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SEMANA 5: PROCESOS GEODINÁMICOS INTERNOS

Ing. Juan Esteban Gonzales García [email protected] [email protected]

5.1 DEFORMACIÓN DE LA CORTEZA TERRESTRE. OROGENIA

DEFORMACIÓN DE LA CORTEZA TERRESTRE MOVIMIENTOS DIASTRÓFICOS Son fuerzas internas que deforman la corteza terrestre. Pueden ser verticales u horizontales, es decir, pueden bajar y subir las rocas de la litósfera. El diastrofismo posee una gran importancia, por cuanto si no existiera no habría tierras emergidas y nuestro planeta quedaría cubierto por el mar. Esta fuerza que puede ser vertical o lateral genera movimientos que a veces ni siquiera se perciben, pero también es la causante de los violentos terremotos.

DEFORMACIÓN DE LA CORTEZA TERRESTRE MOVIMIENTOS DIASTRÓFICOS Pueden ser de dos tipos: Movimientos orogénicos y epirogénicos

Cuando los movimientos tectónicos se tornan violentos, se llaman orogénicos o formadores de montañas, y pueden dar origen a plegamientos, fallas y terremotos.

Los denominados movimientos epirogénicos o formadores de continentes, son lentos e imperceptibles y que se producen siempre en sentido vertical, formadores de Continentes, llanuras y mesetas

TERREMOTOS

TERREMOTOS Movimientos bruscos que se generan en la litósfera y son perceptibles en la corteza terrestre originados por el movimiento de las placas tectónicas , debido a su vez por la cantidad de energía emanada por el núcleo interno de la tierra El punto donde se origina el terremoto en el interior de la Tierra, se denomina hipocentro, y el punto que está encima del hipocentro, pero a nivel de la superficie terrestre, epicentro. Desde el epicentro surgen las ondas sísmicas superficiales causantes de las mayores catástrofes.

VULCANISMO Las erupciones volcánicas ocurren cuando, a través de aberturas o grietas de la corteza terrestre, ascienden hasta la superficie, gases y cenizas. En el interior de la Tierra hay rocas que se encuentran a una alta temperatura, denominadas magma.

El magma se encuentra en estado sólido por acción de la fuerte presión ejercida por las capas superiores de la litosfera, pero puede ocurrir que algún movimiento diastrófico haga variar esta presión, con lo que el magma recupera su estado líquido y tiende a subir. Como la temperatura que posee es tan alta, en su ascenso funde las rocas de las capas superiores de la litosfera, pudiendo llegar a la superficie y provocar una erupción volcánica. El magma sube a través de una chimenea, cuyo extremo superior se llama cráter.

VULCANISMO

OROGENIA OROGÉNESIS Etimología: • oro –montaña-, génesis Definición: • Procesos que conducen a la elevación de sectores de la corteza terrestre, normalmente en el margen de placas litosféricas o en áreas entre placas próximas Características • Relativamente rápidos (aunque con pulsaciones discontinuas). • Localizados en el tiempo (orogenias) y en el espacio (orógenos). • Carácter horizontal (acompañados de importantes dinámicas en sentido vertical) y compresivos (movimientos tangenciales)

OROGENIA OROGÉNESIS Características • Gran complejidad litológica y estructural: – Materiales: – Depósito de grandes espesores de sedimentos de origen variado (fundamentalmente marinos – rocas carbonatadas- con intercalaciones detríticas) – Intrusiones magmáticas (predominando granitos, con alguna intercalación volcánica) – Metamorfismo por aumento de temperaturas y presión – Engrosamiento de la corteza: deformaciones (pliegues), dislocaciones (fracturas), desplazamiento (cabalgamientos y mantos de corrimiento)

OROGENIA • Fase o periodo temporal en el que se produjo una deformación de la corteza terrestre mediante movimientos diastróficos. • La Historia Geológica del planeta ha experimentado diversos ciclos orogénicos (caledónica, hercínica, alpina). Combina episodios de distinta naturaleza tectónica: • Fases compresivas: acercamiento (colisión) de placas litosféricas – Acortamiento de la corteza continental. – Elevación de bloques (movimientos vertical, fallas inversas). – Movimientos horizontales (tangenciales). – Afloramiento de los niveles profundos de los orógenos. • Fases distensivas: – Compensación isostática de los bloques, por erosión y exportación de sedimentos (sedimentaciones sinorogénicas en los bloques hundidos)

5.2 DIASTROFISMO. PLEGAMIENTOS. CLASES. RUMBO, BUZAMIENTO Y POTENCIA

PROCESOS DIASTRÓFICOS Estas deformaciones originan las estructuras geológicas: Pliegues (deformación plástica) Fracturas (deformaciones frágiles) Unidades desplazadas • La deformación elástica, por sus características, no va a dejar estructuras geológicas perdurables; es bastante frecuente en los movimientos sísmicos :

PLEGAMIENTOS Una roca se pliega cuando una superficie de referencia definida antes del plegamiento como plana se transforma en una superficie curva. El plegamiento es tanto mayor cuanto más numerosas y fuertes son las variaciones de buzamiento. Las rocas en las que se aprecia el plegamiento con mayor facilidad son las sedimentarias, cuyos planos de estratificación se muestran como buenos planos de referencia. En las rocas ígneas, cristalinas y de aspecto masivo, resulta más compleja la identificación de pliegues por la escasez de estructuras planares de referencia. :

PLEGAMIENTOS Los sedimentos se depositan en capas horizontales, formando con el tiempo las capas de rocas sedimentarias llamadas estratos. Algunas rocas metamórficas también pueden formar capas. Las rocas magmáticas no se disponen en capas. Cada capa nueva de sedimentos se deposita sobre los anteriores, por lo que los estratos que están encima son más modernos que los que quedan abajo (principio de la superposición de los estratos).

PLEGAMIENTOS Los sedimentos se depositan en capas horizontales

PLEGAMIENTOS Los sedimentos se depositan en capas horizontales

PLEGAMIENTOS Cuando los estratos quedan sometidos a fuerzas de compresión, se deforman por flexión para adaptarse a un menor espacio, modificando sus primitivas formas planas en series de curvas a modo de ondas, llamadas pliegues

PLIEGUES, FALLAS Y SUS PARTES

TIPOS DE PLIEGUES

RUMBO, BUZAMIENTO Y POTENCIA DE UN PLIEGUE o Rumbo

RUMBO, BUZAMIENTO Y POTENCIA DE UN PLIEGUE COMO SE ORIENTAN LOS ELEMENTOS GEOLÓGICOS? Dado que la mayor parte de los elementos geológicos son tridimensionales, además de la dirección respecto del Norte, es necesario establecer la orientación del objeto respecto de un plano horizontal, es decir la inclinación del elemento medido. En geología la orientación se hace mediante la medición del RUMBO y BUZAMIENTO.

RUMBO El RUMBO, es el ángulo horizontal formado entre la línea de rumbo y el norte magnético. La línea de rumbo queda definida por la intersección del plano en cuestión y un plano horizontal imaginario.

RUMBO El rumbo se puede representar con valores de 0° a 90°, indicando si el ángulo con respecto al norte es hacia el este (E) o hacia el oeste (O), o bien, con valores de 0 a 360º, dependiendo del tipo de brújula que se utilice.

BUZAMIENTO El BUZAMIENTO es la línea de máxima pendiente del plano en cuestión y es siempre perpendicular al rumbo. Es el ángulo vertical formado entre el plano en cuestión y un plano horizontal imaginario (utilizado para medir el rumbo).

5.3 SINCLINALES Y ANTICLINALES. FALLAS. CLASES. DIACLASAS

TIPOS DE PLIEGUES

TIPOS DE PLIEGUES

ANTICLINAL

SINCLINAL

DEFORMACIÓN POR FRACTURA: DIACLASAS Y FALLAS Al ser sometidos a grandes esfuerzos, los materiales frágiles de la corteza terrestre, pueden sufrir fractura o rotura en bloques

Si se produce un deslizamiento de los dos bloques a lo largo de la superficie de fractura, se forma una falla. Si hay rotura en bloques pero estos no llegan a desplazarse, se produce una diaclasa.

TIPOS DE FALLAS

HORST Y GRABEN • Horst o macizo tectónico: asociación de fallas en la que la zona central aparece levantada con respecto a los laterales. • Graben o fosa tectónica: asociación de fallas en la que la zona central aparece hundida con respecto a los laterales.

DIACLASAS Son debidas a fuerzas distensivas, como por ejemplo grietas por descompresión (meteorización muy abundante en rocas magmáticas como el granito), grietas por enfriamiento de lavas (al disminuir la temperatura se contrae la roca), por efecto cuña (criofractura o raíces de árboles), por pérdida de volumen por desecación.

Son frecuentes las diaclasas en los pliegues: las rocas situadas en los ejes de los pliegues se estiran y se separan creándose diaclasas tensionales.

DIACLASAS Pérdida de volumen por enfriamiento: es típico de las coladas de lava, sobre todo si son de gran espesor y hay mucha diferencia de temperatura entre la superficie y el interior. Se forman grietas que rompen la masa de lava en prismas poligonales, y provocan una disyunción columnar.

DIACLASAS

Pérdida de volumen por desecación

5.4 EFECTOS EN LAS OBRAS DE INGENIERÍA

PROBLEMAS DE INGENIERÍA CIVIL RELACIONADOS CON LOS PROCESOS DE GEODINÁMICA INTERNA • En los túneles se debe conocer la posición que guardan las fallas con respecto al eje del túnel y la longitud en que lo afecten. • Si se cruza una falla activa, el túnel puede verse sometido a grandes esfuerzos de cortantes en peligro. • El corrimiento puede ocurrir, en cualquier dirección, de acuerdo con el sentido de los esfuerzos y la orientación de la superficie de corrimiento, respecto del túnel. • Los anticlinales, son importantes en los estratos superiores están deformados debido al plegamiento y por lo tanto mas fisurados que los inferiores, por lo que es aconsejable situar el túnel a una profundidad en la cual no exista fracturamiento.

EFECTOS DE LAS FALLAS EN LA INGENIERÍA • En los túneles se debe conocer la posición que guardan las fallas con respecto al eje del túnel y la longitud en que lo afecten. • Si se cruza una falla activa, el túnel puede verse sometido a grandes esfuerzos de cortantes en peligro. • El corrimiento puede ocurrir, en cualquier dirección, de acuerdo con el sentido de los esfuerzos y la orientación de la superficie de corrimiento, respecto del túnel. • Los anticlinales, son importantes en los estratos superiores están deformados debido al plegamiento y por lo tanto mas fisurados que los inferiores, por lo que es aconsejable situar el túnel a una profundidad en la cual no exista fracturamiento. • Las fallas causan al ingeniero dos tipos de problemas: los que se relacionan con la degradación que provocan las fallas en las rocas y los que tiene que ver con la sismicidad que acompaña la activación o reactivación de las fallas.

EFECTOS DE LAS FALLAS EN LA INGENIERÍA • Las rocas ubicadas dentro de la zona de falla están severamente afectadas por fracturamiento y cizallamiento. El agua puede filtrarse fácilmente a lo largo de las zonas de falla y frecuentemente en estas zonas se pueden encontrar minerales como clorita y sericita, originados en procesos de alteración hidrotermal, los cuales son muy inestables. • El otro aspecto de interés se relaciona con la actividad de las fallas. Previamente a los desplazamientos, las rocas se desforman notablemente y cuando las fuerzas de corte superan su resistencia, éstas se dislocan abruptamente y por rebote elástico, liberan una gran cantidad de energía elástica, cuyas ondas producen los sismos. • Las fuerzas que deforman las rocas en las cordilleras, actúan de manera relativamente continua y en el ambiente tectónico, largos períodos de inactividad son interrumpidos por períodos de reactivación según se vaya disipando o acumulando energía en las zonas de falla. Esto explica que las fallas geológicas constituyan las principales fuentes sismogénicas a lo largo de las cordilleras jóvenes expuestas en los cinturones orogénicos.

“EL CONOCIMIENTO DE LOS PROCESOS DE GEODINÁMICA INTERNA, PERMITIRÁN UNA APRECIACIÓN MÁS REAL SOBRE EL CAMPO DE LA EJECUCIÓN DE OBRAS DE INGENIERÍA’’