12.3: Fracturación y fallas

Un cuerpo de roca quebradiza, ya sea porque está frío o por su composición, o ambos, es probable que se rompa en lugar de doblarse cuando se somete a tensión, y el resultado es fracturar o fallar.

Fracturación

La fracturación es común en rocas cercanas a la superficie, ya sea en rocas volcánicas que se han encogido al enfriarse (Figura\(\PageIndex{3}\) a), o en otras rocas que han sido expuestas por la erosión y se han expandido (Figura\(\PageIndex{1}\)).

Figura\(\PageIndex{1}\) Granito en el área de Coquihalla Creek, B.C. (izquierda) y arenisca en Nanoose, B.C. (derecha), ambos mostrando fractura que ha resultado de la expansión por remoción de roca suprayacente.

Figura\(\PageIndex{2}\) Una representación de juntas desarrolladas en el área de bisagra de rocas plegadas. Tenga en cuenta que en esta situación algunos tipos de rocas tienen más probabilidades de fracturarse que otros.

Una fractura en una roca también se llama articulación. No hay movimiento de lado a lado de la roca en ninguno de los lados de una articulación. La mayoría de las juntas se forman donde un cuerpo de roca se está expandiendo debido a la presión reducida, como muestran los dos ejemplos de la Figura\(\PageIndex{1}\), o donde la roca misma se está contrayendo pero el cuerpo de roca sigue siendo del mismo tamaño (la roca volcánica de enfriamiento en la Figura\(\PageIndex{3}\) a). En todos estos casos, el régimen de presión es uno de tensión en lugar de compresión. Las juntas también pueden desarrollarse donde se está plegando la roca porque, mientras que el plegado suele ocurrir durante la compresión, puede haber algunas partes del pliegue que están en tensión (Figura\(\PageIndex{2}\)).

Figura\(\PageIndex{3}\) Una representación de juntas desarrolladas en una roca que está bajo tensión.

Finalmente, las juntas también pueden desarrollarse cuando la roca está bajo compresión como se muestra en la Figura\(\PageIndex{3}\), donde hay tensión diferencial en la roca, y los conjuntos de juntas se desarrollan en ángulos a las direcciones de compresión.

Fallos

Una falla es un límite entre dos cuerpos de roca a lo largo del cual ha habido movimiento relativo (Figura\(\PageIndex{3}\) d). Como discutimos en el Capítulo 11, un sismo implica el deslizamiento de un cuerpo de roca más allá de otro. Los sismos no necesariamente ocurren en fallas existentes, pero una vez que ocurre un terremoto, existirá una falla en la roca en esa ubicación. Algunas fallas grandes, como la Falla de San Andrés en California o la Falla Tintina, que se extiende desde el norte de B.C. a través del centro de Yukón y hasta Alaska, muestran evidencia de cientos de kilómetros de movimiento, mientras que otras muestran menos de un milímetro. Para estimar la cantidad de movimiento en una falla, necesitamos encontrar alguna característica geológica que se muestre en ambos lados y haya sido compensada (Figura\(\PageIndex{4}\)).

Figura\(\PageIndex{4}\) A falla (línea discontinua blanca) en rocas intrusivas en la isla Quadra, B.C. El dique rosa ha sido compensado por la falla y la extensión del desplazamiento se muestra por la flecha blanca (aproximadamente 10 centímetros). Debido a que el otro lado de la falla se ha movido hacia la derecha, esta es una falla del lado derecho. Si la foto hubiera sido tomada desde el otro lado, la falla seguiría pareciendo tener un desplazamiento lateral derecho.

Existen varios tipos de fallas, como se ilustra en la Figura\(\PageIndex{5}\), y se desarrollan bajo diferentes condiciones de estrés. Los términos pared colgante y espacio para los pies en los diagramas se aplican a situaciones en las que la falla no es vertical. El cuerpo de roca sobre la falla se llama pared colgante, y el cuerpo de roca debajo de él se llama el espacio para los pies. Si la falla se desarrolla en una situación de compresión, entonces será una falla inversa porque la compresión hace que la pared colgante sea empujada hacia arriba en relación con el espacio para los pies. Si la falla se desarrolla en una situación de extensión, entonces será una falla normal, porque la extensión permite que la pared colgante se deslice hacia abajo con relación al espacio para los pies en respuesta a la gravedad.

La tercera situación es donde los cuerpos de roca se deslizan lateralmente uno con respecto al otro, como es el caso a lo largo de una falla de transformación (ver Capítulo 10). Esto se conoce como falla de golpeo-deslizamiento porque el desplazamiento es a lo largo del “golpe” o la longitud de la falla. En fallas de huelga-deslizamiento el movimiento suele ser solo horizontal, o con un componente vertical muy pequeño, y como se discutió anteriormente el sentido del movimiento puede ser lateral derecho (el lado lejano se mueve hacia la derecha), como en las Figuras 12.12 y 12.13, o puede ser lateral izquierdo (el lado lejano se mueve hacia la izquierda). Las fallas de transformación son fallas de golpeo y deslizamiento.

Figura\(\PageIndex{5}\) Representación de fallas inversas, normales y de huelga-deslizamiento. Las fallas inversas ocurren durante la compresión mientras que las fallas normales ocurren durante la extensión. La mayoría de las fallas de huelga-deslizamiento están relacionadas con los límites de transformación.

En áreas que se caracterizan por la tectónica extensional, no es raro que una parte de la corteza superior disminuya con respecto a las partes vecinas. Esto es típico a lo largo de zonas de rifa continental, como el Gran Valle del Rift de África Oriental o en partes de Islandia, pero también se ve en otros lugares. En tales situaciones un bloque caído abajo se conoce como graben (alemán para zanja), mientras que un bloque adyacente que no disminuye se llama horst (alemán para montón) (Figura\(\PageIndex{6}\)). Hay muchos caballos y grabens en el área de Cuenca y Cordillera del oeste de Estados Unidos, especialmente en Nevada. Parte de la región del Valle de Fraser de B.C., en el área alrededor de Sumas Prairie es un graben.

Figura\(\PageIndex{6}\) Representación de estructuras graben y horst que se forman en situaciones extensionales. Todas las fallas son fallas normales.

Figura\(\PageIndex{7}\) Representación de una falla de empuje. Parte superior: antes de fallar. Abajo: después de un desplazamiento significativo de fallas.

Un tipo especial de falla inversa, con un plano de falla de ángulo muy bajo, se conoce como falla de empuje. Las fallas de empuje son relativamente comunes en áreas donde se han creado montañas de cinturón plegable durante la colisión continente-continente. Algunos representan decenas de kilómetros de empuje, donde gruesas láminas de roca sedimentaria han sido empujadas hacia arriba y sobre otra roca (Figura\(\PageIndex{7}\)).

Existen numerosas fallas de empuje en las Montañas Rocosas, y un ejemplo bien conocido es el McConnell Thrust, a lo largo del cual se ha empujado una secuencia de rocas sedimentarias de unos 800 metros de espesor por unos 40 kilómetros de oeste a este (Figura\(\PageIndex{8}\)). Las rocas empujadas varían en edad desde el Cámbrico hasta el Cretácico, por lo que en el área alrededor del monte. La roca Yamamnuska de edad cambriana (alrededor de 500 Ma) ha sido empujada sobre, y ahora se encuentra sobre la roca envejecida en el Cretácico (alrededor de 75 Ma) (Figura\(\PageIndex{9}\)).

Figura\(\PageIndex{8}\) Representación del empuje de McConnell en la parte oriental de las Montañas Rocosas. La roca dentro de la zona desteñida ha sido erosionada

Figura\(\PageIndex{9}\) El empuje de McConnell en el monte. Ymnuska cerca de Exshaw, Alberta. Las rocas carbonatadas (piedra caliza) de la edad cámbrica han sido empujadas sobre la parte superior de la piedra fangosa

Ejercicio 12.2 Tipos de fallas

Figura\(\PageIndex{10}\)

Las cuatro imágenes son fallas que se formaron en diferentes escenarios tectónicos. Identificar el tipo de falla nos permite determinar si el cuerpo de roca estaba bajo compresión o extensión al momento de fallar. Complete la tabla a continuación las imágenes, identificando los tipos de fallas (normales o invertidas) y si cada una se formó bajo compresión o extensión.

Tipo de falla y situación tectónica

Arriba a la izquierda:

Abajo a la izquierda:

Arriba a la derecha:

Abajo a la derecha:

Consulte el Apéndice 3 para el Ejercicio 12.2 respuestas.

Atribuciones de medios

• Figura\(\PageIndex{1}\), 12.3.2, 12.3.3, 12.3.4, 12.3.6, 12.3.7, 12.3.8, 12.3.9: © Steven Earle. CC POR.
• Figura\(\PageIndex{5}\): “Tipos de Fallas” por el Servicio de Parques Nacionales. Adaptado por Steven Earle. Dominio público.
• Figura\(\PageIndex{10}\) (todos excepto abajo a la izquierda): © Steven Earle. CC POR.
• Figura\(\PageIndex{10}\) (Abajo izquierda): “Fallo de Moab con vehículos para báscula” © Andrew Wilson. CC BY-SA.