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• Jhazmani Zarate Daza

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DEFORMACION DE LAS ROCAS EN LA NATURALEZA

1.- Fracturas en las rocas. - Fractura es la separación bajo presión en dos o más piezas de un cuerpo sólido. La palabra se suele aplicar tanto a los cristales o materiales cristalinos como las gemas y el metal, como a la superficie tectónica de un terreno.

Una fractura tectónica también llamada litoclasa, es una grieta o discontinuidad del terreno producida por fuerzas tectónicas. Se forman cuando se supera la resistencia mecánica del terreno a la deformación (plegamiento) y se rompe. En las diaclasas o fracturas simples, no hay desplazamiento, los dos bordes conservan sus posiciones relativas uno frente a otro. Por el contrario, en las fallas o paraclasas, los dos bloques afectados se desplazan entre sí.

2.- Diaclasas. - Del griego «διά» dia, a través de, y klasis, rotura) es una fractura en las rocas que no va acompañada de deslizamiento de los bloques que determina, no siendo el desplazamiento más que una mínima separación transversal. Se distinguen así de las fallas, fracturas en las que sí hay deslizamiento de los bloques. Son estructuras muy abundantes. Son deformaciones frágiles de las rocas.

La orientación de una diaclasa, como la de otras estructuras geológicas, se describe mediante dos parámetros: Dirección: ángulo que forma una línea horizontal contenida en el plano de la diaclasa con el eje norte - sur. Buzamiento: ángulo formado por la diaclasa y un plano horizontal imaginario. Las diaclasas no tienen por qué ser en general planas, ni responder a ninguna geométrica regular, así que los parámetros indicados pueden variar de un punto a otro. La formación de las diaclasas obedece a muy diversas causas, incluyendo fuerzas dirigidas como las que provocan el fallamiento o plegamiento del terreno. Una de las causas más frecuentes de diaclasamiento es la disminución del volumen del material (aumento de la densidad), que a su vez se puede producir por distintos motivos: 

Deshidratación, como ocurre en sedimentos que quedan al aire después de haber estado sumergidos.

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Enfriamiento, como en el caso de las columnatas basálticas. Se forman por coladas basálticas, las cuales, una vez solidificada la lava, por el posterior enfriamiento, se dividen en columnas prismáticas (disyunción columnar). La Calzada de los Gigantes de Irlanda, o Los Órganos de La Gomera son alguno de los muchos ejemplos conocidos de este caso.

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Recristalización. El paso del tiempo favorece, en los materiales geológicos, un reordenamiento de las moléculas que en conjunto amplía la extensión de las redes cristalinas, aumentando la densidad del material, lo que se compensa, como en los casos anteriores, con la formación de grietas.

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Descompresión. Es otra causa importante de diaclasamiento, como la que afecta a un plutón granítico que la erosión va dejando al descubierto. Es así como se originan las formaciones que en el Centro de España se llaman berruecos o berrocales.

3.- Cruceros. - Los cuerpos cristalinos pueden exfoliarse en superficies lisas a lo largo de determinadas direcciones, mediante la influencia de fuerzas mecánicas externas, por ejemplo

mediante de la presión o de golpes de un martillo. Esta llamativa exfoliación (crucero) depende del orden interno existente en los cristales. Los planos de exfoliación o bien de clivaje son la consecuencia del arreglo interno de los átomos y representan las direcciones en que los enlaces que unen a los átomos son relativamente débiles. La superficie de exfoliación corresponde siempre a caras cristalinas sencillas. Mientras mayor es el contraste entre la fuerza de los enlaces que unen a los átomos en las direcciones paralelas al plano de exfoliación (crucero) y la debilidad de los enlaces que unen a los átomos en las direcciones perpendiculares a los planos de exfoliación (crucero), mayor será la tendencia del mineral a romperse a lo largo de este plano.

4.- Rumbo y Buzamiento. - El rumbo y el buzamiento son dos medidas que sirven para fijar la posición de un plano o una línea. En la geología los usamos normalmente para determinar la posición de los estratos, niveles, miembros y formaciones. El rumbo o dirección es el ángulo, respecto al norte, que forma la línea de intersección del estrato con un plano horizontal. Se mide con una brújula. El buzamiento o la inclinación máxima es el ángulo que forma el estrato con la horizontal, medido perpendicularmente al rumbo. Se mide con un clinómetro.

5.- Plegamientos.- Plegamiento o pliegue, es una deformación de las rocas, generalmente sedimentarias, en la que elementos de carácter horizontal, como los estratos o los planos de esquistosidad (en el caso de rocas metamórficas), quedan curvados formando ondulaciones alargadas y de direcciones más o menos paralelas entre sí. Los pliegues se originan por esfuerzos de compresión sobre las rocas que no llegan a romperlas; en cambio, cuando sí lo hacen, se forman las llamadas fallas. Por lo general se ubican en los bordes de las placas tectónicas y obedecen a dos tipos de fuerzas: laterales, originados por la propia interacción de las placas (convergencia) y verticales, como resultado del levantamiento debido al fenómeno de subducción a lo largo de una zona de subducción más o menos amplia y alargada, en

Elementos de un pliegue. 

Charnela: zona de mayor curvatura del pliegue.

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Línea de charnela o eje de pliegue: línea que une los puntos de mayor curvatura de una superficie del pliegue.

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Dirección: ángulo que forma el eje del pliegue con la dirección geográfica norte-sur.

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Plano axial: plano que contiene todas las líneas de charnela y corta el pliegue.

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Núcleo: parte más comprimida y más interna del pliegue.

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Flancos: mitades en que divide el plano axial a un pliegue.

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Cabeceo: ángulo que forma el eje de pliegue con una línea horizontal contenida en el plano axial.

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Cresta: zona más alta de un pliegue convexo hacia arriba.

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Valle: zona más baja de un pliegue cóncavo hacia arriba.

6.- Fallas.- En geología, una falla es una fractura, generalmente plana, en el terreno a lo largo de la cual se han deslizado los dos bloques el uno respecto al otro. Las fallas se producen por esfuerzos tectónicos, incluida la gravedad y empujes horizontales, actuantes en la corteza. La zona de ruptura tiene una superficie ampliamente bien definida denominada plano de falla, aunque puede hablarse de banda de falla cuando la fractura y la deformación asociada tienen una cierta anchura.1 Cuando las fallas alcanzan una profundidad en la que se sobrepasa el dominio de deformación frágil se transforman en bandas de cizalla, su equivalente en el dominio dúctil. El fallamiento (o formación de fallas) es uno de los procesos geológicos importantes durante la formación de montañas. Asimismo, los bordes de las placas tectónicas están formados por fallas de hasta miles de kilómetros de longitud.

Elementos de una falla 

Plano de falla: Plano o superficie a lo largo de la cual se desplazan los bloques que se separan en la falla. Este plano puede tener cualquier orientación (vertical, horizontal, o inclinado). La orientación se describe en función del rumbo(ángulo entre el rumbo Norte y la línea de intersección del plano de falla con un plano horizontal) y el buzamiento o manteo (ángulo entre el plano horizontal y la línea de intersección del plano de falla con el plano vertical perpendicular al rumbo de la falla). En general los planos de falla suelen ser curvos. El plano de falla puede pulirse por fricción, dando lugar a los denominados «espejos de falla».2 Se denomina 'banda de falla' cuando la zona de deformación tiene una cierta anchura.1 En lugar de banda de falla se usa también zona de falla (traducción del inglés fault zone) lo que produce confusión porque zona de falla(s) se usa también como sinónimo de sistema de fallas.

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Bloques o labios de falla: Son las dos porciones de roca separadas por el plano de falla. Cuando el plano de falla es inclinado, el bloque que se haya por encima del plano de falla se denomina 'bloque colgante' o 'levantado' y al que se encuentra por debajo, 'bloque yaciente' o 'hundido'.

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Salto o desplazamiento: Es la distancia neta y dirección en que se ha movido un bloque respecto del otro.2

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Estrías de falla: Son irregularidades rectilíneas que pueden aparecer en algunos planos de falla. Indican la dirección de movimiento de la falla.

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Gancho de falla: en algunos casos se produce un pliegue de arrastre en uno o en los dos labios de la falla, cuya orientación será diferente según la falla sea normal o inversa e indicará el sentido del desplazamiento relativo

7.- Clasificación geométrica de fallas. 

Falla normal, directa o de gravedad:4 cuando el bloque colgante o de techo se desplaza hacia abajo respecto al bloque yaciente o de muro. El plano de falla es inclinado.

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Falla inversa, cuando el bloque colgante se mueve hacia arriba respecto del yaciente. Se denominan cabalgamientosa las fallas inversas de bajo ángulo de buzamiento. El plano de falla es inclinado.

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Falla de rumbo, en dirección, direccional, transcurrente o de desgarre: cuando el desplazamiento es horizontal y paralelo al rumbo de la falla. Pueden ser, según el sentido de movimiento de los bloques (referenciado a la posición de un observador situado sobre uno de los bloques), sinistral o direccional izquierda, cuando el bloque opuesto al que ocupa el observador se mueve a la izquierda, y dextral o direccional derecha, cuando el bloque se mueve a la derecha. El plano de falla puede ser inclinado o vertical. Un tipo particular de fallas en dirección son las fallas transformantes, que desplazan segmentos de bordes constructivos de placas y el plano de falla suele ser vertical.

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Falla oblicua o mixta: cuando el desplazamiento es oblicuo tanto al rumbo como a la dirección de buzamiento. Se describen simplemente como una combinación de la terminología de las anteriores, resultando cuatro casos posibles: sinistral inversa, sinistral normal, dextral inversa y dextral normal.

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Falla rotacional: cuando ha habido un componente de rotación en el desplazamiento relativo entre los dos bloques separados por la falla. A su vez se pueden dividir en:3

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Falla en tijera, cuando el eje de rotación es perpendicular al plano de falla.

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Falla cilíndrica, cuando el eje de rotación es paralelo al plano de falla. El plano de falla suele ser curvo.

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Falla cónica, cuando el eje de rotación es oblícuo al plano de falla. El plan

8.- Mecánica de Fallas. - Detrás de cada terremoto hay una roca débil. Si la roca sigue siendo débil, se convierte en un punto importante en la determinación del potencial de los terremotos más grandes. A pequeña escala, una roca fracturada se comporta esencialmente de la misma forma en todo el mundo, en la que el ángulo de fricción es más o menos uniforme (véase fricción de falla). Un pequeño elemento de roca en una masa más grande, responde a los cambios de tensión (también denominada de esfuerzo o estrés) de una manera bien definida: si se aprieta por esfuerzos diferencialesa mayores que su fuerza, que es capaz de soportar grandes deformaciones. Una banda de debilidad, una roca fracturada en una masa competente, puede deformarse para parecerse a una clásica falla geológica . El uso de sismómetros y la localización de terremotos, se puede observar el patrón requerido de micro-terremotos.

9.- Localización de fallas en el terreno. - Fallas tectónicas generalmente tienen una orientación vertical a subvertical, pero también existen fallas de orientación más al horizontal. Fallas provocan frecuentemente fracturas conjugadas. Es decir muchas fracturas dependen a una estructura más grande.

10.- Trascendencia de pliegues y fallas en ingeniería. - Las fallas en masa rocosas ocasionan algunos trastornos que se traducen en la discontinuidad de estructuras y en la omisión o repetición de algunos estratos. El problema es como ya se ha anticipado, que muchas veces es

difícil localizar una falla en la superficie y solo se la ubica cuando la construcción de determinada obra como ser un edificio, represa, puente, etc. Se encuentra avanzada o concluida, trayendo como consecuencia un incremento considerable en los costos que no estaban previstos, como ocurrió con la autopista La Paz – El Alto y con la carretera de penetración al Chapare. Las fallas pueden permanecer ocultas hasta profundidades considerables y si el piso de la excavación de la fundación apareciera recortado por fallitas que contengan roca milonitizada (en polvo o en brecha), lo más conveniente por razones técnico-económicos es abandonar el emplazamiento buscando otro mas adecuado si esto es posible. Una vez localizada una falla es de vital importancia determinar si la misma es activa (Son aquellas en las que se tiene evidencia de desplazamiento durante época histórica, ejmp. La falla de San Andrés) o inactiva (Llamadas pasivas, son las rupturas de las que no hay recuerdo de movimiento alguno) De los diversos tipos de plegamientos, resulta que los sinclinales son los que mayor trascendencia tienen en obras de ingeniería. Los túneles que pasan a través de una estructura sinclinal confrontan serios problemas de filtración de aguas, en cuyo caso es conveniente si las condiciones imperantes y el cronograma de trabajo lo permite, elevar el nivel del túnel para situarlo lo mas próximo posible a la culminación del anticlinal.