12.1: Estrés y Tensión

Las rocas están sujetas a tensiones, principalmente relacionadas con la tectónica de placas pero también con el peso de las rocas superpuestas, y su respuesta a esa tensión es la deformación. En las regiones cercanas a donde convergen las placas, la tensión suele ser compresiva: las rocas están siendo exprimidas. Donde las placas están divergiendo, la tensión es extensiva: las rocas se están separando. En los límites de las placas de transformación, donde las placas se mueven una al lado de la otra, hay esfuerzos laterales o cortantes, lo que significa que hay fuerzas en direcciones opuestas paralelas a un plano. Las rocas tienen respuestas de tensión muy variables al estrés debido a sus diferentes composiciones y propiedades físicas, y porque la temperatura es un factor importante y las temperaturas de las rocas dentro de la corteza pueden variar mucho.

Podemos describir la tensión aplicada a una roca dividiéndola en tres dimensiones, todas en ángulo recto entre sí (Figura\(\PageIndex{1}\)). Si la roca está sujeta únicamente a la presión del entierro, las tensiones en las tres direcciones probablemente serán las mismas. Si está sujeto tanto a fuerzas funerarias como a fuerzas tectónicas, las presiones serán diferentes en diferentes direcciones.

Figura\(\PageIndex{1}\) Representación de la tensión aplicada a las rocas dentro de la corteza. El estrés se puede desglosar en tres componentes. Suponiendo que estamos mirando hacia abajo en este caso, las flechas verdes representan el estrés norte-sur, las flechas rojas representan el estrés este-oeste, y las flechas azules (la que está debajo no es visible) representan el estrés arriba-abajo. A la izquierda, todos los componentes de tensión son iguales. A la derecha, el estrés norte-sur es menor y el estrés arriba-abajo es mayor.

Figura\(\PageIndex{2}\) Los diferentes tipos de respuesta de los materiales geológicos al estrés. Las partes rectas discontinuas son deformaciones elásticas y las partes curvas son deformaciones plásticas. En cada caso la X marca donde se fractura el material. A, el material más fuerte, se deforma relativamente poco y se rompe a un alto nivel de tensión. B, fuerte pero quebradizo, no muestra deformación plástica y se rompe después de relativamente poca deformación elástica. C, el más deformable, se rompe solo después de una tensión elástica y plástica significativa. Los tres diagramas de deformación a la derecha muestran A y C antes de romperse y B después de romperse.

La roca puede responder al estrés de tres maneras: puede deformarse elásticamente, puede deformarse plásticamente y puede romperse o fracturarse. La deformación elástica es reversible; si se elimina la tensión, la roca volverá a su forma original al igual que una goma elástica que se estira y se libera. La deformación plástica no es reversible. Como ya se señaló, diferentes rocas a diferentes temperaturas se comportarán de diferentes maneras para estresarse. Las temperaturas más altas conducen a un mayor comportamiento plástico. Algunas rocas o sedimentos también son más plásticos cuando están mojados. Otro factor es la velocidad a la que se aplica el estrés. Si el estrés se aplica rápidamente (por ejemplo, a causa de un impacto extraterrestre o un terremoto), habrá una mayor tendencia a la fractura de la roca. Algunos tipos diferentes de respuesta a la cepa se ilustran en la Figura\(\PageIndex{2}\).

Los resultados de colocar la roca bajo tensión son muy variables, pero incluyen fracturación, inclinación y plegado, estiramiento y compresión, y fallas. Una fractura es una simple rotura que no implica un movimiento significativo de la roca en ninguno de los lados. La fracturación es particularmente común en la roca volcánica, que se encoge a medida que se enfría. Las columnas de basalto de la Figura\(\PageIndex{3}\) a son un buen ejemplo de fractura. Los lechos a veces son inclinados por fuerzas tectónicas, como se muestra en la Figura\(\PageIndex{3}\) b, o plegados como se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\).

Figura Estructuras\(\PageIndex{3}\) rocosas causadas por diversos tipos de cepas dentro de rocas que han sido estresadas. (A) Fracturación en basalto cerca de Whistler, BC; (B) Inclinación de roca sedimentaria cerca de Exshaw, Alberta; (C) Estiramiento de piedra caliza en Quadra Island, BC. La roca gris claro es caliza y la roca oscura es chert. El cuerpo de roca se ha estirado paralelo a la ropa de cama. El chert, que no es elástico, se ha roto en fragmentos que se llaman boudins; (D) Fallo dentro de lechos de esquisto en McAbee, cerca de Cache Creek, BC. La falla va desde la parte inferior derecha hacia la parte superior izquierda, y el cuerpo superior de la roca ha sido empujado hacia arriba y hacia la izquierda.

Cuando un cuerpo de roca se comprime en una dirección, normalmente se extiende (o estira) en otra. Este es un concepto importante porque algunas estructuras geológicas solo se forman bajo compresión, mientras que otras solo se forman bajo tensión. La mayor parte de la roca en la Figura\(\PageIndex{3}\) c es de piedra caliza, la cual se deforma relativamente fácilmente cuando se calienta. La roca oscura es chert, la cual permanece quebradiza. A medida que la piedra caliza se extendía (paralela al mango del martillo), la piedra quebradiza se vio obligada a romperse en fragmentos para acomodar el cambio de forma del cuerpo de roca. Una falla es un límite rocoso a lo largo del cual las rocas de ambos lados han sido desplazadas una respecto a la otra (Figura\(\PageIndex{3}\) d).

Atribuciones de medios

• Figuras 12.1.1, Figura\(\PageIndex{2}\), Figura\(\PageIndex{3}\): © Steven Earle. CC POR.