MECANICA DE LAS ROCAS, Diapositivas de Geología

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Rocas

Mecánica de las rocas

Introducción Los macizos rocosos se componen de rocas que, en su conjunto, puede adscribirse a alguna de las siguientes tres categorías principales: a) rocas ígneas ; b) rocas sedimentarias ; y c) rocas metamórficas. Cada uno de esos tipos de rocas es el resultado de una serie de procesos geológicos que, de forma completa o incompleta, afectan a todas ellas dentro de lo que se conoce como el Ciclo de las Rocas. Esos procesos geológicos son los responsables de las propiedades que presentan las rocas en los afloramientos y pueden ser relacionados, por tanto, con las propiedades geo mecánicas y las problemáticas ingenieriles resultantes de las actuaciones sobre el terreno.

Clasificación de las rocas

Clasificación de las Rocas Ígneas Las rocas ígneas se clasifican de acuerdo con tres criterios fundamentales: a) Tamaño de grano y textura b) Tipo de yacimiento (intrusivas o extrusivas) c) Contenido de sílice y composición mineral

Las rocas

Clasificación basada en el tamaño de grano y la textura

• Rocas vítreas – Formadas por vidrio (no contienen cristales). P. Ej. obsidiana
• Rocas afaníticas – De tamaño de grano muy pequeño (cristales no distinguibles a simple vista)
• Rocas faneríticas – El tamaño de los cristales puede ser identificado sin problema a simple vista
• Rocas pegmatíticas – De tamaño de grano muy grueso (en general, > 10 mm)
• Rocas vesiculadas – Textura desarrollada en rocas volcánicas o subvolcánicas que evidencia la presencia de gases expandidos antes de la consolidación
• Rocas amigdaloides – Rocas que presentan una textura con cavidades producto de la expansión de gases y, más tarde, rellenas por diversos minerales
• Rocas porfiríticas (o porfídicas) – Caracterizadas por la presencia de grandes cristales (fenocristales) rodeados de una matriz fanerítica o afanítica de tamaño de grano muy inferior

Las rocas

Clasificación basada en el contenido de sílice y la composición mineral

• Rocas ígneas ácidas – Ricas en sílice (% SiO 2 > 65% en peso). Se caracterizan por la abundante presencia de minerales denominados félsicos (cuarzo y feldespatos, mayoritariamente) y cuya tonalidad es clara.
• Rocas ígneas intermedias – El contenido de sílice va del 45 al 65% en peso.
• Rocas ígneas básicas – Pobres en sílice ( < 45 % en peso)
• Rocas ígneas ultrabásicas
• Rocas leucócratas – Rocas formadas por minerales de tonalidad mayoritariamente clara o félsicos (p. Ej. feldespatos, cuarzo,…)
• Rocas melanócratas – Rocas formadas por minerales de tonalidad oscura o máficos (minerales ferromagnesianos, sobre todo: piroxenos, biotita, anfíboles, etc.). No todas las rocas melanócratas son ultrabásicas y viceversa. Por ejemplo, la anortosita es una roca leucócrata y ultrabásica.

Mecánica de las rocas

Tipos de deformaciones.

Según su composición, presión y temperatura, un

material puede deformarse primero de forma elástica (recupera

su forma si cesa el esfuerzo), luego de forma plástica (la

deformación permanece al cesar el esfuerzo) y finalmente se

rompe.

Con bajas presiones y temperaturas es posible que una roca no

tenga deformación plástica , como cuando se rompe una roca

con un martillo para coger una muestra.

Curva esfuerzo-deformación

DEFORMACIÓN FRÁGIL: FALLAS

Son discontinuidades en las rocas producidas por esfuerzos, a lo largo de

las cuales se ha producido un movimiento diferencial de los bloques resultantes,

apreciable a simple vista.

Las fallas se producen, entre otras causas, por un esfuerzo de cizalla en el

que la fuerza desliza una parte de la roca contra otra, y éste puede ser debido a

tensión o compresión.

Las rocas que se encuentran en la superficie, al ser sometidas a tensión , se

fracturan perpendicularmente a la dirección de la fuerza actuante. Sin embargo,

cuando son más dúctiles, primero sufren un estiramiento y más tarde, si persiste la

fuerza, ruptura.

La compresión da lugar a los diferentes tipos de fracturas según la

dirección del esfuerzo máximo. Así, si el esfuerzo compresivo máximo es vertical se

originan fallas normales que producen una separación entre los bloques

(extensión). Si el esfuerzo compresivo máximo es horizontal, se forman fallas

inversas que producen un acercamiento entre los bloques (compresión) y si todos

los esfuerzos se producen en la horizontal dan lugar a fallas de desgarre.

ELEMENTOS DE UNA FALLA

Como estructura, una falla puede ser una superficie o un volumen de roca, en cuyo caso se

habla de zona de falla, sin embargo aquí vamos a tratar las fallas como superficies y se

caracterizan por una serie de elementos:

• Plano de falla: es la superficie a lo largo de la cual se ha producido el movimiento relativo de los

bloques. Suelen presentarse estructuras microscópicas o visibles, como pueden ser los espejos de

falla , superficies lisas o pulidas debido al rozamiento originado en el desplazamiento entre ambos

bloques. En ocasiones, pueden presentar estrías , orientadas según la dirección del

desplazamiento.

• Buzamiento: es el ángulo de inclinación del plano de falla respecto a la horizontal.
• Labios de falla: son cada uno de los bloques que quedan a ambos lados del plano de falla. Según

el movimiento experimentado por éstos se denomina labio o bloque hundido (muro) al que ha

perdido altitud respecto al otro y labio o bloque levantado (techo) al más alto.

• Salto neto: es la distancia entre dos puntos que se encontraban juntos antes del desplazamiento.

El salto neto tiene dos componentes vectoriales:

- Salto en dirección: salto medido en la dirección del plano de falla. - Salto de buzamiento: desplazamiento según la máxima pendiente del plano de falla. Éste, a su

vez, se puede descomponer en otras dos: salto vertical, que es la diferencia de altura entre los

bloques producidos por la falla y salto horizontal transversal que expresa el desplazamiento de los

bloques en la horizontal en dirección normal a la falla.

CLASIFICACIÓN DE LAS FALLAS

Las fallas se pueden clasificar en función del plano de falla y del movimiento relativo de los

bloques en:

Fallas normales: en ellas se produce un hundimiento de uno de los labios respecto al otro y

el plano de falla buza hacia el labio hundido o bien está vertical. El salto neto coincide con el salto

en buzamiento. Cuando el ángulo de buzamiento es muy pequeño se llaman despegues ; se

producen por actuación de un esfuerzo de extensión o distensión perpendicularmente a la falla.

Fallas inversas: tienen un labio levantado y otro hundido, pero el plano de falla buza hacia el

labio levantado. Cuando el ángulo de buzamiento es muy bajo (menor de 20º) y el desplazamiento

importante, se denomina cabalgamiento y la unidad de roca que queda por encima se llama manto

de corrimiento. Se originan por un acortamiento (compresión) perpendicularmente a ella.

Fallas de desgarre: el desplazamiento de un labio respecto a otro se produce lateralmente. El

plano de falla puede ser vertical o inclinado, buzando hacia cualquiera de los dos labios. El salto

neto coincide con el salto en dirección.

Fallas rotacionales o en tijera: son fracturas en las que el desplazamiento consiste en un giro

de un labio respecto a otro. En éstas, el labio hundido a un lado del punto que ha sido centro del

giro, es labio levantado al otro lado de ese punto.

Tipos de fallas