Geología Estructural

TRABAJO PRÁCTICO Nº 10 ANÁLISIS CINEMÁTICO DE FALLAS. CÁLCULO DEL VECTOR DESPLAZAMIENTO

Objetivos. Introducir al alumno en el manejo de una técnica de estudio de las fallas mediante el análisis de los datos tomados en el terreno. Aplicación. Determinar la dirección de acortamiento y extensión máximas en una región deformada e inferir los campos de esfuerzos que actuaron. INTRODUCCIÓN: Las fallas son discontinuidades en las rocas a lo largo de las cuales se produjo algún desplazamiento significativo. Una falla que atraviesa capas de diferente litología desplaza elementos estructurales preexistentes o genera otros que debidamente identificados permiten reconstruir el movimiento. El desplazamiento neto de una falla puede ser determinado uniendo dos puntos que alguna vez estuvieron conectados y que fueron separados por el movimiento de los bloques a ambos lados de la falla. Sobre el plano de falla, el vector desplazamiento puede ser expresado por sus componentes de rumbo y de inclinación, contenidos en la superficie de la falla. Hay estructuras útiles (Fig. 1) para determinar tanto la dirección (estrías, cristales fibrosos neoformados) como el sentido (escalones, fracturas de Riedel) del movimiento que tuvo una falla. Otros marcadores, indican tanto dirección como sentido. Si estos indicadores cinemáticos, corresponden a diferentes etapas del desplazamiento de una falla, se puede reconstruir la historia de sus movimientos.

Figura 1: Indicadores cinemáticos asociados a una falla. Tomado de Allmendinger (1987)

Determinación gráfica de las direcciones de extensión (X), acortamiento (Z) e intermedia (Y), de una población de fallas (método modificado de Arthaud 1969) Si un volumen rocoso de varios km3, se deforma en niveles corticales superficiales, las rocas se fragmentan y la deformación resulta en una sucesión de movimientos originando una familia de fallas de dimensiones variadas que producen desplazamientos de distinta magnitud (centímetros a metros).

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Principios para aplicar este método: 1o. —La geometría de la roca después de la deformación sólo depende de la dirección de movimiento de las fallas. 2o —Después de una fase de deformación, siempre se puede establecer en las rocas tres direcciones perpendiculares entre sí. Una de ellas está contenida en el plano de falla y es perpendicular a la estría (Fig. 2). 3o —Todas las fallas, grandes o pequeñas, tienen igual importancia. 4o —Las fallas se encuentran en sus orientaciones originales, es decir no han experimentado rotaciones posteriores que alterarían la orientación de los ejes de deformación. El análisis microtectónico de una población de fallas menores permite establecer un modelo geométrico descriptivo de las tres direcciones principales de deformación, basado en el estudio integrado de observaciones de campo, planos de fallas y estrías correspondientes. Procedimiento (Fig. 2) Sobre la red de Schmidt se proyecta el plano de falla con la estría correspondiente. A 90° de la estría, sobre el mismo plano, se encuentra el eje intermedio (Y). Sobre un plano perpendicular al de la falla y paralelo a la estría (contiene al polo de la falla y a la estría), se encuentran los ejes de máxima extensión (X) y de acortamiento (Z) formando un ángulo de 90°, cuya bisectriz es la estría. Si el movimiento de la falla fue inverso, el eje de máxima extensión (X), será el de mayor buzamiento y el de acortamiento (Z), el más próximo a la horizontal N

X

X

oa

P olodel planodefalla

90º

Pla n

P olodel planodefalla

Y

+

90º

Y

Z

90º

Falla

uxi lia r

N

90 º

90º

E stría E stría

Z

Figura 2: Esquema tridimensional y proyección equiareal de los elementos geométricos necesarios para el análisis cinemático de fallas. Tomado de Arthaud (1969).

BIBLIOGRAFÍA SUGERIDA Allmendinger, R. W., 1987. Técnicas Modernas de Análisis Estructural. Serie B: Didáctica y Complementaria Nº 16, Asociación Geológica Argentina. Arthaud, F., 1969. Méthode de détermination graphique des directions de raccourcissement, d'allongement e intermédiaire d'une population de failles. Bulletin Sociéte géologique de France, 11, 729-737. Ghosh. S.K. 1993. Structural Geology. Fundamentals and Modern Developments. Pergamon Press. Hancock, P. L. 1994. Continental deformation. Pergamon Press. Hobbs, B. Means, W. y Williams, P. 1981. Geología Estructural. Ediciones Omega. Ramsay J. and Huber, M. 1987. The Techniques of Modern Structural Geology. Volume 2: Folds and fractures. Academic Press. Suppe, J. 1985. Principles Of Structural Geology. Prentice Hall.

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Ejercicio 1 1.- Con los datos de la tabla N°1, determinar las direcciones de extensión (X), acortamiento (Z) e intermedia (Y). ¿El plegamiento es previo, simultáneo o posterior al movimiento de las fallas? Para determinarlo, es conveniente representar en otro papel transparente, los ejes encontrados con el procedimiento anterior y observar si éstos se agrupan mejor antes o después de suprimir la inclinación de la estratificación. Los elementos estructurales medidos (fallas, estrías) y determinados (ejes) cambian su orientación al rotar la superficie de estratificación correspondiente. Tabla 1: planos de falla con sus estrías, medidos sobre los flancos de un pliegue

Falla Plano de falla DI/I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

294/51 298/48 293/44 295/50 265/59 285/70 288/62 266/74 296/50 307/60

Estría DI/I

Sentido de movimiento

225/24 217/10 212/09 019/03 188/20 198/09 011/13 181/16 216/13 022/23

inverso inverso inverso normal inverso inverso normal inverso inverso inverso

Estratificación Dl/I Flanco 1 111/17

Flanco 2 340/70

Ejercicio 2 CÁLCULO DEL VECTOR DESPLAZAMIENTO Para determinar el desplazamiento de una falla, es necesario conocer dos puntos, uno en cada bloque, que hayan estado inicialmente juntos. Encontrar el desplazamiento neto de la falla que fragmenta a las vetas S1 y S2, (Fig. 3) Datos: Veta S1 Veta S2 Falla

Az / I 114/78 SO 152/54 NE 050/64 NO

Procedimiento Con la red de Schmidt, encontrar la orientación (Az/I) de la intersección de las vetas (S1-S2,) y de cada veta con la falla (S1-F y S2-F). Representar en la figura 3, sobre ambos bloques de la falla, las intersecciones obtenidas. Encontrar el desplazamiento horizontal de la falla, que es la proyección horizontal del desplazamiento neto (segmento que une la intersección de las vetas con la falla a ambos lados de ésta). Encontrar la componente vertical del desplazamiento neto. Para ello construir un perfil perpendicular a la falla (emplear la misma escala vertical y horizontal).

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Figura 3: Mapa de afloramiento. La falla del centro de la figura, desplaza a las vetas no paralelas (S 1 y S2)

Figura 4: Esquema tridimensional de los elementos geométricos representados en la figura 3. Tomado de Ramsay y Huber (1987)

BIBLIOGRAFÍA Ramsay, J.G. y Huber, M.I. 1987. Techniques of modern Structural Geology of rocks and regions (Volume 2: Folds and Fractures). Academic Press, London; 309-700

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