CLASE 18: CLIVAJE Y FOLIACION

Octubre 9 de 2012

Preguntas• Que es foliación?, ejemplos• Foliación Primaria vs Foliación Secundaria?• En que tipo de rocas se encuentra la foliación?• Que se entiende por el término “Penetrativo”?• Que se entiende por “Fabrica” de una roca?• Que se entiendo por “Fabrica Primaria” y “Fabrica secundaria”?• Que es una tectonita?• Que es clivaje?, que tipos hay?• Que es un estilolito?, como se forma?, que orientación tiene con respecto a la dirección de

esfuerzos principales?• Que se entiende por Cranulacion?• Como explicar si hay mas de una foliación en la roca?• Terminología de la foliación según la edad?• Cual es la relación geométrica entre clivaje y plegamiento?

• Foliación y Clivaje son términos utilizados para estructuras plantares penetrativas en las rocas

• La foliación va muy unida con pliegues y lineaciones y forma una de las estructuras mas comunes en rocas metamórficas

• Su presencia es de fundamental importancia para descifrar el origen de las rocas

• Clivaje y foliación forman las pizarras, filitas y neises• Discutiremos terminología básica, y las condiciones bajo las cuales

diferentes foliaciones se forman

Conceptos básicos• Fabrica (Fabric):término que se utiliza para describir elementos penetrativos y

distributivos: pueden ser elongados o planares con orientación preferencial• La fabrica de una roca la componen minerales y agregados de minerales con

orientación preferencial que penetra la roca a la escala microscópica y centimétrica.• Minerales presentes en una superficie de fractura NO forman parte de la fabrica aun

si están alineados.• La distancia entre los elementos que conforman la fabrica es típicamente menos de

10 cm, lo cual excluye pequeñas fallas o zonas de cizalla como elementos de una fabrica

• Tipos de Fabrica:– Fabrica lineal: elementos elongados con una orientación preferencial– Fabrica planar: minerales tabulares o planares con una orientación común– Fabrica al azar: los elementos no muestran orientación preferencial

• Fabrica Primaria: Ocurren durante sedimentación o cristalización, y se da por la orientación preferencial de clastos o minerales. Es importante reconocer la fabrica primaria para diferenciarlas de fabricas de deformación

• Casi todas las rocas muestran algún tipo de fabrica pero es en particular en las rocas metamórficas fuertemente deformadas en donde estas mejor se observan y se les llama TECTONITAS

• Tectonitas: roca cuya estructura es producto de la deformacion• La fabrica en las TECTONITAS reciben el nombre de acuerdo a la forma y

a la orientación de los elementos que la definen:– L-Tectonitas: fuerte fabrica lineal– S-Tectonitas: Fuerte fabrica planar– LS- Tectonitas: contienen ambas fabricas, lineal y planar

Foliacion• Termino generalmente utilizado para cualquier fabrica planar o curviplanar en rocas metamórficas

pero puede también incluir los planos de estratificación primaria o planos formados durante la cristalización

• Algunos geólogos prefieren utilizar el termino Foliación para estructuras planares formadas por esfuerzos tectónicos pero es común ahora incluir la estratificación en este término

• En consecuencia:• FOLIACION PRIMARIA (estratificación en rocas sedimentarias, bandeamiento por flujo en lavas

y capas en rocas intrusivas) forma durante denostación de sedimentos o formación de rocas magmaticas

• FOLIACION SECUNDARIA es producto de los esfuerzos y la deformación y la mayor parte es Foliación Tectónica porque ella se forma en respuesta la esfuerzos tectónicos.

• La foliación tectónica es una estructura planar formada por procesos tectónicos, que además incluye clivaje, esquistosidad y foliación milonitica

• Una roca foliada es por definición cohesiva aunque la roca se puede partir en forma preferencial por los planos de foliación. Esto significa que si una roca tiene fracturas distribuidas a lo largo de ella pero la roca no tiene cohesión, no se puede hablar de foliación

• La foliación puede ser definida por diferentes tamaños de grano, objetos aplanados (clastos en conglomerados), cristales tabulares recristalizados con orientación uniforme, minerales planaresdispuestos dentro de zonas de orden milimétrico, alta densidad microfracturas en rocas cohesivas y micropliegues (cranulacion)

Clivaje• Clivaje: se refiere a la habilidad de la roca

a partirse o romperse (split or cleave) en superficies mas o menos paralelas.

• Clivaje es un tipo de foliación ya que no todas las rocas foliadas se parten preferencialmente a lo largo de la foliación.

• Clivaje se encuentra en rocas de bajo grado de metamorfismo (facie esquisto verde y por debajo) o apenas si con algo de metamorfismo, en gneises o esquistos micáceos en la forma de “cranulationcleavage”

Clivaje• Tanto el clivaje como la foliación son

penetrativos a la escala de una muestra de mano, pero el espaciamiento de los elementos planares puede variar.

• Clivaje espaciado (Spaced cleavage): espaciamiento entre planos es mayor a 1 mm

• Clivaje continuo (Continuous cleavage): el espaciamiento de los elementos planares es 1 mm o menos

• No confundir clivaje en las rocas al clivaje en un mineral el cual es la tendencia de un mineral a partirse a lo largo de unos planos cristalográficos específicos .

Tipos de “Disjunctive cleavages” (termino utilizado para el desarrollo temprano del clivaje en rocas sin foliación tipo arcillolitas, areniscas y calizas; este termino sugiere que el clivaje corta a través de la roca en lugar de plegar (cranulation ) una foliación prexistente)

El dominio del clivaje C es separado por roca sin deformación llamada microlitos (M)

Estilolitos (Stylolitic clivaje/fracturas)

• Son superficies a lo largo de las cuales parte de la roca ha sido removida por disolución lo cual a sido a su vez inducida por la presión, a este fenómeno se le conoce como Solución por Presión (Pressure Solucition)

• Lo que ocurre en este caso es que la roca se ajusta a la compresión a través de la perdida de volumen!

• Las calizas y las areniscas son especialmente sensibles a la solución por presión.

• Típicamente ocurren a lo largo de planos de estratificación y diaclasas prexistentes, las cuales actúan como canales para transportar las el material en solución

• En general los “dientes” de los estilolitos se orientan preferencialmente en la dirección del esfuerzo principal mayor, sin importar la orientación promedio de la fractura estilolitica.

Stylolitic foliation.

A. Stylolitic foliation in limestone layers.

B. Stylolite truncating a pentacrinoid fossil in a limestone.

Clivaje en forma de lápiz

Phyllite cleavage (filita): filosilicatos crecen a expensas de las arcillas cuando entran al campo de la facie Esquisto verde, se forman las filitas

Cranulation Cleavage: Plegamiento de una foliacion existente

Slaty Cleavage (pizarra): minerales del grupo de las arcillas se reorientan; el clivaje domina totalmente la estructura y la textura de la roca

Terminología de la foliación según su edad

• En general a la foliación se le reconoce con la letra S

• Si en una afloramiento o roca hay varias foliaciones de edades diferentes, a estas se les designa como Sn, donde N indica la edad relativa.

• La foliación primaria (estratificación) se le conoce como S0

• La foliación secundaria mas vieja se le llama S1, a la segunda S2 y así sucesivamente.

Dos generaciones de foliación en metagabros. La estratificacion inicial de tipo magmático (magmatic layering) S0 modificada a una segunda foliación S1como producto de esfuerzos de cizalla

Desarrollo del clivaje

• Con el incremento de la temperatura hay incremento en la movilidad de los minerales; a medida que se incrementa la temperatura los minerales pueden recristalizarse.

• A los 350-375 C, se deja el campo del clivaje y se entra al campo de la esquistosidad y la foliación milonitica.

• La litología y mineralogía son importantes porque diferentes minerales reaccionan diferente a los esfuerzos y a la temperatura

• Los filosilicatos son importantes en la formación del clivaje

• En general, si no hay filosilicatos en la roca no habrá fuerte clivaje o esquistosidad.

Nuevos filosilicatos se forman a expensas de minerales arcillosos en shales y slates cuando entran en la facie esquisto verde

Pasando la facie esquisto verde y tal vez en la parte baja de la facie anfibolita, los cristales de micas crecen y se vuelven visibles; foliación se vuelve menos planar, ondeando alrededor de agregados de cuarzo y feldespato.Ya no se llama mas clivaje, es ahora esquistosidad

Clivaje tectónico secundario (cranulacion)

• Una foliación ya existente puede ser afectada por una foliación posterior (S2) si la orientación de los esfuerzos principales cambia local o regionalmente en algún momento de la deformación o si una fase de deformación genera clivaje.

• Debido a que el clivaje tiende a formarse perpendicular a la dirección de máximo acortamiento, un nuevo clivaje se formará y se sobreimprimirá el ya existente

• En muchos casos esto ocurre por el plegamiento de una foliación ya existente en micropliegues en cuyo caso se le llama clivaje de cranulacion.

• En consecuencia, clivaje de cranulacion esta compuesto por una serie de microplieuges a escala centimetrica o menor con planos axiales paralelos

• La cranulacion esta restringida a aquellas litologías que tengan una bien definida foliación prexistente

Clivaje, pliegues y deformacion• Una relación geométrica importante

entre clivaje y pliegues se observa en muchos casos donde es claro que los dos tipos de estructuras comúnmente se forman simultáneamente.

• Geométricamente el clivaje splits el pliegue mas o menos a lo largo del plano axial, en particular a lo largo de la cresta o charnela.

• Cuando el clivaje es paralelo al plano axial, al ese clivaje se le llama “clivaje de plano axial” (axial plane cleavage)

Clivaje paralelo al plano axial (axial planar cleavage) en rocas paleozoicas

Clivaje, pliegues y deformacion

• Muchos clivajes son coplanares con el plano axial y en consecuencia establecen una importante relación entre foliación tectónica y pliegues en rocas deformadas

• Importante: si se estudia en detalle la relación clivaje-plegamiento se puede ver la diferencia en orientación entre el plano axial y el clivaje: la orientación del clivaje se puede ver que varia de un estrato (layer) a otro y esta variación es debida al contraste en competencia entre paquetes, a esto se le llama “refracción del clivaje”. Mientras mas grande sea la diferencia en competencia mayor será la refracción.

Patrones seguidos por el clivaje• Es común ver clivaje continuo a través de

niveles intercalados de rocas competentes e incompetentes como se ve en la figura

• También se ve que el clivaje solo se desarrolla en los niveles incompetentes

• El patrón final que siga el clivaje esta asociado a la deformación temprana: depende de si el clivaje esta bien desarrollado cuando comienza el plegamiento (12.13ª) o si el estrato comienza plegarse antes de que se establezca el clivaje (12.13c)

Pliegue recumbente, axial planar cleavage bien desarrollado con refracción en estratos menos competentes

Patrones seguidos por el clivaje• Es común ver clivaje continuo a través de

niveles intercalados de rocas competentes e incompetentes como se ve en la figura

• También se ve que el clivaje solo se desarrolla en los niveles incompetentes

• El patrón final que siga el clivaje esta asociado a la deformación temprana: depende de si el clivaje esta bien desarrollado cuando comienza el plegamiento (12.13ª) o si el estrato comienza plegarse antes de que se establezca el clivaje (12.13c)

• La refracción del clivaje ocurre cuando layers con competencia diferente son plegados. Se puede explicar esta observación por la diferencia en shear strain entre los diferentes estratos (Figura 12.14)

• La refracción del clivaje revela:– Contraste en competencia entre layers

– Localización en la estructura del pliegue

– Relación con el plegamiento (según el patrón revela si puede ser antes o después del plegamiento)

– La relación que hay con flexural slip

Clivaje (diagonal) vs estratificacion (casi vertical)

Relación angular entre clivaje y estratificación (layering)

• La relación angular entre clivaje y estratificación esta asociada con su posición en la estructura general del pliegue (fig 12.16)

• Sin importar la tendencia del clivaje a la refracción, el clivaje tiene una orientación consistente a través del pliegue mientras que la orientación de los estratos cambia sistemáticamente.

• La geometría del pliegue puede ser fácilmente reconstruida de acuerdo a la relación clivaje-estratificacion en un afloramiento.

• Este método asume que el plegamiento y el clivaje están asociados genéticamente.

• El clivaje tardío que no esta relacionado con el plegamiento puede también ocurrir en áreas polideformadas en cuyo caso la relación angula entre clivjae-foliacion no significa nada.

• Consultar pressure soluciont and stilolitos

Asumiendo que la roca esta plegada (anticlinal/sinclinal) y que la foliación es paralela al plano axial: que tipo de pliegue sugiere la orientacion del clivaje en la figura: un

anticlinal? O un sinclinal?

Asumiendo que la roca esta plegada (anticlinal/sinclinal) y que la foliación es paralela al plano axial: que tipo de pliegue sugiere la orientacion del clivaje en la figura: un

anticlinal? O un sinclinal?

Asumiendo que la roca esta plegada (anticlinal/sinclinal) y que la foliación es paralela al plano axial: que tipo de pliegue sugiere la orientacion del clivaje en la figura: un

anticlinal? O un sinclinal?

Asumiendo que la roca esta plegada (anticlinal/sinclinal) y que la foliación es paralela al plano axial: que tipo de pliegue sugiere la orientacion del clivaje en la figura: un

anticlinal? O un sinclinal?

“Transposicion foliation”

• El bandeamiento en neises comúnmente resulta del tipo de proceso que aparece en la figura donde estructuras iniciales (diques, venas y foliación ) son flattened y rotadas hasta estar casi completamente paralelas.

• Este proceso es llamado “Transposicion” en cuyo caso la estructura planar es llamada”transposicon foliation” consistente en transposed” layering

Ilustración esquemática de Transposicion por acortamiento horizontal y extensión vertical. Tanto deformación coaxial y no coaxial pueden dar este resultado. En resultado en b es una roca bandeada con pliegues dentro de la foliación y cretas aisladas. Note como la foliación dominante cambia (tranposes) de horizontal (a) a vertical (b)

• Pero aun si no hay una estructura planar prexistente, alta deformación y en particular deformación no coaxial puede resultar en foliación milonitica.

• La foliación milonitica esta asociada con “transposed layering” y bandeamiento en neises pero la distancia entre los dominios de la foliación es menor, típicamente de orden centimetricto a milimétrico. Esto esta relacionado con grandes esfuerzos ya que estos aplanan objetos y vuelven mas delgados los layers.

• Las zonas miloniticas típicamente se encuentran asociadas a zonas de cizalla (shear zones) o zonas de cabalgamiento que envuelven muchos kilómetros de desplazamiento.

Foliación milonitica formada por la reducción de tamaño por cizalla en una roca granítica de grano grueso