UNIVERSIDAD LATINA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA LICENCIATURA EN INGENIERÍA EN GEOCIENCIAS ASIGNATURA: DIBUJO GEOLÓGICO (IG-29) Profesor: Eric A. Chichaco R. Ingeniero Geólogo Universidad Latina de Panamá Sede Central Panamá, República de Panamá Teléfonos: (507)6695-3825 E-mail: echichaco@yahoo.com / eachichaco@ulatina.edu.pa Dirección o Rumbo y Buzamiento, Inclinación, Echado o Manteo Son hechas para ayudar a determinar la orientación de un estrato rocoso o de una superficie de falla, por ejemplo. Considérese un estrato uniforme plano el cual se encuentra inclinado. Regla: Dirección y Buzamiento Dirección: Ángulo entre el norte magnético y una línea obtenida mediante la intersección de un estrato inclinado, o falla, con un plano horizontal. La dirección o rumbo, se suele expresar como el valor de un ángulo en relación con el norte. Por ejemplo, N10°E significa que la línea de dirección se dirige 10° al este desde el norte ( ). 15° Buzamiento: Ángulo de inclinación de un plano geológico, como por ejemplo una falla, medido desde un plano horizontal. El buzamiento incluye tanto el valor del ángulo de inclinación como la dirección hacia la cual la roca esta inclinada, y es siempre perpendicular al rumbo. Los estratos horizontales tienen inclinación de 0° y los verticales de 90°. En los inclinados la información se pasa a un mapa geológico, mediante una flecha, con su extremidad en el punto de observación y un número que indica el buzamiento verdadero ( 30°). El buzamiento aparente sería el ángulo más pequeño con la horizontal formado por otra dirección que no sea el buzamiento verdadero. Angle of dip (Ángulo de buzamiento) (a) Diagrama (b) Plano o mapa de contornos estructurales para ilustrar la relación entre el Buzamiento Verdadero (True Dip) y el Buzamiento Aparente (Apparent Dip) Dirección: N75°E (se lee: norte 75° este) Buzamiento: 30° * Una manera práctica de visualizar el buzamiento es imaginar que el agua descenderá siempre por la superficie rocosa según una línea paralela al buzamiento. La dirección de caída formará siempre un ángulo de 90° con la dirección * Representación de datos estructurales (Mapas topográficos, geológicos, fotografías aéreas) Mapa mostrando la orientación y forma de las estructuras geológicas Medición de Dirección o Rumbo y Buzamiento, Inclinación, Echado o Manteo Una brújula mide la dirección del campo magnético terrestre. La aguja se orienta de acuerdo a la orientación del campo magnético del sector donde se ubica. Brújulas: Tipo Silva, Tipo Brunton Brújula Tipo Silva Brújula Tipo Brunton Brújula Tipo Silva (Limbo movible) Partes de la brújula: (o pínula) Limbo graduado Cuando hago coincidir aguja imantada, líneas de orientación y pínula, estoy viendo y señalando el norte. N W E S Plano de Falla ¿Cuál es la orientación de una línea (camino, perfil, río, falla, otros)? ? Pínula 1. Hago coincidir la pínula (flecha) con el ángulo que quiero saber. 2. Hago que la flecha (líneas ? de orientación) coincidan con la aguja imantada. ? 3. Leer el ángulo de orientación con respecto al norte del rumbo Plano de Falla N a Líneas Norte-Sur auxiliares Pínula S ? Medición de rumbos en el mapa para seguir en el campo Procedimiento: Se coloca la flecha de orientación paralela al norte de la carta y la pínula marcando la dirección / línea por medir. Leemos el ángulo (a) que es es el rumbo a seguir en el campo. Norte del limbo graduado de brújula Rumbo a seguir en el campo N a Pínula Brújula Silva con clinómetro En la brújula Silva el clinómetro cae por gravedad y la lectura del buzamiento debe hacerse en el sitio. En la Brunton, se gira el clinómetro a que la burbuja del cilindro este en cero, y el buzamiento queda fijo en el clinómetro. Brújula Brunton Brújula Silva Brújula Tipo Brunton (Limbo fijo) Partes de la brújula: Espejo Botón para fijar o liberar el movimiento de la aguja Aguja imantada Limbo graduado Pínula A - Limbo graduado B - Aguja imantada Pínula (Apunta al 0°-360° del limbo graduado) Sentido antihorario C - Clinómetro D - Botón para fijar o liberar el movimiento de la aguja F E - Burbuja para horizontalidad F - Burbuja para el clinómetro (Verticalidad) Cuadrantes: Cuatro (4) cuadrantes de 90° cada uno (NE, SE, NW, SW) Azimutal: Tomado con relación al norte (0°-360°) en sentido antihorario, lo que implica que el Este (E) y el Oeste (W) se ve cambiado. La escala en el sentido antihorario permite una lectura directa, azimutal, es decir, el valor donde apunta la aguja es el valor final (Escala azimutal antihoraria o contrarreloj). Contrapeso: La aguja de la brújula necesita generalmente un contrapeso. El campo magnético tiene una componente vertical de acuerdo a la distancia hacia los polos. Entonces en latitudes entre 15º hasta 90º del hemisferio norte y sur la aguja muestra una fuerte inclinación hacia arriba y choca con el vidrio de protección de la brújula. Para que la aguja se ubique horizontalmente se usa un contrapeso. Durante viajes del hemisferio norte a sur y viceversa hay que cambiar el peso de un lado al otro. Corrección Azimutal: En algunas partes del mundo hay que aplicar una permanente corrección azimutal a causa de la distancia entre el polo magnético y el polo geográfico (Los polos magnéticos se ubican bastante lejos del eje rotacional de la Tierra). Esta corrección se puede hacer directamente en la brújula - girando la rosa (escala acimutal) de acuerdo al error (recomendado). El valor normalmente sale en las cartas topográficas correspondientes. Pero también se pueden corregir los valores después (en el programa computacional). Botón para liberar o fijar la aguja: Una aguja fijada es un poco más protegida y no se suelta de su eje durante fuertes movimientos. MAGNÉTICO CUADRICULAR Procedimiento: 1. La brújula está en orientación del rumbo por medir (lectura directa), junto a las rocas. 2. La burbuja del nivel esférico (horizontal) tiene que estar en el centro. 3. La aguja tiene que estar libre. Luego de la lectura se puede fijar usando el botón (blanco) y leerla aún después de mover la brújula de su posición de orientación. 4. Se toma el valor del rumbo N.....E o N.....W (Cuadrantes) o Azimut (sentido antihorario o contrarreloj). Para tomar el valor del rumbo se usan usualmente los Cuadrantes I (entre 0 hasta 90º) y Cuadrante IV (entre 270º hasta 360º). Significa que la aguja que marca entre 0-90º o entre 270-360º es la aguja de la lectura. Existen dos posibilidades: Caso 1: Una de las agujas marca entre 0-90º azimutal (Cuadrante I): Automáticamente se toma N [valor] E. Caso 2: Una de las agujas marca entre 270º-360 azimutal (Cuadrante IV): Tenemos que usar la distancia entre norte y la aguja o como formula: N [360º-valor] W. 5. Se pone la brújula perpendicular al rumbo. 6. Se usa el clinómetro. 7. La burbuja del nivel tubular tiene que estar en el centro. 8. Se toma la lectura del clinómetro como buzamiento. 9. Se estima la dirección de inclinación en letras (N, NW, E, SE, S, SW, W, NW). Observaciones: Otras formas para efectuar la lectura con la brújula Brunton. En éste caso la pínula apunta al revés, por lo que la lectura debe hacerse con el otro extremo de la aguja. Algunos ejemplos de la notación del tipo americano con la brújula del tipo Brunton: Otros ejemplos de lecturas de rumbos y buzamientos con la brújula del tipo Brunton Azimut Cuadrante Buzamiento N 036° N 36° E 50° NW o 50° SE N 324° N 36° W 50° NE o 36° SW N 144° S 36° E 50° NE o N 216° S 36° W 50° NW o 50° N 295° N 65° W 25° S 36° SW SE Planos y líneas geológicas por medir • Planos de estratificación, de fallas, de fracturas, foliación, planos axiales de pliegues, otros. • Líneas de máxima inclinación de los planos (estratificación, fallas, fracturas) • Líneas de orientación de clastos o minerales prismáticos (lineación), de ejes de plegamientos, de estrías de falla o por abrasión del hielo, dirección de la corriente, otros. Lineaciones de estructuras sedimentarias que indican dirección de flujo Lineaciones de ejes de crenulación Crenulación: Tipo de plegamiento regular con una longitud de onda de 1 cm o menor. Mediciones de planos geológicos en mapas Simbología de rumbo e inclinación de estratificación ¿Qué estructura es? ¿Dónde están las rocas más viejas y donde las más jóvenes? ¿Qué estructura es? ¿Dónde están las rocas más viejas y donde las más jóvenes? Exposición en áreas de relieve topográfico En áreas de terrenos inclinados, otros factores se incluyen en la determinación de las características de los modelos de afloramientos, tales como el ángulo de la pendiente y la dirección relativa del rumbo de los estratos, además de las variaciones en el ángulo de la pendiente y dirección. En otras palabras, adicionalmente al espesor e inclinación, los modelos o patrones del mapa también dependen de los detalles de la topografía. Las relaciones entre el buzamiento o inclinación de las capas o estratos y la topografía o relieve del terreno se han formalizado en una serie de reglas, llamadas conjuntamente: Regla de las V´s, por las cuales se puede estimar directamente la dirección de buzamiento de los planos estructurales a partir del modelo de afloramiento. En el lugar donde el trazo de un plano cruza un valle, el patrón resultante es característico de la dirección de buzamiento del plano. Perfiles geológicos con topografía horizontal Ejemplos simples de cortes geológicos con topografía plana, con algunas consideraciones importantes a la hora de interpretar y realizar un perfil o corte geológico. Capas inclinadas En estos cortes se puede observar como simplemente cambiando uno de los datos presentes en el mapa geológico, cambia completamente la interpretación de la estructura geológica. Cortes Geológicos con topografía En la mayoría de los mapas geológicos existe una topografía mas o menos compleja, por lo tanto, la topografía se deberá considerar para la correcta construcción e interpretación de los perfiles geológicos. Cuando en un mapa no existen los símbolos que nos indican la orientación de los estratos, las fallas, otras, o estos son escasos se puede deducir las orientaciones de los elementos planares utilizando la Regla de las V´s. Capas Horizontales Cuando la traza del afloramiento es paralela a las curvas de nivel de la topografía (se aplica para estratos, fallas, fracturas, diaclasas y otros elementos geométricos). Plano geológico y su correspondiente sección perfil. Nótese que los estratos se encuentran paralelos a las curvas de nivel por lo que vistos en sección transversal u otra vista similar a ellos, éstos serán horizontales. Perfil A – B en lámina anterior A B A´ B´ Perfil A – B en lámina anterior Capas Verticales Cuando los elementos geométricos no forman la característica “V” y el grado de curvatura de ésta es nula (estructuras verticales). Cuando las estructuras y/o elementos geométricos no poseen un grado de curvatura definido o simplemente no forman las “V”; significa que dichas estructuras tienen un ángulo de buzamiento de 90°, es decir, son estructuras verticales a través de cualquier dirección de buzamiento y por ende también a lo largo de cualquier sección perfil. A B A´ B´ En este ejemplo de abajo se ha utilizado el mapa geológico mostrado para capas horizontales, incluyendo una capa vertical (capa de color negro) que atraviesa varios de los materiales presentes. Como se puede observar en el mapa geológico, la traza de la capa vertical es rectilínea y no le afecta la presencia de curvas de nivel. Así mismo es importante resaltar que en el corte o perfil A-A´, la capa no es cortada en superficie por el perfil, pero podemos inferir su presencia por debajo de los materiales 1 y 2. Capas inclinadas Cuando la traza de los elementos geométricos intersectan a las curvas de nivel de la topografía (de acuerdo al uso de la regla de las V´s). En la quebrada vista de derecha a izquierda se observa que los elementos geométricos (estratificación, en colores) junto con la topografía generan una forma peculiar denominada “V”, según la regla de las V´s. Si ésta apunta hacia la cumbre de la quebrada entonces los estratos u otro elemento geométrico similar buzará hacia la misma dirección. El ángulo de buzamiento, para este caso, de los estratos dependerá del grado de curvatura de la “V”. A A´ En la quebrada vista de izquierda a derecha se observa que los elementos geométricos (estratificación, en colores) junto con la topografía generan una forma peculiar denominada “V”, según la regla de las V´s. Si ésta apunta hacia la cumbre de la quebrada entonces los estratos u otro elemento geométrico similar buzará hacia la misma dirección. El ángulo de buzamiento, para este caso, de los estratos dependerá del grado de curvatura de la “V”. Proyección de las capas en el plano: Problema de los tres puntos Si las curvas de nivel se proyectan punto a punto sobre el plano de proyección que se sitúa en cota 0 y se obtiene así la representación de la superficie topográfica en planos acotados, igualmente, en geología, donde se estudian elementos situados en un espacio tridimensional, es necesario representarlos en un mapa bidimensional. Por tanto, en geología es necesario utilizar algún sistema de proyección y se utiliza también la proyección en planos acotados. En ella, una recta queda definida por dos puntos y un plano por tres puntos no alineados. Así, siendo un plano determinado por tres puntos A, B y C, contenidos en él, podemos calcular la dirección y buzamiento del plano sabiendo que la dirección del plano es una línea horizontal contenida en el mismo. Este problema se conoce como el “Problema de los tres puntos”. Problema: Dado un mapa y las elevaciones de tres puntos que definen un plano sobre el mapa, determinar la dirección y el buzamiento del plano. Abordaje: Una línea que une dos puntos de igual elevación establece la dirección del plano. Se escoge uno de esos puntos de elevación intermedia, un segundo punto con la misma elevación se localiza a lo largo de la línea que une el más elevado con el menos elevado. Con la dirección del plano conocida, el buzamiento se determina por los métodos de secciones previas. Construcción: (1) Una los tres puntos dados en el mapa para formar un triangulo, y denomine el más elevado-Punto A, el intermedio-Punto B, y el más bajo-Punto C. (2) Con FL1 paralelo al lado AC, trace una vertical mostrando los puntos A y C en su correcta posición vertical trazando sus elevaciones usando la escala del mapa. Dibuje la línea inclinada AC en esta sección. (3) En esta misma sección, dibuje la línea horizontal cuya elevación coincide con la del Punto B. Proyectando el punto de intersección de esta línea horizontal con la línea inclinada AC al mapa, se obtiene el Punto B´ sobre el lado AC, cuya elevación es la misma que el Punto B. La línea BB´ es la línea de dirección. (4) Con FL2 perpendicular a esta línea de dirección, construya una línea vertical mostrando las elevaciones correctas de los puntos B y C. La inclinación de la línea BC es el ángulo de buzamiento. Solución gráfica del “Problema de los tres puntos”
