Una articulación es una rotura ( fractura ) de origen natural en la continuidad de una capa o cuerpo de roca que carece de cualquier movimiento visible o mensurable paralelo a la superficie (plano) de la fractura (Fractura "Modo 1"). Aunque pueden ocurrir individualmente, ocurren con mayor frecuencia como conjuntos y sistemas conjuntos. Un conjunto de juntas es una familia de juntas paralelas espaciadas uniformemente que se pueden identificar mediante el mapeo y el análisis de las orientaciones, el espaciado y las propiedades físicas. Un sistema de juntas consta de dos o más conjuntos de juntas que se cruzan. [1] [2] [3]
La distinción entre juntas y fallas depende de los términos visibles o medibles, una diferencia que depende de la escala de observación. Las fallas se diferencian de las articulaciones en que presentan un movimiento lateral visible o medible entre las superficies opuestas de la fractura (fracturas "Modo 2" y "Modo 3"). Como resultado, una articulación puede haber sido creada por el movimiento estricto de una capa de roca o cuerpo perpendicular a la fractura o por diversos grados de desplazamiento lateral paralelo a la superficie (plano) de la fractura que permanece "invisible" en la escala de observación. [1] [2] [3]
Las juntas se encuentran entre las estructuras geológicas más universales, ya que se encuentran en casi todas las exposiciones de roca. Varían mucho en apariencia, dimensiones y disposición, y ocurren en entornos tectónicos bastante diferentes . A menudo, el origen específico de las tensiones que crearon ciertas articulaciones y conjuntos articulares asociados puede ser bastante ambiguo, poco claro y, a veces, controvertido. Las juntas más prominentes ocurren en las rocas más consolidadas, litificadas y altamente competentes, como arenisca , piedra caliza , cuarcita y granito . Las articulaciones pueden ser fracturas abiertas o rellenas con diversos materiales. Las juntas rellenas de minerales precipitados se denominan venas y las juntas rellenas de magma solidificado se denominan diques . [1] [2]
Formación
Las juntas resultan de la fractura frágil de un cuerpo o capa de roca como resultado de tensiones de tracción . Estas tensiones de tracción fueron inducidas o impuestas desde el exterior, por ejemplo, por el estiramiento de capas; el aumento de la presión del fluido en los poros como resultado de la compresión externa o la inyección de fluido; o el resultado de tensiones internas inducidas por la contracción causada por el enfriamiento o la desecación de un cuerpo o capa rocosa cuyos límites externos permanecieron fijos. [1] [2]
Cuando las tensiones tensionales estiran un cuerpo o capa de roca de modo que se excede su resistencia a la tracción , se rompe. Cuando esto sucede, la roca se fractura en un plano paralelo al esfuerzo principal máximo y perpendicular al esfuerzo principal mínimo (la dirección en la que se estira la roca). Esto conduce al desarrollo de un solo conjunto de juntas sub-paralelo . La deformación continuada puede conducir al desarrollo de uno o más conjuntos de juntas adicionales. La presencia del primer conjunto afecta fuertemente la orientación de la tensión en la capa de roca, lo que a menudo provoca que los conjuntos posteriores se formen en un ángulo alto, a menudo de 90 °, con respecto al primer conjunto. [1] [2]
Tipos de articulaciones
Las articulaciones se clasifican por los procesos responsables de su formación o por su geometría. [1] [2] [4]
Clasificación de juntas por geometría.
La geometría de las uniones se refiere a la orientación de las uniones ya sea trazadas en estereonets y diagramas de rosas u observadas en exposiciones de rocas. En términos de geometría, se reconocen tres tipos principales de uniones, uniones no sistemáticas, uniones sistemáticas y uniones columnares . [2] [4]
Articulaciones no sistemáticas
Las uniones no sistemáticas son uniones que son tan irregulares en forma, espaciado y orientación que no pueden agruparse fácilmente en conjuntos de uniones distintivos y continuos . [2] [4]
Juntas sistemáticas
Las uniones sistemáticas son uniones planas, paralelas, que se pueden trazar a cierta distancia, y ocurren a distancias regulares y uniformemente espaciadas en el orden de centímetros, metros, decenas de metros o incluso cientos de metros. Como resultado, ocurren como familias de articulaciones que forman conjuntos de articulaciones reconocibles. Por lo general, las exposiciones o afloramientos dentro de un área o región de estudio determinada contienen dos o más conjuntos de juntas sistemáticas, cada una con sus propias propiedades distintivas, como la orientación y el espaciado, que se cruzan para formar sistemas de juntas bien definidos. [2] [4]
Según el ángulo en el que los conjuntos de juntas sistemáticas se cruzan para formar un sistema de juntas, las juntas sistemáticas se pueden subdividir en conjuntos de juntas conjugadas y ortogonales. Los ángulos en los que los conjuntos de juntas dentro de un sistema de juntas se cruzan comúnmente son llamados por los geólogos estructurales como ángulos diedros. Cuando los ángulos diedros son casi de 90 ° dentro de un sistema de articulaciones, los conjuntos de articulaciones se conocen como conjuntos de articulaciones ortogonales . Cuando los ángulos diedros son de 30 a 60 ° dentro de un sistema de articulaciones, los conjuntos de articulaciones se conocen como conjuntos de articulaciones conjugadas . [2] [4]
Dentro de las regiones que han experimentado deformación tectónica, las uniones sistemáticas se asocian típicamente con estratos estratificados o estratificados que se han plegado en anticlinales y sinclinales . Tales uniones pueden clasificarse según su orientación con respecto a los planos axiales de los pliegues, ya que a menudo se forman comúnmente en un patrón predecible con respecto a las tendencias de las bisagras de los estratos plegados. Según su orientación a los planos axiales y ejes de pliegues, los tipos de uniones sistemáticas son:
- Juntas longitudinales : juntas que son aproximadamente paralelas a los ejes del pliegue y que a menudo se abanican alrededor del pliegue.
- Juntas transversales : juntas que son aproximadamente perpendiculares a los ejes de plegado.
- Articulaciones diagonales : articulaciones que normalmente se presentan como conjuntos de articulaciones conjugadas que tienden a ser oblicuas a los ejes de pliegue.
- Uniones de impacto: uniones que tienden en paralelo al golpe del plano axial de un pliegue.
- Juntas cruzadas : juntas que cortan el plano axial de un pliegue. [2] [4]
Unión columnar
La unión columnar es un tipo distintivo de uniones que se unen en uniones triples en ángulos de 120 ° o aproximadamente. Estas uniones dividen un cuerpo de roca en prismas largos o columnas. Normalmente, estas columnas son hexagonales, aunque las columnas de 3, 4, 5 y 7 lados son relativamente comunes. El diámetro de estas columnas prismáticas varía desde unos pocos centímetros hasta varios metros. A menudo están orientados perpendicularmente a la superficie superior y la base de los flujos de lava y al contacto de los cuerpos ígneos tabulares con la roca circundante. Este tipo de empalme es típico de coladas de lava espesas y diques y umbrales poco profundos. [5] Columnar de unión también se conoce como ya sea estructura columnar , articulaciones prismáticas o de unión prismática . [6] También se han informado casos raros de unión columnar en estratos sedimentarios. [7]
Tipos de articulaciones con respecto a la formación.
Las articulaciones también se pueden clasificar según su origen. Sobre la base de su origen, las juntas se han dividido en varios tipos diferentes que incluyen juntas tectónicas, hidráulicas, de exfoliación, descarga (liberación) y de enfriamiento, según el autor específico y la publicación. Además, el origen de muchos conjuntos de articulaciones a menudo puede ser poco claro y bastante ambiguo. A menudo, diferentes autores han propuesto hipótesis múltiples y contradictorias para tipos y conjuntos de articulaciones específicos. Finalmente, debe tenerse en cuenta que diferentes juntas en el mismo afloramiento pueden haberse formado en diferentes momentos y por diferentes razones.
Juntas tectónicas
Las juntas tectónicas son juntas que se forman cuando el desplazamiento relativo de las paredes de la junta es normal a su plano como resultado de la deformación frágil del lecho rocoso en respuesta a la deformación tectónica regional o local del lecho rocoso. Tales uniones se forman cuando la tensión tectónica dirigida hace que se supere la resistencia a la tracción del lecho rocoso como resultado del estiramiento de las capas de roca en condiciones de presión elevada del fluido de poro y tensión tectónica dirigida. Las juntas tectónicas a menudo reflejan tensiones tectónicas locales asociadas con plegamientos y fallas locales. Las articulaciones tectónicas ocurren como articulaciones no sistemáticas y sistemáticas, incluyendo conjuntos de articulaciones ortogonales y conjugadas. [2] [4] [8]
Juntas hidraulicas
Las juntas hidráulicas son juntas que se cree que se formaron cuando la presión del fluido de los poros se elevó como resultado de la carga gravitacional vertical. En términos simples, la acumulación de sedimentos, volcánicos u otro material causa un aumento en la presión de poro del agua subterránea y otros fluidos en la roca subyacente cuando no pueden moverse lateralmente o verticalmente en respuesta a esta presión. Esto también provoca un aumento de la presión de poro en las grietas preexistentes que aumenta el esfuerzo de tracción perpendicular a la tensión principal mínima (la dirección en la que se estira la roca). Si el esfuerzo de tracción excede la magnitud del esfuerzo de compresión principal mínimo, la roca fallará de manera frágil y estas grietas se propagarán en un proceso llamado fracturamiento hidráulico . Las juntas hidráulicas se producen como juntas no sistemáticas y sistemáticas, incluidos conjuntos de juntas ortogonales y conjugadas. En algunos casos, los conjuntos de juntas pueden ser un híbrido tectónico-hidráulico. [2] [4] [8]
Articulaciones de exfoliación
Las juntas de exfoliación son conjuntos de juntas grandes, curvas y planas que están restringidas a las caras rocosas masivamente expuestas en un paisaje profundamente erosionado. Las juntas de exfoliación consisten en fracturas en forma de abanico que varían de unos pocos metros a decenas de metros de tamaño que se encuentran sub-paralelas a la topografía. La carga gravitacional vertical de la masa de un lecho rocoso del tamaño de una montaña impulsa la división longitudinal y provoca el pandeo hacia afuera hacia el aire libre. Además, el paleostress sellado en el granito antes de que el granito fuera exhumado por erosión y liberado por exhumación y corte de cañones también es una fuerza impulsora para el desconchado real. [2] [9]
Descarga de juntas
Las juntas de descarga o las juntas de liberación son juntas que se forman cerca de la superficie durante el levantamiento y la erosión. A medida que las rocas sedimentarias estratificadas se acercan a la superficie durante el levantamiento y la erosión, se enfrían, se contraen y se relajan elásticamente. Esto provoca una acumulación de tensión que eventualmente excede la resistencia a la tracción del lecho rocoso y da como resultado la formación de juntas. En el caso de las juntas de descarga, la tensión de compresión se libera a lo largo de elementos estructurales preexistentes (como la hendidura) o perpendicular a la dirección anterior de compresión tectónica. [2] [4] [8]
Juntas de enfriamiento
Las juntas de enfriamiento son juntas columnares que resultan del enfriamiento de la lava de la superficie expuesta de un lago de lava o un flujo de basalto de inundación o los lados de una intrusión ígnea tabular, típicamente basáltica. Presentan un patrón de articulaciones que se unen en uniones triples en ángulos de 120 ° o aproximadamente. Dividen un cuerpo de roca en prismas largos o columnas que son típicamente hexagonales, aunque las columnas de 3, 4, 5 y 7 lados son relativamente comunes. Se forman como resultado de un frente de enfriamiento que se mueve desde alguna superficie, ya sea la superficie expuesta de un lago de lava o un flujo de basalto de inundación o los lados de una intrusión ígnea tabular en la lava del lago o flujo de lava o magma de un dique o umbral. [10] [11]
Fractografía
La propagación articular se puede estudiar mediante técnicas de fractografía en las que se pueden utilizar marcas características como pelos y estructuras plumosas para determinar las direcciones de propagación y, en algunos casos, las principales orientaciones de las tensiones. [12] [13]
Fracturas por cizallamiento versus articulaciones
Algunas fracturas que parecen articulaciones son en realidad fracturas por cizallamiento, que en realidad son microfaltas, en lugar de articulaciones. Las fracturas por cizallamiento no se forman como resultado de la apertura perpendicular de una fractura debido al esfuerzo de tracción, sino a través del cizallamiento de las fracturas que provoca el movimiento lateral de sus caras. Las fracturas por cizallamiento se pueden confundir con las articulaciones, porque el desplazamiento lateral de las caras de la fractura no es visible a la escala del afloramiento o de la muestra de la mano. Debido a la ausencia de ornamentación diagnóstica o la falta de cualquier movimiento o desplazamiento perceptible, pueden ser indistinguibles de las articulaciones. Las fracturas por cizallamiento ocurren en conjuntos de fracturas planas paralelas en un ángulo de 60 grados y pueden ser del mismo tamaño y escala que las articulaciones. Como resultado, algunos conjuntos de articulaciones conjugadas pueden en realidad ser fracturas por cizallamiento. En el caso de tales conjuntos de juntas , podría ser posible distinguir las juntas de las fracturas por cizallamiento buscando la presencia de lados en rodajas , que son producto del movimiento de cizallamiento paralelo a la superficie de la fractura. Los lados de los cortes son alineaciones delicadas de crestas en surcos de escala fina que se encuentran en la superficie de las superficies de fractura. [2]
Importancia de las articulaciones
Las articulaciones son importantes no solo para comprender la geología y geomorfología local y regional , sino que también son importantes en el desarrollo de los recursos naturales, el diseño seguro de estructuras y la protección del medio ambiente. Las juntas tienen un profundo control sobre la meteorización y la erosión del lecho rocoso. Como resultado, ejercen un fuerte control sobre cómo se desarrolla la topografía y la morfología de los paisajes. Comprender la distribución local y regional, el carácter físico y el origen de las uniones es una parte importante de la comprensión de la geología y la geomorfología de un área. Las juntas a menudo imparten una permeabilidad bien desarrollada inducida por fracturas al lecho rocoso. Como resultado, las juntas influyen fuertemente, e incluso controlan, la circulación natural ( hidrogeología ) de los fluidos, por ejemplo, aguas subterráneas y contaminantes dentro de los acuíferos , petróleo en los embalses y la circulación hidrotermal en profundidad, dentro del lecho rocoso. [14] Por lo tanto, las articulaciones son importantes para el desarrollo económico y seguro de los recursos petrolíferos, hidrotermales y de aguas subterráneas y son objeto de una intensa investigación en relación con el desarrollo de estos recursos. Además, los sistemas de juntas regionales y locales ejercen un control muy fuerte sobre cómo los fluidos de formación de minerales (hidrotermales), que consisten principalmente en H2O , CO
2, y NaCl, que formó la mayoría de los depósitos de mineral de la Tierra que circularon dentro de la corteza terrestre. Como resultado, comprender su génesis, estructura, cronología y distribución es una parte importante para encontrar y desarrollar de manera rentable depósitos de minerales de varios tipos. Finalmente, las juntas a menudo forman discontinuidades que pueden tener una gran influencia en el comportamiento mecánico (resistencia, deformación, etc.) del suelo y macizos rocosos, por ejemplo, en la construcción de túneles , cimientos o pendientes . Como resultado, las juntas son una parte importante de la ingeniería geotécnica en la práctica y la investigación. [2] [4] [13]
Ver también
- Estructura de abanico de basalto
- Granito exfoliante
- Pavimento teselado
Referencias
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enlaces externos
- Aydin, A. y J. Zhong (nda) Conjuntos de juntas no ortogonales , Conjuntos de juntas múltiples , Rock Fracture Knolwedgebase , Universidad de Stanford, Stanford, California.
- Aydin, A. y J. Zhong (ndb) Conjuntos de juntas ortogonales , Conjuntos de juntas múltiples , Rock Fracture Knolwedgebase , Universidad de Stanford, Stanford, California.
- Aydin, A. y J. Zhong (ndb) Patrones de conjuntos de articulaciones múltiples , conjuntos de articulaciones múltiples , Rock Fracture Knolwedgebase , Universidad de Stanford, Stanford, California.