1 Conferencia: 5 Asignatura: Geotecnia Año: 3 Departamento: Ingeniería Civil Tema II: Geología Estructural Título: Dislocaciones de Factura Sumario: 5.1 Las Fallas, elementos geométricos. 5.2 Clasificación 5.3 Algunas estructuras regionales 5.4 Reconocimiento de las fallas en el campo 5.5 Las diaclasas 5.6 Importancia práctica del estudio de las fallas

2 Las fallas, elementos geométricos. Las fallas constituyen elementos estructurales de la corteza terrestre, y las mismas pueden tener formas y dimensiones muy diferentes, como ya hemos visto. Pero en todas ellas pueden apreciarse elementos geométricos, que permiten establecer diferencias entre las mismas. Los elementos geométricos de una falla son: Plano de falla Es la superficie o grieta según la cual se produjo el desplazamiento de los bloques corticales. Es necesario destacar, que el plano de fallas no es realmente un “plano”, sino que es una superficie que a veces tiende a ser plana, pero otras veces resulta una superficie muy compleja. Puede decirse entonces, que el plano de falla es una superficie que separa los dos bloques de una falla.

3 Las fallas, elementos geométricos. Los elementos geométricos de una falla son: Bloque colgante (o superior) Es el bloque que se encuentra ubicado por encima del plano de falla. Es muy importante conocer que en esto no influye nada el relieve topográfico, es decir, que el bloque superior puede aparecer en un nivel más alto o más bajo que el otro. En la figura se muestra una falla en la que el bloque superior es el de la izquierda. Bloque yacente (o inferior) Es el que se encuentra ubicado por debajo del plano de falla. Como habrán podido notar, la división de los bloques en colgante y yacente, está realizada tomando como referencia el plano de falla. Así, en el ejemplo que se muestra, el bloque colgante es el de la izquierda y el yacente el de la derecha. Es importante destacar que esta posición relativa de los bloques no nos indica nada sobre el movimiento de cada uno de ellos. Algunos autores llaman a los bloques de las fallas, labios. Amplitud Es el valor del desplazamiento relativo de los bloques, medido sobre el plano de falla. Para medir la amplitud debe tomarse como referencia el piso o el techo de un estrato que no halla sido afectado por la erosión. En nuestro ejemplo, la amplitud puede medirse tomando como referencia el techo del estrato de arenisca.

4 Las fallas, elementos geométricos. Los elementos geométricos de una falla son: Rechazo En las fallas se distingue el rechazo horizontal y el rechazo vertical. El primero de ellos es la magnitud del desplazamiento medido horizontalmente. En la figura este elemento está representado por (rh). Debe medirse igualmente, tomando como referencia un estrato que no halla sido afectado posteriormente. El rechazo horizontal puede ser “positivo” o “negativo”. También se distingue el rechazo estratigráfico, que se mide perpendicularmente a los estratos. Espejo de falla En este caso no se trata exactamente de un elemento geométrico, sino de una característica frecuente de las rocas que forman el plano de falla. El desplazamiento de los bloques de la falla hace que las rocas experimenten una cierta pulimentación o estriamiento que se denominan “espejos de fallas”. La posición de las fallas en la corteza terrestre, puede determinarse de modo muy similar a la posición de los estratos, es decir, midiendo el azimut o el rumbo del plano de fallas al salir a la superficie y el ángulo del plano de falla con respecto a la horizontal. En una falla estos elementos pueden variar de un lugar a otro, por lo que debe medirse en varios puntos.

5 Las fallas, elementos geométricos. Es necesario resaltar que la posición de los bloques superior e inferior en una falla, no nos indica nada sobre el movimiento o movimientos sufridos por ellos. Esto significa que en una falla puede ocurrir, que uno de los bloques ascienda o descienda, permaneciendo estático el restante, que ambos bloques asciendan o desciendan en diferente magnitud, o que uno de los bloques se mueva en un sentido y el restante en el otro sentido. El desnivel provocado por la falla en la superficie del terreno, llamado escarpe de falla, puede atenuarse o borrarse por efecto de la erosión. Además, la falla puede quedar sepultada por sedimentos más jóvenes o simplemente por el suelo.

6 Clasificación de las Fallas Las clasificaciones morfológicas atienden a los aspectos siguientes: Según el movimiento aparente de los bloques. Según el desplazamiento neto. Según la posición de la falla en relación con la estratigrafía. Según el diseño morfológico de la falla, etc. I Clasificación basada en el movimiento aparente Esta clasificación se hace tomando como base la posición relativa de los bloques, lo cual nos sugiere el movimiento aparente de los mismos. Fallas normales (directas o de tracción). Son aquellas en las que el bloque colgante aparece como si hubiera descendido respecto al yacente. El ángulo de buzamiento puede ser de cualquier magnitud, pero generalmente está comprendido entre los 40 o y 60 o. Como puede verse en la figura, el bloque de la derecha es el colgante, aparece como si hubiera descendido con respecto al yacente. En la zona de la falla normal, la corteza sufre un alargamiento, de donde puede inferirse que tales fallas se producen por tensiones de tracción.

7 Clasificación de las Fallas I Clasificación basada en el movimiento aparente b) Fallas inversas (de compresión). Son las que tienen sus labios en una posición opuesta a las normales, es decir, el colgante aparece como si hubiera ascendido con respecto al yacente. El ángulo de buzamiento está comprendido generalmente entre 50 o y 80 o. Como puede apreciarse en la figura, el bloque de la derecha, que es el colgante, aparece como si hubiera ascendido con respecto al yacente. En la zona de la falla inversa la corteza terrestre sufre un acortamiento, que puede mostrarse en el esquema mostrado. Puede inferirse entonces que las fallas inversas se originan por tensiones de compresión en la corteza terrestre.

8 Clasificación de las Fallas II Clasificación basada el desplazamiento neto a)- Fallas de desplazamiento de rumbo En este caso no hay desplazamiento vertical, sino que ocurre horizontalmente, por lo que también se les llama “laterales” (o tangenciales). b) Fallas de desplazamiento de buzamiento. Como su nombre lo indica, su desplazamiento es según el buzamiento, sin sufrir movimiento lateral. c) Fallas de desplazamiento diagonal. Es aquella en la que su desplazamiento puede dividirse en dos componentes (de rumbo y de buzamiento). Resumiendo la clasificación: De gran ángulo de buzamiento y de pequeño ángulo de buzamiento. De diseño: paralelas, escalonadas, periféricas, radiales. Movimiento Aparente, Normales e inversas Desplazamiento: de rumbo, de buzamiento, diagonales. Posición: de rumbo, de buzamiento, de estratificación, longitudinales, transversales.

9 Clasificación de las Fallas Existen otras bases para la clasificación, como por ejemplo: Algunas estructuras regionales a) Sobrecorrimientos (sobreempujes o mantos de sobreescurrimiento). Son fallas inversas de pequeño ángulo, de 10 o o menos, en las que ha ocurrido un movimiento de un manto de rocas en un desplazamiento que puede llegar a centenares de kilómetros. Las rocas de las fallas sobrecorridas que se han movido desde su posición de origen se denominan “alóctono” o placa alóctona. Por el contrario las rocas que no se han movido y sobre las cuales yace el alóctono, se llaman autóctono. Cuando el alóctono es erosionado, son expuestas las rocas del autóctono infrayacente, dando lugar a una ventana tectónica (v). En Cuba existen sobreempujes a todo lo largo de la costa norte, y las serpentinitas que se hallan en esta región fueron sobrecorridas en distancias de hasta 40 Km.

10 Algunas estructuras regionales b)- Cabalgamientos Son fallas inversas de carácter regional, que tienen un gran ángulo de buzamiento (70-90 o ) c)- Graben y Horst. Un graben es una estructura de bloques separados por fallas normales, que han descendido regionalmente. Un Horst es también una estructura en bloques separado por fallas normales, pero que se da levantado.

11 Reconocimiento de las fallas en el campo La determinación de la presencia de fallas en la corteza terrestre no es un trabajo sencillo, como pudiera pensarse. Solamente algunas fallas que afloran en la superficie se manifiestan de un modo evidente. El plano de fallas se encuentra generalmente cubierto por el suelo y son pocos los casos donde puede verse una de las superficies del plano de fallas. Es decir, que descubrir la presencia de fallas en el campo no es tarea fácil, por esa razón, exponemos a continuación algunos criterios generales, que pueden ayudar en gran medida a la determinación de las mismas. a)- Presencia de rocas cataclásticas. Como ya conocemos, las rocas cataclásticas se originan precisamente por el efecto de trituración que provoca desplazamiento de los bloques en la falla, por lo que en esa zona deben existir tales tipos de rocas. Es decir, que si en una zona determinada encontramos rocas como las brechas tectónicas, las cataclasíticas, las milonitas, podemos suponer la presencia de una falla. b)-Contraste brusco en la edad de las rocas en un contacto. Esto se debe a que el desplazamiento de los bloques puede poner en contacto rocas de edad contrastante. Es importante no confundir este fenómeno con una discordancia.

12 Reconocimiento de las fallas en el campo c)- Cambio brusco de los elementos de yacencia de los estratos a ambos lados de un contacto. Este criterio tiene poco peso, pero resulta un indicio más. d)- Presencia de espejos de falla. Como ya conocemos, este fenómeno es provocado por la fricción de los bloques al ocurrir el desplazamiento. e)- Presencia de manantiales alineados según una dirección. Esto se debe a que la falla puede alterar la circulación del manto freático y permite que el mismo aflore a la superficie. Lógicamente, no siempre la causa de este fenómeno es la presencia de fallas. f)- Existencia de un escape de falla. g)- Presencia de tramos alineados en los ríos. Cataratas, ríos encajonados, rápidos, etc. Estos fenómenos pueden deberse también a muchas otras causas, pero pueden servirnos de un índice inicial, para orientarnos en la búsqueda de otros más categóricos. h)- Criterios geomorfológicos, fotogeológicos, geofísicos, etc. Cuando se tiene alguno de estos indicios solamente, se declara entonces una “falla dudosa”, con carácter tentativo, hasta tanto se declare o no su presencia con la ayuda de otros criterios.

13 Las diaclasas Las diaclasas son las superficies de fractura, que dividen a las rocas en bloques. En ellas prácticamente no existe desplazamiento relativo, aunque pueden tener un cierto movimiento perpendicular a su superficie, dando lugar a las diaclasas abiertas. Los elementos para fijar la posición de la diaclasa son los mismos que para el estrato, y sus dimensiones pueden ser desde unos centímetros hasta centenares de metros, existiendo sistemas que se extienden por centenares de kilómetros. También pueden alcanzar cientos de metros de profundidad. Las diaclasas pueden clasificarse según su geometría, su exposición en la superficie, por su forma, así como por su origen.

14 Las diaclasas Según su origen las diaclasas pueden ser: Tectónicas Atectónicas Una clasificación de interés para el ingeniero es la que toma como base su posición en la superficie, pudiendo ser : Cubiertas Cerradas Abiertas El estudio de las diaclasas tiene un gran interés práctico en el campo de la ingeniería civil, fundamentalmente en el proyecto y construcción de cimentaciones sobre rocas, presas de bóvedas, túneles, metros, etc.

15 Importancia práctica del estudio de las fallas Sin lugar a dudas la mayor importancia práctica de las fallas radica en que las mismas suelen albergar, con mucha frecuencia, yacimientos minerales de importancia económica. Entre ellos se encuentran las famosas trampas de petróleo. Con relación a la importancia práctica del estudio de las fallas con fines de ingeniería se pueden citar varios aspectos. Uno de los más relevantes es el relacionado con la ubicación de las obras. Resulta especial su análisis cuando se trata de fallas activas, pues como se deduce, puede acarrear serios problemas. El estudio detallado de la ubicación de una falla en una zona dada, permite a los ingenieros trabajar con mayor seguridad, pues la ubicación de una obra o complejo industrial sobre una zona de fallas puede provocarnos los siguientes trastornos: Asentamientos diferenciales provocados por la diferente naturaleza de los materiales a ambos lados de la falla. Cimentaciones sobre rocas milonitizadas. Colapso de obras soterradas durante su perforación. Rotura de tuberías y otras instalaciones soterradas. Anisotropía en el comportamiento estructural de los macizos de rocas. Alteraciones de la circulación de las aguas subterráneas. Fugas de aguas en las presas (en la parte de los hombros) Posibilidad de ocurrencia de deslizamientos de tierra, etc.