modelos analógicos de geología estructural
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Parte de un trabajo que muestra diversos modelos analógicos que se presentan en la geología estructural.TRANSCRIPT
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Introducción
(l uso de los modelos analógicos es una 2erramienta mu! im,ortante en la
visuali#ación ! entendimiento de la de3ormación de las rocas de la corte#a+ La
modelación analógica es una técnica 4ue nos ,ermite re,roducir estructuras
geológicas reales a escala ! simular su evolución utili#ando materiales
an&logos a sus e4uivalentes naturales+ Los modelos analógicos tienen el
,otencial de imitar la realidad geológica en &mbitos es,aciales5 tem,orales !
ocasionalmente reológicos+ Un as,ecto crítico a considerar es si los modelos
tienen una escala adecuada al 3enómeno a anali#arse5 de tal 3orma 4ue la
de3ormación observada en los modelos nos ,ermita com,render meor
geometría5 cinem&tica5 tem,oralidad ! en general el desarrollo de estructuras
naturales+ (ntre menos variables involucradas en los ,rocesos de de3ormación
m&s 3&cilmente se ,ueden re,roducir en modelos analógicos+ (n éste
laboratorio se observar&n varios modelos5 los cuales ilustran los ti,os
,rinci,ales de estructuras 4ue observamos a escala regional en la corte#a de la
tierra
Formación de ,liegues ! cabalgaduras5 en caas de acrílico rellenas con
ca,as de arena+ Modelo de $uencas ! 7ierras 89asin and "ange: con ! sin un basamento
rígido5 usando licra ,ara a,licar extensión o contracción a toda la
corte#a5 o ,or arriba de una #ona de des,egue+ Modelo de 3alla lateral con corte#a rígida ! con corte#a suave5 usando
caas de madera con substrato de madera o de es,ona+Modelo de trans,resión ! de transtensión+
Formación de pliegues y cabalgaduras, en cajas de acrílico rellenascon capas de arena (25 puntos)
$on una coladera distribu!e una ca,a de . mm de 2arina en la base de la ca,a
de acrílico5 no olvides colocar antes la ,laca de acrílico en un extremo de la
caa antes de llenar la ca,a+ Agrega con la coladera una ca,a de ; mm arena
sin coloración5 luego una ca,a de arena de . mm coloreada ! re,ite ; veces+
Luego des,la#a la ca,a de acrílico 2ori#ontalmente 8manteniendo el acrílico en
,osición vertical:+ *oma 3otos antes ! des,ués de concluido el ex,erimento+
/bserva los resultados del ex,erimento ! contesta a las siguientes ,reguntas
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a) <=ué le ,asa a las ca,as a en términos de su cambio de es,esor !
geometría>
(n el ,unto donde se crea el anticlinal los estratos 4ue simulaban el
de,ósito se 2acen m&s gruesos ! cambiaban de lugar5 ,resentando
de3ormación+ $on3orme se iba sometiendo m&s los estratos se iban
2aciendo cada ve# m&s gruesos+ 7in embargo llegó un ,unto donde la
,en?ltima ca,a 4ue logramos colocar se su,er,uso a la ?ltima 4ue
acomodamos5 dando como resultado 4ue la ca,a 4ue estaba en la cima
4uedara con@nada sólo en la ,arte del anticlinal+ ienso 4ue esto se ,udo
deber a dos cosasB la ,rimera es 4ue se ,udo 2aber 3ormado otro anticlinal
encima del 4ue se ,uede observar con 3acilidad5 ,ero las dimensiones
laterales del material no lo ,ermitieronB ! la segunda es 4ue ,udo 2aber
sido un error en la analogía 4ue se 4uiso re,resentar+
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b) )ibua la geometría de los ,liegues ! cabalgaduras 4ue se 3ormaron5
indicando su cinem&tica 8dirección de acortamiento m&ximo en los
,liegues ! dirección de des,la#amiento de las cabalgaduras:+
c) <=ué &ngulo de inclinación tienen las cabalgaduras> <*odas tienen el
mismo &ngulo> <or 4ué si o ,or 4ué no> <Ces ,ares conugados de
cabalgaduras>
(n este ex,erimento sólo se ,udo observar una cabalgadura5 sin
embargo5 de 2aberse 3ormado m&s est&s no tendrían el &ngulo igual5
sino 4ue irían disminu!endo en sentido a donde se ve des,la#ando la
ta,a de acrílico+ *am,oco se observaron ,ares conugados de
cabalgaduras+
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d) <Da! una su,er@cie o #ona de des,egue> <)ónde se locali#a> Indicar en
el dibuo+
ienso 4ue la línea en rojo ,uede ser una su,er@cie de des,egue5 ,ues
las cabalgaduras sólo a3ectan a las ca,as 4ue se encuentran ,or encima
de dic2a su,er@cie+ (n este eem,lo se concentra m&s en la ,arte de la
i#4uierda ,ero si el movimiento 2ubiera seguido 2abría m&s
cabalgaduras abarcando dic2a su,er@cie+
Modelo de Cuencas y Sierras (asin and !ange) y contracción (25
puntos)
Extensión: 7obre la licra sin estirar coloca 2arina en el centro ! reali#a una
marca circular con un vaso+ (stira la licra dos veces su longitud inicial !
observa las 3racturas 4ue se 3orman+ "e,ite este ,rocedimiento con dos o tres
tiras de ,a,el de E x -0 8cm: colocadas ,or encima de la licra ! des,ués
c?brelas con 2arina+
Contracción: (stira la licra dos veces su tamao inicial ! coloca 2arina 2aciael centro+ )ea 4ue se contraiga la licra ! observa las estructuras 4ue se
3orman+ "e,ite este ,rocedimiento con dos o tres tiras de ,a,el de E x -0 8cm:
colocadas ,or encima de la licra ! c?brelas con 2arina+ No olvides tomar
3otogra3ías antes5 durante ! des,ués del ex,erimento+ /bserva ! com,ara en
una tabla lo 4ue obtuviste con los dos modelos 8con ! sin tiras de ,a,el: ! sus
dos variantes 8contracción ! extensión: ! res,onde a lo siguiente
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a) <=ué ti,o de 3racturas se 3orman durante la extensión> <=ué orientación
tienen estas estructuras> <Una sola orientación dominante>
7e 3orman 3racturas ,or tensión5 las cuales llevan una orientación
,re3erencial ortogonal a la dirección de donde se est& 2aciendo el
es3uer#o+ (n ocasiones5 debido a 4ue 2abía !a muc2as 3racturas eles3uer#o 2acía 4ue otras 3racturas secundarias “crecieran” o surgieran
de las ,rinci,ales5 uniendo una o m&s 3racturas+ (sto se debe a 4ue
mientras m&s aumenta el ,unto de 3ractura el es3uer#o 4ue es a,licado
es menor+
$om,arando la estructura 3ormada en el ex,erimento analógico con un
cinturón de cabalgaduras+
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b) <=ué di3erencias res,ecto a la orientación de las 3racturas observas
2acia los bordes de la licra ! en la ,arte central> 7i ves un cambio <A
4ué crees 4ue se debe>
(n nuestro ex,erimento no se nota un gran cambio exce,tuando el
2ec2o de 4ue las 3racturas 3ormadas en los bordes son m&s ,e4ueas+uedo deducir 4ue esto se debe a 4ue los vectores de es3uer#os son
desiguales5 a com,aración de los 4ue se encuentran en el centro 8los
cuales son m&s semeantes:+ (sto 2ace 4ue las 3racturas de los borden
no se abran tanto debido a 4ue no 2a! una 3uer#as iguales en sentidos
o,uestos+
c) <$u&les son las di3erencias en el modelo de extensión ! en el de
com,resión5 cuando se tienen las 2oas de ,a,el ! cuando no> (x,lica
los E casos ! 4ué di3erencias observaste en la 3ormación de 3racturas+
"rimer Caso# (n la extensión ,odemos ver ,rinci,almente 3racturas,rimarias ! secundarias5 las cuales son m&s grandes en los centros ! se
abren de acuerdo a la dirección de la de3ormación+
Segundo Caso# (n la com,resión se ,udieron observar m&s 4ue nada
cabalgaduras las cuales se 3orman ,or la sobre ,osición de las ca,as 4ue
se van des,la#ando con3orme al es3uer#o+ *ambién se ,udieron observar
algunas 3racturas ,aralelas ! oblicuas a dic2as cabalgaduras+
$ercer Caso# (n la extensión con ,a,elitos como basamento ,udimos
observar el mismo com,ortamiento 4ue el de la extensión normal5 sin
embargo en las #onas donde 2abía ,a,el no se 2allaban 3racturas o m&sbien las 3racturas “rodeaban” el ,a,el+
Cuatro Caso#
d) 7eg?n la teoría de los 3ractales5 cuando se tienen distribuciones
3ractales5 se tienen ,ocas estructuras de gran tamao ! muc2as de
menor tamao+ Investiga la teoría de la distribución 3ractal ! eem,los
geológicos de ésta distribución </bservas alg?n com,ortamiento 3ractal
en tu modelo> (x,lica la distribución de las 3racturas+
Los 3ractales son estructuras geométricas 4ue se re,iten en numerosasveces5 di3erentes tamaos ! di3erentes orientaciones+ (sto 2ace 4ue las
estructuras geométricas se re,iten cuando son de menor tamao+ (sto
se ,uede ver en diversos eem,los en la naturale#a+
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e) "e,resenta la orientación ,re3erencial de las 3racturas al @nal del
ex,erimento en la roseta estructural de la Figura .+
Modelo de %alla lateral rectilínea con corte&a rígida y con corte&a
sua'e (25 puntos)
Arma la caa de madera con sus res,ectivas ,ie#as5 coloca una ca,a de 1 mm
de arena a,lan&ndola con ,ie#a de madera ! sobre la arena coloca una ca,a
de 2arina de . mm cerniéndola con coladera ! a,lana su su,er@cie con caa
lisa+
Las 3allas desarrollan una serie de 3racturas secundarias cu!a orientación !
cinem&tica acusan el sentido de des,la#amiento sobre la 3alla+ Las 3racturas
secundarias ,ueden ser de ci#alla 8" ! "G así como : o extensionales 8*:+ 7i " !
se con3unden5 la inter,retación del sentido de ci#alla es incorrecta5 ,or lo 4ue
una observación cuidadosa de su desarrollo es mu! im,ortante en la
inter,retación de la cinem&tica de las 3allas+ Figura -+
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Mueve un blo4ue con la 3uer#a de tu dedos ! dea @o el otro con los dedos de
la otra mano5 en cuatro ,asos el ,rimero mu! suave con una des,la#amiento
de - mm5 otro ,aso suave de . mm5 uno m&s de - cm ! @nalmente uno de 1
cm+ Da# observaciones cuidadosas de las 3racturas en la su,er@cie des,ués de
cada incremento del des,la#amiento ! toma una 3otogra3ía en cada ,aso del
ex,erimento+ "es,onde a lo siguiente
a) ara el modelo con corte#a rígida5 elabora un diagrama en donde
indi4ues ! ex,li4ues el desarrollo de las estructuras "5 "H5 ! *+ (x,lica
cómo 3ue la secuencia de su ocurrencia+ <$u&les 3racturas a,arecen
antes ! cu&les des,ués> <$u&ndo ocurre des,la#amiento sobre el ,lano
de la 3alla ,rinci,al>
Las líneas azules re,resentan3racturas R y P5 las verdes
3racturas T ! las moradas
3racturas R’
7e ,uede ver 4ue 2a! un
,orcentae similar de 3racturas " !
*5 algunas 3racturas cambian de
dirección ! crecen otras 3racturas a
,artir de las ,rinci,ales+
(n el estado @nal5 ,odemosobservar 4ue !a 2a! un ma!or
n?mero de 3racturas *5 las
3racturas " se mantuvieron ,ero en
ellas crecieron 3racturas "H+ *odas
las 3racturas siguen una tendencia
en cuento a orientación5 es decir5
se tienes 3racturas "H leos de la
línea de 3alla5 mientras 4ue las * !
las " se concentran sobre dic2a
línea+
b) <$u&l es la di3erencia entre los dos modelos 8cuando se tiene corte#a
rígida ! corte#a suave:> <=ué 3racturas de ci#alla secundarias son las
m&s abundantes en cada caso ! en cada ,aso de la de3ormación>
La di3erencia a una corte#a suave es 4ue las 3racturas " son muc2o m&s
3recuentes5 !5 al menos en la re,resentación analógica 4ue reali#amos5
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las distintas 3racturas " ! * se unieron e 2icieron una 3ractura ,aralela a
la línea de 3alla5 al contrario de las de corte#a rígida5 las cuales seguían
m&s o menos una tra!ectoria asintótica a la línea de 3alla+
c) <(s lo mismo si reali#as el ex,erimento 2acia la derec2a o 2acia la
i#4uierda> (x,lica ,or4ué
(s relativamente lo mismo5 sólo cambia la dirección de las 3racturas ! el
sentido del crecimiento de las 3racturas secundarias+ 7e ,uede ver en el
modelo de la @gura de abao 4ue las 3racturas siguen cierta tra!ectoria
de,endiendo de 2acia dónde se muevan las ,lacas+
d) *oma una 3oto del modelo de 3alla lateral con corte#a suave des,ués de
la de3ormación ! com,ara con el diagrama del a: ! ex,lica ,or 4ué se
observan di3erencias ! a 4ué se deben+
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$omo !a se dio anteriormente5 las 3racturas en la su,er@cie suave
tienden a ser m&s del ti,o " ! *5 adem&s de ser m&s ,e4ueas !
encontrarse m&s untas unas de otras5 al contrario de las de la corte#a
rígida5 las cuales son m&s grandes ! 2a! bastantes m&s del ti,o "H
e) "e,resenta la orientación ,re3erencial de las 3racturas en la roseta
estructural de la Figura . ,ara los estadios - ! E ,ara corte#a rígida !
corte#a suave+
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Modelo de %allas laterales cur'adas# transpresión y de transtensión
(compresión y compresión oblicua) (25 puntos)
Arma la caa de madera con sus res,ectivas ,ie#as5 coloca una ca,a de 1 mm
de arena ! sobre la arena coloca una ca,a de 2arina de . mm5 alisa la cima de
la ca,a de 2arina con una caa+ Mueve un blo4ue ! dea @o el otro ! desarrolla
lo siguiente
a) Da# un diagrama indicando solo las tra#as de las 3allas de ,rimer orden
8a la escala del modelo: ! sus cinem&tica+ Indica claramente en el
diagrama los cambios de orientación ! cinem&tica de las 3allas,rinci,ales+
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(n un estado
inicial5 las
3racturas
,rimarias son
las 4ue se
re,resentan
en azul 5 ! las
rojas
3racturas
secundarias+Las 3racturas
de segundo
orden
“crecen” de
las de ,rimer
orden5 ! las
,rimeras
mencionadas
tienden a
tomar una
dirección
,aralela a la
curva de
3alla+
Al no tener
una
3otogra3ía
4ue ,odría
re,resentar
bien lo 4ue
ocurre no
,ude reali#ar
el diagrama
corres,ondiente5 sin
embargo5 las
3racturas de
,rimer orden
se abren
cada ve#
m&s ! las de
segundo
orden se
vuelven m&s
numerosas+
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b) <Da! cambios en la elevación en ciertas #onas de la 3alla> <=ué ti,os de
cambios en cada caso 8elevación ,ositiva o negativa:> <$ómo se
correlacionan éstos cambios de elevación con la cinem&tica en los
segmentos curvos de las 3allas>
(n ambos casos 2a! cambios de elevación5 !a 4ue el material “rellena” ose sale de las concavidades 4ue ,resentan las 3allas laterales curvas+ A
,esar de esto las 3racturas no son del todo a3ectadas ,or este 2ec2o
visto trasversalmente+
c) (labora un diagrama en donde indi4ues ! ex,li4ues el desarrollo de las
3racturas secundarias "5 "H5 ! *+ (x,lica cómo 3ue la secuencia de su
ocurrencia en las #onas de com,resión ! extensión oblicua+
$omo !a mencioné anteriormente5 no cuento con buenas 3otogra3ías
donde ,odría construir un diagrama5 sin embargo ,ude notar las
3racturas 4ue se iban 3ormando ! lo dibué+
Las 3racturas R est&n de color azul 5 las T en rojo ! las R’ en verde+
odemos observar cómo las 3racturas " ! * se 3orman ,rimero ! las "H
serían m&s bien como 3racturas secundarias 4ue a!udan a “conectar.
las 3racturas " ! * ,ara 3ormar una 3ractura 4ue se asemea a la línea de
3alla curvada lateral+
d) $om,ara la 3ormación ! geometría de las estructuras "5 "H5 ! * delmodelo ; ! del modelo E+ (x,lica a 4ué se deben las di3erencias entre
los modelos+ <7e observa una distribución 3ractal en el tamao de las
3racturas en ambos casos>
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Las dos di3erencias ,rinci,ales en ambos modelos son 4ue una ,resenta
elevación mientras 4ue la otra no ! 4ue las 3racturas " son m&s
abundantes en 3allas laterales curvadas5 !a 4ue dic2as 3racturas se
asemaan m&s a la línea entre ambas ,lacas+
e) "e,resenta la orientación ,re3erencial de las 3racturas en la roseta
estructural como se indica en la Figura . ,ara trans,resión !
transtensión ,ara los estadios @nal e inicial del ex,erimento+
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