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• Erick Omar Hernandez Valencia

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capitulo III GEOLOGIA ESTRUCTURAL

DESCRIPCION DE PLIEGUES

3.1. Introducción 3.2. Definición y Significado 3.3. Posición de los Estratos 3.4. Geometría y nomenclatura 3.5. Buzamiento de Pliegues 3.6. Sistemas de Pliegues 3.7. Clasificación de los Pliegues 3.8. Calculo de la profundidad del plegamiento 3.9. Ejercicios

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3.1. Introducción Los pliegues son ondulaciones u olas en las rocas de la tierra. Alcanzan su mayor desarrollo en formaciones estratificadas tales como rocas sedimentarias y volcánicas, o sus equivalentes metamorfizados. Pro cualquier roca estratificada o foliada, tal como un gabro bandeado o un gneis granítico, puede mostrar pliegues. Algunos de estos tienen una extensión transversal de unos pocos kilómetros; el ancho de otros se mide en metros o centímetros, o aun en fracciones de centímetro. Los pliegues de proporciones continentales tienen centenares de kilómetros de ancho.

Definición

Un pliegue es una estructura secundaria resultado de deformación dúctil heterogénea, la cual se manifiesta como una o varias ondulaciones de sus elementos originales. Cuando esto ocurre, las rocas experimentan una modificación en su geometría, la cual se reconoce cuando los cuerpos rocosos presentan algún rasgo plano o lineal rectilíneo, antes de la deformación, el rasgo previo más común es la estratificación.

Como resultado de la deformación se produce el plegamiento, de una superficie originalmente plana, como una capa sedimentaria. Una superficie plegada puede tener gran variedad de formas, desde muy simples a muy complejas. La geometría de una superficie curva puede ser muy difícil de describir, sobre todo cuando los pliegues son el resultado de más de dos fases de deformación. En este caso se pueden tener pliegues plegados.

Estructura del Régimen Dúctil

3.2. Posición de los estratos El rumbo de un estrato es su dirección medida sobre una superficie horizontal. Mas precisamente, el rumbo puede definirse como la dirección de una línea formada por la intersección de la estratificación y un plano horizontal. En la figura A, el rumbo es norte; la parte superior de la figura es un estereograma; la inferior un mapa o plano. La inclinación de un estrato es el ángulo entre la estratificación y un plano horizontal, y se mide en un plano vertical cuyo rumbo es perpendicular al de la estratificación. En la figura B la inclinaciones de 60º al este.

A

B

C

En los mapas geológicos se usa un símbolo de rumbo especial y de inclinación especial para indicar la posición de los estratos, su forma se parece a la letra T mayúscula, la línea as larga es paralela al rumbo de la estratificación, y la mas corta apunta en la dirección de la inclinación, cuyo valor esta dado por una cifra. Para estratos horizontales se puede usar el símbolo especial de la figura B, para estratos verticales, una línea larga da el rumbo, y una barra corta cruzada se extiende a ambos lados de la línea larga, figura C.

Pliegue y Falla

Pliegue y Falla

Pliegues en la coordillera de los Himalayas

Muchos de los pliegues formados en la naturaleza se aproximan a formas cilíndricas, es decir, que al desplazar una línea recta en el espacio paralelamente a sí misma (generatriz), se forman las superficies curviplanas o pliegues cilíndricos. La orientación de la línea generatriz define la dirección del eje del pliegue.

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Más Allá de los Tamaños... En la Naturaleza, los pliegues aparecen en una gran variedad de tamaños y configuraciones. Más allá de las diferencias en tamaño, la mayoría de los pliegues se producen como consecuencia de esfuerzos compresivos que provocan el acortamiento y engrosamiento de la corteza. Los esfuerzos de cizalla que provocan deformación dúctil también originan pliegues. 12

Escalas de pliegues. En primer lugar grandes pliegues del tamaño de montañas, pliegues en las “formaciones de hierro” Precámbricas y fotomicrografías de esquisto.

3.4. Geometría y Nomenclatura Desde el punto de vista geológico, los pliegues son estructuras que involucran aspectos litológicos, geométricos y estratigráficos (cronológicos).

Se componen de varias partes que los caracterizan: flanco, cresta, valle, punto de charnela, línea de charnela, superficie de charnela, longitud de onda, amplitud de onda, eje y punto de inflexión.

Partes de un pliegue

Geometría y Nomenclatura Flanco o limbo. Es la superficie de uno de los lados del pliegue. Cada pliegue tiene dos flancos. Cresta. Es el punto más alto en la superficie plegada. Valle. Es el punto más bajo en la superficie plegada. Punto de charnela. Es el punto de máxima curvatura del pliegue. Línea de Charnela. Es la línea que une los puntos de máxima curvatura de un pliegue y pasa por los puntos de charnela. Superficie o plano de charnela (plano axial). Superficie que contiene las líneas de charnela de un pliegue en un mismo plano estructural.

Geometría del Plano Axial

Nomenclatura De pliegues

Conceptos asociados a estructuras plegadas Anticlinal: es cuando las rocas más viejas se localizan hacia la zona cóncava del arqueamiento o núcleo del pliegue. Del griego anti > enfrente, opuesto y del verbo klino, inclinar, desplazarse hacia abajo; es decir, inclinación divergente, porque los flancos se inclinan, buzan, en direcciones opuestas. Pliegue que tiene en el núcleo los materiales más antiguos.

Sinclinal: es cuando las rocas más jóvenes se presentan en el lado cóncavo o núcleo de la flexión.

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Pliegues Anticlinales Y Sinclinales

Otro grupo de términos se refiere a la posición a la posición del plano axial .

Un pliegue simétrico es uno en el cual el plano axial es esencialmente vertical. En otras palabras las dos alas/limbos/flancos tiene n el mismo ángulo de inclinación. En el pliegue asimétrico, el plano axial es inclinado y los dos limbos se inclinan en direcciones opuestas, pero con angulas diferentes.

Pliegue volcado o sobrepliegue El plano axial es inclinado y ambos limbos se inclinan en la misma dirección generalmente con angulas diferentes. El limbo volcado o invertido es el que ha sido rotado mas de noventa grados para alcanzar su posición presente.

En los mapas modernos se usa un símbolo especial de rumbo e inclinación para indicar estratos volcados.

Pliegue Recumbente Es aquel cuyo plano axial es esencialmente horizontal. Los geólogos europeos han desarrollado una terminología bastante elaborada para describir tales pliegues. Los estratos en el limbo invertido son, generalmente, muchos mas delgados que los correspondientes estratos en el limbo normal. El arch-bend es la parte curvada del pliegue entre el limbo normal y el invertido. Puede haber un núcleo distinto de rocas cristalinas dentro de una cascara de rocas sedimentarias. Aun en un pliegue recumbente, se pueden usar los términos núcleo y cubierta para referirse a las partes interna y externa del pliegue, respectivamente.

Pliegue isoclinal Es aquel cuyos limbos se inclinan con el mismo ángulo en la misma dirección. Un pliegue isoclinal vertical o simétrico, es aquel cuyo plano axial es vertical y un pliegue isoclinal inclinado o volcado es aquel cuyo plano es inclinado. En un pliegue isoclinal recumbente, el plano axial es horizontal. Muchos pliegues recumbentes son isoclinales.

Pliegue en abanico Es aquel en el cual ambos limbos están volcados. En un pliegue anticlinal en abanico, los limbos se inclinan el uno hacia el otro, y en un pliegue sinclinal en abanico se inclinan alejándose.

Pliegue Cerrado o apretado Es uno en el cual la deformación ah a sido suficientemente intensa como para causar el flujo de los estratos mas plásticos, de manera que estos aumentan y disminuyen de espesor. Recíprocamente un pliegue abierto es uno en el cual este flujo no se ha producido.

Pliegue de arrastre Cuando un estrato competente (resistente) se desliza contra un estrato incompetente (débil). Estos pliegues menores se pueden forman sobre los limbos de pliegues mas grandes, debido al deslizamiento de unos estratos contra otros, o pueden desarrollarse debajo de bloques sobrecorridos. Los planos axiales de los pliegues de arrastre no son perpendiculares a la estratificación de las capas competentes, sino que están inclinado con respecto a la misma.

Anticlinorio: estructura regional con forma cóncava hacia abajo, definida por un conjunto de pliegues anticlinales y sinclinales. Sinclinorio: estructura regional con forma convexa hacia abajo, definida por un conjunto de pliegues anticlinales y sinclinales. Monoclinal: Flexión o inclinación estructural en una sola dirección, semejante a un escalón, en zonas donde predominan capas horizontales. Homoclinal: Flexión estructural en una sola dirección con echado uniforme, es semejante a una rampa. Terraza estructural: Área donde localmente se tienen estratos horizontales en una zona en la que predominan estratos inclinados.

Pliegues Monoclinales Son amplias flexuras que a diferencia de los Anticlinales o Sinclinales, sólo tienen un flanco.

Terraza estructural

Clasificación de Pliegues

BASADA EN LA ORIENTACIÓN DE LA LÍNEA DE CHARNELA Y EL PLANO AXIAL

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CLASIFICACIÓN DE PLIEGUES POR EL ÁNGULO ENTRE SUS FLANCOS

CLASIFICACIÓN DE PLIEGUES POR EL ÁNGULO ENTRE SUS FLANCOS Esta clasificación incluye como elemento descriptivo el ángulo entre los flancos de un pliegue para describir lo “apretado” o lo “abierto” de la estructura, esto se logra pasando una línea tangente a los puntos de inflexión, formando por lo tanto el ángulo interflancos.

ÁNGULO INTERFLANCOS 179--- 120 119--- 70

TIPO DE PLIEGUE SUAVE ABIERTO

69 --- 30

CERRADO

29 --- 0

APRETADO

0

ISOCLINAL

ÁNGULOS NEGATIVOS

DE HONGO O ABANÍCO

Clasificación de pliegues por la geometría de sus crestas Esta clasificación es descriptiva y se basa en la geometría de sus crestas y/o valles, bien sean angulares o redondeadas. Pliegues Kink (kink band): Pliegues con flancos planos con crestas y valles completamente angulares, los flancos de un pliegue kink son de diferente longitud, por lo que son asimétricos. Pliegues Chevrón. Pliegues con flancos planos con crestas y valles completamente angulares, con flancos simétricos. Pliegues de Caja. Pliegues con crestas, en forma aproximadamente de 90º).

de grecas (ángulos

Pliegues cilíndricos. Pliegues con crestas y valles redondeados, semejando una superficie cilíndrica.

Clasificación de pliegues por la geometría de sus crestas

3.5. Buzamiento de pliegues En la sección precedente se ha subrayado el aspecto de los pliegues en secciones transversales. Pero los pliegues, como cualquier otra estructura geológica, deben considerarse en tres dimensiones. La posición de los ejes es de mayor importancia para decribir la tercera dimensión. En algunos pliegues, el eje es horizontal en otros, es inlcinado. La posición de los ejes de un pliegue se define `por dos mediciones: EL RUMBO de su proyección horizontal, y el BUZAMIENTO.

Debe recordarse que un eje es una línea, tal como FD. De todos los planos verticales posibles en la figura, solamente uno, ADFG, contiene la línea FD. La intersección de este plano con el plano horizontal ABCD, es la línea AD. La línea AD es la proyección horizontal de FD. A

B

C

P

D

F G

La línea AD tiene rumbo noroeste, y este es, en consecuencia, el rumbo de la proyección horizontal de FD. El buzamiento de FD es el ángulo P, que es el ángulo entre AD y FD, medido en el plano vertical ADFG. A

B

C

P

D

F G

Pliegues buzantes Aunque lo grandes pliegues buzantes no pueden observarse directamente, se les reconoce con facilidad por el trazo de sus afloramientos.

En la figura A es el estereograma de un pliegue que no buza (es decir no buzante). En la figura B es el estereograma de pliegues buzantes y muestra que sobre el mapa los estratos convergen. La figura C,D son mapas geológicos de pliegues buzantes, donde los estratos de los limbos opuestos tienen rumbos covergentes.

C

D

Un pliegue de buzamiento doble es aquel que invierte su dirección de buzamiento dentro de los limites del área considerada. La mayoría de los pliegues si se los sigue en una extensión suficiente, son de buzamiento doble. Un domo es un levantamiento anticlinal que no tiene un rumbo definido. Una cuenca es una depresión sinclinal que no tiene un rumbo definido.

Cuencas

En este pliegue las capas buzan concéntricamente. Un ejemplo claro es la Cuenca de Michigan, donde las rocas más jóvenes se encuentran al centro y las más antiguas en los flancos.

Domos

En los domos las capas buzan de manera divergente, encontrando en su núcleo las rocas mas antiguas, tanto los domos como las cuencas no tienen eje ni superficie axial. 50

Replegamiento Los mapas que presentan excepcionalmente complejos.

pliegues

replegados

son

3.6. Sistemas de pliegues La exposición precedente ha considerado, principalmente, pliegues individuales. Recordemos que un anticlinal grande que esta compuesto por muchos pliegues menores se denomina anticlinorio. Este debe ser un pliegue grande de la magnitud de una montaña o de una cadena de montañas, esto es, debe tener varios km de ancho. Un sinclinorio es un gran sinclinal compuesto por muchos pliegues mas pequeños.

Dos términos que, con frecuencia, se usan mal, son geosinclinal y geoanticlinal. Geosinclinal significa literalmente sinclinal terrestre. El termino no debe de usarse para cada sinclinal grande. Un geosinclinal es una gran cuenca en la cual se ha acumulado miles de metros de sedimentos. Estudios recientes muestran que existen un geosinclinal moderno a loa largo de la costa del golfo de México. Los sedimentos cenozoicos tienen, aquí, miles de metros de espesor. Un geoanticlinal es la contraparte de un geosinclinal, es una área de la cual provienen sedimentos.

3.7. Comportamiento de los pliegues en profundidad ¿Qué les sucede a os pliegues en profundidad? ¿continúan hacia abajo indefinidamente, o desaparecen en forma gradual o repentina?. La mayoría de las secciones estructurales muestran los pliegues continuando hacia abajo, sin cambio. Sin embargo, esto es, meramente, una convención porque, sin una información precisa, muy poco mas se puede hacer.

b b c

a

a c

La figura 118 B ilustra el plegamiento similar. la línea a representa la forma del pliegue en un plano de estratificación. Las otras líneas han sido dibujadas suponiendo que tienen la misma forma que la línea b. De esta manera, la forma del pliegue se propaga indefinidamente hacia arriba y hacia abajo. Además las líneas b y c tienen la misma longitud que a. En este tipo de plegamiento, cada estrato se adelgaza en los limbos y se engruesa cerca de los ejes.

b b c

a

a c

La figura 118 A ilustra el plegamiento paralelo (plegamiento concéntrico). La línea a representa la forma del pliegue en un plano de estratificación. El resto de la figura se ha construido suponiendo que el espesor de los estratos no cambio durante el plegamiento. Es evidente que, bajo tales condiciones, la forma del pliegue debe cambiar hacia arriba y hacia abajo. Los anticlinales se hacen mas agudos hacia abajo, pero mas anchos y mas abiertos hacia arriba. Recíprocamente los sinclinales se hacen mas anchos con la profundidad, pero mas agudos hacia arriba. Las líneas b y c son mas cortas que a, pero en la cuenca original de deposición deben haber tenido la misma longitud que a.

En la figura se muestra secciones estructurales, basadas en datos obtenidos en mina y perforaciones. En la figura A un anticlinal simétrico entre dos perforaciones e convierte hacia abajo en un anticlinal volcado a 130 m.s.n.m. a 130 m debajo el pliegue ha desaparecido. La figura B ilustra cambios similares. Algunos de los grandes farallones de los Andes muestran claramente pliegues inarmónicos.

En la figura precedente se ve un ejemplo, pero debido a que los pliegues son recumbentes, el cambio de forma tiene lugar en la dirección horizontal mas bien que en la profundidad. La formación Jd muestra 4 sinclinales recumbentes aproximadamente iguales en tamaño, mientras que en el piso (sur) de la formación Ja muestra pliegues de forma muy diferente.

Los pliegues perforantes o diapiros son anticlinales en los cuales un núcleo móvil ha podido romper a través de las rocas supra yacentes mas frágiles. Una capa de rocas sedimentarias puede desprenderse de la formación infra yacente, y plegarse independientemente. Esto se denomina un decollement, esto es un despegamiento. En la figura los estratos mesozoicos y terciaros han plegado una serie anticlinales y sinclinales que no afectan a las rocas cristalinas paleozoicas infra yacentes. Las débiles lutitas y capas de sal en la base del mesozoico sirvieron de lubricantes sobre el cual se deslizaron las unidades estratigráficas superiores.

3.8. Calculo de la profundidad del plegamiento La profundidad del plegamiento puede calcularse bajo ciertas condiciones en la figura A, se supone que el cuadrado dl se cambia por un rectángulo: b (d + h) sin cambiar el área. Luego dl = b (d + h)

Figura A

b

d+h

h

d

l

Con algunas modificaciones, el mismo concepto puede extenderse a cadenas plegadas. Se supone que no hay alargamiento o acortamiento paralelo a los ejes de los pliegues y además que las rocas no cambian de volumen. El termino b es el ancho actual del área plegada; l, es el ancho original antes del plegamiento, se mide a lo largo de un estrato conveniente del área plegada; h es el valor de la elevación debida al plegamiento.

1500 m b

(levantamiento promedio) h

l

h = 55 m l = 23 m

En la figura superior, la línea marrón gruesa representa un solo estrato, asumimos que en el extremo derecho de la sección esta horizontal y no ha sido afectado por el plegamiento. El área plegada, ha sido levantado desde la posición de la línea base de despegue hasta el estrato superior que indica la sección.

El levantamiento promedio h puede determinarse de varias maneras. La mas simple es medir el levantamiento real a intervalos establecidos y computar el promedio.

Todos los factores de la ecuación dada, excepto d, son conocidos. Para facilitar el calculo, la ecuación puede también escribirse así: bh d = --------l - b

La respuesta da la profundidad del plegamiento medida desde el horizonte guía, donde este es horizontal. Al aplicar este método, se hacen varias suposiciones. Una de ellas es que hay una separación neta entre las rocas plegadas y las infra yacentes no afectadas; en otras palabras, se supone un despegamiento. Si los pliegues desaparecían gradualmente hacia abajo, los cálculos serian incorrectos y la profundidad del plegamiento seria mayor que la que estos indican.

Sin embargo, hay razones para creer que en muchas cadenas plegadas el basamento es plegado hacia abajo por compresión horizontal. Si esto fuera así, el sistema empleado para determinar h seria un valor demasiado bajo y la profundidad de la zona plegada seria mucho mayor que el valor computado. En este caso el método es aplicable a columnas relativamente delgadas de rocas sedimentarias separadas del basamento cristalino por un despegamiento.

F I N

C A P I T U L O 3