Guia de Clase - Capitulo IV

CAPÍTULO IV

DESCRIPCIÓN DE ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS EN CAMPO

El reconocimiento de las estructuras geológicas parte del trabajo realizado en

campo. En la descripción de un afloramiento siempre debe describirse lo

siguiente:

(a) Objetivo de la campaña de campo: al inicio de una nueva campaña

de campo es importante escribir en la libreta los objetivos de la salida de

campo.

(b) ID de la estación de campo: corresponde a las letras y números que

identifican el afloramiento. Es importante realizar esta numeración desde el

principio porque facilita la colocación de las estaciones en un mapa, además

de ayudar en el posterior procesamiento de datos en la oficina.

(c) Fecha y hora: debe anotarse la fecha y la hora de comienzo de

descripción del afloramiento.

(d) Localización general: se trata de una descripción del sitio del

afloramiento que permita tener una idea de su localización. Ejemplo:

quebrada La Clarita, 500 m aguas arriba del puente que comunica al

corregimiento G con el municipio X.

(e) Coordenadas: las coordenadas del sitio del afloramiento obtenidas con

el GPS o medidas directamente sobre el mapa de campo. Es importante anotar

en la libreta el tipo de coordenadas que se están usando y su sistema de

referencia.

(f) Dimensiones del afloramiento: deben anotarse las dimensiones que

se observan en el afloramiento (ancho, largo, alto).

(g) Descripción general del afloramiento: en este ítem se describe, en

general, lo que observa en el afloramiento. Ejemplo: secuencia estratigráfica,

horizontal, aparentemente no deformada.

(h) Unidades litológicas: en este ítem se describen detalladamente cada

una de las unidades litológicas observadas en el afloramiento.

(i) Estructuras geológicas primarias: se hace la descripción geométrica

de las estructuras primarias con relación a las rocas que las poseen.

(j) Estructuras geológicas secundarias: se realiza la descripción

geométrica de las estructuras secundarias con relación a las rocas que

afectan.

GUÍA DE CLASE - ELEMENTOS DE GEOLOGÍA ESTRUCTURAL

ANA MARÍA ABAD POSADA. ING. GEÓLOGA, M.Sc. Página 2

(k) Geomorfología: se realiza una breve descripción de la geomorfología

asociada al sitio del afloramiento. Si se trata de un trabajo con prioridades

geomorfológicas esta descripción deberá ser mucho más detallada.

(l) Procesos morfodinámicos: se describen los procesos morfodinámicos

observados en el afloramiento o en sus alrededores: deslizamientos,

reptación, caída de rocas, etc.

(m) Dibujo del afloramiento: se dibuja el afloramiento, a escala, indicando

la posición de las unidades litológicas y las estructuras geológicas presentes.

(n) Muestras colectadas: se anota el tipo de muestra colectada, su

numeración y se realiza una descripción de la muestra. Esto es importante

para tener como respaldo ante cualquier inconveniente con el procesamiento

futuro de la muestra.

(o) Fotografías tomadas: deben tomarse fotografías de todo a diferentes

escalas, del afloramiento completo, de la geomorfología, de las unidades

litológicas, de las rocas, de las estructuras geológicas, de las muestras, y debe

plasmarse en la libreta de campo la numeración correspondiente de cada foto

con su descripción.

(p) Interpretación del afloramiento: en cada afloramiento puede hacerse

una interpretación preliminar de los eventos que formaron la geología

observada en el afloramiento, no importa si en la oficina, durante el

procesamiento de datos se cambia esta interpretación.

(q) Observaciones adicionales: incluye todo aquello que no se describió

anteriormente. Ejemplo: sitio de cambio abrupto de curso de la quebrada La

Clarita, finca Santa María.

En este capítulo se hará énfasis en la descripción de las estructuras

geológicas. Esta labor involucra medir la actitud de los planos y líneas, y

realizar la descripción de la estructura geológica como tal. A continuación se

presentará el desarrollo de ambos procedimientos:

1. ACTITUD DE LAS ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS

La actitud de las estructuras geológicas es la medida de sus propiedades

geométricas con respecto a planos de referencia.

1.1. Actitud de planos geológicos

La actitud de los planos geológicos se determina mediante la orientación de

dos líneas ortogonales entre sí: línea de rumbo y línea de buzamiento.

Conociendo ambas líneas, cualquier plano geológico puede ser representado

en un mapa (en planta).



La línea de rumbo es la línea resultante de la intersección entre el plano

geológico y un plano horizontal (Figura 1).

Figura 1. Línea de rumbo de un plano geológico Fuente: propia

Se define el rumbo del plano geológico como el ángulo que hace la línea de

rumbo con el norte o con el sur (Figura 2).

Figura 2. Rumbo de un plano geológico Fuente: propia

La línea de buzamiento es la línea resultante de la intersección entre el plano

geológico y un plano vertical (Figura 3). Notar que como un plano horizontal

y uno vertical son ortogonales, consecuentemente las líneas de rumbo y

buzamiento son igualmente ortogonales.



Figura 3. Línea de buzamiento de un plano geológico (notar que la flecha en

la línea de buzamiento apunta hacia donde se entierra el plano) Fuente: propia

Se define el buzamiento del plano geológico como el ángulo que hace la línea

de buzamiento con un plano horizontal, medido sobre un plano vertical (Figura

4). Dado que el ángulo de buzamiento sólo puede verse de lado (en perfil),

éste no puede medirse directamente en un mapa.

Figura 4. Buzamiento de un plano geológico Fuente: propia



Con base en las medidas de la línea de rumbo y de buzamiento de un plano

geológico, la actitud del plano en notación rumbo/buzamiento se escribe, para

el ejemplo de las figuras anteriores: N ° E / ° SE. Esta notación se lee:

norte alfa grados al este, buzando beta grados al sureste.

Ejercicio. Para cada una de las imágenes mostradas en la Figura 5, dibujar la línea de

rumbo y de buzamiento de los planos geológicos.

(a)

(b)

Figura 5. Planos geológicos: (a) plano geológico 1; (b) plano geológico 2. Fuentes: (a) http://www.radford.edu/jtso/GeologyofVirginia/Structures/GeologyOfVAStructures4-

3a.html; (b) http://www.rci.rutgers.edu/~schlisch/structureslides/strike&dip.html



1.2. Actitud de líneas geológicas

Las líneas geológicas pueden definirse de dos formas: por el rumbo de la línea

y el plunge (cabeceo) o por el rumbo de la línea y el pitch.

Una línea geológica se representa en planta por una flecha (paralela a la línea

de rumbo de la línea) donde la punta de la flecha representa la dirección en

la cual se entierra la línea.

La línea de rumbo de una línea geológica no es más que la proyección de ésta

en un plano horizontal. Para esto se crean un plano vertical imaginario que

pase por la línea y un plano horizontal que corte al plano vertical. La

intersección entre ambos planos dará la línea de rumbo de la línea (Figura 6).

Figura 6. Línea de rumbo de una línea geológica Fuente: propia

El rumbo de la línea geológica no es más que el ángulo que ésta hace con

respecto al norte o al sur (dependiendo del eje que quede a un ángulo menor

que 90°; Figura 7). Notar que el rumbo de las líneas geológicas sólo ocupa un

cuadrante, ese cuadrante es la dirección en la que se entierra la línea.



Figura 7. Rumbo de una línea geológica Fuente: propia

El plunge de una línea geológica es el ángulo al que se entierra la línea con

respecto a un plano horizontal. Este ángulo se mide sobre un plano vertical

(Figura 8).

Figura 8. Plunge de una línea geológica Fuente: propia



En las notaciones de las líneas NO se escribe el cuadrante hacia el cuál se

entierra la línea (contrario a los planos donde SI hay que escribir este

cuadrante), pues el cuadrante que ocupa la línea implícitamente muestra el

cuadrante hacia el que se entierra la línea. Con base en lo anterior, la notación

de una línea geológica empleando los datos de rumbo de la línea y plunge

quedaría, para el ejemplo de las figuras anteriores: S ° E / °. Esta notación

se lee: sur alfa grados al este con un plunge de gamma grados.

El pitch es el ángulo que se mide directamente sobre el plano entre la línea

geológica y un plano horizontal (Figura 9).

Figura 9. Pitch de una línea geológica Fuente: propia

Con base en lo anterior, la notación de una línea geológica empleando los

datos de rumbo de la línea y pitch quedaría, para el ejemplo de las figuras

anteriores: S ° E / °. Esta notación se lee: sur alfa grados al este con un

pitch de theta grados.



Dado que las notaciones de las líneas geológicas cuando se trabaja con pluge

y pitch, son iguales, es importante explicar, en la libreta de campo y en el

informe de campo, el tipo de medida que se tomó.

2. DESCRIPCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS

Para describir una estructura geológica es importante, en primer lugar,

identificar el tipo de estructura que se observa. Mientras se adquiere práctica,

puede realizarse un análisis de las posibles estructuras que pueden buscarse

en un afloramiento a partir de la litología observada (Tabla 1).

Tabla 1. Diferentes tipos de estructuras geológicas con base en los tipos de

roca.

Tipo de roca Estructura geológica

primaria

Estructura geológica

secundaria

Rocas ígneas

plutónicas

Bandeamiento de flujo

Estructura Schlieren

Pliegues

Fallas

Zonas de cizalla

Diaclasas

Rocas ígneas

volcánicas Estructura eutaxítica

Pliegues

Fallas

Zonas de cizalla

Diaclasas

Rocas

sedimentarias

Estratificación

Foliación diagenética

Pliegues

Fallas

Zonas de cizalla

Diaclasas

Rocas

metamórficas

Clivaje o foliación

Pliegues

Fallas

Zonas de cizalla

Diaclasas

2.1. Pliegues

Cuando se encuentra un pliegue en afloramiento, además de los flancos que

conforman el pliegue, deben buscarse todas las posibles estructuras asociadas

al plegamiento: clivaje, pliegues parásitos, fracturas asociadas al

plegamiento, fallas asociadas al plegamiento.



En la descripción de un pliegue en campo debe tenerse en cuenta lo siguiente:

Actitud de cada flanco observado, del clivaje, de los pliegues parásitos, de

las fracturas asociadas al plegamiento, de las fallas asociadas al plegamiento.

Para los pliegues parásitos y las fracturas describir la característica del relleno

(composición).

Describir el pliegue según su morfología: según su sentido de curvatura,

según su posición espacial, según su ángulo interlimbo y según su simetría.

Describir el pliegue según su estilo.

Describir los pliegues parásitos (si los hay) y el clivaje, y con base en ellos

interpretar la posible geometría del pliegue y la cinemática del plegamiento.

Medir la actitud de la lineación de intersección (de estar presente).

Determinar el posible orden del pliegue.

Identificar el mecanismo de plegamiento (doblamiento, plegamiento pasivo

o flexión).

Identificar la dirección de los esfuerzos principales que originaron el

pliegue.

2.2. Foliación y clivaje

Cuando se encuentra una secuencia foliada en campo, es importante definir

el tipo de roca y si se trata de una foliación primaria o secundaria, o de clivaje

de rocas metamórficas.

En la descripción de la foliación y el clivaje debe tenerse en cuenta lo

siguiente:

En todos los casos debe medirse la actitud del plano de foliación o clivaje.

Identificar los elementos que definen la foliación o clivaje (Figura 10).

Identificar si la foliación o el clivaje son continuos o discontinuos. A partir

de lo anterior, identificar el espaciamiento (aislado, débil, moderado, fuerte,

pizarroso; Figura 11).

Identificar la naturaleza de la foliación o clivaje (rugoso, liso, sinuoso,

estilolítico; Figura 12).

Identificar la relación entre los diferentes planos de foliación o clivaje

(paralelo, anastomosado, conjugado; Figura 13).



Figura 10. Tipos de elementos que definen la foliación y/o el clivaje:

(a) estratificación de capas de diferente composición; (b) orientación

preferencial de minerales planares; (c) orientación de límites entre

minerales o granos; (d) variación en el tamaño de grano; (e) orientación

preferencial de minerales planares en una matriz sin orientación; (f)

orientación preferencial de agregados minerales lenticulares; (g)

orientación preferencial de microfallas; (h) combinación de los elementos

(a), (b) y (c). Fuente: Passchier & Trouw (2005)



Figura 11. Espaciamiento de la foliación y el clivaje. Fuente: Modificado de Van der Plujim & Marshak (2004)

(a) (b)

(c) (d)

Figura 12. Naturaleza de la foliación y el clivaje: (a) rugoso; (b) liso;

(c) ondulado; (d) estilolítico. Fuente: Modificado de Passchier & Trouw (2005)

(a) (b) (c)

Figura 13. Relación entre planos de foliación o de clivaje: (a) paralela; (b)

anastomozado; (c) conjugado. Fuente: Modificado de Passchier & Trouw (2005)



2.3. Diaclasas

Los sistemas de diaclasas son particularmente importantes en ingeniería,

dado que su estudio es fundamental para el diseño y construcción de grandes

obras civiles. Con base en lo anterior, es importante realizar una descripción

lo más completa posible de las diaclasas presentes en un afloramiento o túnel.

La descripción de las diaclasas de un afloramiento incluye (British Standard,

1999):

Descripción del rumbo y buzamiento de cada familia de diaclasas.

Espaciamiento: distancia perpendicular entre dos diaclasas contiguas de la

misma familia (Figura 14; Tabla 2). Se define el número de lecturas del

espaciamiento y también se indican los espaciamientos máximo y mínimo

observados.

Persistencia: longitud de la diaclasa más larga de cada familia (Figura 14;

Tabla 3).

Tipo de terminación: evaluar si la diaclasa termina fuera del afloramiento,

dentro de la roca o contra otra discontinuidad.

Rugosidad: al evaluar la pared de cada diaclasa se observa si es

escalonada, ondulada o planar y dentro de cada una de estas categorías se

mira si es rugosa, lisa o estriada (Figura 15).

Apertura: se observa si la fractura es abierta o cerrada. Dependiendo de la

separación entre las paredes de la fractura se dice que es muy abierta,

abierta, moderadamente abierta, apretada, muy apretada (Tabla 4).

Relleno: si la fractura está abierta se observa si tiene o no relleno. En caso

de tenerlo debe describirse su espesor, continuidad y tipo: pátina en superficie

(color), suelo (describir el suelo); minerales (calcita, clorita, yeso, cuarzo,

etc.), otros (especificar).

Infiltraciones: debe describirse si la fractura posee o no infiltraciones. En

caso de poseerlas, debe especificarse: superficie húmeda, goteo de agua, flujo

de agua. En caso de haber flujo de agua se habla de débil, medio o fuerte

(Tabla 5).



Es importante resaltar que esta descripción debe realizarse para cada familia

de diaclasas. Dependiendo del detalle del trabajo, esta descripción se realiza

para cada una de las diaclasas.

Figura 14. Espaciamiento y persistencia de las diaclasas. Fuente: Modificado de http://timecapsuleearth.wordpress.com/2012/03/

Tabla 2. Clasificación del espaciamiento entre diaclasas

(British Standard, 1999).

Espaciamiento Clasificación

> 6 m Extremadamente amplio

2 – 6 m Muy amplio

60 cm – 2 m Amplio

20 – 60 cm Medio

6 – 20 cm Estrecho

2 – 6 cm Muy estrecho

< 2 cm Extremadamente estrecho

Tabla 3. Clasificación de la persistencia de las diaclasas


Persistencia Clasificación

> 20 m Muy alta

10 – 20 m Alta

3 – 10 m Media

1 – 3 m Baja

< 1 m Muy baja



Figura 15. Rugosidad de las diaclasas (JRC: joint Roughness Coefficient). Fuente: Hoek (2006)

Tabla 4. Clasificación de la apertura de las diaclasas


Persistencia Clasificación

> 10 mm Muy abierta

2.5 – 10 mm Abierta

0.5 – 2.5 mm Moderadamente abierta

0.1 – 0.5 mm Apretada

< 0.1 mm Muy apretada

Tabla 5. Clasificación del volumen de flujo de agua en las diaclasas


Volumen de flujo de agua Clasificación

> 5 l/s Flujo fuerte

0.5 – 5 l/s Flujo moderado

0.05 – 0.5 l/s Flujo débil



2.4. Fallas y zonas de cizalla

Las características principales que deben describirse en campo en el

afloramiento de una falla son:

Actitud del plano de falla o de la zona de cizalla

Clasificación de la falla o de la zona de cizalla según su morfología.

Clasificación de la falla o de la zona de cizalla según su movimiento relativo.

Espesor de la zona de daño, es decir, espesor del área afectada por la falla

o por la zona de cizalla.

Tipo de transición entre la zona de daño y la roca no afectada por la falla o

por la zona de cizalla.

Describir las inflexiones observadas y su tipo.

Describir las estructuras relacionadas al fallamiento o cizallamiento:

pliegues, fracturas riedel y antiriedel, foliación, fallas de segundo orden.

Indicadores cinemáticos: describir sus características y medir su actitud.

Describir la roca de falla o de zona de cizalla presente.

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