Geología Estructural

Transcripción

1 TRABAJO PRÁCTICO N 3 Cálculo del espesor y profundidad de un estrato. Regla de la V. Problema de los tres puntos, su aplicación en el cálculo de espesores e inclinación de estructuras sobre un mapa geológico. Objetivo: Desarrollar una metodología útil para el cálculo de espesores, en especial a partir de mapas geológicos. Esta metodología se aplica, especialmente en la reconstrucción de secciones balanceadas Introducción. Todo mapa geológico muestra la distribución de las distintas formaciones de la región representada, con información referente a las estructuras tales como: rumbo, inclinación, ejes de pliegues, fallas con su inclinación, etc. Los mapas con escala mayor contienen información más detallada, como sistemas de diaclasas, lineaciones, etc. De un mapa geológico, es posible deducir información de la estructura del subsuelo e interpretar la historia geológica de la región, en términos de sedimentación, movimientos tectónicos, actividad ígnea. El estudio deberá ser complementado con perfiles en direcciones convenientes. Descripción de un mapa geológico. Una manera de comenzar la descripción de un mapa geológico, es con los acontecimientos que conducen a la distribución actual de los estratos en un orden cronológico, dando en cada caso los motivos de dicha interpretación. Debe incluirse una breve discusión de la influencia de la estructura geológica en la topografía de la región, junto con referencias de cualquier depósito económico o yacimiento mineral que sea visible. Las formaciones serán tratadas en un orden definido, anotando todas las características de cada una, tales como desaparición de alguna por discordancia o por sobrecorrimiento, si su espesor varía o no en distintas partes de la región. Una vez que se ha informado sobre las formaciones, incluyendo rocas ígneas, se puede resumir la historia geológica de la región, es decir, la secuencia de los acontecimientos en la región y con ello se completará la descripción del mapa geológico. Las líneas que separan un tipo de roca de otra, en un mapa geológico (contacto), representan el afloramiento en superficie. En algunas partes del mapa, las líneas de contacto entre estratos serán paralelas (o casi paralelas) con las que están por encima o por debajo (tienen la misma disposición). Tal conjunto de estratos constituye una sucesión concordante. Cuando los estratos tienen inclinación uniforme, estas superficies de estratificación son planas, si los estratos están plegados, las superficies son curvas y las líneas de contacto tendrán un trazado zigzagueante o curvo en el mapa geológico, en la medida que sean afectadas por la topografía. Al redactar la descripción de mapa geológico, es aconsejable tratar los puntos en un orden definido, para lo cual es conveniente establecer la columna geológica, de la región. Un esquema posible es el siguiente: a) Sucesión de las formaciones: En el orden de sus edades relativas, lo cual se puede dilucidar en base a las inclinaciones por la relación de los contactos con las curvas de nivel que dan patrones característicos (regla de la v). Si las formaciones son de espesores más o menos constantes, se puede determinar el valor de la potencia para cada formación. b) Estructura: Tratar las formaciones ordenadamente, anotando: 1.-Inclinación de los bancos en los diferentes lugares. Si el valor de la inclinación no figura en el mapa, ésta se puede calcular al igual que su rumbo. Construir un perfil transversal, resulta útil en zonas en los que las relaciones no son totalmente claras. 2.-Plegamiento. Dar la orientación de los flancos, de los ejes del plegamiento, posición de la superficie axial y la edad de la deformación. 3.-Fallamiento. Las fallas reconocidas están marcadas en el mapa por medio de una línea, pero en ausencia de datos, se pueden inferir en base al desplazamiento de las líneas de contacto, cambios bruscos en la dirección del rumbo e inclinación, ausencia o repetición de ciertos bancos relacionados con la falla. Siempre se debe tratar de calcular el rechazo y dirección del movimiento de la falla. 1

2 Si existe más de una falla, tratar cada una por separado y dar el tipo, inclinación, dirección, labio hundido, rechazo vertical, la edad del fallamiento y estratos afectados. Comentar las relaciones entre ellas. c) Relaciones de las formaciones: Es decir posición y naturaleza de los contactos, estableciendo si se trata de contactos concordantes, discordantes o tectónicos. La existencia de una discordancia se puede deducir considerando la disposición de los símbolos de rumbo e inclinación, cambios bruscos en la inclinación al pasar de una a otra. No hay que confundir los efectos de una falla con los de una discordancia. Una superficie de discordancia puede ser casi plana (si la formación más antigua fue peneplanizada) o bien, irregular. d) Rocas ígneas: Si hay más de un tipo, tratar cada una por separado y especificar el tipo, (batolito, stock, lacolito, diques, filón capa, colada, manto); edad, etc. Afloramientos irregulares, a menudo más o menos circulares, con paredes casi verticales que cortan la estratificación o foliación de las rocas asociadas, corresponden a masas intrusivas. e) Geología Económica: Mencionar todo yacimiento. f) Historia Geológica de la región: Determinar el número y la naturaleza de los cambios que han afectado a cada formación antes de la depositación de la formación siguiente (plegamiento, fallamiento, intrusiones, erosión). g) Morfología y su relación con la estructura geológica. La topografía debe ser considerada, por la información valiosa que aporta sobre los acontecimientos recientes. TIPOS DE MAPAS Existen muchos tipos de mapas de los cuales mencionaremos los de interés para resaltar estructuras o relaciones estructurales. Mapas de isohipsas estructurales: Las isohipsas estructurales son líneas que unen puntos de igual altura en una estructura. Proporcionan la forma de la estructura en función del espaciado de las curvas con valores absolutos de altura. Mapas de curvas de formas: Las curvas de formas son líneas que siguen el rumbo de capas. Se las emplea para dar forma a una estructura presente en una región en la que no se identifica un horizonte guía. El espaciado se establece en función de la inclinación (curvas próximas indican mayor inclinación). Mapas de isopacas: Isopacas son líneas que unen puntos de igual valor de espesor de una unidad o grupo de unidades. Dan idea de variaciones regionales de espesores por lo que son útiles para reconstruir una cuenca (Paleogeografía). Mapas de isocoras: Isocoras son líneas que unen puntos de igual espesor vertical. Resultan útiles para cálculos de volumen de yacimientos. Definen la condición actual de una unidad. Mapas paleogeográficos: Representan las relaciones entre unidades, en un momento determinado (edad geológica, previo a una discontinuidad sedimentaria, etc.). Mapas palinspásticos: Restablecen las unidades rocosas a sus posiciones originales relativas previas al desplazamiento estructural. Cortes geológicos Principios básicos en la construcción de un perfil geológico El corte geológico es una representación gráfica en un plano vertical de la disposición en profundidad de las unidades geológicas. Para su realización se utilizan datos del mapa geológico, regla de la V y contornos estructurales. A) Un mapa geológico ofrece la mayoría y a veces todos los datos necesarios para realizar un corte geológico. Ser críticos con los mapas geológicos. A1) Coherencia entre los datos de superficie y los datos del subsuelo. La interpretación de la estructura, ej. mapa con pliegues circulares, es decir, geometría redondeada es incorrecto dibujarlos en profundidad con una geometría angular.. 2

3 A2) Representar también la información existente en las zonas aledañas al corte. A3) Un corte geológico, como norma, ha de completarse en profundidad y por encima de la topografía. La prolongación del corte por encima de la topografía suele ser más especulativa. A4) Posible valor local de los datos "buzamiento" presentes en un mapa. No siempre es posible saber hasta dónde se pueden extrapolar lateralmente, en el subsuelo, o por encima de la topografía. Utilizar el propio mapa geológico como criterio de decisión. A5) La interpretación del conjunto de la estructura se ajustará a las imposiciones marcadas Por el mapa geológico más que los datos puntuales B) Por lo general los cortes se realizan perpendiculares a la dirección de las estructuras principales (buzamientos reales). C) Las capas situadas sobre una discordancia angular (salvo que muestren disposición en on-iap, downlap) serán paralelas a la superficie de discordancia. D) Las discordancias pueden tener una extensión regional o local. E) Se mantendrán los espesores de las unidades estratigráficas en los cortes, salvo que exista un motivo para ello. F) Todos los cortes llevarán leyenda, escala y orientación. De ser posible, la situación del corte deberá estar reflejada en un mapa geológico o, en su defecto, en un esquema del mismo. G) Las tramas utilizadas en un corte no deben llevar a confusión con las líneas que definen la estructura. H) Simplificar (agrupar) el número de unidades estratigráficas en función del detalle del corte (de la escala de trabajo) o del objeto del corte (ej. si se pretende sólo mostrar la geometría de la estructura). Utilizar las discordancias (especialmente las regionales) como límites entre unidades con significado tectónico. I) No exagerar la escala vertical porque aumenta artificialmente la inclinación de las capas y las fallas, de forma que no reflejará su disposición real. Construcción de cortes geológicos Antes de realizar un corte geológico es necesario determinar la dirección que proporciona mayor información geológica y mejor va a representar la estructura geológica profunda. En principio y como regla general, se deberá hacer el corte perpendicular a la dirección de las capas o a la dirección de las estructuras presentes en la zona (discordancias, fallas, pliegues...) 1) Seleccionar la línea de corte: Puede ser una línea recta o una línea quebrada Generalmente esta línea es perpendicular a las estructuras Escoger la dirección con mayor información. 2) Dibujar el perfil topográfico del corte sin exageración vertical. Escala horizontal y vertical iguales 3) Transferir al perfil los puntos o líneas de control: contactos entre unidades estratigráficas elementos físicos y geométricos de estructuras tectónicas (fallas, superficies axiales de 3

4 pliegues) datos de buzamientos (reales o aparentes) Determinación del espesor El espesor o potencia de una capa es la distancia perpendicular a las dos superficies que la limitan, y se puede calcular a partir del corte geológico. Si el corte es perpendicular a la dirección de la capa, se obtendrá su espesor real. Pero si el perfil no tiene esta orientación, proporcionará un valor de espesor menor que el valor real, un espesor aparente. Problema de los tres puntos (Resolución Gráfica) La orientación o actitud de un plano puede ser determinada a partir de tres puntos de un mismo nivel estratigráfico con cotas perfectamente definidas. Es necesario hacer referencia a las líneas de rumbo, ya que unen puntos de igual altura sobre un mismo nivel estratigráfico. Usando el método de los tres puntos se puede operar de dos formas: 1.-tres puntos de distinta elevación 2.-tres puntos de dos elevaciones iguales y una diferente Tres puntos de distinta elevación En este caso se deben conocer como mínimo tres afloramientos de igual nivel estratigráfico y distinta posición topográfica, por ejemplo los puntos a, d y f de la Fig. 1, en los cuales a es el de cota mayor y d el de cota más baja. Por lo tanto en la línea que une a -d existe un punto que posee igual elevación que el punto f (intermedio). Este punto es e. Esta localización puede hacerse gráficamente, como el caso de interpolación de curvas de nivel. Se puede acotar que este método ofrece una ventaja invalorable en el trabajo de mapeo, ya que se puede conocer la actitud de formaciones con sólo poseer tres puntos en una carta sin poseer limitaciones de escala o superficies Cálculo de rumbo e inclinación La Fig. 1b muestra las líneas de rumbo de f y d el buzamiento se obtiene usando un triángulo, el cual se rebate sobre el plano del mapa. Para tal fin se unen las dos líneas de rumbo con una recta perpendicular h. 4

5 Limitaciones Entre las más importantes se pueden mencionar que el geólogo debe conocer la polaridad de las capas donde se toman los datos o puntos necesarios para la resolución gráfica, ya que sendos puntos deber ser necesariamente coincidentes con un mismo nivel estratigráfico, dato que puede ser difícil de obtener si no se poseen buenos afloramientos y puede inducir a una interpretación errónea Espesor de una unidad sedimentaria Por la naturaleza de su origen, las rocas estratificadas están limitadas por una superficie inferior y otra superior paralelas. Cuando una formación aflora en la superficie del terreno, la distancia entre las dos superficies se denomina ancho del afloramiento. La distancia perpendicular entre las dos superficies es el espesor verdadero. La distancia medida en dirección vertical se denomina espesor vertical. Cuando una formación es horizontal su espesor verdadero será igual a su espesor vertical. En una inclinada, el espesor será igual al ancho del afloramiento por el seno del ángulo de inclinación; esto es en el caso de que el ancho del afloramiento se mida sobre la superficie del terreno. Las relaciones entre inclinación y topografía, se han formalizado en una regla, conocida como Regla de la "V", por la cual se estima directamente la dirección de inclinación de las superficies estructurales (superficies de estratificación, fallas etc.) a partir del modelo de afloramiento. La información correcta de los espesores de las unidades geológicas es de utilidad para la realización de secciones balanceadas, a esta información se la puede obtener en forma directa utilizando una cinta métrica. Los espesores también pueden ser calculados usando soluciones de tres puntos sobre mapas e información fotográfica aérea Cálculo de espesor Para el cálculo el espesor de una unidad estratigráfica se procede a trazar la estructura y contorno de techo y base de la unidad como se observa en la figura. Se pueden presentar 2 situaciones a.-el techo y la base están a igual altura. b.-el techo y la base están a diferente altura. 5

6 Espesor medido en la estructura de contorno: a. estructura de contorno de 600 m de elevación del techo y base de la formación. hc es perpendicular a la estructura de contorno. b. hc, ancho de afloramiento, techo y base a igual altura. c. la medida de techo y base están a diferentes alturas BIBLIOGRAFÍA Davis, G.H Structural Geology of Rocks and Regions. John Wiley and Sons. Davis, G.H. y Reynolds, S.J Structural geology of rocks and regions. J.Wiley & Sons, New York, 776p. Ghosh. S.K Structural Geology. Fundamentals and Modern Developments. Pergamon Press. Hancock, P. L Marshak, S. y Mitra, G., Basic Methods of Structural Geology. Prentice Hall. Groshong H. Richard Jr D Structural Geology: A Practical Guide to Quantitative Surface and Subsurface Map Interpretation Haakon Fossen Structural Geology. Cambridge University Press Hatcher, R.D. Jr., Structural Geology. Prentice-Hall, Inc. 525 pp. Hobbs, B. E., Means, W. D. and Williams, P.F., Geología Estructural. Ediciones Omega, 518 p. Barcelona. Marshak, S. y Mitra, G Basic Methods of Structural Geology. Prentice Hall. Price, N.J. y Cosgrove, J.W Analysis of geological structures. Cambridge University Press,Cambridge, 502 p. Ragan, D.M Geología Estructural. Introducción a las técnicas geométricas. Ediciones Omega. Ragan D. M STRUCTURAL GEOLOGY An Introduction to Geometrical Techniques fourth edition donal m. ragan Arizona State University, USA CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS Ramsay, J.G. y Huber, M.I Techniques of modern Structural Geology of rocks and regions (Volume 1: Strain Analysis). Academic Press, London; Ramsay, J.G. y Huber, M.I Techniques of modern Structural Geology of rocks and 6

7 regions (Volume 2: Folds and Fractures). Academic Press, London; Rowland, Stephen M., Duebendorfer, Ernest M. Schiefelbein, Ilsa M STRUCTURAL ANALYSIS And Synthesis: A Laboratory Course Structural Geology 7

8 Simbología utilizada en mapas geológicos 8

9 Ejercicios 1.- En el mapa de la figura realizar el perfil A- A. Realizar los cálculos necesarios para determinar la actitud de las diferentes unidades geológicas y calcular gráficamente el espesor de las unidades sedimentarias 2.-En su mapa geológico realizar el perfil correspondiente a escala 1: (escala vertical y horizontal iguales), colocar las diferentes unidades geológicas con sus. Utilizando el método de los 3 puntos determinar la inclinación de las superficies (estratigráficas, fallas). 9

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