UNIDAD 4: Geología estructural y tectónica

Geología estructural y tectónica 

.1. Estructura interna de la Tierra

Composición interna de la tierra

La estructura de la Tierra está formada por capas esféricas concéntricas: una corteza sólida de silicatos exterior, un manto altamente viscosos, un núcleo externo líquido que es mucho menos viscoso que el manto y un núcleo interno sólido

4.2 Tectónica de placas

 En términos geológicos una placa es una porción grande, sólida y rígida de roca. La palabra tectónica viene de la raíz griega "construir". Cuando unimos estas dos palabras tenemos el término 'tectónica de placas ' que se refiere a cómo la superficie de la Tierra está construida de placas. La teoría de tectónica de placas dice que la capa más externa de la Tierra está divida en una docena o más de grandes y pequeñas placas que se mueven unas respecto de las otras. Antes de la aceptación de la teoría de tectónica de placas se creía que los continentes actuales eran los fragmentos de un antiguo supercontinente, según la denominada 'teoría de la deriva continental'

Según esta teoría, la corteza terrestre está compuesta al menos por una docena de placas rígidas dichas placas, separadas por cadenas montañosas o fosas, se mueven lentamente, chocando o rozándose unas con otras. Las placas se mueven relativamente entre ellas y en los bordes o zonas de interacción pueden producirse algunos de los siguientes fenómenos:

1. Formación de nueva corteza: El desplazamiento del magma, fundido y muy caliente, que escapa hacia el exterior provoca volcanes y terremotos de magnitud variable.

2. Roce entre placas: Al pasar una al lado de la otra se crean esfuerzos, los cuales se liberan violentamente cuando las rocas llegan a su punto de fractura. Esta situación produce terremotos.

3. Choques entre placas: Aquí se pueden dar 3 situaciones: Choque de dos placas continentales. Debido a su poca densidad ninguna se hunde, pero el choque hace que se arruguen formando una cadena montañosa, Choque entre una placa oceánica y una placa continental. Como la corteza oceánica es más densa, la placa subduce, regresa al manto y forma las grandes fosas que se han encontrado en los bordes de los océanos. Como consecuencia del choque se arruga la corteza y se forma una cadena montañosa. .

Choque de dos placas oceánicas. Aquí se hunde la más delgada o más densa de las dos. También ocurren terremotos y volcanes y se pueden originar islas volcánicas.

4.2.1 Bordes divergentes convergentes y de falla transformante

Bordes de placa divergentes

Los bordes divergentes de placas, también llamados bordes constructivos, aparecen donde dos placas tectónicas se separan.

Se denominan bordes constructivos porque al separarse las placas, asciende material (desde el manto) para formar corteza oceánica. Por eso también se llaman centros de expansión, ya que la expansión del fondo oceánico se produce en estos bordes.

Los bordes divergentes pueden formarse tanto en el fondo oceánico (por ejemplo, la dorsal meso-atlántica) como sobre los continentes (por ejemplo, rift de África oriental).

Las velocidades típicas de expansión de fondo oceánico (movimiento divergente) son de 5 centímetros al año, pero pueden alcanzar hasta 15 centímetros por año.

Bordes de placa convergentes

Los bordes convergentes de placas aparecen donde las placas colisionan. Ya que la litosfera se destruye en estos bordes, también se denominan bordes de placa destructivos.

Los bordes convergentes también se denominan zonas de subducción porque son lugares donde la litosfera es subducida hacia la astenosfera. Este tipo de bordes generan numerosos tipos de pliegues.

La subducción se produce porque la densidad de la placa litosférica descendiente es mayor que la astenosfera subyacente.

En general, la litosfera oceánica es más densa que la astenosfera subyacente, mientras que la litosfera continental es menos densa y resiste a la subducción por lo que es siempre la corteza oceánica la que experimenta subducción.

Depende de las características de las placas que interactúen en la colisión: entre dos placas oceánicas, una placa oceánica y una continental o dos placas continentales.

El límite convergente entre un bloque oceánico y uno continental provoca la subducción de la placa oceánica y la formación de un arco volcánico continental como, por ejemplo, el de los Andes de Sudamérica.

El límite convergente océano-océano provoca la subducción de una de las placas oceánicas, lo que produce una cadena en forma de arco de islas volcánicas denominada “arco de islas volcánicas”.

Bordes de placa transformantes

Los bordes transformantes de placa son donde dos placas se desplazan lateralmente una respecto de la otra a través de una falla transformante.

Estos bordes también son llamados bordes pasivos ya que no se produce ni se destruye litosfera.

En general, este tipo de margen de placa se mezcla con los otros dos anteriormente ya nombrados. Por ejemplo, los bordes transformantes están presentes en las dorsales oceánicas (bordes divergentes), desplazando ambos segmentos de una dorsal.

También aparecen en los márgenes convergentes, por ejemplo, el margen divergente y transformante que separa la placa de Nazca de la placa Antártica se está subduciendo bajo la placa Sudamericana. O también se puede encontrar en continentes, como en el norteamericano en el caso de la falla de San Andrés.

Cada placa está rodeada por una combinación de estos tres tipos de bordes de placa y según dicha combinación el área de las placas puede disminuir o crecer, dependiendo de cualquier desequilibrio entre la velocidad de crecimiento de los bordes divergentes y la velocidad de destrucción de la litosfera en los bordes convergentes.

4.3. Deformación de la corteza terrestre

DEFORMACIÓN DE LA CORTEZA TERRESTRE

La deformación de la corteza terrestre son todos aquellos procesos geológicos internos que deforman las rocas superficiales en una manera drástica. Si se considera solamente la corteza a escala terrestre y a una escala de tiempo suficiente, se comprueba que sufre modificaciones importantes. Si ciertas partes de la corteza no se modifican otras pueden estar profundamente trastocadas y a veces totalmente transformadas.

 DEFORMACIÓN ELÁSTICA: La roca recupera su estado original tras el esfuerzo. Terremoto liberación de energía interna de una roca cuando cesa su elasticidad tras los esfuerzos tectónicos

 DEFORMACIONES FRÁGILES: Las fuerzas exceden los límites de elasticidad de las rocas y como consecuencia los materiales se rompen como respuesta al esfuerzo.

FALLAS: Las fallas son fracturas de los materiales rocosos en respuesta esfuerzos tectónicos comprensivos posteriormente, en una fase distintiva (estiramiento), se produce un desplazamiento de los bloques fallados.

4.3.1. Deformación

Cualquier cambio de forma volumen o posición de un material o un conjunto de materiales como resultado de la aplicación de un esfuerzo.

Deformación elástica: el material se deforma, pero cuando cesa el esfuerzo, la deformación desaparece (por ejemplo una goma elástica). Es, por tanto, una deformación reversible.

Deformación plástica o dúctil: la deformación se mantiene aunque el esfuerzo desaparezca (como ocurre con la plastilina).

La deformación es irreversible. Deformación frágil: el material se fractura como respuesta al esfuerzo (sería el caso de un vidrio roto). Es irreversible.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DEFORMACIÓN DE LAS ROCAS § PRESIÓN LITOSTÁTICA O CONFINANTE.

 Es la misma que ejerce el agua cuanto más profundo nos encontramos mayor será el peso de la columna de agua que tenemos por encima. A mayor profundidad mayor presión confinante, aumentando el comportamiento dúctil de los materiales impidiendo incluso la ruptura § TEMPERATURA. Su aumento reduce la elasticidad de la roca y aumenta su comportamiento dúctil, siendo cada vez más difícil inducir la rotura del material. Ejemplo: El hierro en una forja, cuando la temperatura aumentan es más fácil de deformar permanentemente sin romperlo, en cambio cuando se enfría y se ejerce el mismo esfuerzo es mucho más fácil romperlo.

4.3.2 PLIEGUES

En lo profundo de la corteza, cuando las placas chocan, las rocas se desmoronan en pliegues. Puedes simular estos pliegues poniendo tus manos en bordes opuestos de un trozo de género y juntándolas. Tus manos se moverán hacia el centro creando estrés compresivo. En rocas sedimentarias, puedes seguir con facilidad los pliegues de las capas. En la siguiente imagen, las capas de rocas ya no son horizontales. Se inclinan hacia abajo de derecha a izquierda en un monoclinal. Cuando las rocas se pliegan, no pueden volver a su forma original.

4.3.3 Fallas y fracturas

Superficie de discontinuidad (estructura planar) que separa bloques de roca donde ha ocurrido desplazamiento de bloques con movimiento paralelo al plano de discontinuidad. Cada una de las zonas o ámbitos que resultan de una superficie de ruptura se denominan bloque.

Cuando el plano de falla no es vertical, el bloque por arriba de la falla es el bloque de techo, mientras el bloque por debajo de la falla es el bloque de piso. El vector de desplazamiento que conecta a puntos originalmente contiguos entre el bloque del techo y el bloque de piso se conoce como desplazamiento neto o salto.

FRACTURAS 

Bajo el campo de la deformación frágil las rocas se rompen conforme a superficies más o menos planas. Las superficies de ruptura se denominan fracturas, cuando no se aprecia desplazamiento entre los dos ámbitos definidos por la superficie de discontinuidad en sentido paralelo a la propia superficie.

Fracturas Son rompimientos a lo largo de los cuales la cohesión del material se ha perdido y se registra como planos o superficies de discontinuidad. Cuando la roca ha tenido un movimiento relativo a lo largo del plano de la fractura, es llamada falla. Esta distinción es un tanto artificial y depende de la escala de observación; en la práctica la mayoría de las fracturas no muestran o es insignificante el desplazamiento y son nombradas como juntas o diaclasas.

4.4 Sismo

son términos usuales para referirse a los movimientos de la corteza terrestre, sin embargo, técnicamente hablando, el nombre de sismo es más utilizado (terremoto se refiere a sismos de grandes dimensiones). Los sismos se originan en el interior de la tierra y se propaga por ella en todas direcciones en forma de ondas. Son de corta duración e intensidad variable y son producidos a consecuencia de la liberación repentina de energía.

 Paradójicamente, poseen un aspecto positivo que es el de proporcionarnos información sobre el interior de nuestro planeta. Actualmente, gracias a la técnica conocida como tomografía sismológica o sísmica, se conoce con gran detalle el interior de nuestro planeta.

Causas

Aunque la interacción entre Placas Tectónicas es la principal causa de los sismos no es la única. Cualquier proceso que pueda lograr grandes concentraciones de energía en las rocas puede generar sismos cuyo tamaño dependerá, entre otros factores, de qué tan grande sea la zona de concentración del esfuerzo. Las causas más generales se pueden enumeran según su orden de importancia en:

TECTÓNICA: son los sismos que se originan por el desplazamiento de las placas tectónicas que conforman la corteza, afectan grandes extensiones y es la causa que más genera sismos.

 VOLCÁNICA: es poco frecuente; cuando la erupción es violenta genera grandes sacudidas que afectan sobre todo a los lugares cercanos, pero a pesar de ello su campo de acción es reducido en comparación con los de origen tectónico.

HUNDIMIENTO: cuando al interior de la corteza se ha producido la acción erosiva de las aguas subterráneas, va dejando un vacío, el cual termina por ceder ante el peso de la parte superior. Es esta caída que genera vibraciones conocidas como sismos. Su ocurrencia es poco frecuente y de poca extensión.

DESLIZAMIENTOS: el propio peso de las montañas es una fuerza enorme que tiende a aplanarlas y que puede producir sismos al ocasionar deslizamientos a lo largo de fallas, pero generalmente no son de gran magnitud.

4.4.1. Concepto y clasificación genética

ARTIFICIALES. Son aquellos producidos por el hombre, por ejm. en las

explosiones atómicas en el Atolón de Muroroa.

TECTONICOS. Producidos por desplazamientos internos en la corteza terrestre,

se presentan en zonas donde existen importantes fallas y plegamientos

geológicos, son los más destructores.

VOLCANICOS. Provocados por la expulsión volcánica de lava y los

derrumbamientos que la acompañan, son de intensidad reducida. Ejm Volcán de

Krakatoa.

POR DERRUMBAMIENTOS. provocados por el hundimiento de huecos existentes

en rocas solubles o grandes movimientos superficiales del terreno.

4.4.2 Localización de un sismo

Podemos localizar un terremoto usando un simple dato: un terremoto crea diferentes ondas sísmicas (ondas P, ondas S, etc.) Cada uno de estos diferentes tipos de ondas, viajan a diferentes velocidades, por lo tanto, llegan a la misma estación en diferentes tiempos. Las ondas P son las más veloces y llegan primero.

 

Las ondas S viajan a la mitad de la velocidad que las ondas P, por eso llegan después. La estación sísmica que se encuentra cerca del terremoto registra ondas P y ondas S en rápida sucesión. A medida que la distancia desde la estación sísmica y el terremoto va creciendo, la diferencia en tiempo de llegada entre las ondas P y las ondas S también aumentan. Este enfoque básico para la localización de terremotos se ilustra con un ejemplo de un terremoto cerca de México.

  Puntos clave:

Cada una de las diferentes ondas viajan a diferentes velocidades y, por lo tanto, llegan a una estación sísmica en diferentes instantes de tiempo.

La diferencia en los tiempos de arribo entre ondas P y S se puede utilizar para determinar la distancia entre la estación y un terremoto.

Sabiendo a que distancia del sismo se encuentran tres estaciones podemos dibujar un círculo alrededor de cada estación con un radio igual a la distancia desde el terremoto. El terremoto se produjo en el punto donde se intersectan los tres círculos.

4.4.3 Tipos de ondas y daños a las construcciones

Durante rupturas de fallas que causan los

terremotos, la rotura repentina y movimiento

a lo largo de la falla puede liberar gran

cantidad de energía.

   Las ondas pueden viajar y causar daños a

grandes distancias. Una vez que comienzan,

estas ondas continúan a través de la tierra

hasta que su energía se agota.

• Hay dos tipos básicos de ondas sísmicas, y

viajan a velocidades diferentes a través de

la tierra. Las más rápidas ondas P y las

ondas S lentas.

4.4.4. escalas para medir sismos

Escalas de los sismos

Escala de Intensidad o Mercalli. 

Es una evaluación cualitativa de la clase de daños causados por un sismo, debe su nombre al físico italiano Giuseppe Mercalli.

 Generalmente, un gran terremoto producirá valores de mayor intensidad que uno pequeño, pero hay otros factores capaces de afectar como la cantidad de energía liberada, la distancia del epicentro, la profundidad focal del sismo, la densidad de la población, la geología local del área, el tipo de construcción de los edificios así como la duración del sacudimiento

Escala de Mercalli (modificada en 1931 por H. O. Wood y F. Neuman)

I. Sacudida sentida por muy pocas personas en condiciones especialmente favorables.

II. Sacudida sentida sólo por pocas personas en reposo, especialmente en los pisos altos de los edificios. Los objetos suspendidos pueden oscilar.

III. Sacudida sentida claramente en los interiores, especialmente en los pisos altos de los edificios, muchas personas no lo asocian con un temblor. Los vehículos de motor estacionados pueden moverse ligeramente. Vibración como la originada por el paso de un carro pesado. Duración estimable.

IV. Sacudida sentida durante el día por muchas personas en los interiores, por pocas en el exterior. Por la noche algunas despiertan. Vibración de vajillas, vidrios de ventanas y puertas; los muros crujen. Sensación como de un carro pesado chocando contra un edificio, los vehículos de motor estacionados se balancean claramente.

V. Sacudida sentida casi por todo el mundo; muchos despiertan. Algunas piezas de vajillas, vidrios de ventanas, etcétera, se rompen; pocos casos de agrietamiento de aplanados; caen objetos inestables. Se observan perturbaciones en los árboles, postes y otros objetos altos. Se detienen relojes de péndulo.

VI. Sacudida sentida por todo mundo; muchas personas atemorizadas huyen hacia afuera. Algunos muebles pesados cambian de sitio; pocos ejemplos de caída de aplanados o daño en chimeneas. Daños ligeros.

VII. Advertido por todos. La gente huye al exterior. Daños sin importancia en edificios de buen diseño y construcción. Daños ligeros en estructuras ordinarias bien construidas; daños considerables en las débiles o mal planeadas; ruptura de algunas chimeneas. Estimado por las personas conduciendo vehículos en movimiento.

VIII. Daños ligeros en estructuras de diseño especialmente bueno; considerable en edificios ordinarios con derrumbe parcial; grande en estructuras débilmente construidas. Los muros salen de sus armaduras. Caída de chimeneas, pilas de productos en los almacenes de las fábricas, columnas, monumentos y muros. Los muebles pesados se vuelcan. Arena y lodo proyectados en pequeñas cantidades. Cambio en el nivel del agua de los pozos. Pérdida de control en las personas que guían carros de motor.

IX. Daño considerable en las estructuras de diseño bueno; las armaduras de las estructuras bien planeadas se desploman; grandes daños en los edificios sólidos, con derrumbe parcial. Los edificios salen de sus cimientos. El terreno se agrieta notablemente. Las tuberías subterráneas se rompen.

X. Destrucción de algunas estructuras de madera bien construidas; la mayor parte de las estructuras de mampostería y armaduras se destruyen con todo y cimientos; agrietamiento considerable del terreno. Las vías del ferrocarril se tuercen. Considerables deslizamientos en las márgenes de los ríos y pendientes fuertes. Invasión del agua de los ríos sobre sus márgenes.

XI. Casi ninguna estructura de mampostería queda en pie. Puentes destruidos. Anchas grietas en el terreno. Las tuberías subterráneas quedan fuera de servicio. Hundimientos y derrumbes en terreno suave. Gran torsión de vías férreas.

XII. Destrucción total. Ondas visibles sobre el terreno. Perturbaciones de las cotas de nivel. Objetos lanzados en el aire hacia arriba.

Escala de magnitud o de Richter.

 fue ideada en 1935 por el sismólogo Charles Richter y los valores van de 1 al extremo abierto. La medición es cuantitativa, mide la energía sísmica liberada en cada sismo independientemente de la intensidad. Se basa en la amplitud de la onda registrada en un sismograma. Es la manera más conocida y más ampliamente utilizada para clasificar los sismos. Teóricamente no tiene límite, pero un 9 en esta escala equivaldría a un Grado XII de Mercalli, es decir "destrucción total". El mayor terremoto en la historia conocida, tuvo lugar en Chile, en 1960, alcanzando los 9.5 grados Richter.

4.4.5. brecha sísmica

Una brecha sísmica, a veces también denominada laguna sísmica, es una zona de relativa calma sísmica en un borde convergente entre placas tectónicas en la que, a pesar de tener una historia de sismicidad conocida, no se han producido terremotos ni ha presentado actividad sísmica relevante en los últimos treinta años.

4.5 tsunamis

En ocasiones, los movimientos sísmicos que se producen en el mar generan olas llamadas tsunamis. Un tsunami es una serie de ondas en un cuerpo de agua causadas por el desplazamiento de un gran volumen de agua, generalmente en un océano o un lago grande.

Cómo se generan los tsunamis

Los movimientos sísmicos, erupciones volcánicas y otras explosiones submarinas (incluidas detonaciones, deslizamientos de tierra, desprendimientos de glaciares, impactos de meteoritos y otras perturbaciones) por encima o por debajo del agua tienen el potencial de generar un tsunami. A diferencia de las olas oceánicas normales, que son generadas por el viento, o las mareas, que son generadas por la atracción gravitacional de la Luna y el Sol, un tsunami se genera por el desplazamiento del agua. Las olas de los tsunamis no se parecen a las corrientes submarinas normales ni a las olas del mar porque su longitud de onda es mucho más larga.