GEOLOGA ESTRUCTURAL Gua de Estudio.

Instrucciones: Esta Gua est redactada para facilitar el estudio de la asignatura y ayudarle

a mejorar el resultado obtenido en las evaluaciones. Procure responderla a medida que

avanza el Curso. Si tiene dudas, consulte al profesor o converse con sus compaeros. Haga

lo posible por aprender durante la clase (el tomar apuntes de los temas principales

ayuda). No lo deje para el final, porque entonces puede ser muy tarde. Buena suerte y en

especial buen trabajo!! Atte., J.O.

UNIDAD 1: Conceptos bsicos de la Mecnico de Slidos y sus Aplicaciones Geolgicas.

1- Conceptos bsicos de la fsica mecnica. Los principios de Newton. Qu se

entiende por masa, por masa inercial y por masa pesante? Qu relacin existe

entre el kg-peso y el Newton y por qu? Cmo se comporta un cuerpo esfrico

sometido a compresin isotrpica? Cul sera el resultado si uno de los ejes

ortogonales de compresin fuera diferente? Qu se entiende por un cuerpo

elstico y por uno plstico? Qu se entiende por mdulo de elasticidad, por

coeficiente de Poisson y por mdulo de cizalla de un material? Cmo de

relacionan? Quin fue Robert Hooke?

2- Qu se entiende por estrs y cules son sus posibles efectos sobre un cuerpo?

Qu valor nos permite calcular el Crculo de Mohr? Cmo se construye la

Envolvente de Mohr-Coulomb? Por qu los testigos cilndricos utilizados deben

tener la misma relacin base-altura? Qu pasara si se mantiene esa relacin pero

la magnitud del cilindro es distinta? Por qu? Qu otras caractersticas debe

cumplir ese testigo? (considere los casos de rocas masivas y estratificadas). Dibuje

un diagrama estrs-deformacin (hasta la falla del testigo) para un material

elstico-rgido y para uno plstico. Qu importancia prctica tiene disear

elementos elsticos de soporte que tengan un dominio de deformacin plstica

antes de fallar?

3- Describa el comportamiento de un testigo de material elstico sometido a

compresin axial en los siguientes casos : a) sin soporte lateral b) con un soporte

lateral de magnitud moderada c) de magnitud intermedia d) de gran magnitud. Si

un cilindro elstico es sometido a compresin axial hasta fallar Qu ngulo

debera haber entre el eje del cilindro y el plano de falla? qu ngulo se registra

experimentalmente? Qu informacin nos entrega la Envolvente de Mohr-

Coulomb? Demuestre que una roca ms competente es tambin ms resistente.

Qu se entiende por estrs litosttico? Por qu la resistencia de las rocas a la

traccin es muy baja y la resistencia a la compresin alta? Qu caracterstica de

una roca facilita su colapso por aplastamiento?

4- Qu se entiende por Envolvente de Deslizamiento Cmo se determina

experimentalmente? Qu informacin nos entrega? De cules factores depende

su inclinacin? Qu informacin valiosa nos entrega? Cmo influye la presencia

de agua en los poros de una roca y en sus fracturas? Cmo se expresa ese efecto

en la aplicacin del Crculo de Mohr y de las envolventes? Qu efecto tiene la

alteracin (hipgena o suprgena) y el fracturamiento de una roca en su

competencia y su resistencia? Qu minerales facilitan el comportamiento plstico

de una roca?

UNIDAD 2: El Macizo Rocoso y su Comportamiento Estructural y Geomecnico.

1- Qu se entiende por macizo rocoso? Qu se espera del comportamiento de

distintas litologas? Cmo se comportan rocas como lutitas, areniscas, calizas,

calizas silicificadas, brechas, rocas gneas intrusivas y extrusivas, rocas

metamrficas de metamorfismo dinmico y de metamorfismo trmico, etc? Cul

es el efecto del plegamiento, de la alteracin arglica, de la silicificacin, de la

meteorizacin y de la presencia de aguas subterrneas en el comportamiento

mecnico del macizo rocoso? Invente un macizo rocoso y evale su probable

comportamiento geomecnico.

2- Qu dice la Ley de Anderson y qu se desprende de ella? Considerando que los

esfuerzos sobre los macizos rocosos en Chile se pueden analizar considerando un

eje horizontal N-S y otro E-W, ms un eje vertical Cmo situara Ud los dos ejes

horizontales y por qu? Cmo se puede determinar la relacin de magnitud entre

los dos ejes horizontas de esfuerzo Qu se entiende por modelo geotcnico de un

macizo rocoso? En qu se diferencia de los modelos geolgico y geomecnico?

Por qu el conocimiento de un macizo rocoso contribuye a la creacin de valor y a

evitar su destruccin?

UNIDAD 3: Cizalla Pura (o Coaxial)

1- Qu se entiende por diaclasa y cuantos tipos de diaclasas existen? Qu relacin

espacial presentan respecto a sigma 1 y a sigma3? Qu se entiende por falla y qu

relacin presentan los planos de falla respecto a sigma 1 y a sigma 2? Qu

relacin presentan los tres tipos de fallas respecto a la horizontal? Dibuje en planta

y en perfil los planos conjugados de esfuerzo que resultan de una determinada

relacin de esfuerzos. Dibuje en planta los ejes de plegamiento que resultan de

determinada orientacin horizontal de sigma1. Qu se entiende por elipsoide de

cizalla y por elipsoide de deformacin? Qu relacin existe entre ambos?

2- Qu se entiende por fallas lstricas y cmo se relacionan con el concepto de

factor escalar Cmo influye la tasa de aplicacin de un esfuerzo en el

comportamiento de una roca? Qu se entiende por explosiones de rocas y

cuando son un riesgo mayor? Cmo influye el fracturamiento y alteracin del

macizo rocoso respecto a ese riesgo? Qu factores favorecen el plegamiento?

Diga los principales elementos qu describen un pliegue. Qu se entiende por

anticlinal y por sinclinal? Cmo se puede establecer el tipo carcter sinclinal o

anticlinal de un pliegue erosionado observado en planta en el terreno, utilizando

su contenido fosilfero?

3- Seale los diferentes factores que pueden influir en la inclinacin de un plano de

falla. Cmo influye a ese respecto la competencia del material fallado? Cmo se

utilizan las diaclasas contemporneas a la falla para distinguir entre diferentes

tipos de fallas? Cul es diferencia entre un plano y un escarpe de falla? Qu se

entiende por indicadores del sentido de movimiento de fallas? Cules son los dos

indicadores principales? (dibuje) Qu se entiende por fallas dextrales y fallas

sinestrales? En qu tipo de falla es importante distinguirlas?.

UNIDAD 4: Cizalla Simple (no Coaxial).

1- Bajo qu condiciones dinmicas y cinemticas de desarrolla la cizalla simple? De

qu manera podemos asimilar la cizalla simple a la pura? (utilizando el elipsoide de

deformacin y asimilando su eje menor a sigma 1). Enumere las diferentes

estructuras generadas en condiciones de cizalla simple, indique su posicin en el

elipsoide de deformacin y seale su razn de ser Cmo influye a) La direccin

y magnitud de los esfuerzos deformativos, b) El tipo litolgico afectado y su

alteracin y c) El tiempo, en las estructuras desarrolladas por cizalla simple.

2- Cmo puede influir la alteracin hidrotermal de las rocas en la generacin de

esquistosidad por cizalla simple? Por qu? Cmo se generan las estructuras

sigmoidales en cizalla simple? Qu son las estructuras S-C, cmo se generan y a

qu se debe su relacin con los ejes de esfuerzo? Qu se entiende por Duplex y

por abanicos y codos compresionales y extensionales? Qu son las estructuras en

cola de caballo y cmo se forman? Qu se entiende por mega falla y por zona

de falla? Qu se entiende por alineamiento (o lineamiento) Qu es una cuenca

pull apart y cmo se forma? A qu profundidades se desarrollan las transiciones

frgil- dctil en la Corteza y el el Manto? Por qu? Cmo se reconocen las

estructuras frgiles o dctiles en planos de falla?

UNIDAD 5: Interacciones entre Rocas, Fluidos y Esfuerzos Tectnicos.

1- Quien es Siebson? Cul es la importancia de su contribucin cientfica? En qu

consisten la Bomba de Succin y la Vlvula Activada Cul es su importancia

estructural y metalognica? Cmo se explican las diferencias en los diagramas de

recuperacin de presin que presentan los respectivos diagramas? Cmo se

calcula la diferencia en presin hidrosttica entre dos puntos situados por encima

y debajo del horizonte impermeable de la vlvula activada?

2- Cules son las relaciones causa - efecto entre los tres vrtices del diagrama

triangular de Siebson? Cules son las consecuencias del desplazamiento de

fluidos entre dos vrtices del Diagrama? Explique la formacin de los distintos

tipos de rocas filonianas. Cmo se reconocen en el terreno? Cmo se clasifican y

definen los diferentes tipos de rocas de fallas Cmo de reconocen?

UNIDAD 6: Columnas, Perfiles, Bloques Diagramas y Mapas Geolgicos.

1- Cules son los dos tipos genricos de objetos geolgicos? Cul es su diferencia

esencial? Qu se entiende por afloramiento? Qu elemento geomtrico genera

la interseccin de un cuerpo geolgico con la superficie del terreno? Y la

interseccin de un plano geolgico con la misma superficie? Seale algunos tipos

de planos geolgicos. Cul es la diferencia entre actitud de un plano geolgico y

ubicacin de un punto de dicho plano? Defina los parmetros que establecen la

actitud de un plano geolgico recto.

2- Qu se entiende por columna geolgica, perfil geolgico y bloque diagrama?

Qu es un mapa geolgico y qu informaciones principal entrega? De qu

factores depende que los mapas geolgicos presenten o no curvas de nivel? En

esta parte el alumno debe ser capaz de: a) Utilizar el mtodo de los tres puntos

b) Calcular la interseccin de planos rectos en distintos niveles del interior de una

mina c) Determinar el afloramiento de un plano recto en la superficie curva del

terreno. El uso de la brjula geolgica.

3- Qu se entiende por planos de contacto entre unidades geolgicas? Qu se

entiende por contacto concordante y por contacto discordante? Qu es y cmo se

reconoce: a) Un contacto intrusivo b) Un contacto de rocas estratificadas sobre

rocas granticas erosionadas c) Una discordancia de erosin simple d) Una

discordancia angular de erosin d) Un contacto por falla? Nota: Se espera que el

alumno pueda confeccionar mapas sencillos que ilustren estos casos as como del

afloramiento de planos de falla.

4- Qu es y cules son algunas de las aplicaciones de la Red de Schmidt? En qu se

diferencia de la Red de Wulff? Qu se entiende por polo de un plano? Qu

ventaja principal tiene su uso? Nota: Se espera que el alumno pueda determinar la

direccin e inclinacin de la interseccin de planos rectos as como representar

planos de fallas y diaclasas en la Red, incluyendo el efecto de rotaciones sencillas

(basculamientos) de esos planos.

UNIDAD 7: Tectnica Global (o de Placas) y Elementos de Geologa de Chile.

1- Repaso de los elementos de tectnica global estudiados en el curso de Procesos

Geolgicos (ver Unidad 5 de la respectiva Gua de Estudio). Cules son los

principales rasgos paleogeogrficos del Mesozoico en Chile? Cmo se interpreta

esa informacin, as como la actividad magmtica y el depsito de potentes series

volcano-clsticas en cuencas subsidente elongadas N-S? Qu cambio fundamental

se registra al trmino del Cretcico inferior y cmo se interpreta en trminos de

tectnica de placas? Cmo se explica la tendencia general del magmatismo a

migrar de W a E ? Cmo se explican los desplazamientos W-E reversibles y de

corta duracin que presenta el magmatismo mesozoico-cenozoico?

2- Cules son las tres principales megafallas de rumbo presentes en nuestro

territorio y donde se encuentran ? Cul de ellas est activa como falla de rumbo y

cules presentan importancia respecto al emplazamiento de yacimientos

metalferos? Qu se entiende por subduccin oblicua y por qu se produce?

Cules son los cuatro segmentos norte-sur de nuestro territorio y cmo se

caracterizan en trminos tectnicos y magmticos? Cmo se explican sus

diferencias en trminos de la tectnica de placas?

UNIDAD 8: Mtodos Geofsicos en Geologa Estructural.

1- Cul es la base conceptual del mtodo gravimtrico y cules son sus aplicaciones

principales? Qu correcciones es necesario introducir entre las determinaciones

de terreno y la interpretacin? Cul es la finalidad de cada una de ellas? Cules

son los tres mtodos que se utilizan o se han utilizado en mediciones

gravimtricas? Qu ventajas y desventajas presentan? Por qu es necesario

utilizar modelaciones simplificadas para interpretar las anomalas gravimtricas?

2- Por qu el mtodo magnetomtrico presenta mayores dificultades e

incertidumbres de interpretacin que el gravimtrico? Cmo influye al respecto la

latitud a la cual se efectan los estudios? Cules son las dos fuentes de campos

magnticos? Cul de ellas se utiliza en exploracin magnetomtrica? Por qu la

Tierra genera un campo magntico? Qu ocurre con las lneas de fuerza de ese

campo en presencia de un cuerpo con alta susceptibilidad magntica? De qu

factor principal depende la susceptibilidad magntica de una roca? Cmo se

utiliz la geofsica en el descubrimiento de la extensin del yacimiento ferrfero de

Los Colorados? Por qu?

3- Cul es la principal utilidad del mtodo ssmico por refraccin en geologa

estructural y en geotecnia? Cul es la metodologa de aplicacin de ste mtodo?

Qu relacin tiene la velocidad de propagacin de las ondas ssmicas

longitudinales y transversales con los mdulos de elasticidad y de cizalla

respectivamente? Qu aplicacin tiene la ssmica por reflexin en geologa

estructural?

UNIDAD 9: Aplicaciones Geotcnicas de la Geologa Estructural.

1- Qu se entiende por Modelo Geolgico, Modelo Geomecnico y Modelo

Geotcnico de un macizo rocoso? En qu caso calificara Ud como muy

satisfactorio cualquiera de estos modelos? Qu factores geolgicos considerara

Ud en el sitio de emplazamiento de la pared de un embalse? Y en el caso de la

construccin de un tnel?

2- Qu se entiende por acufero, acuitardo, nivel fretico, zona vadosa y acufero

artesiano? Qu seala la ley de D Arcy y cul es su campo de aplicacin? Qu

dice la Ley Cbica y en qu caso se aplica?. Nota: El alumno debe poder calcular

casos de aplicacin simple de la ley de D Arcy. Cul es el objetivo principal de la

cortina situada bajo un embalse? Cmo se relaciona ello con la ley de D Arcy?

Qu problemas principales plantea el agua subterrnea en minera? Qu

oportunidades ofrece?

3- Qu problemas principales plantea la remocin en masa en minera a cielo

abierto? Cmo puede evaluarse el riesgo de ocurrencia de remociones que siguen

o no planos rectos preexistentes? Cmo se puede monitorear la estabilidad de las

paredes de una explotacin minera a cielo abierto? Cmo se utiliza la Red de

Schmidt para evaluar riesgos de deslizamiento? En el fondo: Cules son los

objetivos bsicos, en orden de importancia, de un programa de monitoreo de la

pared de un rajo?

J. Oyarzn. Geol. Dr. Sc. Prof. Titular Depto. Ing. Minas U.L.S. 17/03/15