interés social porque generan terremotos de grandes magnitudes. Ej: falla de san andrés. 6.2 DIACLASAS Diaclasas: fracturas en las que no hay desplazamiento de ninguno de los bloques. Se da cuando hay metamorfismo físico. Las fracturas se producen por cambios térmicos (agua entra en grieta de roca y se rompe). 7