¿Qué son las fracturas y fallas?

La corteza terrestre suele sufrir cambios continuos, puesto que, está sometida a esfuerzos y fuerzas que tienden a modificar las estructuras geológicas. Una de las áreas de estudio de los geólogos, es comprender cómo se estructuras las diferentes formaciones que conforman la corteza terrestre, por lo que, se debe conocer todos los fenómenos y mecanismos que actúan junto con la geotectónica. Las fallas y fracturas son deformaciones que se pueden presentar en cualquier parte de la superficie, es de vital importancia para los geólogos comprenderlas. 

¿Qué son las fallas geológicas?

Son fracturas frágiles que se producen en las rocas a lo largo de la cual se ha producido un desplazamiento visible y paralelo a la superficie de rotura. Dependiendo de la dirección relativa del desplazamiento entre las rocas o de bloques a ambos lado de la falla su movimiento se puede describir como: normal, inverso o desplazamiento de rumbo. 

Sólo se habla de fallas geológicas cuando existe un desplazamiento considerable entre dos bloques, de no existir este desplazamiento se refiere a fracturas o diaclasas. 

Partes de una falla

Plano de falla: Es aquella superficie por la cual se produce el desplazamiento de los bloques.

Bloque de techo: Es aquel que se encuentra por encima del plano de falla.

Bloque de piso: Es aquel que se encuentra por debajo del plano de falla.

Salto de falla: Es la distancia medible en metros que separa dos puntos antes del movimiento de la falla se encontraban contiguos. 

Estrias de fallas: Son arañazos que se producen por la fricción al desplazarse los bloques. 

Dato curioso

Esta nomenclatura surgió de los prospectores y mineros que excavaban túneles a lo largo de zonas de falla, porque son frecuentemente zonas con depósitos minerales. En esos túneles, los mineros andaban sobre las rocas situadas debajo de la zona de falla mineralizada (muro) y colgaban sus linternas en las rocas de arriba (techo). De aquí surge el nombre de techo y piso o muro para referirse a los bloque que componen a una falla geológica. 

Tipos de fallas

Por desplazamiento vertical:

• Falla Normal: Estas fallas se forman por sistemas de esfuerzos tensionales, los esfuerzos inducidos a la roca son casi perpendiculares al plano de falla y el movimiento es predominantemente vertical, este tipo de fallas, típicamente poseen un ángulo de fallas de 60° aproximadamente con respecto a la horizontal. El bloque que se encuentra por encima o el bloque de techo en este tipo de falla se desliza hacia abajo, mientras, el bloque que se encuentra por debajo del plano de falla o bloque de piso asciende.

La mayoría de las fallas normales son pequeñas, con desplazamientos más o menos de un metro. Pero hay algunas que se extienden decenas de kilómetros, dibujando sinuosamente el límite de un frente montañoso.  las fallas normales a gran escala se asocian con estructuras denominadas montañas limitadas por fallas. Son ejemplos de montañas limitadas por fallas la cordillera Teton de Wyoming y Sierra Nevada de California. 

Una de las estructuras geológicas que se forman por el movimiento  de las fallas se denominan Horts y Graben. 

Horts: Son bloque elevados como consecuencia del movimiento de las fallas.

Graben: Son los bloque hundidos producto del movimiento de la falla.

Los horst generan cordilleras elevadas, mientras que los grabens forman muchas cuencas. existen otros tipos de falla relacionadas a las fallas de movimiento vertical, éstas se denominan falla de despegue (detachment), son fallas con desplazamientos casi horizontal, Estas fallas se extienden durante cientos de kilómetros por debajo de la superficie, donde constituyen un límite importante entre las rocas situadas debajo, que exhiben deformación dúctil, y las rocas situadas encima, que muestran deformación frágil.

Las fallas con desplazamiento vertical son también predominantes en los centros de expansión, donde se produce la divergencia entre las placas tectónicas. En estos puntos, un bloque central (graben o fosa tectónica) está limitado por fallas normales y se hunde cuando las placas se separan. Los graben definen un valle alargado limitado por dos bloques de falla elevados (horst).

• Falla Inversa: Este tipo de fallas se generan por esfuerzos compresivos, el plano de falla tiene típicamente un ángulo de 30° con respecto a la horizontal. En este caso el bloque de techo se mueve hacia arriba en relación con el bloque de piso.

Recordemos que las fallas inversas tienen buzamientos superiores a 45° y que los cabalgamientos tienen buzamientos inferiores a 45°. Los cabalgamientos pequeños exhiben desplazamientos que oscilan entre milímetros y unos pocos metros. Algunos grandes cabalgamientos tienen desplazamientos del orden de decenas a centenares de kilómetros.

• Falla Oblicua: Estas fallas son aquellas en la que el movimiento no es solamente vertical, sino que también poseen un movimiento en el plano horizontal 

Por desplazamiento horizontal: también conocidas como fallas de desgarre, éstas se producen por esfuerzos de cizallas, existen dos tipos dependiendo hacia donde es el movimiento de los bloques.

• Falla Sinestral: Es aquella en la que el movimiento de los bloques es hacia la izquierda.

• Falla Dextral: Es aquella en la que el movimiento de los bloques es hacia la derecha.

Estos tipos de fallas por movimientos horizontales se pueden identificar de la siguiente manera, cuando se está en presencia de una falla de este tipo, el geólogo se debe parar en frente de uno de los bloques, si observa que el movimiento es hacia la izquierda, se puede clasificar la falla como sinestral, en ambos bloques el movimiento es hacia la izquierda. Si se puede observar que el movimiento de los bloques es hacia la derecha se clasifica a la falla como dextral. 

Un ejemplo de las fallas con desplazamiento horizontal es la falla de San Andrés, ubicada en California, Estados Unidos.

Fracturas

¿Qué es una fractura?

La palabra Fractura proviene del latín fractus, que significa “quebrar” y se ha empleado para referirse a las superficies discretas que segmentan o dividen en bloques a rocas y minerales en la naturaleza; estas definen superficies de baja cohesión. Son el resultado del comportamiento quebradizo de los materiales. 

Las fracturas pueden ser generadas por la concentración de esfuerzos en zonas de contraste composicional (contactos de capas, cambio de facies), por pérdida de volumen (compactación), por enfriamiento, durante deformación contraccional o extensional.

Pueden ser más abundantes en lugares donde existan heterogeneidades en la roca como: presencia de fósiles, nódulos minerales, en clastos, huecos kársticos, burbujas por gas, ondulaciones en la base de la capa (marcas de ondulaciones y estructuras de carga) entre otros puntos heterogéneos. Las fracturas se distinguen por los movimientos relativos que ocurren a lo largo de la superficie durante su formación (Nelson, 2001).

El fracturamiento corresponde a una pérdida de la continuidad entre dos partes del cuerpo rocoso. Además implica la generación de una grieta y su propagación hasta que se presente la falla general o que se alcance un nuevo estado de equilibrio (Aubinet G. y Arias A.1991). 

Los mecanismos que explican la génesis de las principales familias de fracturas son: 

 

- Esfuerzos de cualquier tipo.  

- Pérdida de carga. 

 - Perdida de volumen. 

 - Enfriamiento. 

 - Por efecto de la diagénesis. 

 - Actividad biológica.

Bajo el campo de la deformación frágil las rocas se rompen conforme a superficies más o menos planas. Las superficies de rompimiento se denominan fracturas cuando no se aprecia desplazamiento entre los dos lados o paredes definidos por la superficie de discontinuidad, en sentido paralelo a la propia superficie.

Las fracturas se identifican cuando existen rompimientos o separaciones en la masa de un volumen de roca, a lo largo de los cuales la cohesión del material se ha perdido y se registran como una separación perpendicular entre planos o superficies de discontinuidad. Cuando se aprecia un desplazamiento paralelo a lo largo del plano de fractura, precisamente cuando la roca ha tenido un movimiento relativo a lo largo del plano de fractura, se considera que ha sucedido una falla. Esta distinción es un tanto ambigua y depende de la escala de observación; en la práctica la mayoría de las fracturas no muestran o es insignificante el desplazamiento y son clasificados como juntas o diaclasas. 

Juntas: Es un rompimiento a lo largo del cual no se aprecia que haya ocurrido un movimiento paralelo al plano de discontinuidad. Se originan principalmente por esfuerzos tectónicos, pero también, por procesos magmáticos durante el enfriamiento de las rocas ígneas y por contracción y expansión de las capas más superficiales durante la erosión.

Diaclasas: Fracturas que muestran pequeños desplazamientos normales a su superficie o muy pequeño paralelo a su superficie, por lo que su apertura es limitada y no contienen cemento cristalino. Se generan principalmente por esfuerzos tensionales y de cizalla, en respuesta a movimientos mayores de la corteza terrestre, también se desarrollan en la superficie y pueden ser resultado del intemperismo. Comúnmente tienen una orientación paralela entre sí, siendo en muy pocos casos de orientación aleatoria y mayoritariamente se encuentran en juegos o familias de diaclasas conjugadas.

Las diaclasas son fracturas o fisuras que se producen en las masas rocosas en la que no se observan movimiento relativos entre sus bloques, en general las diaclasas intersectan estructuras primarias como la estratificación en rocas sedimentaria y la foliación en rocas metamórficas. En resumen, las diaclasas atraviesan cualquier estructura primaria y se desarrollan preferentemente en las rocas más frágiles.

Si se encuentra en el campo un conjunto de diaclasas paralelas, se denominan familias de diaclasas, si por otro lado se consiguen dos familias que se cortan o se intersectan se denominan sistemas de diaclasas. 

Sistemas de diaclasas: Dos o más juegos de diaclasas presentes en un afloramiento o cartografiadas en un mapa. Cuando existen dos o más familias de diaclasas que afectan el mismo volumen de roca y se intersecan formando ángulos más o menos constantes y geometrías semejantes

Conjunto de diaclasas: Son un grupo de diaclasas adyacentes con geometría semejante. Por las relaciones espaciales que presentan entre las vecinas, se pueden diferenciar, en familias de diaclasas y sistemas de diaclasas

Juego o Familias de diaclasas: Grupo de diaclasa de origen común y aproximadamente paralelas entre sí; si involucran a todas las diaclasas sistemáticas que aparecen en una región.

Diaclasas en capas o laminadas o diaclasas de exfoliación: Fracturas de extensión curvas que son subparalelas a la topografía, dando origen a una topografía suave, redondeada

Diaclasas en columnas: Fracturas de extensión, en rocas intrusivas someras tabulares, diques, sills o flujo extrusivo espeso, perpendicular al contacto del cuerpo ígneo.

Diaclasas en lajas: se generan por expansión de los cuerpos ígneos grandes como los batolitos. Esto se debe a que el cuerpo ígneo sufre un cambio en las condiciones de presión al sufrir exhumación; este se descomprime generando lajas levemente curvadas, también llamada fracturas por inemperismo esferoidal o “cascaras de cebolla”.

Diaclasas plumosas o de cizallamiento (feather joint, pinnate shear): Se forman en el medio de una falla o zona de falla. El campo de fuerzas provoca una cierta expansión adentro de la zona de falla; las estructuras expansivas tienen una forma característica sigmoidal, es decir, de una "S. Frecuentemente estas estructuras se rellenan con calcita o cuarzo. Las diaclasas plumosas entonces se pueden agregar al listado de los indicadores directos de fallas.

Bibliografía 

-file:///C:/Users/Mi%20PC/Downloads/attachment(12)%20(1).pdf

-https://www.youtube.com/watch?v=sQUsY35paJo

-Tarbuck (2005) Ciencias de la Tierra, Madrid.