5.4 Elaboración de cortes geológicos con disposición horizontal.

Los cortes geológicos

Un corte geológico es una representación gráfica de la intersección de los cuerpos geológicos en el subsuelo con un plano vertical de una orientación determinada. Es una sección del terreno donde se representan los diferentes tipos de rocas, su constitución y estructura interna y las relaciones geométricas entre ellas. Es un modelo aproximativo de la distribución real de las rocas en profundidad, coherente con la información disponibles sobre superficie y subsuelo. También puede representar la extensión de los materiales y de las estructuras que ya hayan sido erosionados por encima de la superficie topográfica.

Los cortes son un complemento indispensable de los mapas geológicos; mapas y cortes son fruto de la interpretación de la disposición de las rocas a partir de varios tipos de datos, normalmente incompletos y con diferentes grados de incertidumbre. Ambos son representaciones bidimensionales de la realidad geológica y conjuntamente permiten comprender la estructura tridimensional de los volúmenes rocosos y, en consecuencia, la historia geológica de una zona.

Los cortes geológicos tienen una importancia económica y social muy relevante. Son la base para planificar obras de ingeniería, fundamentalmente las obras lineales que afectan la superficie y el subsuelo (carreteras, túneles, canalizaciones) y para la exploración y la producción de los recursos geológicos hídricos, pétreos, minerales y energéticos.

Construcción de un corte geológico

La construcción de un corte geológico implica interpretar la disposición de las rocas, tanto en profundidad, como sobre la superficie topográfica. Consiste en interpolar todos los datos disponibles, de superficie y de subsuelo, con el objetivo de construir un modelo geológico coherente. Por esta razón, la construcción de los cortes geológicos requiere aplicar todo el conocimiento de las características geológicas de la región, interpretado en el marco de los conocimientos teóricos del momento.Los datos de superficie se obtienen directamente sobre el terreno (dirección y buzamiento de los estratos o de otras estructuras, tipos de contactos, potencia de las unidades estratigráficas, relaciones laterales entre estas, etc.) (Figura 1) o se extraen de un mapa geológico efectuado previamente (formación geológica o unidad cartográfica, tipo de roca, ángulo de intersección con la superficie topográfica, datos puntuales).

Figura 1: A partir de las observaciones en superficie se pueden construir cortes geológicos por extrapolación directa de éstas. Con frecuencia, la interpretación geológica del paisaje proporciona

suficiente información para construir un corte geológico, especialmente en los desfiladeros. La figura muestra la extensión en el subsuelo y por encima de la superficie topográfica de un nivel calizo y de las rocas que afloran por debajo y por encima de éste. El alcance en profundidad es

relativamente limitado.

Sin duda, la calidad y la precisión de un corte geológico están directamente unidas a una buena cartografía geológica de base que permita deducir la disposición tridimensional de las rocas, las relaciones temporales entre ellas y la geometría y la edad de las estructuras que las afectan. El mapa geológico permite conocer y delimitar las áreas caracterizadas por el mismo tipo de estructuras, lo que se denomina el "estilo estructural" (figura 2).

Figura 2: Estas figuras muestran esquemáticamente los “estilos estructurales” más comunes. a) Planar horizontal o con los estratos poco inclinados, b) pliegues, c) fallas normales, extensivas, d)

cabalgamientos, fallas contractivas e) pliegues con clivaje asociado. Con frecuencia, en una misma zona se reconocen varios “estilos estructurales”, como por ejemplo estructuras de plegamiento en el sustrato al cual se superponen materiales sedimentarios con estructura planar y pudiendo estar

todo el conjunto afectado por fallas extensivas (f).

Figura 3: Las técnicas geofísicas proporcionan información sobre las propiedades físicas de las rocas del subsuelo. La figura muestra un perfil sísmico (a) en el cual se observan lo que se

denominan reflectores: éstos son la respuesta a las ondas sísmicas de horizontes que las reflejan. Proporciona una imagen similar a la de una ecografía clínica. La escala vertical de los perfiles

sísmicos se refiere al tiempo que tardan las ondas sísmicas en ir desde una fuente de emisión, sita

en la superficie del terreno, hasta un horizonte que las refleja y volver para ser registradas por un receptor; el tiempo de esta escala vertical, graduada en milisegundos, es un “tiempo de doble recorrido” (two way traveltime, TWT, en su denominación inglesa). Para poder transformar la

escala vertical en TWT de las ondas sísmicas en una escala vertical en metros es preciso conocer la densidad del medio por el cual se desplazan las ondas y su velocidad. Para determinar estos

parámetros se utilizan otras técnicas geofísicas, generalmente sísmica de refracción o gravimetría, apoyadas, siempre que sea posible, en datos de sondeos. El line drawing (b) () identifica los

reflectores que se observan en los perfiles sísmicos y muestra la disposición de las formaciones rocosas en el subsuelo. Finalmente se construye el perfil interpretado (c).

La calidad y el coste de realización de los cortes geológicos están muy vinculados al conocimiento geológico regional; a su vez, de la construcción de cortes geológicos se deduce también teoría geológica.

La construcción de un corte geológico requiere la consecución de una serie de pasos y la aplicación de técnicas específicas para su validación. Para reducir al máximo los grados de libertad en la interpretación de la disposición de las rocas en profundidad y asegurar la fiabilidad del corte se utilizan técnicas geométricas que permiten integrar correctamente el mayor número posible de datos, puesto que es preciso evitar la acumulación de errores en las diversas etapas de construcción del corte, especialmente en las iniciales. Así, en áreas con estructura simple, planar y con buzamientos bajos y constantes de la estratificación, el alcance de la extrapolación de los datos es más amplio.

Pasos para su construcción.

Este proceso conlleva una serie de pasos:

1.- Planteamiento del problema: Dado un mapa geólogico, construir el corte geologico seun la línea A y B.

2.- Se proyectan los datos topográficos a un perfil topográico marcando los puntos de intersección de las curvas de nivel con la linea del trazado del corte geólogico AB y cualquier dato topográfico principal.

Para realizar el perfil topográfico se lleva el punto de intersección de cada curva de nivel a una escala vertical que bien puede ser la misma que la escala horizontal indicada en el mapa, o bien puede exagerarse, indicándose, en este caso, la escala vertical utilizada.

3.- Se identifican los elementos geológicos que son cortados por la línea de perfil y se proyectan sobre el mismo marcando los puntos de intersección de los datos geológicos del mapa a las alturas correspondientes.

4.- Se interpretan, extrapolan y representan, tanto en superficie como en profundidad, los elementos geológicos del corte, según el mapa. Concretamente, el muro de la capa de rocas del Cretácico (K) se dibujan en el corte geológico como un plano horizontal ya que interpretamos que sus contactos tienen una altitud constante sobre el mapa geológico.

5.- A partir de este punto, con el conocimiento de que las rocas del Cretásico (K) cubren el resto de las rocas, se procede a la proyección de las rocas infrayacentes.

6.- Se proyectan el resto de los datos geológicos, interpretando donde se sitúan estos contactos, sabiendo, por el buzamiento, que si perforaramos en las rocas Carboníferas (M) encontraremos cada vez rocas mas antiguas.

7.- Las rocas más antiguas (C-M) se encuentran plegadas. Siguiendo la interpretación del mapa geológico, se determina que el pliegue, que presenta rocas del Cambrico (la más antigua) en su núcleo, es un anticlinal.

8.- Se completa el corte geólogico siguiendo los datos estructurales básicos de buzamiento del mapa geólogico.

Interpretación de cortes geólogicos.

Finalmente se intenta identificar los estilos geológicos que se presentan.

Identificación de hechos geológicos

a. Diferenciar zonas con disposición estructurada propia y subdividirla en estructuras particulares asociadas a hechos geológicos: sedimentación, intrusión, metamorfismo, erosión y deformaciones tectónicas.

Las masas de los materiales geológicos se ordenan, en general, de la misma manera:

1. Materiales sedimentarios en estratos.

2. Materiales ígneos (magmáticos) en plutones o intrusiones.

3. Materiales metamórficos, generalmente concéntricos.

Posteriormente estos materiales pueden verse alterados por la erosión, deformaciones tectónicas (pliegues, fallas, diaclasas, cabalgamiento, etc.)

b. Análisis de la estratigrafía, veremos cómo pasan los materiales de una agrupación geológica a otra, es decir, los contactos entre los diferentes materiales.

1. Contacto normal o concordante. Entre estratos paralelos sin erosión notable entre ambos.

2. Contacto discordante. La línea de unión entre ambos estratos no es paralela. Puede ser una discordancia angular (estratos no paralelos) o discordancia erosiva (el contacto ha sido fuertemente erosionado, se representa por una línea ondulada).

3. Cambio de facies. Supone un cambio lateral (lado izquierdo diferente del derecho) de la naturaleza litológica, es decir, del tipo de rocas.

4. Contacto disconforme o disconformidad. Indica un periodo erosivo muy intenso que hace desaparecer uno o varios estratos de un intervalo cronológico. Se representa por una línea ondulada. Los estratos que faltan forman una laguna estratigráfica y puede deberse a la erosión o a la falta de sedimentación.

5. Contacto intrusivo o intrusión. Los materiales modernos (ígneos) penetran en materiales antiguos que pueden ser sedimentarios o metamórficos.

6. Contacto metamórfico. Entre un material metamórfico y uno sedimentario.

c. Ambiente de formación en el que se produjo el depósito de los materiales.

1. Características de la litología. Un ambiente oceánico indicado por calizas arrecifa‐ les, un ambiente continental indicado por calizas lacustres, conglomerados (marinos o fluviales), depósitos del cuaternario (aluviones, terrazas, etc.), lavas almohadillad‐ las (ambiente marino).

2. Procesos geológicos. La erosión intensa es propia de materiales emergidos ya que los sumergidos aparecen más protegidos. La erosión o el depósito fluvial son pro‐ pios de un ambiente continental.

3. Tipo de fósiles. Los organismos viven en ambientes apropiados. No podremos en‐ contrar un caballo en un ambiente marino, o un tiburón en un ambiente fluvial.

Secuencia de los hechos geológicos

Investigaremos el orden de aparición o depósito de los materiales, su erosión y su deformación. Tendremos en cuenta una serie de principios.

1. Principio de superposición de los estratos. Debemos tener en cuenta que el orden normal puede verse alterado par accidentes estratigráficos, disconformidades y discordancias, pueden aparecer deformaciones estructurales como cabalgamientos debidos a pliegues o fallas.

2. Ciclos sedimentarios.

a. Transgresión. El mar invade el continente emergido. Aparecerán materiales cada vez más finos superpuestos a otros gruesos.

b. Sedimentación marina. Depósito de materiales en ambiente oceánico. Indicado por el tipo de materiales (sedimentación química, conglomerados marinos, lavas almohadilladlas, etc.); el tipo de procesos (la erosión es me‐ nos intensa, etc.) y el tipo de fósiles (marinos).

c. Regresión. El mar se retira de la región invadida, los materiales más gruesos se van disponiendo sobre los más finos.

d. Sedimentación continental. Depósito de materiales en ambiente continental. Se manifiesta por el tipo de materiales (sedimentación mecánica, fluvial, lacustre, etc.); el tipo de procesos (erosión muy intensa, karstificación, encajamiento de redes fluviales, etc.) y el tipo de fósiles (terrestres o de agua dulce).

6.6 Determinación del ángulo de inclinación de una capa.

Los que han observado el paisaje en las películas del Oeste filmadas en la meseta de Colorado se habrá impresionado por la naturaleza en capas de la roca que se muestran en las laderas de las montañas. La estructura resulta en capas de la deposición de sedimentos en hojas o camas que tienen gran extensión del área en comparación con su grosor. Cuando hay más lechos de sedimentos depositados en la parte superior de las estructuras viene a parecerse a un sándwich o una pila de páginas en un libro (fig. 2.1A y B). Esta estructura estratificada se conoce como estratificación.

En algunas áreas los sedimentos expuestos en la superficie de la tierra todavía muestran su estructura sedimentaria sin modificar; es decir, la estratifiación es todavía aproximadamente horizontal. En otras partes del mundo, especialmente los de las cadenas montañosas, la estructura de las capas está dominada por el pandeo de los estratos en ondulaciones o pliegues de manera que la pendiente de la estratificación varía de un lugar a otro. Los pliegues, que son estas arrugas de las capas de la corteza, junto a las fallas donde los estratos se rompen y se mueven, son ejemplos de estructuras geológicas que se tratarán mas adelante. En este capítulo se considera la estructura que consta de estratos planos con una pendiente uniforme provocada por la inclinación de las rocas sedimentarias originalmente horizontales.

La estratificación y otras capas geológicas junto con algunos planos que no son horizontales se dice que tienen un buzamiento o inclinación. La figura 2.2 muestra ejemplos de campo de capas inclinadas. La inmersión es la pendiente de una superficie geológica. Hay dos aspectos de la inmersión de un plano: (a) la dirección de la inmersión, que es la dirección de la brujula hacia donde el plano tiende a inclinarse; y (b) el ángulo de inmersión, que es el ángulo que el plano hace con un plano horizontal (Fig. 2.3). La dirección de inmersión puede ser visualizada como la dirección en la cual el agua fluiría si se viertiera sobre el plano. El ángulo de caída es un ángulo entre 0 ° (para planos horizontales) y 90 ° (para planos verticales). Para grabar la caída de un plano único que se necesita son dos números; la dirección de inmersión seguido por el ángulo de inmersión,

por ejemplo, 138/74 es un plano que se sumerge 74 ° en la dirección 138 ° N (esta es una dirección que es SE, 138 °. en sentido horario desde el norte). En el campo de la dirección de inmersión se mide usualmente con una brújula magnética que incorpora un dispositivo llamado un clinómetro, basado en un principio plomada o el espíritu de nivel, para la medición de ángulos de inmersión.

Figura 2.1A: Estratificación horizontal, Jurásico inferior, cerca de Cardiff, South Wale.

Figura 2.1B: Estratificación horizontal, Carbonífero superior, Cornwwall, England.

Fig. 2.2 Estratos con inclinación en Teruel Province,Spain.A: Caliza del cretásico con una

inclinación de 80°. B: Conglomerados del terciario y areniscas inclinadas cerca de 50º.

Fig. 2.3.

Líneas de buzamiento

Con la ayuda e la Fig. 2.4 imagina un plano inclinado con varias lineas rectas dibujadas en diferentes direcciones. Todas estas lineas estan contenidas en el plano y son paralelas al mismo.

Con la excepción de la línea 5, las líneas no son horizontales; decimos que son líneas de buzamiento. La línea 5 no es linea de buzamiento. La inmersión se utiliza para describir la inclinación de las líneas, la palabra de inmersión está reservado para planos de estratificación. La caída expresa plenamente la

orientación tridimensional de una línea y tiene dos partes: (a) el ángulo de caída, y (b) la dirección de inmersión. Fig. 2.4.

Considere la línea de pasada en el plano de inmersión en la Fig.2.5 y un plano vertical imaginario que contiene la línea de pasada. La dirección de inmersión es la dirección en la que se ejecuta dicho plano vertical, y es la dirección hacia la cual la línea se inclina. El ángulo de paso es la cantidad de inclinación; es el ángulo, medido en el plano vertical, que la línea de pasada con la horizontal. El ángulo de caída de una línea horizontal es 0 ° y el ángulo de caída de una línea vertical es de 90 °. La caída de una línea puede escribirse como una sola expresión, por ejemplo, 23-220 describe una línea que se hunde 23 ° hacia la dirección 220 ° N. Hasta ahora hemos ilustrado el concepto de inmersión utilizando líneas dibujadas en un plano de inmersión, pero, como veremos más adelante, hay una gran variedad de estructuras lineales en las rocas a las que el concepto de inmersión se puede aplicar. Fig. 2.5.

Líneas de dirección.

Cualquier plano de inmersión puede ser considerado como que contiene un gran número de líneas de diferente hundimiento (Fig. 2.4). La línea de dirección es un no-hundimiento o línea horizontal dentro de una línea en el plano. La línea numerada con el 5 en la Fig. 2.4 es un ejemplo de una línea de dirección; no es el único pero las otras líneas de dirección son todas paralelas a la misma. Si pensamos en el techo inclinado de una casa como un plano de inmersión, las líneas de la cresta y los aleros son equivalentes a las lineas de dirección.

Dentro de un plano de la línea de inmersión en ángulos rectos a la línea de dirección es la línea con el paso más empinado. Verifique esto por sí mismo por la inclinación de un libro sobre una mesa plana, como se muestra en la Fig.2.6. Coloque un lápiz en el libro en distintas orientaciones. La caída del lápiz será más pronunciada cuando está en ángulo recto con el lomo del libro (una línea de ejercicio). El ángulo de la línea de pasada más empinada en un plano es igual al ángulo de inclinación de dicho plano.

Fig. 2.6. Demostración de un plano inclinado.

Al especificar la dirección de una línea huelga podemos citar cualquiera de las dos direcciones que son 180 ° diferente (Fig.2.6). Por ejemplo, una dirección de ejercicio de 060 ° es la misma que una dirección de ejercicio de 240 °.La dirección de inserción es siempre en ángulo recto a la huelga y por lo tanto se puede conseguir ya sea por adición o sustracción de 90 ° desde la dirección, tomándose el mapa. El símbolo en los mapas utilizados para representar el buzamiento de la estratificación usualmente constan de una franja en la dirección de la corta línea con una dirección en el lado hacia la dirección de inmersión. Algunos mapas antiguos muestran la inclinación con una flecha que apunta en la dirección de caída.

Inclinación aparente.

En muchos afloramientos donde las capas inclinadas están expuestos, los planos de estratificación en sí no son visibles como en las superficies. Los acantilados, canteras y esquejes pueden proporcionar más o menos las superficies verticales de afloramientos que forman un ángulo arbitrario con la dirección de los estratos (. Fig 2.7A). Cuando dichas secciones verticales no son perpendiculares a la dirección (la fig. 2.7b), aparecerán los estratos en un ángulo más suave que los verdaderos. Esto es la inclinación aparente.

Hay un proceso muy simple para derivar una ecuación que expresa como la magnitud del angulo de la inclinación aparente depende de la inclinación real y la dirección del plano vertical en el cual se puede observar la inclinación aparente. En la fig. 2.8 el ángulo de oblicuidad es el ángulo entre la tendencia del plano de sección vertical y la dirección de inmersión de los estratos.

De la Fig. 2.8.

la tangente del ángulo de inmersión aparente = p / q

la tangente del ángulo de la verdadera inclinación = p / R

el coseno del ángulo de oblicuidad = r / q

Siento esto cierto, tenemos que:

p/r x r/q=p/q

Por consiguiente:

tan(inclinación aparente) = tan(inclinación real)cos(angulo oblicuo)

A veces es necesario calcular el ángulo dado en el ángulo aparente, para cuando queremos dibujar o elaborar la sección transversal, o corte geológico de los estratos cuya dirección de inclinación no es paralela a la sección.

Fig. 2.8. Relación de la inclinación aparente con la inclinación real.

Cuestionario.

1. ¿Es una representación gráfica de la intersección de los cuerpos geológicos en el subsuelo con un plano vertical de una orientación determinada?

R= Un corte geológico.

2. ¿En que se basa la construcción de un corte geológico?R= La construcción de un corte geológico implica interpretar la disposición de las rocas, tanto en profundidad, como sobre la superficie topográfica. Consiste en interpolar todos los datos disponibles, de superficie y de subsuelo, con el objetivo de construir un modelo geológico coherente.

3. ¿Qué nos permite conocer el mapa geológico?R= El mapa geológico permite conocer y delimitar las áreas caracterizadas por el mismo tipo de estructuras, lo que se denomina el "estilo estructural".

4. ¿Qué se puede conocer con la interpretación de un mapa geológico?R= Al interpretar un corte geológico pretendemos determinar los hechos geológicos que tuvieron lugar, las características de dichos procesos y el ambiente en el que se produjeron.

5. ¿Qué es el buzamiento?R= El buzamiento es el ángulo que forma la línea de máxima pendiente de una superficie de un estrato, filón o falla con su proyección sobre el plano horizontal

6. ¿Qué es el ángulo aparente?R= Cuando dichas secciones verticales no son perpendiculares a la dirección, aparecerán los estratos en un ángulo más suave que los verdaderos.

7. ¿Qué es la dirección de inmersión?R= La dirección de inmersión puede ser visualizada como la dirección en la cual el agua fluiría si se vertiera sobre el plano.

http://es.slideshare.net/juanchuprofe/cortesgeologicos

http://www.igc.cat/web/es/mapageol_atles_talls.html

http://www.elcora.org/005_esobach/Biologia/Curso_2012_13/4_ESO/Historia_de_nuestro_planeta_lit.pdf