Download Introducción a las Ciencias Terrestres

Expresion topografica de
diaclasas y fallas
GEOL 4017: Cap. 10
Prof. Lizzette Rodríguez
Diaclasamiento (jointing)
• Diaclasas - Fracturas a lo largo de las cuales no se
ha producido movimiento significativo
• La mayoria se produce cuando se deforman las
rocas de la corteza mas externa – zonas en que la
roca se rompe fragilmente (brittle)
– Estres (esfuerzos) de la corteza pueden producir
diaclasas en cualquier tipo de roca, como resultado de
esfuerzo tensional, compresional o de cizalla (shear)
• La mayoria se produce en grupos
aproximadamente paralelos al “stress field”
Cont. Diaclasamiento (jointing)
• Como la resistencia (strength) tensional de
rocas es generalmente < a la resistencia
compresional y shear, incluso rocas fuertes
muestran evidencia de diaclasamiento
– Diaclasas tensionales se forman a angulos
rectos de la direccion de esfuerzo maximo
– Origen de esfuerzo tensional: extension o
contraccion de corteza por el enfriamiento de
rocas igneas
Cont. Diaclasamiento (jointing)
• Esfuerzos tensionales y shear se pueden
originar como efecto secundario de
compresion de la corteza
– Ej. arenizcas masivas a veces muestran sistemas
de diaclasas por un arqueamiento suave, que
causa que el tope de la capa se alargue relativo a
su base --- se produce un conjunto de diaclasas
paralelas alineadas paralelas al strike de la capa
Expresion topografica de diaclasas
• Diaclasas tienen una gran influencia sobre la
meteorizacion quimica y la erosion diferencial
– Son planos de debilidad en rocas por donde
pueden viajar el agua, aire y raices
– Lugares de intercambio de iones entre agua y roca
– Ayudan al runoff
– Estos patrones de fractura son afectados mas por
erosion diferencial, al punto de formar paredes
grandes de roca, verticales, en forma de laja (slab)
Meteorizacion
quimica se
intensifica a lo
largo de
diaclasas en
rocas
graniticas
Diaclasas verticales,
Arches National Park, UT
http://www.geology.wisc.edu/~maher/air/air05.htm
Cont. Expresion topografica diaclasas
• Formacion de “fins”
– Erosion hacia abajo de arenizcas gruesas y
diaclasadas puede ser retardada por una roca de
cubierta (caprock) bien resistente --- continua la
erosion a lo largo de planos de diaclasas verticales,
dejando entonces “fins” de arenizcas entre planos
de diaclasas adyacentes
• Erosion diferencial a lo largo de diaclasas que
se intersecan produce columnas de roca solas
entre diaclasas (checkerboard-like)
“Fins” de roca sedimentaria
horizontal diaclasada, UT
http://www.geology.wisc.edu/~maher/air/air05.htm
“Fins”, Sand Dune Arch, UT
3dparks.wr.usgs.gov/arches/html/3d4013.html
Cont. Expresion topografica diaclasas
• Diferencias entre tipos de roca:
– Arenizcas son mas fragiles que lutitas y por lo tanto
responden diferente al diaclasamiento. Minerales
arcillosos en la lutita pueden estirarse en respuesta a
un esfuerzo aplicado, mientras que los granos en la
arenizca no pueden
– En rocas igneas y metamorficas: patrones de diaclasas
son mas irregulares, mas espaciadas y no tienen la
fuerte linearidad de las diaclasas en rocas
sedimentarias
– Diaclasas tambien afectan patrones de drenaje, ej.
rectangulares y angulares
Arenizcas muestran diaclasas verticales
y encima hay una capa de lutitas no
diaclasadas. Arches National Park, UT
http://www.geology.wisc.edu/~maher/air/air05.htm
Patron de drenaje rectangular
Repaso-tipos de fallas
(1) Falla normal
Erosion en
bloque
levantado
Relieve
montañoso
limitado por
fallas
Muro
Techo
Deformacion
acaba y
erosion es
proceso
dominante
(2) Falla inversa (reverse/thrust)
Techo
Muro
(3) Falla de desplazamiento horizontal
(strike-slip fault)
Evidencia geomorfica de fallamiento
• Expresion topografica se debe a desplazamiento
tectonico de la superficie terrestre o a erosion
diferencial de rocas cuya posicion espacial se
determina por el fallamiento
• Muchas cadenas de montanas en el Great Basin
(US) son bloques de fallas donde flujos de lava
estan encima (unconformably) de los topes de las
cordilleras, por encima de remanentes de los
mismos flujos en el bloque que baja. Estos flujos
de lava dislocados se llaman “louderbacks”
Cont. Evidencia geomorfica de fallas
• Cuando valles en forma de V estan cortando en
los escarpes de fallas, el resto del fault face
(entre los valles) asume forma triangular,
llamandose triangular facets
• Estratos sedimentarios resistentes se expresan
topograficamente como crestas continuas.
Donde la falla desplaza los estratos, las crestas
estan desplazadas (offset) o terminan
abruptamente
Triangular
facets,
Nevada
http://www.earthscienceworld.org/images/
search/results.html?Keyword=Facets#null
Offset de estratos en falla con
movimiento dextral, Nevada
Cont. Evidencia geomorfica de fallas
• Fault drag or drag folding: cuando los estratos
desplazados por una falla estan doblados cerca
de la falla, por retardacion friccional de
movimiento.
• Manantiales muchas veces sugieren una falla
– Fallas proveen una barrera impermeable al
movimiento de aguas subterraneas, haciendo que
el agua migre hacia la superficie
– Fallas proveen una zona permeable de roca
pulverizada por la cual el agua puede subir a la
superficie
Fallas
inversas con
drag folding
Tennessee, USA
http://www.gly.uga.edu/railsback/
FieldImages.html
Gaspe Peninsula, Canada
Escarpes de falla, fault-line
scarps y escarpes compuestos
• Escarpes de falla: riscos lineales y empinados
que se originan por un desplazamiento directo
de la superficie terrestre por movimiento de
falla.
– Altura de escarpe = componente vertical de
movimiento de falla, suma de multiples
desplazamientos, no de uno sencillo (~5-10 m c/u)
– Expresion topografica inicial se puede afectar por
erosion del bloque que se mueve hacia arriba, junto
a meteorizacion, mass wasting y runoff
Partes de falla
http://www.uwsp.edu/geo/faculty/ritte
r/geog101/uwsp_lectures/lecture_cru
stal_deformation.html
Ejemplos de
escarpes de
fallas
http://www.public.asu.edu/
~arrows/pamir/komansu.jpeg
Red Canyon fault
scarp, Montana
http://www.uwsp.edu/geo/faculty/ritter
/images/lithosphere/tectonics/
fault_scarp_Red_Canyon_fault_Monta
na_DDS21_sjr0001.jpg
Cont. Escarpes de fallas
• Pendiente del escarpe se reduce con el tiempo a un
angulo mas bajo, pero el escarpe mantiene una base
generalmente derecha a lo largo del plano de falla
• A menudo las fallas se rompen en pedazos paralelos y
delgados, a lo largo de los cuales se distribuye el
desplazamiento total. Tambien pueden ser “splintered”
(astillados) en varios planos de falla ramificados
– Entre los “splinters” (conocidos como
splays/bifurcacion), una rampa estrecha y empinada
conecta los bloques de arriba (upthrown) y de abajo
(downthrown)
– Son evidencia confiable de fallas
Cont. Escarpes de fallas
• Slumping/desplomes: inducido comunmente por el
relieve subito del bloque de arriba, resultando en
escarpes multiples paralelos al escarpe de falla
original
• Perfiles de corrientes se interrumpen donde cruzan
fallas
– Cuando las corrientes fluyen hacia el bloque de abajo, se
forman valles colgantes (hanging valleys) en el escarpe, y se
cortan barrancos/canones estrechos verticalmente en el
bloque de arriba
– Si la corriente tenia un perfil de valle en forma de V antes de
la falla, la combinacion de esto con la nueva incision de las
corrientes produce un perfil en forma de Y a traves del
canal, llamado estructura wineglass
Wineglass structure, Death Valley
http://www.uoregon.edu/~millerm/fan.html
Abanico aluvial y escarpe de fallas,
Death Valley
*Bloque de arriba esta siendo disectado por erosion de
rios, y los sedimentos se depositan en el bloque de abajo
http://faculty.plattsburgh.edu/carol.treadwellsteitz/Death%20Valley/index.html
Cont. Escarpes de fallas
• Rios que fluyen hacia el bloque de arriba son
interrumpidos por el deplazamiento de la superficie.
– Escarpes sirven de represa a traves del rio, causando
estancamiento (ponding) corriente arriba desde el escarpe
– Puede llevar a cambios en el drenaje en direccion
transversal a la falla a un nuevo curso en la base del bloque
de arriba, a veces cortando el escarpe
• Volcanismo a veces esta asociado a fallas, porque
proveen una via de ascenso a superficie para el
magma
– Ej. lineas de conos de cenizas (cinder cones)
Conos de cenizas, Argentina,
relacionados a zonas de fallas
Foto: L. Rodriguez
Cont. Escarpes de fallas
• Regiones aridas: el bloque de abajo se puede
llenar con aluvion al punto de que abanicos
aluviales fuerzan las corrientes que estan al pie
de la montana (piedmont) lejos del escarpe
• Material erosionado o meteorizado de un
escarpe se deposita como abanicos aluviales y
coluvion nuevos en la base del escarpe,
enterrando la linea de falla.
– Si se renueva el movimiento, se forman pequenos
escarpes en el aluvion y coluvion
Cont. Escarpes de fallas
• Terremotos frecuentes indican que los
escarpes son de falla o compuestos
– Relacionados con subsidencia y levantamiento de
la corteza en zonas alargadas
• Evidencia de fallas incluye tambien terrazas
marinas o de rios, inclinadas o desplazadas
• Evidencia de fallas recientes: desplazamiento
de rasgos superficiales recientes (ej. carreteras,
verjas, casas, y terrazas, rios y crestas)
Por el terremoto de San Francisco (1906)
Desplazamientos
de verjas y
paredes, CA
http://www.ngdc.noaa.gov/nndc/struts/results
?eq_1=10&t=101634&s=0&d=4%2C44
Fault-line scarps
• Formados cuando un escarpe de falla es
destruido por erosion y un nuevo escarpe es
producido por erosion diferencial.
– Tienen relieve topografico, a causa de erosion
diferencial de rocas a lo largo del fault line
– Rocas menos resistentes a un lado de la falla se
erosionan mas rapido que las mas resistentes al
otro lado --- produce un escarpe formado por roca
resistente
– Altura del escarpe se debe a resistencia de roca y
no a movimiento de falla
Ejemplo de fault-line scarp
(normal fault), Andes
Photo by Glenn Wallace
http://ic.ucsc.edu/~casey/eart150/Lectures/3NormStrkSlpFlts/4Thrust.Normal_StrkSlp_flts.htm
Cont. Fault-line scarps
• Evolucion de escarpe de falla en fault-line scarp:
– Donde la erosion ha truncado el escarpe a relieve bajo y
ha llegado a una capa resistente a traves de una debil, se
forma un fault-line scarp a lo largo de la traza de la capa
resistente
– El escarpe esta hacia direccion opuesta del escarpe
original y se conoce como fault-line scarp obsecuente
– Erosion continue vuelve a truncar el escarpe,
formandose otro fault-line scarp a lo largo del
afloramiento de una capa resistente adyacente a una
capa debil
– El escarpe esta en direccion del escarpe original, pero
en un nivel mas bajo, y se llama fault-line scarp
resecuente
Cont. Fault-line scarps
• La superposicion de rios a traves de una falla
es evidencia de que es un fault-line scarp, al
igual que rocas sedimentarias, flujos de lava,
etc. que estan encima de una parte de la falla
de forma discordante
– Es asi porque demuestran que el escarpe a lo largo
de la falla se formo despues de que se depositara
una cubierta a traves de la falla y no hubo mas
movimiento de la falla
Composite fault scarps
• Altura se debe en parte a erosion diferencial y
en parte a movimiento directo de falla
– Ej. si un fault-line scarp es desplazado por nuevo
movimiento en la falla, parte de la altura del
escarpe se debera a erosion a lo largo del fault line
y parte a movimiento directo
Hurricane Fault, Utah:
deplazamiento total ~10000 ft
Escarpe
Downdropped block
http://earthweb.ess.washington.edu/lnk/epic/Geologic/Faulting1/pages/22.EP_0013_JS_FL_22.htm
Bloques de fallas
• Montanas limitadas por fallas, inclinadas (tilted
fault-block mountains)
– Ej. Basin and Range Province, Sierra Nevada, etc.
– Asimetricas, por inclinacion de los bloques
– Asociadas a fallas normales a gran escala
• Grabens y horsts
– Cuando hay un sistema de fallas normales:
• Se producen bloques de falla elevados alternos
llamados horsts (forman cordilleras elevadas)
• Se producen bloques hundidos llamados grabens
(forman cuencas)
Basin and Range, Nevada
http://www.teachingboxes.org/mountainBuilding/lessons/faultImages/index.html
Montañas limitadas por fallas,
grabens y horsts
Centro
de
expansion
Cont. Bloques de fallas
• Fallas de desplazamiento horizontal (strike-slip)
– Tienen planos de falla con inclinacion empinada,
corrientes desplazadas y crestas, valles, depresiones
y sag ponds
– Si es una falla extensa, puede consistir de una zona
de fallas formada por multiples fallas paralelas
– Ej. Falla de San Andres, CA
• Se puede seguir su traza por 950 km desde el Golfo de CA
hasta un punto en la costa norte de San Francisco, donde
desaparece en el mar
• Desplazamiento hasta ahora de >560 km (1/2 - 2”/año)
Seccion de la
Falla de San
Andres
Cont. Bloques de fallas
• Fallas de cabalgamiento (thrust faults)
– Fallas inversas de angulo <45o
– Pueden producir grandes deslizamientos
– Si se erosiona completamente a traves de la
falla, pueden quedar remanentes solitarios de la
placa superior (hanging wall), llamados klippes
Chief Mountain y el thrust fault Lewis.
Chief Mountain es un klippe
http://www.earthscienceworld.org/images/search/results.html?Keyword=Overthrust%20Faults#null
Falla inversa entre rocas del Paleozoico y
rocas del Terciario, El Golgota, Argentina
Fm. Puncoviscana
(Cambrico inferior)
Falla
menor
Unidades
Cretacicas
Falla
inversa
Paleozoico
Rio Toro
Terciario