Geología EstructuralProfesores: Dr. Luis Dimieri y Dr. Sergio Delpino Asistente (JTP): Dr. Martín Turienzo Ayudante: Dra. Natalia Sánchez

Horarios: Martes 8.30-10 hs. (Aula 3) Clases teóricas Jueves 8.30-10 hs. (Aula 1)

Martes 13-16 hs. (Aula 2) Clases prácticas Jueves 12-14 hs. (Gabinete subsuelo)

WEB: http://estructuraluns.jimdo.com

FECHAS DE PARCIALES: -26 de abril: Primer Parcial Teórico-Práctico. Recuperatorio 03/5-14 de junio: Segundo parcial teórico-práctico. Recuperatorio 21/6.

NOTA: Los parciales teórico y práctico se aprueban por separado con 6 puntos. Habrá un recuperatorio a la semana siguiente a cada parcial.

PRÁCTICA DE CAMPO III: Semana del 16 al 20 de mayo, informe aprobado al fin de cuatrimestre.

LISTA BIBLIOGRAFICA

-BADGLEY. Estructural Methods of the Exploration Geologist, 1959. (P) (-)

-BARNES Y LISLE 2004. Basic geological mapping. (P) (D)

-BADGLEY. Structural and Tectonics Principles, 1965. (T) (-)

-BENNISON. An Introduction to Geological Structures and Maps, 1975-1990. (P) (+/-) (D)

-BILLINGS. Geología Estructural, 1954. (T) (+/-) (D)

-BLYTH. Geological Maps and Their Interpretation. (P) (-)

-BURG Y FORD. Orogeny through time, 1997. (+)

-COOPER Y WILLIAMS. Inversion Tectonics, 1996. (T) (+)

-CONDIE. Plate Tectonics and Crustal Evolution. (T) (-)

-DAVIS y REYNOLDS. Structural Geology of Rocks and Regions, 1984-1996. (T) (+) (D)

-DE SITTER. Geología Estructural. (T) (+/-)

-FOLGUERA Y SPAGNUOLO. La tierra y los planetas rocosos. 2010. (T). (D)

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-GHOSH. Structural Geology. Fundamentals and Modern Developments, 1993. (T) (+)

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-HILLS. Elements of Structural Geology. (T) (-)

-HANCOCK. Continental Deformation, 1994. (T) (+)

-HATCHER. Structural Geology, 1995. (T) (+)

-HOBBS, MEANS Y WILLIAMS. Lineamientos de Geología Estructural, 1976. (T) (+/-)

-KEAREY ET AL. Global Tectonics, 1994-2009. (T) (+) (D)

-LISLE 2003. Geological structures and maps. (P) (D)

-MARSHAK Y MITRA. Basic Methods of Structural Geology, 1988. (T) (+)

-MARTIN, BENITEZ Y BARRIENTOS. Prácticas de Geología, 2010. (P) (D)

-MARTINEZ ALVAREZ 1981. Mapas geológicos. (P) (D)

-MATTAUER. Las deformaciones de los Materiales de la Corteza Terrestre, 1973. (T) (+)

-NICOLAS. Principios de tectónica. 1987. (T) (D)

-OLLIER Y PAIN. The origin of mountains. 2000 (T) (D)

-PARK. Foundations of Structural Geology, 1983. (T) (+)

-PASSCHIER, Y TROUW. Microtectonics, 1998. (T) (-)

-PHILLIPS. La aplicación de la Proyección Estereográfica, 1975. (P) (+/-)

-POWELL. Interpretation of Geological Structures Through Maps, 1994. (P) (+)

-PRICE Y COSGROVE. Analysis of Geological Structures, 1990. (T) (+)

-RAGAN. Geología Estructural: Introducción a las Técnicas Geométricas, 1980. (P) (+/-)

-RAGAN. Structural Geology: introducction to geometrical techniques. 2009. (P) (D)

-RAMSAY. Plegamiento y Fracturación de las Rocas, 1977. (T) (+/-) (D)

-RAMSAY Y HUBER. The Techniques of Modern Structural Geology, Vol.1, Strain Analysis, 1983. (T) (+/-)

-RAMSAY Y HUBER. The Techniques of Modern Structural Geology, V2, Folds and Fractures, 1987.(T) (+)

-ROBERTS, YIELDING Y FREEMAN. The Geometry of Normal Faults, 1991. (T) (+)

-ROWLAND Y DUEBENDORFER. Structural Analysis and Synthesis. A Laboratory Course.1994. (P) (+)

-SNOKE, TULLIS Y TODD. Fault-related Rocks. A Photographic Atlas, 1998. (P) (-)

-SPENCER. Geological Maps. A Practical Guide to the Interpretation of Geol. Maps, 1993. (P) (+)

-SUPPE. Principles of Structural Geology, 1985. (T) (-) (D)

-TWISS Y MOORES. Structural Geology, 1992-2007. (T) (+/-) (D)

-VAN DER PLIUJM Y MARSHAK.. Earth Structure. 2004. (T) (+) (D)

-VERNON. Rock microstructure. 2004 (T) (D)

-YELDING Y FREEMAN. The geometry of normal Faults, 1992. (T) (+)

REFERENCIAS (P): Práctica, (T): Teoría, (-): en biblioteca central, (+): en la cátedra, (D): digital pdf.

GUIA DE TRABAJOS PRÁCTICOS - GEOLOGIA ESTRUCTURAL - 2016 Martín Turienzo – Natalia Sánchez

Determinación de rumbo y buzamiento. Definiciones y notaciones (Fig. 1).

Orientación: es el término que describe la disposición de un plano o una línea estructural en el espacio, por lo general relacionado con coordenadas geográficas y con la horizontal. Son componentes de la orientación de un plano buzante el rumbo y el buzamiento.

Rumbo (strike): es el ángulo medido en un plano horizontal, entre una dirección de coordenadas específica, por lo general el norte real o geográfico, y una línea cualquiera, que en caso de un plano buzante (estrato, falla, etc) surge de la intersección del mismo con un plano horizontal. Se puede expresar en valores azimutales, de 0º a 360º, o bien por cuadrantes, de 0º a 90º hacia el este y el oeste respecto al norte.

Dirección de buzamiento: es la dirección de la línea de máxima pendiente de un plano inclinado. Es una dirección siempre perpendicular al rumbo del plano.

Buzamiento (dip): es el ángulo, medido en un plano vertical en la dirección de buzamiento o de máxima pendiente, formado entre la horizontal y el plano inclinado. Esta dado por la inclinación de la línea de máxima pendiente de un plano inclinado. El buzamiento verdadero se mide perpendicularmente al rumbo del plano y varía entre 0º y 90º.

Buzamiento aparente: es la inclinación de un plano, medida en una dirección cualquiera, no perpendicular al rumbo del plano. El buzamiento aparente, será siempre menor que el buzamiento verdadero.

Inclinación (plunge): es el término general aplicado al ángulo contenido en un plano vertical, y definido por la horizontal y un plano o línea, medido siempre hacia abajo. Es comúnmente utilizado para expresar la inclinación de elementos lineales como por ejemplo los ejes de los pliegues.

Dirección (bearing): es el rumbo de la proyección horizontal de una línea, orientada en cualquier posición en el espacio.

Pitch o Rake: es el ángulo agudo entre una lineación cualquiera (por ej. clastos o minerales isoorientados, estrías, lineaciones de estiramiento mineral, lineaciones de intersección, etc.) y el rumbo del plano que la contiene, medido sobre el mismo plano.

Línea de rumbo de un plano inclinado: es la línea resultante de la intersección de un plano horizontal con el plano inclinado. Por lo tanto, se pueden obtener tantas líneas de rumbo del mismo plano como se desee, intersectándolo con planos horizontales a diferentes alturas. Cada línea de rumbo así definida unirá puntos de igual altura sobre el plano. Si el plano es regular, las líneas de rumbo serán siempre paralelas entre sí. La proyección sobre un plano horizontal de las líneas de rumbo con sus respectivas altitudes, define la orientación espacial del plano.

NOTA: Los términos rumbo y buzamiento serán empleados preferentemente para planos (por ej.: planos de estratificación, de esquistosidad, de foliación, diaclasas, fallas, etc.). Los términos dirección e inclinación para líneas estructurales (por ej.: ejes de pliegues, líneas de intersección de dos planos, lineación de minerales, etc.).

El símbolo cartográfico que representa el rumbo, dirección de buzamiento y ángulo de buzamiento, es una línea larga (lo suficiente como para poder volver a medir con precisión sobre el mapa el rumbo del plano), una línea más corta en el centro y normal a la anterior (que representa la dirección de buzamiento), y un número correspondiente al valor angular del buzamiento. 45º

Las excepciones son los planos verticales, horizontales e invertidos, cuyos símbolos correspondientes son:

techo 90 º 60º

verticales horizontales invertidos

En general cada tipo de plano estructural tiene un símbolo cartográfico específico (estratos, foliación, diaclasas, etc.) que comúnmente están uniformizados.

Notaciones de rumbo:

N 38º E (permite hacer un cuadro mental de la posición más rápidamente).

288ºAz (muy útil para volcar datos gráficamente con mayor rapidez o en el empleo de programas de computación, pues resulta más sencillo trabajar con un solo valor numérico y no con números y letras).

R 175º (al igual que la notación anterior, admite dos valores pues el rumbo carece de sentido, por ej. es lo mismo decir R 175º que R 355º).

Notación de buzamiento:

43º SE (complementa todas las notaciones de rumbo precedentes).

Notación de dirección de buzamiento y ángulo de buzamiento:

278º/33º [el primer número de 3 cifras (0-360) representa la dirección de buzamiento, el segundo de dos cifras (0-90) el ángulo de buzamiento. El rumbo queda implícito (será normal a la dirección de buzamiento indicada)].

Notaciones correctas equivalentes:

N35ºE/43ºSE035ºAz/43ºSER215º/43ºSE125º/43º= D.B./ B.

Figura 1. Esquema de las relaciones angulares en un estrato y las posibles notaciones de su orientación.

Empleo de la brújula (Fig. 2).

1. Los grados de rumbo y dirección se deben leer sobre el limbo graduado exterior. Existen brújulas de limbo completo (0-360º) y de cuatro cuadrantes (cada uno de 0-90º). Para cada una de ellas es conveniente seleccionar la notación más práctica.

2. Para medir una dirección o rumbo, se debe horizontalizar la brújula (nivel de burbuja circular) y orientarla de manera que la pínula (o la arista lateral del cuerpo de la brújula y tapa) se encuentre en paralelismo con la dirección a medir.

3. Cuando la aguja se halla en reposo, apunta en una dirección constante para cada localidad. La lectura puede realizarse en uno u otro de los extremos de la aguja si se está midiendo el rumbo de una estructura planar. Si lo que se mide es la dirección de buzamiento de un plano o la dirección de inclinación de una línea, debe tenerse en claro cual es el extremo de la aguja que apunta al norte magnético y tomar la brújula de manera correcta.

4. Los valores angulares obtenidos deben ser referidos al N o S geográfico, nunca al E u O. Es de uso generalizado referir las mediciones al norte geográfico.

5. El rumbo tomado con la brújula, es el "rumbo magnético". Para obtener el valor correcto (referido a las coordenadas geográficas), deberemos corregir las mediciones en función de la declinación magnética del lugar. El N magnético puede hallarse un número variable de grados al E o al O del norte geográfico o verdadero. Hay confeccionados mapas a nivel mundial con líneas que unen los puntos de igual declinación magnética (isógonas), distribuidas a ambos lados de la línea de declinación magnética 0 (línea agónica). Puesto que la declinación magnética sufre cambios continuamente, estos mapas se actualizan permanentemente. La declinación magnética puede leerse localmente de las cartas topográficas o geológicas, pero éstas deberían estar actualizadas. Actualmente se dispone de programas on-line que permiten calcular la declinación magnética en cualquier lugar del globo terráqueo, a partir de las coordenadas geográficas del lugar donde se realicen las mediciones. En las localidades situadas al E de la línea agónica la punta N de la aguja magnética apunta al O del N verdadero y se denomina declinación oeste. En este caso se debe sumar el valor de la declinación magnética al valor medido. Al O de la línea agónica, la aguja apunta al E del N geográfico y se denomina declinación este. Por lo tanto se deberá restar la declinación magnética al valor hallado. Con un procedimiento sencillo, la brújula puede ser ajustada de acuerdo a la declinación magnética de la localidad para no tener que efectuar luego la corrección de las mediciones obtenidas en campo. Por ejemplo, si tenemos una declinación magnética de 12 Este, esto implica que el norte real o verdadero se encuentra a 12 en sentido antihorario respecto del norte magnético. Utilizando el tornillo que acciona el limbo graduado, deberemos rotar dicho limbo desplazando el 0 del eje N-S de la brújula 12 en sentido horario.

6. Se debe tener precaución de no tomar mediciones cuando haya próximos elementos acerados (martillos, clavos, relojes, etc.), menas magnéticas, cables eléctricos, pues pueden afectar fuertemente las mediciones.

7. Para apreciar direcciones, las pínulas aumentan la precisión de los resultados. La pínula debe hallarse en posición vertical y el espejo inclinado de tal modo que pínula y objeto distante, aparezcan reflejados simultáneamente en él. Cuando el objeto visible a través de la hendidura de la pínula es cortado por la cruz de los hilos ortogonales del espejo, habiéndose horizontalizado la brújula con el nivel circular, se efectúa la lectura del ángulo que indica la dirección buscada.

Figura 2. Partes que conforman una brújula tipo Brunton.

8. Utilización del clinómetro y medida del ángulo de buzamiento: El clinómetro se emplea para medir ángulos verticales de pendiente y buzamiento. Posee un nivel de burbuja cilíndrico o tubular (Fig. 3) que debe horizontalizarse manualmente para efectuar la medición. La lectura se realiza en una escala interna semicircular, graduada de 0 º a 90º. La brújula se coloca en posición vertical, de modo que su arista se apoya sobre el plano estructural a medir o se coloca en paralelismo si la medición es a distancia. Si se desea medir el buzamiento verdadero, la brújula debe orientarse en dirección normal al rumbo. Si la brújula fuera tipo Estructural, simplemente se apoya la tapa plana sobre la capa a medir y se horizontaliza la brújula con el nivel de burbuja circular. La lectura del valor angular indicado por la punta norte de la aguja sobre el limbo graduado exterior, dará la dirección de buzamiento verdadero mientras que un cilindro graduado en la parte lateral de la brújula dará el buzamiento. La dirección de buzamiento puede realizarse también con una brújula tipo Brunton, apoyando la arista trasera del cuerpo de la brújula o si es posible su tapa, aunque puede ser más trabajoso que con la brújula de tapa plana.

Figura 3. Medición del ángulo de buzamiento con la brújula Brunton.

Ejercicio: Mida con la brújula la orientación del plano buzante que se encuentra en el aula y escriba el mismo en todas las posibles notaciones correctas. Mida y anote correctamente el Pitch de la lineación dibujada en dicho plano.

Notaciones: Esquema:

1:

2:

3:

4:

Pitch:

TRABAJO PRÁCTICO Nº1

PROBLEMA 1. Determinación de rumbo y buzamiento. Problema de los tres puntos.Tres puntos A, B y C están situados en el techo de un estrato de arenisca y a profundidades desde la superficie de 50m, 50m y 85m, respectivamente (datos de perforaciones). Determine el rumbo y buzamiento del estrato en forma gráfica y trigonométrica. Escala= 1:5000. (D.N.)

B

. N

A .

. C

Nota: para todos estos ejercicios asumimos que los estratos son perfectamente regulares, es decir totalmente planos y con rumbo y buzamiento constantes.

PROBLEMA 2. El techo de una capa de caliza aflora en los puntos A, B y C situados a altitudes de 250m, 300m y 200m, respectivamente, sobre el nivel medio del mar. Determine el valor del rumbo y buzamiento de la capa. Escala= 1:10000. (D.N.)

B

. NA .

. C

PROBLEMA 3 (BADGLEY). Los puntos A, B y C pertenecen todos al mismo plano y sus elevaciones son 75m, 175m y 100m, respectivamente. Determine gráficamente el rumbo y buzamiento del plano.

TRABAJO PRÁCTICO Nº2

Regla de las "v". Determinación de rumbo y buzamiento a partir de mapas geológicos.

Estratos y curvas de nivel

El diseño de las curvas de nivel al atravesar un valle, muestra que éstas conforman invariablemente una

inflexión en forma de "v" que apunta aguas arriba o en sentido contrario a la pendiente del valle. Debe recordarse

que las curvas de nivel, surgen de la intersección de la topografía con planos horizontales de cota dada, y

separadas por una equidistancia establecida de acuerdo a los requerimientos del trabajo, características del

terreno, escala del mapa, etc.

Los afloramientos de diversos estratos en un mapa geológico se muestran delimitados por sus contactos

mutuos y con la superficie topográfica, es decir por líneas de afloramiento. En los mapas geológicos se muestran

éstas líneas y las curvas de nivel.

Analizando el diseño de afloramiento de un estrato o conjunto de estratos, cuando éstos cruzan un valle, y

correlacionándolo con el dibujo de las curvas de nivel, es posible deducir su orientación en el espacio.

Los diferentes casos que pueden presentarse han sido agrupados en la denominada "regla de las v", que se

resume en el cuadro siguiente:

EJERCICIO 1 (D.N). Utilizando la regla de las “V”, en base al diseño de afloramiento y las curvas de nivel, determine hacia donde inclina el estrato. Dibuje las líneas de rumbo de ambas superficies y determine si se trata de un estrato regular o no, identifique piso y techo, determine la dirección y ángulo de buzamiento verdadero y dibuje un perfil en la orientación más adecuada para ilustrar la posición del estrato.

MAPA 2 (BENNISON). Las líneas continuas son contactos geológicos que separan los afloramientos de estratos buzantes de diferente litología, capas P, Q, R, S, T y U. Examine el mapa y observe que los contactos geológicos no son paralelos a las curvas de nivel, sino que las intersectan. Esto demuestra que las capas son buzantes. Antes de construir las líneas de rumbo, deduzca la dirección de buzamiento de las capas a partir de la forma adoptada por los afloramientos al atravesar el valle. Cual es la unidad más antigua del mapa? Dibuje las líneas de rumbo para cada interfase geológica y calcule la dirección y ángulo de buzamiento. Determine el espesor de la capa S (usando las líneas de rumbo de su base y de su techo). Si se realiza una perforación en el punto negro, a que profundidad se encontrarán las capas U y P? Dibuje un perfil perpendicular al rumbo de las estructuras que pase por dicho punto.

MAPA 3 (BENNISON). Deduzca la orientación de los estratos observando el diseño de afloramiento. Dibuje las líneas de rumbo de los contactos geológicos y calcule su buzamiento. Calcule el espesor de las capas D y G. Dibuje un perfil a lo largo de la línea E-O entre los puntos Y y Z. Construya una historia geológica.

TRABAJO PRÁCTICO Nº3

Buzamientos aparentes e intersección de estratos. Buzamiento aparente: es la inclinación de un plano, medida en una dirección no perpendicular al rumbo del plano. Este buzamiento será siempre menor que el buzamiento verdadero, que por definición es la inclinación de la línea de máxima pendiente de un plano inclinado.

Resolución trigonométrica: tg = tg x sen : ángulo de buzamiento aparente: ángulo entre el rumbo del plano y la dirección de buzamiento aparente (DBA).: ángulo de buzamiento verdadero.

PROBLEMA 1 (determinación del buzamiento aparente, conociendo el rumbo y buzamiento verdaderos). Por un punto arbitrario en el terreno pasa un plano inclinado o estrato, cuyo rumbo es N 46º E y tiene un buzamiento de 40º al SE. Dicho punto está situado a una altura de 800 msnm. Encuentre el buzamiento aparente en dirección E-O. Resuelva grafica y trigonométricamente el problema. Escala= 1:10000.

PROBLEMA 2 (determinación del rumbo y buzamiento verdaderos, a partir de dos buzamientos aparentes). En dos frentes de una cantera se midieron dos direcciones y buzamientos aparentes correspondientes a la misma capa, que dieron los siguientes valores: B.A.1= 140º/15º y B.A.2= 220º/25º. Determine el rumbo y buzamiento verdaderos de la capa. E= 1:1000.

PROBLEMA 3 (orientación de la línea de intersección de dos planos). Un estrato de caliza y uno de cuarcita tienen las siguientes orientaciones, respectivamente: 140º/15º y 220º/25º. Determine la dirección e inclinación de la línea de intersección de ambos estratos. Escala= 1:1000.

EJERCICIO X-2 (RAGAN). En la figura, el plano estructural A representa una zona de cizalla orientada N 66º E, 50º S, y el plano B es una capa de caliza orientada N 22º O, 40º O. Determinar la orientación de la línea de intersección de los dos planos, el punto de afloramiento superficial de la misma y la profundidad a la cual se encontraría perforando el lecho del arroyo.

TRABAJO PRÁCTICO Nº 4

PROBLEMA 4 (BADGLEY).

Una caliza de rumbo 150º está a cota 100m en el punto B, y buza 45º al SO. Una zona de cizalla de rumbo 074º tiene en el punto A una elevación de 200m, y buza 65º al NNO. Se cree que hay un clavo mineralizado ubicado en la intersección de ambos planos. Determine: la dirección e inclinación del clavo mineralizado y el punto en donde este estaría a 100 m bajo el nivel del mar (cota -100m). Use preferentemente dos colores distintos para los dibujos en planta y en perfil.

Escala= 1:10000

PROBLEMA 2 (BADGLEY). Determinación del buzamiento aparente, espesor aparente y ancho aparente en una sección no paralela al buzamiento de la capa.

El techo de una formación de 60m de espesor aflora en el punto A, a una elevación de 200m. El rumbo es 334º y el buzamiento 35º al NE. Determine: el ancho de afloramiento verdadero, el ancho aparente de afloramiento, el espesor aparente de la formación y el buzamiento aparente en una sección vertical N-S que pase por el punto B. Use preferentemente dos colores distintos para las líneas dibujadas en planta y en perfil.

Escala= 1:10000

TRABAJO PRÁCTICO Nº 5

Determinación de línea virtual de afloramiento.

MAPA 1 (BENNISON). En el extremo NO del mapa se muestra el afloramiento de una serie de rocas. Deduzca la inclinación de las capas observando el diseño de afloramiento de los contactos geológicos. Complete los afloramientos para el resto del mapa. ¿Qué espesor tiene cada capa? Dibuje una columna vertical que muestre cada una de las capas en escala 1:10000. Dibuje un perfil a lo largo de la línea A-B.

MAPA 4 (BENNISON). Deduzca el rumbo y buzamiento de una capa de carbón que aflora en los puntos A, B y C. A qué profundidad se encontrará la capa si se realiza una perforación en el punto D ?. Dibuje el afloramiento de la capa. Afloraría dentro del área del mapa, una capa situada 200m por debajo de la anterior ?.

MAPA 5 (BENNISON). La perforación A encontró el techo de una caliza a una profundidad de 50m y su base a los 450m. Los pozos B y C alcanzan la base de la caliza a profundidades de 150m y 250m, respectivamente. Determine el rumbo y buzamiento de la caliza y mapee los afloramientos de su base y techo. Indique las áreas en donde el techo se encuentra a profundidades menores a 50m por debajo de la superficie del terreno. Calcule el espesor real de la caliza.

TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 EJERCICIO X-1 (RAGAN). Determinación de línea virtual de afloramiento.En el punto A aflora la base de una unidad de arenisca triásica de 100m de espesor; su orientación es N 70º O, 25º S. El punto B está situado en el extremo oeste de un dique diabásico vertical de edad jurásica de 50m de espesor; su dirección es N 20º E. En el punto C aflora la base de una serie cretácica horizontal, y en el punto D se encuentra la base de una serie concordante de rocas terciarias. Construya el mapa geológico con la información dada.

PROBLEMA 6 (BADGLEY). En los puntos X e Y aflora la base de una caliza que buza hacia el S y en el punto W el techo de la misma. Una zona de fractura de rumbo 135º y buzamiento 60º al SO, aflora en el punto Z. La intersección de la zona de fractura con la base de la caliza forman un clavo mineralizado. Una falla vertical de rumbo 070º aflora en el punto V y es más joven que la zona de fractura. Determine: el espesor de la caliza y su buzamiento; muestre el patrón de afloramiento de la caliza; indique donde aflora el clavo mineralizado y cual es su dirección e inclinación; muestre la proyección en superficie del punto donde el clavo es cortado por la falla de rumbo; determine la elevación de esta intersección. Escala 1:10000

MAPA 6, OPTATIVO (BENNISON). Tres capas aflorantes (conglomerado, arenisca y lutita), aparecen representadas parcialmente en el mapa con sus respectivas trazas. Calcule la orientación y complete los contactos geológicos, asumiendo que todas las capas tienen igual buzamiento.

TRABAJO PRACTICO Nº7

Interpretación de la estructura en mapas geológicos. Discontinuidades

EJERCICIO 5.2 (POWELL). Determine la orientación de los contactos geológicos presentes en el mapa. ¿Cuál es la estructura dominante? Remarque las características que permiten identificar rápidamente este tipo de estructuras en el mapa. Calcule la orientación de la línea de intersección definida por las secuencias presentes. Sombree las áreas en las cuales el conglomerado sobreyace a la fangolita, pero no a la limolita. Seleccione una dirección apropiada y construya un perfil que muestre convenientemente la relación estructural en profundidad, entre los estratos presentes en el mapa. Escala 1:5000

MAPA 7 (BENNISON). Remarque el plano de discordancia. Deduzca la dirección y ángulo de buzamiento de las dos series de capas. Dibuje un perfil a lo largo de la línea X-X’. ¿Será encontrada la capa de carbón en las perforaciones situadas en los puntos A, B y C? Si la capa de carbón está presente, calcule la profundidad respecto de la superficie del terreno. Si no está presente, sugiera una explicación para su ausencia. Indique la posición de la capa de carbón debajo de la capa Y.

X

X’

TRABAJO PRÁCTICO Nº 8

Interpretación de la estructura en mapas geológicos. Discordancias y Fallas.

Conceptos elementales sobre las fallas Al igual que las diaclasas, las fallas son superficies o planos a lo largo de los cuales las rocas han perdido

cohesión o continuidad, pero a diferencia de dichas estructuras de mesoescala, las fallas presentan

desplazamientos apreciables (desde algunos metros a kilómetros) entre los bloques fallados. En todos los tipos de

fallas el movimiento entre los bloques de roca afectados es paralelo a la superficie o plano de falla, es decir de

cizalla. A partir de estudios experimentales se ha podido establecer que en general las fallas o fracturas de cizalla

se forman a un ángulo de aproximadamente 30º respecto al 1 o máximo esfuerzo compresivo (criterio de

fracturación de Coulomb), con dos posibles orientaciones que formarán juegos conjugados. Considerando que la

superficie terrestre es un plano que no sufre cizalla y que contiene a dos de los esfuerzos principales, mientras

que el tercero es normal a la superficie, es posible explicar la generación de los tres tipos principales de fallas,

normales, inversas y de rumbo (Fig. 1), de acuerdo a la ubicación en el espacio de los tres esfuerzos principales

(Ley de Anderson de fallamiento). En toda falla con un buzamiento diferente a 90º (falla vertical), recordando que

el buzamiento siempre se mide respecto a la superficie horizontal, es posible distinguir un bloque ubicado por

debajo del plano de falla llamado bloque de piso o yaciente (footwall) y un bloque de techo o colgante

(hangingwall) localizado por encima de la misma. En las fallas normales o directas, el bloque de techo baja

respecto al bloque de piso y visto en un corte vertical o en perforaciones puede producir omisión de estratos o de

parte de las secuencias estratigráficas. Estas estructuras se forman fundamentalmente en ambientes tectónicos

extensionales, como zonas de rifting, donde el esfuerzo máximo compresivo se ubica en posición vertical respecto

a la superficie terrestre y por lo tanto los posibles planos de falla resultantes tendrán un buzamiento aproximado

de 60º (Fig. 1).

Figura 1.Formación de los tres tipos de fallas, normales, inversas y de rumbo, en función de la ubicación espacial de los tres esfuerzos compresivos principales ( 1: máximo, 2: intermedio y 3: mínimo), determinado por la Ley de Anderson (tomado de Twisss y Moores 2007).

En las fallas inversas, el bloque de techo sube respecto al bloque de piso y en secciones verticales o

perforaciones generará una repetición de estratos o duplicación de parte de las secuencias estratigráficas. Dichas

fallas se generan en ambientes tectónicos contraccionales para acomodar el acortamiento del terreno, como por

ejemplo en zonas de subducción (ej. los Ándes) o de colisión (ej. los Himalayas), donde el esfuerzo compresivo

máximo se dispone horizontalmente ya que es producido por las placas tectónicas convergentes. Con esa

orientación del 1 el ángulo que comúnmente desarrollarán las fallas inversas formadas ante la compresión es de

aproximadamente 30º, y se las conoce como corrimientos (Fig. 1). En todos los tipos de fallas el esfuerzo

intermedio 2 está contenido en el plano, y cuando éste se ubique normal a la superficie terrestre las fallas serán

verticales, como es el caso general de las fallas de rumbo. En tal situación no existe un bloque de techo ni uno de

piso, si no que los bloques se desplazan lateralmente entre sí (Fig. 1).

Es común que en la naturaleza las fallas no se encuentren con el ángulo original si no que, junto con los

estratos afectados, pueden estar plegadas y/o rotadas por estructuras adyacentes, por lo cual midiendo su

buzamiento en campo no es posible asegurar el tipo de falla. Por esta razón es muy importante conocer en la

práctica el cutoff o ángulo de corte formado entre el plano de falla y los planos de estratificación (Fig. 2), y dichos

valores sí deberán ser consistentes con el tipo de falla, es decir de aproximadamente 30º, 60º y 90º para

corrimientos, fallas normales y fallas de rumbo respectivamente. En algunas ocasiones las fallas se presentan en

el campo como superficies planares bien definidas, pero en otras oportunidades puede observarse una zona, de

ancho variable, con deformación distribuida (Fig. 2). Estas zonas de falla pueden tener una zona exterior donde la

roca de caja original se encuentra parcialmente deformada por fracturación, conocida como “zona de daño”, y una

zona interna o “núcleo” donde se concentra la mayor deformación y la roca original puede estar totalmente

deformada dando lugar a una brecha u otro tipo de roca cataclástica.

Figura 2. Pliegue volcado afectando a estratos cretácicos de la Cuenca Neuquina, donde se observa en el limbo frontal subvertical una repetición de bancos. Esta repetición tiene lugar mediante una falla cuyo ángulo de corte o cutoff es de aproximadamente 30º, consistente con un corrimiento que duplica parte del intervalo estratigráfico. Se aprecia también que la falla no es una superficie planar definida sino que muestra una zona con deformación distribuida (zona de falla).

Si en el campo se observan los bloques u algún otro elemento estructural desplazado por las fallas es posible

que logremos distinguir de qué tipo de estructura se trata, pero en ciertas ocasiones estos elementos no se

reconocen fácilmente o bien pueden dar relaciones ambiguas que no nos permiten establecer a ciencia cierta el

movimiento generado por la falla. Para resolver dicha incertidumbre es sumamente importante encontrar y

reconocer indicadores cinemáticos en los planos de falla. Uno de los más frecuentes es el desarrollo de

superficies pulidas conocidas como espejos de fricción o slikensides, los cuales a su vez pueden contener estrías

o lineaciones formadas por crecimiento de minerales fibrosos a medida que los bloques fallados se mueven (Fig.

3). La lineación formada por estos minerales o por las estrías indica la dirección de movimiento de los bloques, y

si encontramos estos indicadores durante un trabajo de geología de superficie es indispensable que midamos la

orientación del plano de falla y el pitch de las estrías, para tener el dato estructural completo. Adicionalmente, es

posible que se formen irregularidades o escalones en la superficie cizallada que evidencian el “sentido” de

desplazamiento del bloque faltante u erosionado respecto al bloque de roca aflorante, y de este modo podemos

definir totalmente la cinemática de la falla (Fig. 3).

Figura 3.a-c) Formación de estrías en un plano de falla, con crecimiento de minerales fibrosos que indican la “dirección” de movimiento de los bloques desplazados y escalones que evidencian el “sentido” o cinemática de dicha estructura (tomado de Fossen 2010). Foto: slikenside o espejo de fricción en un núcleo de perforación en peridotitas, Canadá, con estrías y escalones que indican (en esta vista de la foto) que el bloque faltante se deslizó subhorizontalmente de izquierda a derecha.

De acuerdo a como se han desplazado los bloques fallados, es posible diferenciar tres tipos de movimientos (Fig.

4). Se denomina Dip Slip si el desplazamiento de los bloques tuvo lugar en una dirección paralela a la dirección de

buzamiento del plano de falla, y es característico de las fallas normales e inversas donde el techo baja o sube

respectivamente respecto al bloque yaciente. Cuando el desplazamiento ocurre en dirección paralela al rumbo del

plano de falla se conoce como Strike Slip, donde existe un movimiento horizontal entre bloques que se desplazan

lateralmente, típico de las fallas de rumbo. Si los bloques se mueven con una componente horizontal y otra en la

dirección de buzamiento se produce un desplazamiento oblicuo, que puede ser transtensivo o transpresivo si el

movimiento de rumbo se asocia a desplazamiento directo o inverso respectivamente.

Figura 4. Posibles movimientos a lo largo de un plano de falla.

PROBLEMA 101 (L.V.D.). Se supone que los diques A y B se intersectan dando lugar a un clavo mineralizado. En el pique indicado en el mapa este clavo fue hallado a una profundidad de 20m y buzando al Norte. En las perforaciones 1 y 2 se localizó el dique A, a 30m de profundidad. La falla es vertical y posee estrías con un pitch de 90º. El relieve es plano y la cota del terreno es 100m. Determine:

1) Rumbo y buzamiento de los diques A y B; 2) La inclinación del clavo mineralizado; 3) La longitud real del clavo mineralizado entre el pique y la falla; 4) La magnitud del rechazo producido por la falla; 5) En el bloque Norte, se intersecta el clavo con la falla?, dónde?.

Problema MT. En el punto “a” aflora una capa de carbón (de espesor despreciable) y allí hay una cantera en cuyas paredes dicha capa muestra inclinaciones de 31º al E y 46º al S. En perforaciones realizadas en los puntos b, c y d, se localizó una veta aurífera (también de espesor despreciable) a profundidades de 100, 300 y 200m respectivamente. El terreno es llano y con una cota 600 msnm. Al sur de la falla mapeada, la capa de carbón aflora en el punto e con iguales inclinaciones que en a, mientras que en el punto f se halló la veta aurífera a 200m de profundidad. a) Determine la orientación de la capa de carbón en la cantera y de la veta en subsuelo. b) Dibuje el patrón de afloramiento de la capa de carbón y de la veta aurífera en toda el área del mapa (a ambos

lados de la falla). c) Sombree las áreas del mapa donde la capa de carbón será hallada a una profundidad no mayor a 50m. d) Determine el desplazamiento neto producido por la falla. Qué tipo de falla es? e) Si pudiéramos observar estrías en el plano de falla en afloramientos, cuál sería el valor del Pitch?

MAPA M. En un sector mapeado de la Cuenca Neuquina aflora una unidad arenosa cretácica, conocida como Miembro Avilé, intercalada dentro de una secuencia de pelitas marinas. En las áreas elevadas del terreno se hallaron depósitos conglomerádicos con fósiles de edad Miocena. El Mb. Avilé es un importante reservorio de hidrocarburos, y se encuentra afectado por una falla. A) Determiné la orientación de las rocas presentes y de la falla. B) Calcule el espesor del Mb. Avilé. C) Calcule el desplazamiento neto de la falla. D) Que tipo de fallas es? E) Si hallamos estrías en el plano de falla, cuál sería el valor del pitch de las mismas?. F) Construya la historia geológica.

MAPA 11 (BENNISON). Calcule la orientación de la discordancia y de los estratos por encima y por debajo de la misma. Las líneas F1 y F2 son afloramientos de dos planos de falla, deduzca su orientación. ¿Cuál de las fallas tuvo lugar primero en el tiempo geológico? Dibuje un perfil a lo largo de la línea X-Y. Escriba la historia geológica.

MAPA 9 (BENNISON). La línea F-F representa el afloramiento de un plano de falla. La otra línea gruesa dibujada en el mapa, representa el afloramiento de una capa de carbón. Marque el área donde la capa de carbón sería intersectada por una perforación vertical (las áreas en donde no haya sido removida por erosión). Indique las áreas en las cuales una perforación vertical atravesaría dos veces la capa. Qué tipo de falla es?. Dibuje un perfil a lo largo de la línea X-Y.