Geología Estructural 2012 Deformación dúctil – 2 a. Zonas de cizalla Zonas de cizalla: definición, tipos (frágil, dúctil y frágildúctil). Zonas de cizalla a diferente profundidad. Rocas generadas en zonas de cizalla. Zonas de cizalla homogéneas y heterogéneas. Geometría de las zonas de cizalla. Zonas de cizalla frágiles: estructuras internas y características generales. Zonas de cizalla frágil-dúctil: distintas combinaciones de estructuras internas. Condiciones de generación. Boudinage. Venas en echelon. Modelos de cizalla más dilatación. Zonas de cizalla dúctil, características generales. Indicadores cinemáticos. Fábricas S-C. Bandas de cizalla. Peces de mica. Porfiroblastos rotados. Porfiroblastos asimétricos, tipo sigma, tipo delta. Criostales desplazados y con deslizamiento bookshelf. Zonas de cizalla Definición • Es una zona tabular o laminar, plana o curviplana, compuesta de rocas que están más altamente deformadas que las rocas adyacentes a la zona. • Es una zona angosta donde se concentra la deformación y que se caracteriza por una relación longitud/ancho que es mayor que 5:1 Davis y Reynolds, 1996 Zonas de cizalla. Tipos Ramsay y Huber 1987 Zonas de cizalla frágil. Definidas por una superficie de fractura o falla, a través de la cual el desplazamiento por cizalla está evidenciado por una discontinuidad geométrica abrupta. Zonas de cizalla dúctil. La deformación a través de la zona es continua con estructuras altamente dúctiles. Zonas de cizalla frágil-dúctil. Tiene características de cizalla dúctil, con elementos de discontinuidad en la forma de fallas o venas. Zonas de cizalla a diferente profundidad Fallas o zonas de falla desarrolladas en condiciones más superficiales pasan en profundidad a zonas de cizalla fragil-dúctil y zonas de cizalla dúctil. Ramsay y Huber 1987 Esquema de zonas de cizalla a diferentes profundidad Corteza superior Transición frágil-dúctil Corteza inferior Allmendinger 1987 Rocas de zonas de cizalla Allmendinger 1987 Zonas de cizalla Estructuras internas bajo distintas condiciones • Condiciones frágiles: Zona de falla: red apretada de fallas. • Zonas de cizalla dútil: foliaciones, lineaciones, pliegues, con metamorfismo. • Zonas de cizalla fragil-ductil: combinación de distintas estructuras. Distribución de la deformación en la zona de cizalla dúctil • Zonas de cizalla homogénea • Zonas de cizalla heterogénea Allmendinger 1987 Zonas de cizalla dúctil. Distribución de la deformación Zonas de cizalla heterogénea. Zonas de cizalla heterogénea Ramsay y Huber 1987 Zonas de cizalla dúctil . Componentes A. Cizalla simple heterogénea, con planos de cizalla paralelos a las paredes. B. Cambio de volumen heterogéneo, desarrollado por desplazamientos paraleoos a las paredes. C. Deformación homogénea uniforme afectando la zona de cizalla y sus paredes Ramsay y Huber 1987 Zonas de cizalla Geometría Las zonas de cizalla pueden formar juegos paralelos, anastomosados y conjugados. Pueden también disponerse como zonas horizontales o subhorizontales. Davis y Raynolds 1996) Zonas de cizalla Al igual que las fallas se pueden presentar como zonas de cizalla conjugadas en las que la dirección de esfuerzo máximo es bisectriz al ángulo entre las zonas conjugadas. Zonas de cizalla con intersección secuencial Ramsay y Huber 1987 Zonas de cizalla bajo cizalla pura o cizalla simple – Deformación coaxial o no coaxial. Ramsay y Huber 1987 Zonas de cizalla frágil Fallas paralelas Fallas anastomosadas Fallas escalonadas Davis y Reynolds, 1996 Zonas de cizalla frágil • Se forman entre los 4 y 10 km de profundidad de la corteza, con dominio de condiciones frágiles. Dominio friccional, sismicidad. •Rechazo abrupto de marcadores. Son zonas de cizalla discontinuas. • Procesos de brechamiento y molienda (rocas cataclásticas) con distinta magnitud. Davis y Reynolds, 1996 Zonas de cizalla frágil-dúctil Una combinación de rasgos frágiles y dúctiles. Por ejemplo: • Zonas de venas en echelon • Zonas de estilolitas en echelon • Zonas de pliegues en echelon • Zonas con fábrica foliada pero con presencia de boudines, microfallas y fracturas a escala de grano. Ramsay y Huber 1987 Zonas de cizalla frágil-dúctil Condiciones de generación 1. Las condiciones permiten que ambos tipos de estructuras se formen al mismo tiempo. 2. Cuando la roca posee partes con distintas propiedades mecánicas (p.ej, densidad). 3. Cuando se genera endurecimiento por deformación en la z.c. 4. Cambios de corta duración en las condiciones de deformación (p. ej. Velocidad de deformación). Davis y Reynolds, 1996 Zonas de cizalla frágil-dúctil Condiciones de generación 5. Cambios en las condiciones físicas durante la deformación 6. Cuando la zona de cizalla es reactivada bajo condiciones físicas diferentes a las de su formación Davis y Reynolds, 1996 Zonas de cizalla frágil-dúctil. Boudinage Ramsay y Huber 1987 Nicolas 1987 Zonas de cizalla frágil-dúctil. Boudinage Ramsay 1967 Ramsay y Huber 1987 Zonas de cizalla frágil-dúctil Venas en echelon Ramsay 1967 Zonas de cizalla frágil-dúctil Venas en echelon Ramsay y Huber 1987 Zonas de cizalla frágil-dúctil. Venas en echelon sigmoidales Ramsay y Huber 1987 Zonas de cizalla frágildúctil Venas en echelon comjugadas Ramsay y Huber 1987 Zonas de cizalla frágildúctil Zonas de cizalla frágil-dúctil Cizalla + Dilatación • Espectro de modelos que relacionan la geometría de las asociaciones de venas escalonadas conjugadas en relación al régimen de deformación asociado o no a dilatación (Ramsay y Huber, 1987). Zonas de cizalla Zonas de cizalla dúctil (zcd) • En la corteza inferior por debajo de la transición frágil-dúctil. • Las zcd afectan rocas de esa profundidad: gneises, esquistos, mármoles, anfibolitas, granulitas, migmatitas, rocas intrusivas, rocas máficas y ultramáficas. • Se forman en condiciones metamórficas Davis y Reynolds, 1996 Zonas de cizalla Zonas de cizalla dúctil (zcd) • Como consecuencia de la cizalla, se forman tectonitas constituidas por rocas miloníticas. • En la zcd se distorsionan marcadores y se forma una foliación, lineación y distintas fábricas por cizalla. Ramsay y Huber 1987 Indicadores cinemáticos de zonas de cizalla dúctil Zonas de cizalla dúctil, indicadores cinemáticos Ramsay y Huber 1987 Indicadores cinemáticos Fábricas S-C Constituidas por una foliación o esquistosidad (S) y por bandas c (cizallamiento). Las estructuras S y C forman parte del mismo proceso de deformación, más que ser estructuras superpuestas. En una primera etapa se forma S. Luego se forma la banda C. Sigue la interacción de ambas con mayor desarrollo de C. Finalmente hay rotación de S y menor espaciamiento entre C Nicolas 1987 Indicadores cinemáticos Fábricas S-C sentido de movimiento (Berthé et al 1079) Davis y Reynolds, 1996 L C S Nicolas 1987 dirección de movimiento Indicadores cinemáticos Fábricas S-C Se forman cuando la distribución de la deformación no es homogénea La deformación parece iniciarse en asociación a la presencia de granos más rígidos que el medio. Nicolas 1987 Indicadores cinemáticos Bandas de cizalla Davis y Reynolds, 1996 Son zonas de cizalla de algunas decenas de cm de largo a microscópicas, que se encuentran dentro de zonas de cizalla mayores. Peces de mica Son porfiroclastos lenticulares de mica o biotita que se encuentran en rocas miloníticas. Por ser asimétricos son un excelente indicador cinemático en zonas de cizalla. Están comúnmente alineados con las superficies S y son flexionados según las superficies C. Allmendinger 1987 Indicadores cinemáticos Porfiroblastos rotados Texturas helicíticas Estructura en bola de nieve. Grandes porfirblastos de albita, granate y estaurolita, equidimensionales pueden ser indicadores cinemáticos. Para ello se emplea la forma en hélice de las inclusiones incorporadas al cristal durante su crecimiento y su rodamiento Nicolas 1987 Indicadores cinemáticos Porfiroblastos asimétricos • Zonas o colas de presión • Zonas resgauardadas Tipo sigma Tipo delta Allmendinger 1987 Indicadores cinemáticos Porfiroblastos asimétricos Tipo sigma Tipo delta Zonas o colas de presión Zonas resgauardadas Nicolas 1987 Indicadores cinemáticos ϕ Objeto Phi Porfiroblastos asimétricos Tipo sigma Zonas o colas de presión Zonas resgauardadas Nicolas 1987 Indicadores cinemáticos Porfiroblastos asimétricos Tipo sigma Tipo delta Zonas o colas de presión Zonas resgauardadas Nicolas 1987 Indicadores cinemáticos Cristales desplazados y deslizamientos bookshelf Allmendinger 1987 Davis y Reynolds, 1996