Capitulo 10 Ciencia de la tierra

1. Introduccin. Ideas generales. Deformacin tectnica y no tectnica. Concepto de deformacin - Tipos de esfuerzos y tipos de deformacin

2. Evolucin y comportamiento de un slido sometido a esfuerzos. Causas de deformacin de las rocas.

3. Agentes que controlan la deformacin de las rocas Pliegues. Partes de un pliegue.

4. Tipos de pliegues. Fallas - Tipos de fallas. Diaclasas y fracturas.

5. Concepto de rumbo y buzamiento, su significado y aplicacin.

1. Introduccin. Ideas generales. Deformacin tectnica y no tectnica. Concepto de deformacin - Tipos de esfuerzos y tipos de deformacin

iNTRODUCCINLa Tierra es un planeta dinmico. En los captulos anteriores vimos que la meteorizacin, los procesos gravitacionales y la erosin causada por el agua, el viento y el hielo modelan continuamente el paisaje. Adems, las fuerzas tectnicas deforman las rocas de la corteza. Entre las evidencias que demuestran la actuacin de fuerzas enormes dentro de la tierra se cuentan los miles de kilmetros de estratos que estn doblados, plegados, volcados y a veces muy fracturados. En las montaas Rocosas canadienses, por ejemplo, algunas unidades de roca han sido empujadas sobre otras de una manera casi horizontal durante centenares de kilmetros. A una escala menor, durante los grandes terremotos, la corteza se mueve unos pocos metros a lo largo de las fallas. Adems, la expansin y la extensin de la corteza producen depresiones alargadas y en los largos intervalos de tiempo geolgico crean las cuencas ocenicas.

DEFORMACIN TECTNICA Y NO-TECTNICALa tectnica es el estudio de las deformaciones que aparecen en las rocas y de las fuerzas que lo han provocado.Por su parte, la deformacin no-tectnica es aquella que se deforma por esfuerzos no-naturales.

CONCEPTO DE DEFORMACINLa de- formacin (de =fuera; forma = forma) es un trmino general que se refiere a todos los cambios de tamao, forma, orientacin o posicin de una masa rocosa. La mayor parte de la deformacin de la corteza tiene lugar a lo largo de los mrgenes de las placas. Los movimientos de las placas y las interacciones a lo largo de los lmites de placa generan las fuerzas tectnicas que provocan la deformacin de las unidades de roca.Para describir las fuerzas que deforman las rocas, los gelogos estructurales utilizan el trmino esfuerzo, que es la cantidad de fuerza aplicada sobre un rea determinada (Esf=F/A). La magnitud del esfuerzo no es simplemente una funcin de la cantidad de fuerza aplicada, sino que tambin est relacionada con el rea sobre la que la fuerza acta. Por ejemplo, si una persona anda descalza sobre una superficie dura, la fuerza (peso) de su cuerpo se distribuye por todo el pie, de modo que el esfuerzo que acta en cualquier punto de su pie es pequeo. Sin embargo, si esa persona pisa una pequea roca puntiaguda, la concentracin de esfuerzos en un punto de su pie ser elevada. Por tanto, puede pensarse en el esfuerzo como una medida de cun concentrada est la fuerza.

TIPOS DE ESFUERZO

Tensin Compresin Cizalla

TIPOS DE DEFORMACIN Deformacin elstica: Al cesar la fuerza recupera su forma Deformacin plstica o dctil: Empieza por el lmite de elasticidad, cuando cesa la fuerza NO RECUPERA LA FORMA ORIGINAL Deformacin frgil: Se origina por encima del lmite de plasticidad, la roca se FRACTURA y se produce una deformacin continua. Deformacin de cuerpo rgido: Es un cambio de posicin

En ambiente superficial, la mayora de los materiales rocosos son rgidos y se deforman de una manera frgil.

Estoy confundido. No son lo mismo el esfuerzo y la deformacin?No. Aunque suelen utilizarse en situaciones parecidas, los trminos esfuerzo y deformacin tienen significados especficos y diferentes en Geologa. El esfuerzo es una fuerza aplicada; y la deformacin (doblamiento o fractura) se produce debido al esfuerzo. Por ejemplo, apretar una pelota de tenis es someterla a una fuerza (esfuerzo), la consecuencia es su cambio de forma (deformacin). En otras palabras, el esfuerzo es la accin que deforma las rocas. La deformacin es una consecuencia que puede medirse.

2. Evolucin y comportamiento de un slido sometido a esfuerzos. Causas de deformacin de las rocas.

EVOLUCIN DE UN SOLIDO SOMETIDO A ESFUERZOS EsfuerzoLim. Elstico

Defor. Fragil

Defor. Dutilo Plstica

Deformacin

CAUSAS DE DEFORMACIN

Tectnica (compresin, tensin, cizalla) Gravedad Descompresin (la roca al llegar a la superficie se dilata) Tectnica salina Meteoritos Compactacin de arcillas

3. Agentes que controlan la deformacin de las rocas Pliegues. Partes de un pliegue.

AGENTES QUE CONTROLAN LA DEFORMACIN DE LAS ROCAS Composicin: De que se componen las rocas. Sus caractersticas fsicas y qumicas. Temperatura: A mayor temperatura, mayor es el campo de plasticidad de la roca (hay excepciones como la arcilla). Presin confinante: Es la presin a la que est sometida la roca desde arriba y por los lados. A mayor presin confinante, mayor es el campo de plasticidad de la roca. Tiempo: Aumenta, en general, la plasticidad de las rocas. Tipo y cantidad de fluidos: Las rocas en el subsuelo son porosas y siempre los poros tendrn un fluido: agua o hidrocarburos. Isotropa y Anisotropa: La isotropa tiene una organizacin interna, la anisotropa carece de organizacin interna.

EXTRA: EFECTOS DE LA ACCIN DE LOS ESFUERZOS SOBRE LAS ROCAS: Plegamiento: Curvatura de la roca por esfuerzo (Deformacin dctil) Fracturamiento: Es la ruptura de la roca (Deformacin frgil) Fallamiento: Las fallas son fracturas en la corteza a lo largo de las cuales ha tenido lugar un desplazamiento apreciable.

PLIEGUESEs la curvatura de la roca por deformacin dctil o plstica. Los pliegues de los estratos sedimentarios se parecen mucho a lo que se formara si se cogiera un mantel sobre una mesa y se arrugara todo.

PARTES DE UN PLIEGUE Charnela: Son los puntos de mxima flexin, es donde las capas cambian de buzamiento. Flancos: Son las partes laterales de los pliegues. Ncleo: Es la parte ms interna del pliegue. Plano axial o superficie axial: Es un plano que uno todos los puntos de mxima curvatura. (une las chanelas). Eje del pliegue: es la interseccin de la superficie axial con la superficie del terreno. 4. Tipos de pliegues. Fallas - Tipos de fallas. Diaclasas y fracturas.

TIPOS DE PLIEGUESLos dos tipos de pliegues ms comunes se denominan anticlinales y sinclinales. Pero tambin estn el Monoclinal, Isoclinal y Domo.Los pliegues pueden ser simtricos o asimtricos.

FALLASLas fallas son fracturas en la corteza a lo largo de las cuales ha tenido lugar un desplazamiento apreciable. Los movimientos sbitos a lo largo de las fallas son la causa de la mayora de los terremotos.A lo largo de las fallas, las rocas suelen romperse y pulverizarse conforme los bloques de corteza situados en los lados opuestos de una falla se rozan unos con otros.El material arcilloso dbilmente coherente que resulta de esta actividad se denomina salbanda (brecha) de falla.En algunas superficies de falla, las rocas acaban muy pulidas y estriadas, o con surcos, a medida que los bloques de corteza se deslizan unos con respecto a otros. Estas superficies pulidas y estriadas, denominadas espejos de falla, proporcionan a los gelogos pruebas de la direccin del desplazamiento ms reciente a lo largo de la falla.

TIPOS DE FALLASLa fallas se clasifican por el tipo de movimiento relativo

Fallas normales Las fallas con desplazamiento vertical se clasifican como fallas normales cuando el bloque de techo se desplaza hacia abajo en relacin con el bloque de muro (Figura 10.18). La mayora de las fallas normales tienen buzamientos de unos 60, que tienden a disminuir con la profundidad. Sin embargo, algunas fallas con desplaza- miento vertical tienen buzamientos mucho menores, aproximndose en algunos casos a la horizontal. Debido al movimiento descendente del techo, las fallas normales acomodan el alargamiento, o la extensin, de la corteza.

Fallas inversas y cabalgamientos Las fallas inversas y los cabalgamientos son fallas con desplazamiento vertical en las cuales el bloque de techo se mueve hacia arriba con respecto al bloque de muro (Figura 10.20). Recordemos que las fallas inversas tienen buzamientos superiores a 45 y que los cabalgamientos tienen buzamientos inferiores a 45. Dado que el bloque de techo se mueve hacia arriba y sobre el bloque de muro, las fallas inversas y los cabalgamientos reflejan un acortamiento de la corteza.

Mientras que las fallas normales aparecen en entornos tensionales, los cabalgamientos son resultado de fuertes esfuerzos compresivos. En esos ambientes, los bloques de la corteza se desplazan uno hacia el otro, movindose el techo hacia arriba con respecto al muro. La formacin de cabalgamientos es ms pronunciada en las zonas de subduccin y otros bordes convergentes, donde las placas estn colisionando. Las fuerzas compresivas producen generalmente pliegues adems de fallas y provocan un engrosamiento y acortamiento del material implicado.

Fallas de Rumbo: Las fallas en las que el desplazamiento dominante es horizontal y paralelo a la direccin de la superficie de la falla, se denominan fallas de desplazamiento horizontal o de rumbo. Debido a su gran tamao y a su naturaleza lineal, muchas fallas de desplazamiento horizontal tienen una traza que es visible a lo largo de una gran distancia. En vez de una fractura nica a lo largo de la cual tiene lugar el movimiento, las fallas de desplazamiento horizontal consisten en una zona de fracturas aproximadamente paralelas, cuya anchura puede ser superior a varios kilmetros.

DIACLASAS Y FRACTURASEntre las estructuras ms comunes se cuentan diaclasas. A diferencia de las fallas, las diaclasas son fracturas a lo largo de las cuales no se ha producido desplazamiento apreciable. Aunque algunas diaclasas tienen una orientacin aleatoria, la mayora se produce en grupos aproximadamente paralelos. stas pueden ser sistemticas o no-sistemticas.

Por otro lado, las Fracturas son el rompimiento de la roca por grandes esfuerzos. Estos se dan de dos formas: por fractura de Tensin y de Cizalla.

EXTRA: IMPORTANCIA DE LAS FRACTURAS EN LOS POZOS PETROLEROS Aumenta la porosidad y permeabilidad de las rocas (es muy bueno) Las fracturas funcionan como cunetas por donde fluye el petrleo pues ste siempre tiende a subir a la superficie. Es la mayor fuente de agua subterrnea Ayuda a estudiar la historia de formacin de una cuenca y tipo y direccin de esfuerzos.

EXTRA: IDENTIFICACIN DE FRACTURAS ES POZOS Ncleos con fracturas Historia de perforacin: perdida o ganancia de lodo Comportamiento anmalo de la presin Fracturas en imgenes de pozo Con anlisis de registros: Buzamientos anmalos, imagen, caliper, DRHO.

5. Concepto de rumbo y buzamiento, su significado y aplicacin.

DIRECCIN (RUMBO) Y BUZAMIENTO (INCLINACIN)Los gelogos utilizan dos medidas denominadas direccin (rumbo) y buzamiento (inclinacin) para ayudar a determinar la orientacin de un estrato rocoso o de una superficie de falla (Figura 10.5). Conociendo la direccin y el buzamiento de las rocas en la superficie, los gelogos pueden predecir la naturaleza y la estructura de las unidades rocosas y las fallas que estn ocultas debajo de la superficie fuera del alcance de nuestra vista.La direccin es el ngulo entre el norte magntico y una lnea obtenida mediante la interseccin de un estrato inclinado, o falla, con un plano horizontal (Figura 10.5). La direccin, o rumbo, se suele expresar como el valor de un ngulo en relacin con el norte. Por ejemplo, (N 10 E) significa que la lnea de direccin se dirige 10 al este desde el norte. La direccin del estrato ilustrado en la Figura 10.5 es de aproximadamente norte 75 este (N 75 E).El buzamiento es el ngulo de inclinacin de un plano geolgico, como por ejemplo una falla, medido desde un plano horizontal. El buzamiento incluye tan- to el valor del ngulo de inclinacin como la direccin hacia la cual la roca est inclinada. En la Figura 10.5, el ngulo de buzamiento del estrato rocoso es de 30. Una buena manera de visualizar el buzamiento es imaginar que el agua descender siempre por la superficie rocosa segn una lnea paralela al buzamiento. La direccin de cada formar siempre un ngulo de 90 con la direccin.En el campo, los gelogos miden la direccin (rumbo) y el buzamiento (inclinacin) de las rocas sedimentarias en tantos afloramientos como sea conveniente. Esos datos se representan luego en un mapa topogrfico o en una fotografa area junto con una descripcin codificada por colores de la roca. A partir de la orientacin de los es- tratos, puede establecerse la orientacin y la forma su- puestas de la estructura, como se muestra en la Figura 10.6. Utilizando esta informacin, el gelogo puede re- construir las estructuras previas a la erosin y empezar a interpretar la historia geolgica de la regin.Figura 10.5 Direccin y buzamiento de un estrato rocoso.

6. EXTRAS

CUENCAS SEDIMENTARIAS DE COLOMBIA

Cuantas? 23 cuencasCuales son productoras? 9 hidrocarburos y 2 gas naturalCaguan-Putumayo; Catatumbo; Cordillera oriental; Llanos orientales; Valle inferior, medio y superior del Magdalena; Guajira y Guajira offshore; Sinu-San Jacinto ROCA MADRE, ALMACEN, SELLO Y EDAD DE LOS YACIMIENTOS

Roca Madre: O roca generadora. Es el lugar donde se generan los hidrocarburos. La roca madre en Colombia es la Lutita (roca impermeable).

Roca Almacn: Es la roca almacenadora. Deben ser porosas e impermeables Roca sello: Aquella que por su escaza permeabilidad no permite el paso de hidrocarburos, sirviendo como cierre a su migracin.

Edad de los yacimientos: la edad de los yacimientos se toma a partir de la roca almacn. Terciario, cretcico, jursico y paleozoico. En Colombia fue en la era Cenozoica.