1.13: Zonas de cizallamiento
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Zonas de corte y fallas
Las zonas de cizallamiento son zonas de intensa deformación dúctil que son delgadas en relación con su extensión lateral. Las zonas de corte, como las fallas, suelen mostrar compensaciones de estructuras más antiguas, pero a diferencia de las fallas, carecen de fracturas quebradizas pasantes.
En la práctica, las fallas y las zonas de cizallamiento están estrechamente relacionadas. Muchas estructuras principales que son fallas en la superficie de la Tierra probablemente se conectan con zonas de cizallamiento dúctil a profundidad, y en la transición es común encontrar zonas compuestas que muestran combinaciones de fractura frágil y flujo dúctil.
A escala de mapa, las zonas de corte pueden parecerse a fallas, y muestran todos los mismos tipos de relaciones geométricas (desplazamiento, separación, tiro, oscilación, etc.). No vamos a repetir esas definiciones en esta sección.
Sin embargo, a escala microscópica y afloramiento, las zonas de cizallamiento dúctil se caracterizan por telas planas y lineales. La reducción del tamaño de grano también es común. Cuando se describió originalmente, el tipo de roca metamórfica producida por esta reducción del tamaño de grano se pensó que era un producto de molienda quebradiza (cataclasis) y la roca fue nombrada milonita de una palabra griega para moler harina. Ahora sabemos mejor —el tamaño de grano fino es producto de la recristalización dinámica — la descomposición de los granos minerales originales, y el crecimiento de nuevos, resultantes de la acumulación de defectos que resultan de la deformación plástica extrema.
Cinemática de la zona de corte
Donde se puede determinar la cinemática de las zonas de cizallamiento, la mayoría muestran un gran componente de deformación rotacional y muchas resultan haber sufrido cizallamiento simple progresivo. Sin embargo, la deformación es a menudo heterogénea, y diferentes partes de la zona de cizallamiento muestran diferentes partes de la historia de deformación, un fenómeno conocido como partición de deformación.
La geometría típica de una zona de cizallamiento es, por lo tanto, una banda de cizallamiento simple heterogéneo, a través de la cual las estructuras anteriores
La deformación general dentro de una zona de cizallamiento simple ideal varía. La deformación incremental muestra típicamente ejes de deformación a aproximadamente 45° con respecto al límite de la zona de cizallamiento, pero la deformación finita muestra los efectos de la rotación: al aumentar la deformación, la forma de la elipse de deformación se vuelve cada vez más extrema y la dirección de extensión (X o S1) gira cada vez más cerca del límite de la zona de corte. Aunque la dirección de extensión nunca se vuelve completamente paralela al límite de la zona de corte, en casos de deformación extrema, la diferencia de dirección puede ser casi imperceptible.
Telas
Patrones simples de foliación sigmoidal
El patrón más básico de foliación en una zona de corte se conoce como foliación oblicua sigmoidal. Este es el tejido que se produce por el aplanamiento de partículas o dominios (clastos, granos minerales, etc.) en el protolito (la roca original), cuando se produce un cizallamiento simple heterogéneo.
En las partes marginales menos deformadas de la zona de corte, la foliación es débil y está orientada alrededor de 45° a la zona de cizallamiento. Hacia el centro de la zona de cizallamiento la foliación se intensifica con el aumento de la tensión, y se curva de manera que es casi paralela a la zona de cizallamiento general. El sentido de rotación de la foliación con tensión creciente (ya sea en sentido horario o antihorario) muestra el sentido de cizallamiento en la zona.
Lineaciones
Asociadas a la foliación sigmoidal, las partículas estiradas del protolito típicamente se extienden y definen una lineación de estiramiento que da un aspecto rayado a la superficie foliada. La orientación de esta lineación, cuando es visible, y su rastrillo en la superficie foliada, son cantidades importantes a medir en la descripción de campo de una zona de cizallamiento.
Telas C-S
En algunas zonas de cizallamiento, la deformación obviamente se divide de tal manera que las zonas de cizallamiento intenso, y la reducción del tamaño de grano, se alternan con zonas de cepa menos intensa, donde la foliación es más oblicua y el tamaño de grano es más grueso. Esta configuración se denomina foliación C-S (a veces S-C). Los planos C (donde 'C' significa “cisaillement” en francés, que significa cizallamiento) son las superficies que están más cerca del límite de la zona de corte y representan las bandas más deformadas. Los planos S (para “schistosité”) representan las zonas menos deformadas y pueden estar orientados hasta 45° desde los planos C y el límite de la zona de corte. El sentido de rotación de S a C muestra el sentido de cizallamiento en la zona de cizallamiento general.
Bandas de cizallamiento
Las foliaciones de banda cortante son geométricamente muy similares a las foliaciones C-S. Se forman más tarde en la historia de una zona de corte, típicamente después de que se ha desarrollado una fuerte foliación a lo largo de la historia. Las bandas de corte toman la forma de un nuevo conjunto de zonas de cizallamiento más pequeñas que compensan la foliación original. En una zona de corte dextral están en sentido horario desde los planos C originales; en una zona de cizallamiento sinistral la orientación es en sentido antihorario. Las bandas de corte también se conocen con los nombres “escisión de crenulación extensional” y “foliación C-prime (C')”.
Estructura mineral de las zonas de cizallamiento
Es posible aprender lo que sucede en la formación de la milonita observando secciones delgadas microscópicas de las zonas de cizallamiento. En este tipo de trabajos es importante recolectar muestras de rocas orientadas. Normalmente esto se hace marcando un símbolo de golpe y inmersión en una superficie de la roca, antes de retirar la muestra con un martillo. Cualquier superficie puede ser marcada: una superficie foliada o una superficie de meteorización arbitraria. Es importante tener en cuenta si la superficie marcada es una superficie superior o una superficie que sobresale. Como comprobación adicional, es útil marcar la dirección de golpe de la regla de la derecha con una flecha. En una superficie superior, la dirección de inmersión será en sentido horario desde la dirección de impacto RHR; en una superficie que sobresale, mirando hacia arriba, la dirección de inmersión aparecerá en sentido contrario a las agujas del reloj desde la dirección de impacto RHR.
Extinción ondulada (ondulatoria)
Al acercarse a una zona de cizallamiento, lo primero que se nota es un aumento en la intensidad de extinción ondulada (ondulatoria) cuando se observa la sección delgada entre los polares cruzados. Esto es causado por una acumulación de defectos (dislocaciones) en la red cristalina.
Estructura de mortero
Al aumentar la deformación, aparecen nuevos cristales diminutos a lo largo de los límites de grano. Se cree que estos se forman debido a que la acumulación de dislocaciones hace que el cristal original sea inestable, por lo que se produce una recristalización en estado sólido produciendo nuevas redes cristalinas sin deformar. Este proceso se llama recristalización dinámica.
Finalmente, el material recristalizado rodea los cristales originales, produciendo lo que se conoce como estructura de mortero (porque parece ladrillos y mortero) o estructura de núcleo y manto.
Rocas Myloníticas
Las rocas que contienen cantidades significativas de material de grano fino cristalizado dinámicamente son miloníticas. Las rocas miloníticas se clasifican en función de la proporción de este material de grano fino en relación con los fragmentos restantes de la roca original, conocidos como porfiroclastos. (No confundas porfiroclastos y porfiroblastos. Los porfiroclastos son granos grandes en una roca metamórfica que quedan cuando el resto de la roca ha tenido su tamaño de grano reducido por recristalización dinámica. Los porfiroblastos son granos grandes en una roca metamórfica que han crecido en una matriz de grano fino, típicamente como resultado de altas temperaturas).
- Protomilonita
Si los porfiroblastos aún constituyen más del 50% de la roca, entonces la roca se llama protomilonita.
- Mylonita
La verdadera milonita tiene de 50% a 10% de porfiroclastos.
- Ultramilonita
Una roca que se recristaliza casi en su totalidad dinámicamente, de tal manera que quedan menos del 10% de porfiroclastos, es una ultramilonita.
Relaciones Matriz — Porfiroclastos
Debido a que están menos deformados que el material circundante, los porfiroclastos representan sitios de partición de deformación y, a veces, revelan la sensación de cizallamiento en una milonita. Hay dos estilos distintivos.
- Estructura Sigma
La foliación se extiende alrededor de un porfiroclasto sigma en una forma algo rómbica, más bien como una “pequeña isla de plano S” en un mar de plano C. Al igual que la tela C-S, por lo tanto, puede indicar sentido de cizallamiento. Lleva el nombre de la forma de la letra griega minúscula sigma: σ.
- Estructura Delta
Si el porfiroclasto se ve afectado más por el componente de rotación de la deformación, éste, junto con la foliación en la matriz contigua, puede enrollarse en un porfiroclasto delta llamado así por la letra griega delta: δ.
Pliegues en zonas de corte
pliegues asimétricos
Los pliegues en las zonas de cizallamiento tienden a formarse ya que pequeñas irregularidades en la foliación son amplificadas por cepas extremas. Al principio, los pliegues recién desarrollados muestran una clara asimetría S o Z, dependiendo de si el sentido de rotación en la zona de corte es en sentido antihorario o en sentido horario desde el punto de vista del observador de los pliegues. Sin embargo, la alta tensión típica de una zona de cizallamiento bien desarrollada significa que los pliegues pueden volverse fácilmente isoclinales, y las extremidades se transponen paralelas a la foliación general, momento en el que la asimetría original puede ser difícil de seguir.
Pliegues replegados
Los pliegues en las zonas de cizallamiento tienden a formarse ya que pequeñas irregularidades en la foliación son amplificadas por cepas extremas. Al principio, los pliegues recién desarrollados muestran una clara asimetría S o Z, dependiendo de si el sentido de rotación en la zona de corte es en sentido antihorario o en sentido horario desde el punto de vista del observador de los pliegues. Sin embargo, la alta tensión típica de una zona de cizallamiento bien desarrollada significa que los pliegues pueden volverse fácilmente isoclinales, y las extremidades se transponen paralelas a la foliación general, momento en el que la asimetría original puede ser difícil de seguir.
Pliegues de funda
A medida que los pliegues en las zonas de cizallamiento se aprietan, también se amplifican pequeñas irregularidades en sus bisagras, con el resultado de que las bisagras de plegado pueden volverse fuertemente curvadas en geometrías que se asemejan al dedo de Estos se conocen como pliegues de vaina, y son característicos de una deformación altamente no coaxial.
