10-Deformacion ductil

Geología Estructural
2012
Deformación dúctil - 1
Foliación y lineación
Concepto de fábrica. Desarrollo de anisotropías. Tectonitas, tectonitas S, L y LS.
Definición de foliación, elementos de fábrica que la definen. Foliación primaria,
diagenética y secundaria. Clivaje de roca, dominio del clivaje y dominio del microlitón.
Clasificación morfológica de foliaciones secundarias. Foliación continua y espaciada,
clivaje y esquistosidad.
Clivaje pizarreño , características, clivaje en lápiz.
Clivaje disyuntivo, características, su relación con pliegues, refracción del clivaje.
Clivaje de crenulación, características, pliegues asociados.
Esquistosidad, características, reconstrucción de pliegues a partir de la foliación.
Bandeamiento, primario y secundario. Bandeamiento por diferenciación química y
tectónico (por estiramiento de clastos, por transposición, por cizallamiento)
Lineaciones, tipos: por intersección, alargamiento, mineralógica, microplegamiento,
varillas y boudinage.
Deformación continua vs deformación
discontinua
Inicial
Dúctil
Continua
homogénea
D.homogénea: Las líneas
permanecen rectas y
paralelas después de la
deformación.
Ej. Amplias zonas afectadas
por clivaje y foliación
metamórfica
Frágil
D.heterogénea. No lo
hacen.
Ej. Pliegues y zonas de
cizalla dúctil
Discontinua
Continua
heterogénea
Dependencia de la escala
Deformación dúctil
Estudio de la
deformación
continua tanto
homogénea como
heterogénea.
• Estudio de las rocas
deformadas (tectonitas).
• Propio de condiciones
metamórficas.
• Escalas micro y
mesoscópicas
(Microtectónica).
Fábrica
Es la configuración
espacial y geométrica
completa de todos los
componentes que
forman la roca (Hobbs,
1976).
•
Orientaciones cristalográficas
preferenciales.
•
Textura: geometría de las
partículas que componen la
roca: su tamaño, forma y
ordenamiento (Sander, 1930).
También se denomina
microfábrica ó microestructura.
•
Estructura: presencia de
pliegues, foliaciones,
lineaciones, bandas de distinta
composición.
Los elementos de fábrica que se repiten en la roca
Desarrollo de anisotropías por deformación
En cizalla pura
Por encima de un 30% de
acortamiento
=
En cizalla simple
Por encima de un γ ≈ 0,7 (ψ ≈
35°)
ψ
=
Deformación dúctil
homogénea en un
material cristalino.
Se comprueba
experimentalmente
• Aparición de una
anisotropía estructural
planar o lineal, que
crece y se multiplica
con la deformación.
Desarrollo de anisotropías por deformación
En cizalla pura
Con aproximadamente un 50%
de acortamiento
=
En cizalla simple
Con una deformación por
cizalla γ ≈ 1,4 (ψ ≈ 70°)
=
ψ
Deformación dúctil
homogénea en un material
cristalino.
Se comprueba
experimentalmente que
• Tiende a desaparecer
la traza de anisotropías
anteriores.
Tectonitas
Definición
• Término creado por
Bruno Sander en 1930.
Rocas conteniendo una
prominente fábrica
tectónica penetrativa.
• Han sido deformadas
de tal manera que
ninguna parte de la
roca ha escapado a la
deformación (a escala
del afloramiento).
Tectonitas
Tipos de tectonitas
TECTONITAS S *: Dada por
estructuras planares (o
curviplanas). * S-Surface.
B.Sander (1930), Turner y Weis
(1963).
Superficies S son planares,
paralelas y penetrativas. No
importa que elemento la
origina.
Por ejemplo
Esquistosidad, clivaje.
Bandeamiento en gneises.
Conglomerados con clastos
aplastados.
Tectonitas
Tipos de tectonitas
TECTONITAS S
TECTONITAS L: Dada por
estructuras lineares. Distintos
tipos de lineaciones.
TECTONITAS LS: Dadas por
ambas, estructuras planares y
lineares.
Foliación
Definición
Según el Léxico Tectónico Internacional (IGCP):
• Anisotropía planar cerradamente espaciada,
tanto primaria como secundaria de las rocas.
Otra definición equivalente (Mead 1940)
• Propiedad de las rocas según la cual se
rompe a lo largo de superficies
aproximadamente paralelas.
Foliación
Tipos de foliación
• Primaria
• Diagenética
• Secundaria
Foliación Primaria
Estructura relacionada al
proceso original formador
de la roca.
Por ejemplo:
• Estratificación.
• Láminas de flujo en rocas
ígneas.
• Folias eutaxíticas en
ignimbritas.
Foliación Primaria
Foliación primaria por
laminación
entrecruzada.
Sucesiones
continentales
cretácicas del Grupo
Chubut.
Foliación primaria por flujo
Fluidalidad planar en lavas traquíticas determinada por la
orientación de prismas de feldespatos.
Foliación primaria en ignimbritas.
Folias eutaxíticas
Foliación
Tipos de foliación
• Primaria
• Diagenética
• Secundaria
Foliación Diagenética
Por paralelismo de granos de
mica debido a la
compactación diagenética
por carga litostática.
Por ejemplo:
• Fisilidad en lutitas.
Se genera por rotación pasiva no
tectónica .
Foliación
Tipos de foliación
• Primaria
• Diagenética
• Secundaria
Foliación Secundaria
Debido a la deformación
posterior a la formación de
la roca.
• Clivaje
• Esquistosidad
• Bandeamiento.
Elementos de fábrica que pueden definir la
foliación
a. Capas de distinta
composición.
b. Orientación
preferencial de
minerales laminares
(ej. mica).
c. Orientación
preferencial de
granos deformados
(ej. cuarzo,
carbonatos).
Passachier y Trouw, 1996
Elementos de fábrica que pueden definir la
foliación
d. Variaciones en el tamaño
de grano.
e. Orientación preferente
de minerales laminares
en una matriz sin
orientación preferente
(ej. micas en cuarcitas
micáceas).
f. Orientación preferente de
agregados minerales
lenticulares.
Elementos de fábrica que pueden definir la
foliación
g. Orientación preferente
de fracturas o
microfallas (ej. en
cuarcitas de bajo
grado).
h. Combinación de
elementos de fábrica a,
b y c (comunes en
rocas metamórficas).
Clasificación de
foliaciones
secundarias
Problemas de
terminología
y del tipo de
clasificación usada
por distintos autores y
escuelas.
•
Distintos nombres para la misma
estructura. (Ej. esquistosidad,
clivaje ó foliación vs.
bandeamiento).
•
El mismo nombre para distintas
estructuras (Ej. foliación, para
todas las anisotropías planares o
solo para estructuras
secundarias).
•
Connotaciones genéticas en la
nomenclatura (Ej. clivaje de
fractura, clivaje strain-slip).
Clasificación de
foliaciones
secundarias
Problemas de
terminología
y del tipo de
clasificación usada
por distintos autores y
escuelas.
•
Por ello, se emplean
clasificaciones descriptivas
morfológicas.
•
Se basan en la forma y
ordenamiento de los elementos de
fábrica.
Son usadas las clasificaciones de
Powell (1979), Borradaile et al.
(1982) modificada por Passachier y
Trouw (1996), Twiss y Moores
(1992).
Foliaciones secundarias.
• Las foliaciones secundarias, a excepción del
bandeamiento, se designan en sentido amplio como
clivaje de roca.
• El microscopio electrónico, ha revelado que el clivaje
posee una estructura en dominio (domainal structure).
Estructura en dominios
Allmendinger, 1987
Foliaciones secundarias.
Estructura en dominios: alternancia de dominios de clivaje
y dominios de microliton ó microlitones
Dominio del clivaje: zonas con una fuerte orientación
preferencial de minerales planares como micas, clorita,
sericita. También denominados dominios M (Mica).
Dominios de microliton: Constituido por minerales
equigranulares como cuarzo y feldespatos. También
denominados dominios QF.
Clasificación morfológica de la foliación
secundaria (clivaje en sentido amplio)
Foliación continua
(100% dominio de
clivaje)
Grano fino (pelítico):
Clivaje sensu
stricto
Grano grueso (visible a ojo
desnudo):
Esquistosidad
Clivaje continuo
•Clivaje pizarreño
(slaty cleavage).
Esquistosidad
continua
Foliación espaciada
(menos del 100% de la
roca)
Clivaje espaciado
•Clivaje disyuntivo
•Clivaje de
crenulación
Esquistosidad
espaciada
Powell (1979), Borradaile et al. (1982) modificada por Passachier y
Trouw (1996).
Clasificación morfológica de la foliación
secundaria (clivaje en sentido amplio)
Passachier y Trouw (1996).
Passachier y Trouw (1996).
Foliación continua
grano fino
•
Se desarrolla en rocas pelíticas
afectadas por metamorfismo de
bajo grado.
•
El grano es muy fino (< 0,5 mm).
•
La roca puede ser dividida en
hojas, láminas, folias
perfectamente planas sin que la
roca pierda su cohesión interna.
•
Por esta propiedad ha sido usada
para techar.
Clivaje Pizarreño
(slaty cleavage)
Foliación continua
grano fino
Foliación o clivaje
Pizarreño
(slaty cleavage)
Foliación continua
grano fino
Clivaje Pizarreño
(slaty cleavage)
Otras denominaciones
: pizarrosidad o
apizarramiento, clivaje
de plano axial.
Denominación
genética: clivaje de
flujo, no es correcta.
Clivaje Pizarreño
(slaty cleavage)
Se reconocen distintas etapas (Ramsay y
Huber 1983):
(en forma simplificada)
a) Condición indeformada inicial.
b) Pérdida de volumen por
reorientación de granos y
expulsión de agua.
c) Clivaje embrionario. Clivaje por
recristalización menor y solución
por presión. Intersección entre S0
y S1 da el clivaje en lápiz.
d) Buen desarrollo del clivaje
pizarreño.
Clivaje Pizarreño
(slaty cleavage)
Se reconocen distintas etapas (Ramsay y
Huber 1983):
(en forma simplificada)
a)
b)
c)
d)
Clivaje en lápiz.
Clivaje embrionario.
Estado de clivaje con lineación por intersección.
Clivaje bien desarrollado con lineación mineral.
Foliación espaciada
de grano fino
Clivaje Disyuntivo
(disjunctive
cleavage)
Cuando no hay una
fábrica mineral o
anisotropía
preexistente.
• Dominio del clivaje:
discontinuidades con aspecto
de fracturas, paralelas a
anastomosadas, estilolíticas a
suaves, a menudo ocupadas por
material carbonático o arcilloso.
• El espaciamiento típico del
clivaje es entre 1 y 10 cm.
• Se desarrolla típicamente en
rocas sedimentarias no
metamorfizadas o con débil
metamorfismo.
• Se denominaba clivaje de
fractura ó también falso clivaje.
Clivaje Disyuntivo
(disjunctive
cleavage)
• Origen discutido.
• No son fallas.
• Puede originarse por solución
por presión, por fracturamiento
hidráulico, por diaclasamiento
en la exhumación.
Orientación del clivaje disyuntivo en pliegues
(a) Clivaje de plano axial
(b) Clivaje en abanico
(c) y (d) Refracción del
clivaje
(d)
Price y Cosgrove, 1990
Refracción del clivaje
Allmendinger, 1987
Refracción del
clivaje
Geometría curviplana
Allmendinger, 1987
Foliación espaciada grano fino.
Clivaje de crenulación
(crenulation cleavage)
Se desarrolla en rocas donde ya existe una fábrica mineral o
anisotropía preexistente.
Gray 1979
Foliación
espaciada
grano fino
Clivaje de
crenulación
(crenulation
cleavage)
Price y Cosgrove, 1990
• Espaciamiento el clivaje: entre
0,1 mm y 5 cm.
• El dominio de clivaje: puede ser
discreto o zonal.
Foliación espaciada
grano fino
Clivaje de crenulación
(crenulation cleavage)
Formas diferentes
A. En zig-zag
B. Micropliegues
simétricos
C. Sin charnela
(Microcoulisse
folds)
D. Asimétricos
E. Estructura
sigmoidal
Nicolas, 1987
Foliación espaciada
grano fino
Clivaje de
crenulación
(crenulation
cleavage)
Se origina probablemente por :
• Solución por presión en cuarzo y
carbonatos.
• Rotación mecánica de
filosilicatos por
microplegamiento.
Ha sido denominado (en desuso):
• Strain-slip cleavage (Rickard
1961).
• Esquistosidad de plieguefractura (franceses).
Foliación espaciada
grano fino
Clivaje de
crenulación
(crenulation
cleavage)
Nicolas, 1987
Originado por solución por
presión.
Clivaje de crenulación
Superficies crenuladas
Esquistosidad
•
Poseen grano medio (1 a 10 mm)
con escamas de mica visibles en
muestra de mano.
•
Son resultado de metamorfismo de
medio a alto grado en rocas
sedimentarias pelíticas o
volcánicas.
•
Mayor recristalización que en las
pizarras.
•
Se rompe en láminas tabulares
groseras pero notorias.
Esquistosidad
a. Clivaje pizarreño: minareales cuarzo-feldespáticos en
blanco, y micáceos en negro.
b. Esquisto micáceo con granate.
Nicolas, 1987.
Reconstrucción de pliegues a partir de la
foliación
Billings, 1972
Reconstrucción de pliegues a partir de la foliación
Billings, 1972
Bandeamiento
• Disposición en bandas de distinto color o tonalidad
que expresan una distinta composición o textura,
resultante de una gran variedad de procesos (en el
sentido norteamericano).
• Bandeamiento primario: en rocas sedimentarias e
ígneas.
• Bandeamiento secundario: en condiciones
metamórficas (denominado foliación por la escuela
inglesa).
Bandeamiento metamórfico
El bandeamiento en condiciones metamórficas puede
tener distinto origen:
1. Diferenciación química
(Gneises y migmatitas)
2. Bandeado tectónico
a. Por estiramiento de clastos
b. Por transposición
c. Por cizallamiento (Milonitas)
Diferenciación
química (Gneises y
migmatitas)
Bandeado gnéisico.
Por recristalización bajo
un metamorfismo de grado
medio a alto.
Las bandas, con minerales
de grano grueso, definidas
por su composición,
orientación preferente de
minerales y lentes de
agregados minerales.
Bandeado migmatítico.
En rocas sometidas a
inyección de fundidos
magmáticos
Bandeado en gneis granítico
milonítico, con porfiroclastos de
feldespato (blanco) y cintas de cuarzo
con mica.
Davis y Reynolds, 1984
Bandeamiento
metamórfico
2. Bandeado
tectónico
a. Bandeado lenticular
por aplastamiento
(flattening) con
estiramiento de
guijarros,
fragmentos
piroclásticos, o
presencia de
boudines de rocas
más competentes.
Davis y Reynolds, 1984
Lentes de cuarzo por aplastamiento y
estiramiento de clastos de grava en
conglomerados. Nicolas, 1987
Bandeamiento
metamórfico
2. Bandeado tectónico.
b. Por transposición de la
foliación.
Es el proceso de
T remoción de una
foliación
estratificación) y su
transformación en otra
A) Plegamiento isoclinal
B) Atenuación de los
limbos y aislamiento
de las charnelas
C) pseudoestratigrafía
Price y Cosgrove 1988
Bandeamiento
metamórfico
2. Bandeado tectónico. b. Por
transposición de la estratificación
A) Plegamiento flexural de capas de
distinta competencia.
T
B) Pliegues cerrados y desarrollo de
clivaje.
C) Atenuación y ruptura de limbos de
pliegues isoclinales.
D) Aplanamiento de la secuencia y
creación de la pseudo-estratigrafía.
Davis y Reynolds, 1984
Bandeamiento
metamórfico
2. Bandeado
tectónico
b. Por transposición
Segmentación de
microlitones.
Estiramiento.
Generación de
lentes en la matriz
a partir de los
flancos estirados
que da lugar al
bandeamiento.
Nicolas 1987
Bandeamiento
metamórfico
2. Bandeado
tectónico
Plegamiento
similar isoclinal.
b. Por transposición
Segmentación de
los pliegues por
adelgazamiento
de los flancos.
Estiramiento y
dispersión de
charnelas
intrafoliales
generando un
bandeamiento
tectónico.
Nicolas 1987
Bandeado tectónico por transposición
Bandeamiento
metamórfico
2. Bandeado
tectónico
b. Por cizalla
Nicolas 1987
Bandeado lenticular en una zona de cizalla que afecta a
un granito y sus enclaves.
Lineaciones
• Elementos estructurales lineales a escala
mesoscópica que se presentan en una roca
deformada.
• Son trazas inscriptas en planos de foliación.
• Es una estructura penetrativa (las estrías no
son lineaciones).
Lineaciones
Tipos de
lineaciones
Ramsay y Huber,
1983
Lineaciones
(a) Lineaciones de
intersección
(b) Lineaciones de
micropliegues
Nicolas 1987
Lineaciones
Lineaciones de
varillas (rods)
(a). Varillas por
estiramiento de objetos
aislados (ej. cantos
rodados).
b). Varillas por lentes
intrafoliares.
(c) Varillas por
boudinage de capas
competentes
Nicolas 1987