Manual De Geología Estructural .pdf

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Manual d¿'Geológía

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Estructural..-'',,"",'-,,"' Guía para la interpretación, ,, y elaboración de Mapas Geológicos ;: 1-a.. ::':,,

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Jorge fufuro Camargo,Puerto

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Editorial Universidad Surcolombiana

P¡imeraedición: Ma¡zo de2}04

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rsBN 958-8154-30-8 Todos /os derechos reseruados. Prohíbída su reproducción total o parcía[ por cualqúíer medio sin permiso del qutar. Díseño de portada

y

armada electrónica:

Ma¡ía Constanza Cardoso Perdomo Impresión y encuademación: Editom Guadalupe Ltda. Bogotá, D.C. Impreso y hecho en Colombiq. Editorial Universidad Surcolombiana e-mail: [email protected]. co Dirección: Avenida Pastrana Carrem 1a.

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Contenido E

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1. Mapas geológicos

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Objetivos 1.1 I:rfroducción a la cartografía' 1.2 Coordenadas geográficas 1.3 Coordenadas planas o de Gauss topográficos

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2;Orientación de planos y.,línea§.i:"r .

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2.3 Representación gráfica de las mediciones .2,4

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D_ete@ación del buzamiénió ,aiar:e¡tet/,

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2.5 Problemas con buzamientos aparentes

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2.5.1, Diagramas de alineación (nomogramas) 2.5.2 Diagramas polares 2.5.3 Método trigonométrico 2.5.4 Método'de la geometría descriptiva 2.5.5 Método de la proyección estereográfica 2.6 Ejercicios

34

38 40 4A

3. Pafrones de aflora-rrriento de capas homoclinales

41"

Objetivos 3.1 Definiciones 3.2 Espesor y anchura de aflorarLiento 3.3 Profundidad de capa 3.4 Determinación de la orientación de capas homoclinales 3.5 Determinación de 1a orientación de capa, dados tres puntos de la misma capa 3.6 Determinación de la orientación de capa en mapas 3.7 Determinación del palrón de afloramiento de capas homoclinales 3.8 Ejercícios

47 /11

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47 ,10

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54 59

Objetivos 4.L Terminología

59 59 OJ

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4.2.2 Forma en sección transversal 4.2.3 Posición del piano *iul y IÍnea de chamela 4.3 Patrón de aflorarrtiento de pliegues 4.3.7 Patrones de aflora¡rLiento de pliegues horizontales 4.3.2 PaLrones de aflora¡rriento de pliegues btrzantes ,

64'

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65

66

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4.4 Construcción de secciones estructurales en rocas plegadas

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4T

4. Descripción y clasificación de pliegues

4.2.1 Intensidad del plegamiento '

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35

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4-4.7 Método marLo alrada 4.4.2 Método del arco 4.4.3 Método delárco combinado con eI método mano alzafla 4.4.4' Método de la sección balanceada

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77

72 /3 na /J

4.5 Edad del p1egamierrto,.,., ,, , , -. .. , , ,, 4.6 P atr ones de plega:niento 4.7 Sítnbolos cartográficos de pliegues

77

4.SEjercidios

78

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75 76

:

Descripción y clasificación de fallas ''""' tt' ObjetiVos. " 5.1 DefiniCióneSi, rlrir .r,,.: :,!,]i' 5.2 Determinación de la separación' 5.3 Ciasificación dinámica de fa]las 5.4 Clasificación geomékica de fallas 5.5 Patrones de fallas, ..: ':'. :. ., 1.,' . .:,': :: ,. t . . .':, 5.6'Interpretación,del,desplazamierlto,i.-.,,,.,, .,, r, 5.

gg

ga,

5.6.7 Fallas en capas homoclinales 5.6.2 Falias en capas plegadas ,,,.

gl 93

5.7 Edad del fallamiento 5.8 Sistemas de fallas 5.8.1 Fallas normales

5.8.3 Fa]las de

96

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kansformación

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influyen en la deformación de las rocas gg 5.9.1 ..Efecto de la presión de confina:rriento : :..100 5.9.2 .Efecto de la temperahrra , 100' 5.9.3 Efecto de la presencia de fluidos 100 5.9.4 :: Efecto de1 tiempo geológico . ,101 - - - 5.10 Símbolos cartogriáficos j' .702 de fallas 5.9 Factores que

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xii

Discordancias estratigráficas Objetivos 6.1ftrtroducción 6.2 Terminologta 6.3 Patrones de aflora:rrientos de discordancias:.' .' 6.Alnterpretación y datación de discordaflci.as .,,

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Objetivos

T.2Praveccióndeplanos,

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7. Proyección estereagráhca,'',.,,

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6.5 Ejercicios -t :

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122 123 124

.3 Proyección de líneas

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polo 7.5 Determinación,de 1a 1ínea de:intersécción, ,::-, , dedosplanos, ,, r. r ii: I r. 126 7.6 Determinación del ángu1o entre dos lít:leas ..,.,' , , L27' 7.7 Determinación d.el buza-rLiento real conociendo eI n¡mbo del plano y rinbuza-miento aparent€ ,:,. :; ',128 7.8 Determinación del rumbo y del buzamiento rea1,:,, . conociendo dos buzamientos aparentes , ,: , , ;,.,. i . r 130.: l 7.9 Determinación de la orientación de capas sometidas . , :; a doble basculamiento 7.4 Representación de un plano mediante su

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7.10 Ejemplos

Y

7.11 Ejercicios 8. Interpretu.ion fotogeológica

Objetivos 8.1 Lrkoducción 8.2 Definiciones 8.3 Ventajas del uso de fotografías aéreas S.4Información geológica a partir de fotos aéreas 8.4.1 Información estructural 8.4.2 Información litológica 8.5 Criterios para reconocer fallas

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9. Introducción aI mapeo del subsuelo

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Objetivos 9.1 Introducción 9.2 Terminología 9.3 Mapas estructurales de contornos 9.4 Mapas isócronos 9.5 Mapas estrucfurales en áreas falladas 9.6 Mapas isócoros e isópacos 9.7 Normas de trazado de 1í'reas de contorno 9.8 Métodos de *azada de contornos ,,:, .,,, 9.8.L Método mecánico

1An LAt

747 150 151

152 153

156 160 1.61

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9.8.3 Método de equiespaciado 9.8.4 Método interpretativo 9.9 Traqado de mapas de co¡r-tornos

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762

por computador

163

. :,. de información de líneas sísmicas

1.& 768

9.LL Ejercicios

.Aneio A, Red equiareal de Lambert - Schrridt

:

Anexo B. Diagrama polar tangente Anexo C. Diagrama dé alineación Anexo D. Equivalencia inglés - español de algunos . . ' términos tédcos uütizadós éA eSté manuai

181

182 183

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[xatroducción..

presente manual esta dirigido a estudiantes de ingeniería y de como una guía de las prácticas de labo¡atorio para qJr.:curso básico de GeologáEstruch:ra]l con énfasis en Ia interpretación y elaboración de *rpur geoiógicos

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ijgeología y fue concebido

Este manual es resultado de mi experiencia docente de varios años

en 1a,,escuela de Ingeniería de Petróleos de ra universidad surcolombiana, evaluando ay-udas metodológícas en la enseñanza de la Geología Esfuuctural, laato en las clases como enlas prácticas de campo. Desde el punto de vista metodológico, er curso fue diseñado para «aprender haciendo, y pata r"i d"r*rollado de manera autónoma por el estudiante o .o., muy poca asistencia del qrofesor; con esle fin, ha sidó, ilustrado con figuras sencillas y didácticas y complemeniado con ejemplos desarrollados puro y con ejercicios de aplicación.

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dividido en 9 unidades temáticas, gue áu **"ru permiten-,aI,Iéctor,'aianiar, en Ia interpretaciérL y -.-É;-..,i.:,., .P,-.J.q,g{"esiva elaboración de mapas geológicos; que es el objetivo fundamentá del manual. sín embargo, el orden de las unidades puede ser EI contenido esta

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e1,método.d9,1a proyeqeión estereogqáfica puede sér

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inmediatamente después de la unidad 2. Algunos temas muy importantes de 1a Geología Estructural, como los meca¡ismos de plegamiento y los estilos estructurales, no se induyeron a pesar de su importancia, por considerar que escapan al objetivo del manual y por limitación en Ia extensión del curso.

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La unidad 9 es una introducción a los métodos de trazado de mapas

es'tructu¡ales del subsuelo, los cuales deben ser elaborados correctamente y con precisión, siguiendo fielmente el estilo estructural del área mapelda, porque de qu validez depende en gran medida eI éxitó.,ól'frácaÉó,,'de importantes inversiones económicas inherentes a la perforación de prospectos de yacimientos

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de hid¡ocarburos.

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La r:nidad Z introducción a la fotointeqpretación, fue induida en el contenido de este crff so de Geología Estructural, para fundamentar unas 15 horas de trabajo asistido en el laboratorio, realizando É fotointerpretación de un área de fácil acceso y buena exposición en el Valle Superior del Magdalena, cuya interpretación es verificada, ai término del curso, du¡ante una cortapráctica de campo de 4 clías de duración. Los resultados obtenidos'en estas prácticas me han convencido de'que las fotografías aéreas son la herramienta más ehcaz para desarrollar en los estudiantes la visión tridimensional de las estructuras geológicas de superficie y del subsuelo somero y

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Confto que este manual sea una guta'ehcazpara los prinúipiantes y que despierte en ellos el entusiasmo por el conocimiento de Ia Geología Estructu¡al

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Agradezco a la Universidad Surcolombiana y a los estndiantés de lo§',cursos de geologíá, estrübfura|' en'e§pecial á'lós esfu dia¡ r'-tes Rogelio Aldrés Escobar Ca¡dona y Juan Miguel Nava:rete Bonilla por el apoyo prestado, sin el cual no hubiese sido posible la ed,ición dg'e§táSnótaSldegl¿gg;,:, ,.,,, :,.,: ,;-,,;, ;,, .::r,.!:irir::, ,;.:r .^. . ..-: .,.r,

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Objetivos ! l.

, " Manejar e interpretar mapas topográficos y geológicos.

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l.L Introducción a la cartografía Cartog¡afíá es la técnicautilizada,para representa¡ §obre un mapa, los rasgos culturales y geográficos de 1a superficie esfÉrica,de la Tierra.' Si:el mapa tuviera,forma g¡férf ca, esta represertación sería fáciI de:corytrrdr, pero si este se,r!pre!p+!a sobqe,rma superficie plana surgen distorsiones en ángulos y dJstancias, excepto cuando se ¡epresqntan aé¡eas muypequeñas, porque en:este caso Ia curvatura terreske es despreciable. Para rep¡eqentar grandes pórciones es necesario tr44sfo-rmar 1a superficié esférica de 1a Tierra en una superficie pia4a, mediante un sistéma de proyección La magmtud ,'

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Jorge Arturo Camargo Puerto

1.2 Coordenadas geográficas

La superficie de la Tierra está dividida por líneas imaginarias de latitud lla:rradas paralelos, porque van paralelas al Ecuador y por 1íneas de iongitud denominadas meridiaros, que son semicírculos

que convergen hacia los polos y que cortarL al Ecuador en ángulo recto. La posición de cualquier punto sobre Ia superficie terreske puede definirse con precisión por medio de esta red imaginaria de 1íneas de latifud y longitud, denominada red de coordenadas geográficas, que es 1a base-sob:e la.cualse elaboran los mapás de Ia

La latitud es la distancia angular entre un punto cualquiera de la superficie terreske y Ia lÍnea ecuatoria! a la cual coffesporlde latitud

la latitud

se mide hacia el norte delEcuador hasta 90"N y hacia el sur hasta 90'S.

0";

La longitud es la distancia angular entre un punto cualquiera y el meridiano de referencia que pasapor Greenwiclt al cua-l corresponde

longitud 0o. Por acuerdo intemacional, Ia longitud se mide hacia e1 este del meridiano de,referen6i4 hasta 180"E y hacia el oeste hasta 180"W. (Figura 1.1). Linea de fecha acional

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Longitud 180! 20e E Longifud

Lon gilud

20e W Lonoilud 40e W Longitud

Figw'n 1.1 sistema áe coordenadas geográficas: Ia latitud se mide lru.iu

norte y hacia eI su¡ de1 Ecuador; Ia longitud se mide hacia ei este y hacia "i e1 oeste del meridiano de G¡eer,wict' (romado de Judson et all, 1'996).

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Manual de GeologíaEstruAurat I

ry

1.3 Coordenadas planas o de Gauss

Las coordenadas planas o de Gauss consisten de una cuadrícula conformada por lireas verticales o longitudinales (Y) y por lÍneas

horizontales o latitudinales (X). La unidad de medida de estas coordenadas es el sistema métrico decimal, a diferencia del sistema sexagesimal utilizado en las coordenadas geográficas. :.

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En Colombia E1 Instituto Géográfiqo .iAgqqtÍn Codazú>>, que es la entidad oficial encargada de Ia elaboración de la cartografía naciona-l, escogió como punto de origen del sistema de,coordenadas planas la pilas-tra del observatorio Astrorrómico Nacional en Santafé de Bogotá, locaijzado a4" 35' 56"57 de latitud norte y a74" 04' SL"ZO de longitud aI oeste de Greenwich y Ie asignó los siguientes valores: X = 1'000.000 m §orte); Y = L-000.000 m (Este), con el fin de que cualquier punto déntro de1 territorio nacional tenga coordenadas planas pbsitivas..:A partir del origen, el valor de la coordenada X aumenta hacia el norte y' disminuye hacia eI sur, mientras que Ia coordenada Y aumenta hacia el este y'disminuye hacia el .,

oeste.

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L.4 Mapas topográficos

, Los mapas topográ{icos o mapas base representan con exactitud la lqpografía, del terreno,,mediante, curvas d e nivel que uner L'puntos deigual elevación con respecto al nivel del mar;,además del relieve ml¡estrqn rmediante: símbolos .o convenciones;, rasgos:,geográficos tomo,ríos,:1agos, montes"¡rplayas Jr,rasgos cuffr:¡ales, como cultivoS; earreteras,r líneas fér¡eas, :fronteras,. estatales,. zonas urb44as, áeropuertos, etc. La canüdad de detalle enrla información-mostradá _ "." .:':. ert los mapas depende de su escala. i , :' -11; .

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Y. Ei intervalo entre las curvas de nivel es función de la escala del mapa, de las variaciones altimékicas del relieve y de la cantidad de irrformación topográfica. disponible- En á¡eas con. relieve suave se .

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lJotgeArturo Camargo Puerto

utilizan intervalos pequeños enfre curvas de nivel, mientras que en terreno montañoso se usan intervalos grandes. Para facilitar la interpretación de los mapas, cada ci.erto número de curvas de nivel, se dibuja una curva con kazo más grueso y se le escribe la cifra coffespondiente a su elevación.

t La información

más.,importante. a interpretar,en los mapas topográficos es la forma tridimensional del relieve: cuando las curvas de: nivel aparecen bastante espaciadas,. significa que el,terreno representádo. es, de pendiente,suave y por; el, s6n6ario, óuando aparecen,muy próximas unas de okas, significa que el terreno es muy empinado.

.,, 1.5 Esca1a

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. En'sentido'práctico, un mapa

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una representación reducida,del terreno y la escala en la que se dibuja un mapa, representa la,relación entre la distancia de dos puntos en el terreno y la distancia de Ios puntos qué se corresponden con ellos,en'el mapa.'tá escala puede ser expresada de manera numérica o gráfica. es

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L.5.1 Escala nuffiérica 1

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La escala numérica expresa mediante una proporción matemática adimensional,'que indica'er númeio de .vecssi eue ha sido' reducidb el terreno para ser representado en el mapa; por ejemplo, urta escala de 1:100 61,/100 significa que una unidad de distancia medida en el mapa representa 100 iinidadésde distancia en el terreno (en cualquier

unidad,de longitud)-.

§e,

pieáé concluir que al aumentqr

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denominador de la relación, la escala disminuye y por lo tanto el tamaño de la superficie representada en el mapa también disminuye. ,,.j

En Colombia, el I¡rstituto Geográfico Agustín Codazzí (IGAC) elabora mapas topográficos con curvas de nivel a escalas r-:5.000,

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Msnual de GeologíaEstruútrql I zz

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1:10.000, 1:25.000, 1:50.000, 1:100.000 1:200.000, 1:250.000, a partir de fotografías aéreas. En 1os países de habla inglesa, además de estas escalas, son comune§ los mapas a escala t:24.00Ay t62.5}0;1os mapas , a escala 1:500.000 y 1:1'000.000, que ctrbren extensas regiones o todo :

1.5.2 Escala gráfica

I

En la, mayoría de los,mapas, además de,Ia escala numéricá, se incluye una escala gráfica con el fin visualiz¿¡ rápidamente el tamaño de los rasgos representados en el,mapa. La escalargráfica consiste d.e r¡na'barra,diüdida en segu-ierrtos;,hacia la derecha del cero, la barra muestra unidades enteras de medida (generalnnente en km); denominada escala primaria y hacia la izquierda del cero, la barra está dividida en décimas de la unidad de medida y se llama escala de extensión.

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1.6 Símbolos

y convenciones

Los símbolos cartográficos, las convenciones,y, abreviaturas uülizados en 1os mapas topográficos para representar los rasgos fisiográficos,){ culturales del terreno, se explicah en la,leyenda d"e1 mlapa.-que generalmente va induida en la parte inferior,junto a la

L.7 Elaboración de mapas topográficos 1

r I.

;La., mayoría, de mapas : topogf áficos son, elaborados.mediante téoricas fotogramétricas, es decir, a partir de mediciones hedras sobre fotografias, aéreas. verticales, complementadas con medicionés.,dé

cdntrsl, altimétrico realíz¿d¿s en, él,,terreno, con eI fin de.corregfi ciertas distorsiones consustanciales a 1a proyección cómca propru de las fotos aéreas. Los mapas que cubren: aráaspequéñas, o''*riu, dé:.escala,grande; i son, elaborados:.por:m'édiciónésrieáüzad as

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JorgeArhtro Camango Puerto

directamente en campo, mediante métodos topográficos convericionales, con la ayuda de teodolitos y niveles de precisión. Íl:

' Liasitécnicas fotograméfricas también son usadas para obtener ortofotograÍías, o imágenes formadas a partir de'fotos,aéreas

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rectificadas, libres de distorsión, con características geométricas iguales a las de los mapas, es decir, que sobre ellas'se puedenmedir con precisión ángulos, distancias y áreas; debído a que poseen más infonrración que los mapas; §an,mu)¡,uüliz¿d¿5, principalnaente en estudios'cataskales. EI kstituto Geográfico i.AgustÍn Cod azzi>r,afrece en venta ortofotografías de las zonas urbanas de las principales ciudad es, del,país en diferentes escalas; desde 1 :10.000, a L :25.000.

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En la actualidad 1as correcciones de las fotos aéreas y de 1as imágenes de satélite, se elirrrina¡ utilizando sofisticados programas informáticos, aI tiempo que los mapas se dibujan con técnicas automáticas de trazado, a partir de información sistematizada en bases de datos,llamadas sistemas de i¡formación geográfica (sIG).

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L.8 Elaboración de mapas geológicos

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El primer paso enla elaboración del mapa geológico de rina región,

consiste en delimitar el área de interés y en recopilar toda la irLformación geológica disponible, incluyendo artícJos y mapas publicados por empresas estatales y privadas, más información inédita contenida en bases de datos. El siguiente paso consiste en Ia selección de las fotografías aéreas más recientes, que cubran el á¡ea de interés y en la consecución del mapa topográfico base a 1a escala más adecuada, teniendo en cuenta los objetivos del estudio planteado.

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La interpretación geológica de ias totografías aéreas y de otuas imágenes de la superficie terrestre, obtenidas media¡te ia técrLica

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Geología*truaral / zj

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de teledetección, como son las imágenes de satélite y ias imágenes de radar, se ha convertido en 1as ultimas décadas en una poderosa herramienta que facilita la elaboración de mapas geológicos, disminuyendo considerablemente el tiempo y los costos de los trabajos de'campo, los cuales se restringen solamente a verificar en el terreno 1a interpretación fotogeológi carealjzad,a en el laboratorio y a complementar 1a información obtenida en las fotos, con las características titológicas y sedímentológicas de las unidades de roca

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En los trabajos de campo,las fotos aéreas son de gran ayuda en la

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elecció¡r de las rutas a segq!1 y sitios daves a visitar y además

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estaciones de obsewación realizadas en campo. En ausencia de fotos, las estaciones de campo se localizan sobre los mapas,topogtáficos, con la ayuda de equipos de bolsillo de posicionamiento global por satélite (GPS) que dan coordenadas planas con error menor a 15

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mekos, que a escala 1:25.000, representa un error despreciable en localización, equivalente más o menos al grosor de un trazo. - .,1,, Los mapas geológicos se elaboran sobre unmapa topográfico y en ellos se muestra mediante sírrLbolos y convenciones, entre otra, la

jiguieritéinformación: locálización de1área.medianlerrnacuadrícula de coordenadas, escala numérica y gráfica,diferencia angular entre ,, . el norte geográfico y el norte mag4ético (declinación magnética), ii',r,: contactos entre las diferentes unidadés'de roCá ó,foimaciones que .r"'', afloran en el áre+ rumbo y bqz?grlgntg d,g capas, forgra y,tipo,de .,' : .

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re'ciéntes: Para,facilitar

§u,]eg.tüia; todos los mapas geoJ6gicos s9 áiUu¡an:cón trama§ 1ás difelentes üióIogías,o se lolorean,có¡¡, tonói internacion"al¡nente convenidos para las diferentes rtes edades de las

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Arhro Camago hlerto

Símbolos Estructu¡ales o0

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Convenciones Litológicas Rocas Sedimentarias

Capas horizontales CaPas vert¡cales

Conlaclo qeolóqÍco observado

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Hocas Igneas

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Falla normal indicando el buzamiento del plano de falla

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Bocas Metamórficas

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Eje sinelinal

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Dolom ita

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Gneiss

esqüisto

M

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I

Falla de rumbo indicando la dirección del desplazamiento

Falla de cábalgamiento

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:::,i:t::,¡:.

Pigurn 1.2 Algunos símbolos y convenciones utirizados en Ia elaboración de mapas geológicos.

Los mapas geológicos van acompañados de una columna eshatigráfica generalizada, sue incluve el nombré,Ia edad y tipo de roca d; cada Inidad y de'r*u luy".,ár, convenciones geológicas ufilizadas en el mapa.

;;;"i;;;;;

,#;;;

Además de la colu-mna, estos mapas vax acompañados de uno o varios perfiles geológicos, construiáos a Ia olis*r'"s.ala del *upu y orientados en dirección perpendicular al rumbo generaj de ias capus,

.or,"1, fin de ilustrar la éstrucfura der subsuelo y faciiitar la comprénsión de Ia historia evoluti\ra de urra región. Los perfiJes geológicos reflejan de manera objeiiva y reahsüca el subsueio,;i; medida que la información de ia geologla de superficie haya sido complementada con información obtenida durante Ia perfáración

j

Manual de Geología Estructural I z5

de pozos profundos y/a con la información de líneas sísmicas disparadas en el área, de 1o contrario, Ia estructura georógica presentada en 1os perfi1es, no es otra cosa que una interpretación , subjetiva y aproximada de la est¡uctura real del subsuelo.

::

En algr.rnas regiones,los afloramientos de roca son continuos y ros contactos entre unidades están bien expuestos y por tanto su posición

I

'

y continuidad puede ser mapeada con precisión en corto tiempo, con Ia ayuda de fotos aéreas. Las figuras L.3a y r.3b muestran'un excelente ejemplo de correspondencia de la información que ofrece la foto aérea vertical y el mapa topográfico. ru figura l-*.3c es un maPa geológico generaliz¿do, obtenido a partir de la fotografía aérea vertical de la figura 1.3a. En confraste al caso anteri,or, existen

.?S

I

,

regiones cubiertas por sedimentos recientes o por suelos con espesa coberfura vegetal, donde los afloramientos de ioca son discontinuos dispersos, y por consiguiente, la posición de los contactos en 1os ,Í mapas resulta aproximada y la'interpretación de 1a esfrucfura geológica se hace difícil y requiere de mucha experiencia y de .pa:l.e yprolongado trabajo de iampo , . ' , :, ;. :

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'j:,, : =i¡,,,

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Los mapas gáoiógicos se elaborar en las mismas escalas que los ., ,, mapas topográficos; las escalas, L:50.000 y 1:25.000,son,las más uriiiz¿d¿s en la exploración de yacimientos de hidrocarburos y de agua subterránea y los mapas de escalas mayores son utilizados en .,':,' prosI?ección minera;'esfudios ambientales'y en diseño:de ébrás, de -, ingeniería cii¡il,Los mapas g-eológ¡cos son la base para 1a preparación de varios tipos de mapas temáticos como: *ipur de sedimentos

"

cuaternarios,,,mapa§ de roca, mapas,hidiogeológicos,:mápas ,, .,, ,, Beo4grfológico§; mapas de amenazas ¡atu¡alei, mapas de procesos geodinámicos, mapas de uso ciel suelo, etc., r'equ"rüo, po, .

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Arturo Camargo Puerto

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Objetivos " O¡ienta¡ planos y lÍneas inclinados. o Solucionar problemas con buza¡rLientos

i, ::

aparentes.

l

ros planos y ias ]Íneas son elementos geométricos que permiten describir la treSCnDlI 1á OllentaclOn orientación Oe de IOI los planos de esfratificación y de los ejes ,

:

de las estrucfuras geológicas. uv t:

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Orimtación orientación dcnlnnn: térrnino opnerai que atta describe áaerriho Ia Ia posición n^o.i^i, de utl un plano: término general , de un,pla¡ro en el espacio; un plano queda definido mediante d.os

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I

norte-su¡ de un sistema de coordenadas geogriífícas; este arlntliere r¡alnrpe onfi"o

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Arturo Camarga Puerta

zB / J orge

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Acimut: ur,grlo horizontal entre una lÍnea y la dirección norte de un sistema de coordenadas geográhcas, barrido en dirección de las manecillas del reloj; este'ángu1o toma valores entre 0'y 360". Dirección de capa: dirección de una línea horizontal cualquiera contenida en un plano inclinado; 1a dirección de esta línea generahnente se expresa mediante su rumbo, en cuyo caso se habla de rumbo de capa. (Figura 2.1). Buzamiento real: ángulo de inclinación de la.línea:de máxima pendiente de un plano inclinado; se mide perpendicularmente a la

Btuamiento Aparente; ángrilo de inclinación de un plano, medido en una dirección no perpendicular a la dirección de capa; el buzamiento aparente siempre es menor que el real. (Figura2.2). .

,..

,,. 1i,,-.,.

,,-

,

Direccíón de buzamimfo; djrección de la lÍnea de máxima pendiante de

un plano, indinado;,se éxpresa mediante e1 angu]o hórizontal barrido enfue ia dtección norte'sur de un sistema de coordenadas y 1a proyeccióru al plano hoiizontal, de la lÍnea de máxima pendiente 6ig*" Zf¡ Orisntaciótn deunalínea:laorieniación de una lÍnea en el espacio queda

totalmente definida con dos ángulos: Ia dirección de li4éa y ia inmersión. Dirección

Figurn 2.f Ángulo

real

d.e

buzamiento

Eigura

2.-2

Ángu1o de buzamiento aparente

1

.

a:.

t'

Manual de GeologíaEstntcfiral I zg

Dírección de línea: es la dirección en que profundiza una 1ínea no horizonta! se expresa mediarite el ángu1o horizontal barrido enfre la di¡ección norte-sur de un sistema de coordenadas y la proyección horizontal de la 1ínea inclinada. (Figura 2.3). I f

Inmersión: *grrlo vertical, medido entre la horizontal y una línea inclinada, en una sección vertical que contiene a la LÍ.,eá inclirradu; se mide de la horizontal hacia abajo y variade 0o a 90'. (Figur a2.3). Inmersión aparente: *grlo de inirLersión medido en una sección vertical pero no paralela a Ia dirección de Línea; este ángulo siempre es mayor que eIángulo de inmersión real. El valor máximo posible de 90'se obtiene en secciones perpendiculares a la düeccíón de línea. :'.' ': (Figura 2.3). ::

lr

Cabeceo:

:::"

-

,

*g"Io barrido

a

Io largo de un plano inclinado entre una

líriea cualquiera contenida'en el plano inclinádo

y una línea

horizonta-L del mismo plano; varía de 0o a 90'. (Figura2.4). Dirección de líneá

Línea

inclinada

Eigura 2-3 Dirección e inmersión

u¡a línea

de

Fig,tra 2.4 Áng.rJ,o de cabeceo de una

Iínea

2.2 Medición de la orientación de un plano

de planos estrucfu¡ales, como son los planos de y los planos de fa11as y de diaclasa§, se realiza

zo

/JorgeArturo Camargo Puerto

directamente en 1os afloramientos de roca, midiendo 1a dirección de capa, 1r:el buzamiento con la ayuda de r¡na brújula üpo Brunton.

ffigua

2.5). N

Espejo

ivel pollo"

"oio de

Círcu lo

graduado

Clinóm etro oara

Escala de lectura de büzamiento

Figra

2.5 Esquema de una

ngulos vertícales

Pin'de

amortiguación

brújula tipo Brunton moskando

sus principales partes.

La dirección de capa se mide colocando elborde de la caja de la brújr-r1a abierta en contacto con ei plano inclinado y urra vez ni-¿elada la brúju1a con el nivel «ojo de pollo», que indica cuaxdo la brújula está en posición horizontal, se toma Ia lectura sobre el círculo graduado en la dirección en que apunta el ext¡emo norte de la aguja

Y

liglllo

2.6 Mqdición de ]a direccién de gapa qon una brujr:lá- tipo Brunton.

l

j :l

Manual de GeologíaEsfiuctural I jt

lo

El buzarLiento se mide colocando la brújula de costado, orientada perpendicularmente a la di¡ección de capa previamente establecida

y leyendo la inclinación del buzamiento en el clinómetro de la brújula. En algunas brújulas el círculo viene graduado en 3§0o en el sentido de,las manecillas del reloj (sistema acimutal), en tanto que en otras,

,,

viene graduado en cuako cuadrantes de 90o (sistema de rumbo), como se ilustra en la figura2.7.

E

(a)

&)

Eigra 2.7 Sistemas de graduación del círculo de Ja brujula: (a) acimutal, &) de cuad¡antes..

'- -, La orientación de un plano puede ser expres4da de tres formas diferentes pero equivalentes; por ejemplo, qla capa que buza hacia ,' . elqllgeste,cgn4gt lFig¡ra27) se puede erxpresarari.,,, ,., j ,

c Midjendo el acimut de 1a dirección del buza:rLiento:225"/40".

. Midiendo el rumbo de la dirección de capa: N45'W/40"SW s45'E/40.SW. . Midiendo e1 aci:rLut del nimbo'd" lu capa: ZIS'/40" SW ó

4o'sw.

1ZS"

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r'-i -=l-:

p / JorgeArturo

Camargo Puerta

,i Se recomienda utilizar la notación que más convenga de acuerdo con e1, sistema de graduación d.e 1a brúju1a utilízada y se acostumbra e§cribir primero 1a dirección de acimut o 1a dirección del rumbo y Iuego e1 ángu1o de buzamiento. Si se lrata de expresar 1a dirección de u¡a 1ínea i:rclinada, por ejemplo, hacia el oeste con 45" de inclinacj.ón, se describe primero su dirección y después su *gulo

de irmrersión así: e o

Midiendo el acimut de la dirección de la 1ínea: 27A" /45". Midiendo el rumbo de Ia dirección de Ia Iínea: N90"W/45".

2.3 Representación gráúica de lás mediciones Las mediciones de dirección de capa y de buzamiento de los diferentes planos estructu¡ales medidos en eI terreno, se representan en los mapas geológicos mediante un símbolo cartográfico que consiste de tres elementos:

'

n Línea de'dirección

d.e catpa:segmento de lÍnea recta que sé't -u .r, los mapas en el punto en que se realiz§ la medicióry orientado con la ayuda del tralÉportador en dirección paralela a la dirección de

caPa.

"

Indicador dela dirección debuzamiento: segmento de línea ubicado

en el punto medio, a uno de los lados de la línea de dirección de capa que indica Ia dirección dei buza¡rLiento.

" Cifra: valor numérico ad UuzarLiento que se escribe junto - ti En lrfigurá

al

ilusiran losisímbolos cartográficos qué con,mayor frecuencia se utilizan en los mapas geológicos. "' . ,:"., ':. ' 2.8 se

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Manual de Geología Estructural I 3j

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30 ---LII &

/1 --10

Rumbo y buzamiento de estratificación

Rumbo v buzamiento de capa inieriida

Rumbo y buzamiento de capa vertical

Capa

Rumbo y buzamiento de diaclasa

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rizontal

Línea vertical

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Diaclasa horizontal

Línea horizontal

I

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Diaclasa vertical

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lnmersión de línea combinada con orientación de esiratificación

30

-10 urreccton e tnmersl0n

-azo

45

de línea Cabeceo de línea en el plano de eslratificación

Eigra 2.8 SÍmbolos'cartográficos'para representar planos y rS

,c

líneas.

:,

2.4 Determinación del buzaniento aparente En 1a-constrqrción de la'sección éstructural'A-A'de 1a figura2.9, orientada en dirección no perpendicu-lar al rumbo de las capas, el bü2ámiento réal de 50" quéápatece en el mapa, se convierte en urr .rtl buzamiento aparente de 40" en la sección.

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ESTRUCTUR.AL,

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Jorge

arluro Camarga Puerto j::

a

En ia determinación de buzamientos aparentes a partir de buzarnientos reales o viceversa se utilizan djferentes métodos que se explican a continuación:

'2.5 Problemas €on buza:rrientos aparentes

Existen muchas situaciones en 1as cuales no es posible medi¡ el buzamiento real de una capa, es decir, el buzamiento medido en un pia¡ro vertical perpend.icular a 1a dirección del rumbo de la capa; sin embargo, en estos casos siempre es posible medir un buzamiento aparente y la orientación dei plano vertjca-l sobre el cual se mide ei buzamiento aparente.

Los problemas de buzamientos consisten en determinar el buzamiento real a parfir de uno o dos buza:n-ientos aparentes o viceversa, El rumbo y el bu.qqr-uento real d" g. piano pueden ser determirLados conociendo: la orientación de dos buzamientos aparentes o el rumbo del plano y la orientación de un buzamiento aparente.

.

a,-

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::

En la solución de problemas conbuzamientos aparentes se utilizan varios métodos:

. Diagramas de alineación " Diagramas polares. " Método kigonomékico. " Método de Ia geometría descriptiva. . Método de la proyección estereográfica. 2.5.1 Diagranlas de alineación (nomoyamas)

Los diagramas de alineación invoiucran gráficamente 3 va¡iables que guardan entre sí una relación matemáiica sencilla: relacionan eI buzamiento rea-l (6), el buzamiento aparente (a) y e1 angqlo entre 1a

::1

t-

Manual de Geología Estructural I j5

dirección de capa y ia dirección del buzamiento aparente (B). Si se conocen dos d,e las t¡es variables, la tercera es determinada r.rniendo con una lÍnea recta los dos valores de 1as dos variables conocidas. (Figura 2.70). .

Ejemplo 2.1 Determinar el buzamiento real de r¡na capa delgada de carbón,. conociendo que en una pared vertical cón di¡ección N45'E presenta un buza:rLiento aparente de 28'SE y además, que la capa de carbón tiene rumbo N80"E.

, ,

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En este caso, el *gulo entre el rumbo de ia capa y 1a dirección de la sección vertical sobre la cua-l se midió el buzain-iento aparente cx, = 28", es igual a F,= 35". Graficando estos dos valores y uniéndolos con una lÍnea recta se determina en el nomograma, que el buzamiento real buscado es de 43'SE. (Figura 2.10).

-J

Ejemplo 2.2

'

Unplano de fal1a tiene dirección (rumbo) N80'E ybuzacon 50oSE. Détermina¡ el buza¡niento aparente que presentaría dicha falla en una dirección vertical orientada S65"E.

,.:',

,:

I

Lo anterior significa que el*gr1o enhe Ia dirección de 1a falla y la séceiónvertical (F) es de 35". usando el diagrama se determina que él buzarrúento aparente buscado es de ,-,

35"SE.

2.

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-:I

5.2 D in gr amas p olar es

Es,te método consiste de un gráfico de coordenadas polares, en e1 cual se dibujan como vectores las direcciones de los buzamientos aparentes, que irradian del cenko del gráfico y su longitud representa ei valor del angulo de buzamiento. Para aeie¡minar el buz'amiento

I

,l I

36 / Jorge

Arhro Camargo Puerta .,iii

:i:

trazanlíneas tangentes a los buzamientos aparentes, que no son otra cosa que vectores que obedecen a 1a 1ey del coseno sobre adición de vectores. Este método permite visualizar la relación enke

rea-l se

buzamiento reai y aparente, sin embargo, este método no

iq'r

es

recomendable cuando los ángulos de bi¡zamiento son muy pequeños, menores a20". (Figura 2.1L).

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Figura 2.10 Diagrama de alineación.

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i

Manual de Geología Estructural

I

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Ejempto 2.3 De un plano inciinado se conoce el acimut de dos buzamientos aparentes: 320" /55" y 50"/55'. Determinar el buzamiento real. En el diagrama polar se ha-lla r:n buzamiento real de 5" /63", que es e1 vector resultante V, de la suma d"e los buzamientos aparentes Va, y Va,. (Figura2.71).

Figra 2.11 Diagrama polar con Ia solución dei ejemplo

2.3.

I

La relación trigonométrica entre eI buzamiento real (6), el buzamiento aparente (a) y el*gulo (B) entre la direcc.ión de capa y dirécción del buzamiento aparente es la siguiente:

z8 / Jorge

Arturo Camargo Puerto

r,::.

:.-: ,:'.íia

Ejemplo 2.4 ,-

Resolver el problema del ejemplo 2.1 por o( = 28"SE en dirección N80'E

e1

método trigonométrico.

1i* a1:l

.ii¡i!

.a:

§ _? u-i

Utilizando la ecuación (2.1)

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Ejemplo 2.5

:

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|-

Resolverel problema del éjemiilo !,,2 por elmétodo trigonométrico.

I

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Ufi liz¿rrd6 lá ecuación (2.L)

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2.5.4 Método de la geometría

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I

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i-

:Er

i'.I

Este método es más complejo que los,dos arlteriores,p€ro es muy útil para desarrollar la habilidad de visualizar planosry lÍneas en tres dimensiones. Estemétodo se ilustra con el siguiente ejemplo:

Ejemplo 2.6

éi

i

iiril

I

I

ñ/

.iÉ

i

i

Y

,¡3 :"8

De un plano de falla se conocen dos buzamientos aparentes cx,l = 20" y ar= 25o, medidos en dos paredes verticales en las direcciones N45'E y S41qE respectivamente. Determinar el rumbo y el buzamiento real del plano de falla. (Figura 2.12). I\A

'+.

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Manual de Geología Estruc"tural I 39

Línea de rumbo N9eE

,:. Figura 2.1"2 Solacíón gráfica del ejemplo 2.6 por el método de Ia geometría descriptiva.

Procedimiento:

. 1.'Dibújar

sobie una hoja de papei orientada como mapa, a partir d" q¡. qlrsmo punto,las líneas AB = N45oE y AC= S41oE, ,,, ,2. Cónsh¡q uná vista auxiliar normal a AB y dibujar en ella el 'ángqlo'de:buzamiento de 20" a1 NE; ha11ar la longitud verdadera A'B'y 1a distancia a¡bitraria ..dr. 3. Dibujar el angulo de buza¡riento de 25" al SE sbbre una üsta auxiliar normal a AC, usando la distancia ,,dr, previamente :

!

establecida

y

determinar la posición de X sobre la línea AC. .Trazatla lÍnea BX que es ia lÍnea de rumbo de la fa-lla y medir su rumbo, conla ayuda dei transportador, con respecto alnorte delmapa. 5. Construir una vista normal al rumbo BX y usando Ia distancia njdfr,Íá trazar é1 angulo dé buzarLiento del plano de faIla. :, :..1i'1.,,t :,.,

l:,']..,i r,:' l

_.:;i

4o / Jorge Atturo Camargo Puerto

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La dirección del plano de falla obtenida mediante e1 método anterior es N9"E y el buzamiento es 30o hacia e1 SE. (Figi:ra Z.L2).

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t:ri.ii

-

I

i::!: -

2.5.5 Método de la proyección estereoyáfica

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ie-l i É¡ tii :it:: :aa

!

:r4

Dada 1a gran importancia que üene la proyección estereográfica en'1a solución de diferentes clases de probiemas en geología estructural, este método no se induye aquísino que seha considerado necesario dedicar 1a unidad 7 a sus aplicaciones. 2.6

i

Ejercicios

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Ejercicio

2.1.

Llenar los espacios en blanco de la siguiente tab1a, utilizando el nomograma de buzamiento. Tnbla 2.1CáIculo de buzarrLientos aparentes

Buzamiento real

(6)

Buzarrdento aparente (cr)

ent¡e el rumbo de capa y el br¡zamiento aparente (p)

.45 45

i

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Patro¡res' de aflorarmiento de :capas homroclimatres

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Objetivos

,

" DeterrrLinar sobre mapas 1a

orientación de capas homoclinales a

partfu de su traza.

" Determinar la orientación de capas med.iante la solución del problema de los 3 ptintos. 'Predeci¡ ei patrón de aflora:rLiento de capas homoclinales. 3.L Definiciones Afloramienfo: exposición en superficie de la litolo g¡ay / o de alguna estructu¡a geotógica. caPas

pueden yacer en posición horizontal, vertical o inclinada.

Traza:línea de intersección de,un plano esi¡uctural cualquiera (plano de estratificáción, plarro de falla, plano axia7, etc.) con 1a superficie del ter¡eno.

:.a,rl!i:::.:::::,1

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l


Arturo Camargo Puerta

medida en dirección perpendicula¡ entre el techo y Ia base de una crya; el espesor así medido se denomjna espesor estratigráfico ci espesor ve¡dadero. (Figi-ua 3.L). Espesor de capa: distancia

Anchura de afloramimfo; distancia horizontal (w) medida entre techo y base,de una capa, en dirección perpendicular al rumbo de capa, (Figuras 3.1y 3.2).

W=EE

EE = W.sin6

Eigca 3.1 Espesor de capa

Figtra 3.2 Anchu¡a de afioramiento

3.2 Espesor y anchura de afloramiento

El espesor estratigráfico o espesor verdadero

de, una, capa horizontal, es igual a la diferencia entre ias cotas topográficas del techo y la base. El espesor de las capas verticales es la distancia horizonta-L medida perpendicularmente ent¡e 1as fuazas,de la base y dei techo de la capa. (Figura 3.i).

El espesor y ia anchura de afloramiento de las capas inclinadas se deternirnn gráficamerrte construyerdq a 1a mismaécau aa map a,una sección estrugtqrai peqpendicuiar al runbo de

miís represurtaüvo, en lacual se proyecta

1as

capas, con

ei techo y

e1

buzamimto

ta base de Ia capa.

si se conoce elbuzamiento (6) yla anchura de ajoramiento (w) de trna capa que aflora en un terreno horizontal, es fácil calcular su éspesor estratigráfico @E) utilizando la,siguiente ecuaciónr ,.,

EE=W.sin6

(3.1)

¡

---t Manual de Geotogía Estructural I 43

t:.

J

1 I

Figura 3.3 Determinación del espesor verdadero conociendo el buza:rriento (6) la anchura de afloramlento (w) de qna capa indinadu,, , ,. ,,' ,

I

)

y

. ,

3.3 Profundidad de capa

' .T1g¡qién es,posible galcular la pro!-tqdidad (P),a la cy,al'se intercgptarí4 la capa.inclina -da en, u4 p o2o vertical perforado a.!-11 determinada distancia (x), medida en dirección perpendicular a1 rumbo de la capat , = x. tan s (3.2) a,

re1

El espesor eslratigrafico (EE) y el espesor vertical (EV) perforado

,it

!y

: .::

Ei =

:,

',

a

EÚ. co§ 6,: 13,3¡

p ,

a "o I|I:|

n eievación (h) entre el tope y la base de ia gapa.,En I se. muestran tres combinaciones de.pendiente del ryto ae buzamiento y direcciónrde1 buzamiento de rn las respectivas ecuaciones para calcuiar el espesor

<+

/JorgeArturo Camargo Puerto S E

uperficie,del te rreno EE= w.cosE - h.sen5(3.5

\*l

E=h.sen6-w.cos6 (3.4)

l'

ht=n

cosS (3.6)

Figu'a 3.4 Deterrrinación del espesor verdadero en funeión déI buzamiento de Ia capa y de Ia pendiente del terreno, en ru:ta sección perpendicular al rumbo de capa.

3.4 D eterriridáción de' la'orientación de, capás homoclinales

de una capa homocljnal,'es"decii; una capa que posee rumbo ybrrzar¡-iento constantes, forma en el teffeno dos ffazas que corresponden al techo y a la base de la capa; estas trazas resulta¡r thréas rectas y paralelás,únicamente cuando-la superficie del téiréño es plana. (Figura 3.3). E1 aflora:rLiento

Sin embargo, lo más frecuente es que la superficie del terreno no sea totalmente piana, sino que presente valles y fi1os topográficos. En estas condicione s,las trazas de las capas dejan de ser ti".ár rectas

paralelas, pues en los valles éstas sufren desvíaciones de su trayectoria rectilínea dibujando rura V, cuya forma y magnitud está esbrechamente relacionada con la orientación y buzarrriento de ias capas y con la topografía del terreno. En consecuencia, el análisis conjunto de las desviaciones de ias t:azas y de las curvas de nivel de los mapas topográficos, permite determinar el rumbo y el buzamiento'de:capas homoclinales, mediante la aplicación de una sencilla regla que se conoce con ei nombre de Regla de la «V»,1a cual se expresa así: .,eI ápice de Ia V ': apunta en la dirección del buzamiento de Ia capa».

i,;t;,:t f;,:t,i':r.t:;:t

tjt, ::ill,ll.,,l,-,,,,., ,, ,..

,

Manual de Geología Estnteutal l:+S

En total existen seis modelos típicos o pakones de afloramiento, resultantes de diferentes condiciones de rumbo ybuzanriento de las capas con respecto a la topografía de un valle. (Figura 3.5).

I ) a

J

-

=:

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:t,..Figtliri 3.§ P3 Patrones de aflora-rLiento que

''

ilustran dife¡entes casos de ia Regia de (cicupa iaa .V,: (a) capa horizontáI, horizontal, (b) capa ft) capa que buza río arriba, (cf vertical; (d) capa que buza río abajo, (e) capa y val1e con,Ia misma inclinación, (f) capa que buza río abajo con menor ángu1o que el gradiente delval1e. (Tomado de Ragan, 1985).

+6

/JorgeArturo Camargo Puerto

A continuación

se describen los seis pafrones de aflora¡niento:

(1) Capashorizontales: forman trazas paralelas a 1as curvas de nivei topográfico; en 1os valles el patrón de afloramiento forma una V, cuyo vértice apunta río arriba. (Figura 3.5a). (2).Capas inclinsdas río aniba: producen r:n patuón en el cual las frazas cortan las curvas de nivel topográfico y en los valles forman

una V cuyo vértice apunta río arriba. fFigura 3.5b).

(3) Capas aerticales: constituyen ur patrón de trazas rectas y paraleias independientemente de la forma del relieve (Figura 3.5c).

(4)

forman unpatrón en el cual lá,s 6az.t cortan las curvas de nivei topográfico y; ios valles forman una V, cuyo vértice apr:nta hacia río abajo, cuando el buza:rLiento de Ia capa es mayor que el gradiente del vaIle. (Figura 3.5d).

(5)

Capas inclinadas río abaio:

Capas inclinadas río abajo con buzsmiento igual al gyadiente

d.el

aalle: producen unpatrón de,trázas paraleJas en a¡rrbos taludes del valle y por 1o tanto no se forma la V (Figura 3.5e).

(6) capas'inclínadas río abaj'o con tnertor ánguto que el gyadienté det z¡alle: d.an r:n patrón que corta lás cu¡vas: de nivel,y. forma g4a V cuyovértice anómala:nente api¡ntahacia aguas arribá §igura 3.5f).

La Regla de ia ..V» también puede ser aplicada en 1os filos topográficos, pero en este caso, se debe tener en cuenta que el ápice de 1a «v» apunta en sentido opuesto a la dirección del buzarLiento de Ia capas, Además, es importante mencionar que estos patrones son también aplicabies alas tazas de los planos de falla, de ios diques y de 1os pianos de discordancia, a condición que mantengan rumbo y buzamiento mas o menos constante en un área. ::rr

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Manual de GeologíaEstrucArat l,+Z

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3.5 Determinación de la orientación de capa, dados tres puntos de la misma capa Si en un mapa se conoce la localización y elevación de fres puntos no alneados, contenidos sobre la misma capa inclinada, se puede determinar el rumbo y br¡zarrriento de dicha capa; el procedimiento se

ilustra en el siguiente

Ejemplo ,:-

ejemplo:

i

5.1

,l

pozos Los verticales A, B y C perforaron el tope de una arenisca r, , petrolifera a las cotas -3500, -4500 y -2000 pies por debajo dei nivel del mar respectivamente. Determinar e1nrmbo y'buzamiento'de 1á a¡enisca y además Ia cota a la cual se encontra¡ía esta si se perfora unpozo vertical,e¡e1.sitio,X.{FigHa 3:6):r.,,r:,: .", :, :, : i r : :i,. :

, Procedimiento: (L) Trazar una lÍnea entre el punto más alto C y eI más, bajo B. Dividir esta distancia en cinco seggrentos igqales para enconfrar la P,g,sici,,.o,¡de.laq gleY?§ione¡,,inj,,,,,,,,,,,,,,,,e¡.medias!25001-Q000,;3500,,-4000)'

¡ ,J

I.

s

(2) Trazar la lÍnea de rumbo con elevación -3500 pies que une los puntos AP de igrul cota y que representa una línea de rumbo del techo de la arenisca. Trazar otras líneas de rumbo paralelas a la anterior, qug.pasenr p or }-a-posición de. las cotas -2000',.2500; -3000, -4000 y -4500. La distancia AS entre dos línea§ consecutivas de rumbo es función del buzamiento de la capa. r..:i i

..-

:

.,t'(3)'Medt cdné1 trdsportádoitel'rümbo de ia lÍnea anterior con ngrle dq1mapS; e],+rg-rp.q,medido es igqal4 N S?W. ¡-eppect-q,al Jl . ; (4) Corstuujr Ia vista de perfil del plano ABC. Trazar la lÍnea h-h perpendicularmente,a la 1ínea de,ru:nbo AP; asig¡ar a h-h ia e]evacró4_-3500 pies. igqal a 14 de los puntos A y P. : :

f:

!::

48 / Jorge

Artttro Camargo Puerto

: .(5),Proyectar

ortogonalmente los vértices A, B y C ala 1ínea h-h.

,:(6).Medir a la escala dei mapa 1.000 pies y coloca¡ eI vérti.ce B' 1,0p0 pies,por debajo de la lÍnea h-h; medjr 1.500 pies y colocar el punto C'por encima de la línea h-h.

\r*-,

(7) Unir con una lÍnea los puntos B'A'C; ,la cu¿ forma con la lÍnea h-h un *golo de 27o que es el buzamiento de la a¡enisca.

Como resultado de ia construcción anterior se obtiene que la arenisca tiere ryqrbo N45"W ybuza con 27" hacia S\{ y qug el p.ozo verücal en eI sitio X pinchará Ia arenisca a la cota -4500 pies por debajo del nivel del mar.

El problema anterior también puede ser resuelto aplicando principio de proporcionalidad entre trian guJos semejarLtes: Procedimiento alteruo: (1) Determinar la longitud BC enpies; utitlzan¿o

1a

eI

escala del mapa,

(2) Determinar Ia longitud del segmento BP sobre la línea BC, de forma que el punto P quede localiz¿616 a la misma cota del punto A,

mediante Ia siguiente p BC

_ (CotaC -

CoraB)

BP.

{CotaA

CotaB)

BP:

(3.7);

si cota P = cota

)

BC.

(CotaP

(Cota C -

:

CotaB)

CotaB)

(3.8)

iú

(3) Unir el punto A con P párá'óbtéñ¿i''iáüiléa''db

:.

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--,

- elevación -3500 pies.

_jl

A

--.::

(4) Et procedimiento continúa iguat que en el caso

,

I

boide

i

anterior: o:azat líneas derumbo paralelas, bau{tzar con cota cada linea, medir con eI transportador la orientación de las lÍneas de rumbo, etc.

Manual d.e GeologíaEstruc-turaf I 49 I

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Eigu'a 3.6 Determinación de la o¡ientación de capa, conocidos tres puntos de

1a

misma capa. .',.§.6

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Deterrninación de la,orientación de cÍrpa er rrlapas..:. .

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El rumbo y e1 buzamiento de capas homoclinules; áé puede áutu.*ln* gr#icamente si se üspóne de mapas g"oíOgi.ás con cl1ryas de nivel y de escala conocida. El procedimiento se ilustra en él siguiente ejemplo: l-i::'::.

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::

':::

:

:

Ejemplo 3.2

'A partir del'mapa de la figura 3,7 determinar el ruinbo y e1 buzamiento de }as capas que ailí afloran y construir la sección ,-:

éstr,átigláficá del área.

-

Camargo Puerto

5o / JorgeArhro

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Escala

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0

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.onnlomerado

Figura 3.7 Determinación de la orientación de capa a (lr4odificado de Simpsor¡ 1968).

partir de.su traza.

Procedimiento:

, (1) Determinar los puntos de intersección de Ia iraza correspondiente a1 techo de la caliza con las curvas de nivel ::i

-

-:

Manual de Geología Estructural I st

(2) Unfu con líneas rectas los puntos de intersección de igual elevación (cota). Estas líneas son por definición líneas de rumbo de la capa estudiada y se mantienen paralelas y equidistantes. Bautizar cada línea de rumbo con su correspondiente cota en pies.

, (3) Determinar

midiendo con el transportador la orientación de las líneas de rumbo di¡ectamente sobre el mapa. el rumbo de la capa

,(4) Medir la distancia horizontal (As) entre dos iíneas contiguas de rumbo. Para deterririnar la dirección del buzarrriento es necesario apJicar 1a Regla de la ..V» y establecer en qué dirección buzan o se :,, profundizan las caPas. (5)

t

*,f; /

,CI

, ul¡ v&5

6=

ángr{o de buzamiento real

.,As = distancia horizontal medida perpendicularmente entre dos lÍneas contiguas de rumbo (se determina gráficamente a ia escala dél,mapa),

h = diferencia en cota entre dos líneas contiguas de rumbo l':

El,ángulo,de buzamienfo también puede,se¡ determinado

gráficamente construyendo unrtriangulo.rectángulo con,los valores de h y de As convertidos a la esca-la del mapa. -al.

a

(6) Dibujar ei símbolo cartográfico de buzamiento en diferentes sitios a io iargo de la traza ciel techo de la caliza.

e1

@

Enumerar en el mapa, en orden de más antiguo a reciente, cada rrna de las cjnco unidades,que allí aflorarL; a la form4ción más

J.

Sz /

J orge Arfrtro Camargo Puerto

antigua se 1e asigna eI número 1. Construir con esta información la columna eskatigráfica del área, dibujando la formación más antigua en Ia base de la coluru:ra.

,.

i

Desarrollando el procedimiento anterior se obtiene que ia caliz.a tiene rumbo N-S y que bvza aproximadamente 6o al oeste. Si se aplica este procedimiento a cualquiera de las otras trazas del mapa de ta figura3.7,por ejemplo, al techo de la lodolita, se obtiene que su rumbo y buzamiento son iguales a los de la traza anterior, lo que permite concluii que las dos trazas esfudiadas couesponden a superficies paralelas'y que en consecuencia se trata de capas homoclinales.

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3.7 Determinación del: patrón"de afloramiento de capas homoclinales ',. ':.

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El patrón de afloramiento de una capa de rumbo y buzamiento constantes puede predecirse, si se dispbne de un mapa con curvas de nivel topogriífico y se conoce la orientación de Ia capa de interés en un punto cualquiera. En la solución de este problema se aplica el mismo procedimiento al planteado en el ejemplo anterior, pero en

iv !

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i" i.r'

secuencia inversa.

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I

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Eiemplo 3.3 ,

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I

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l

I

l

I

En el punto A del mapa de la figura 3.8 aflora,la base,de una capa homoclinal de arenisca con rumbo E-W y con buzamiento 45"" S; en el punto B aflora el techo de la arenisca. El intervalo entre curvas de nivel topográfico es de 100 m. ::::,

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..,:.,:

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Predecir el patrón de afloramiento de la base y del techo de dicha capa, es decir, dibujarsus kazas ydeterminargráficamente elespesor

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Manual de GeologíaEstructural /

53

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100 200 300

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FigtLrn 3.8 Determinación de las kazas de

la arenisca que aflora en A y

B.

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-1

Procedimiento:

(1) Trazar una lÍnea de rumbo E-W que Pase Por elpunto A, cuya elevación es 300 m. (2) La distancia horizontal (As) entre lÍneas de rumbo consecutivas se puede calcular conociendo elángulo de buzamiento 6 = 45o y el intervalo entre curvas de nivel h = 100 m h

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ila

as = .^.. * mno

a,

(3.i0) donde

1oo :\oom. =tan45o

.-lf

(3) Trazar lÍreas de rumbo paralelas a Ia línea 100 m, medidos a la escala del mapa.

300 m y distanciadas

S+ /

Jorge Arturo Camarga Puerto

(4) Marcar con círculos las intersecciones de las lÍreas de rumbo de la base de la capa con las curvas de nivel de igual elevación; cada cÍrcu-lo representa un punto de afloramiento de la base de la capa. (5) Dibujar la traza uniendo todos 1os círculos o puntos de afloramiento de la base de la capa. (6) Repetir el procedimiento anterior para construir la traza coffesponüente al techo de 1a capa de arenisca. (7) Trazu sobre el mapa las lÍneas de rumbo E-W contenidas en

il, ::]:

.:

,rit:l

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i:

r'

el techo de la capa. v

(8) Marcar con cruces las intersecciones de las líneas de ruurbo del techo de la capa con las curvas de nivel de igual elevación.

:!, :

(9) Dibujar Latrazadel techo de la capa, uniendo todas las cruces o puntos de afloramiento del techo de Ia capa.

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:* I

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(i0) Dibujar una sección auxiliar perpendicu-lar al rumbo de Ia capa y medir a Ia escala de1 mapa el espesor estraügráfico de la

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i\-, ]

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arenisca.

iv

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3.8 Ejercicios

i

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i

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Ejercicio 3.4

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i

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Construir a la misma escala del mapa los perfiles geológicos A-B y C-D señalados en la figura 3.7. Diseñar la escala verücal igual a la escala horizontal.

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Ejercicio 3.5

,:it; ,,,t::

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En el á¡ea del mapa de la figura 3.9 aflora uná sécuencia honnoclin¿ de shale, que contiene tres capas delgadas de carbón (espesores enke

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deGeologíaWuútal I 55

Manual

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0.8-1.2m);la capa superior aflora en el punto Z donde es explotada a cielo abierto. Trazar el pakón de afloramiento de las tres capas de carbón a partir de lás profundidades en metros a las cuales fueron pinchadas las capas en los pozos verticales P-1 y P-2. Determinar a qué profundidad se pincharían las capas si se perfora el pozo P-3.

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0 ,00 200 300 400m

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Eigura3-9 Mapa geológico correspondiente al ejercicio 3.5.

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S6 /

JorgeArhsro Camargo Puerto

,Ejercicio 3.6

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',,tos puntos A, B y C coffesponden a tues pozos verticales que perforaron el tope de una arenisca petrolífera a las siguientes cotas: A, = -3500 pies, B = -7000 pies y C = -4500 pies. (Figura 3.10) Determinar el rumbo ybuzal.:jento de la arenisca y calcular a qué cota se pincharía 1a arenisca si se perfora el pozo D en e1 sitio índicado.

:. Ejercicio 3.7 Durante un levantamiento geológico en eI área del mapa de la figura 3.1L, se localizaron 6 contactos geológicos y en todos los casos el rumbo ybuzarúento de 1as capas se manfuvo constante: N49"E/ 27'SE.

Estación 1

2 J

4 5 6

Contacto observado base de caliz.a gis base de shale negro base de limolita base de shale gris base de arenisca acuífera base d"e lodolita

Construir 1a sección A-A' teniendo en cuenta el buzamiento aparente. Determinar 1as seis trazas de los contactos observados. Si se perfora un pozo vertical en A para exkaer agua subterr¿ínea de la arenisca acuífera, calcula¡ la profundidad que debe tener dicho pozo pa-ra que perfore la arenisca en todo su espesor.

I

Msnual de Geología Estruchrot I Sl

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1000 500

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Figura 3,10 Mapa correspondiente al ejercicio 3.6.

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2000 P¡es

58

/JorgeArhro Camargo Puerto

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0 200 400 600 l--+E:J____-]_l

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800 m

Figura 3.11Mapa geológico correspondie¡rte aI ejercicio 3.7. :l:: :i¡: ,.r,i

I

l i I

I ,l I '. I

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I

I

Descripcíóm y etrasiftcaclón de pniegtaes

I

Objetivos

.

. Describir la forma y la orientación de pliegues. " Clasificar pliegues con base en diferentes criterios. o Reconocer patrones de afloramiento de pliegues.

,

:]

Este capítuIo está dedicado aI estudio de la forrra, de Ia clasificación de los pliegues y a 1a conskucción de secciones geológicas que

ínvolucren rocas plegad.as, con énfasis en los métodos de constlucción de las secciones, sin considerar las fuerzas y mecanismos del plegamiento.

.los.. p1i pliegues son. deformaciones plásti plásticas de las rocas -------_L U f sedimentarias, volcano-sedimentarias y metamórficas, que ocurren bajo condiciones de alta temperahiray aTtapresión, durante largos periodos de tiempo geológico. En eI estud-io de la geometríate pliegues se utiliza la sigrriente terminología:

-1

li

6o

/JorgeArturo Camargo Puerta

Charuela: zorra de mayor cuwatura de Cresta:

punto más

a-1to

ul

pliegile. (Figura a.1).

de un pliegue anticlinal. (Figura a.1). i

Seno: pr::;rto más

bajo de un phegue sinclinal. (Figura 4.1).

iUrl

;" :

i,::

.;

Flsnco: porción adyacente a1 punto de inflexión. (Figura 4.1).

:'

,::I i

:v

i-

Punto de hflexión; punto medio de un pliegue donde Ia curvatura pasa de cóncava a convexa. (Figura 4.1).

t. :+'

Pliegue simétrico: pliegue que cumple ias siguientes condiciones: a) Ia superficie media es planar b) el plano axial es normal a la superficie

I

media c) existe simet¡ía con relación al plano axial. (Figura 4.1). -.i

Pliegue asimétrico: piiegue

no simétri.co. (Figura 4.1). ¡-/ :

Lífiea de charnela:1ínea que une puntos de charnela. (Figura 4.1). I

v I

Línea de cresta:IÍnea que

l.-

une puntos de cresta. (Figura a.1).

i" 1

Plana o superficie axial: plano que pasando por Ia zonade chamela

divide simétricamente un pliegue. (Fig:ra

)* l-

a.\.

iv l

j'-' I 1-

axial:Iineade intersección entre el piano ,riul y Ia superficie de1 terreno; si el terreno es plano la fraza axial es una línea recta. (Figr:ra a.2). Traza

Y i

i-i\r

v i

t Ei, depliegue:

lÍnea imaginaría que forma Ia interSécción del.plano ,,,,,:. , .,.,, axial con una capa cualquiera de un pliegue. E1 eje puede ser ! '--,- hoiiZonta1, vertical o buzante. Si es buzaiite, eI rángulo de indinación ,a,

,',',,1,,

,,

i

!v'

1,. '.v l-. L

del'ejé con respecto a la horizontal, medido en un piano üertical, es

t.J I I

lv I

i!

apunta en Ia dirección en que se profundiza el eje. (Figura a.2). ,iii . :

i¿ i' il

l tl I

'§,jl

:-

Manual de Geología Estructural I 6tt

Línea de inffexión

Línea de cresta

charnela

/ I, É

Suoerficie media

Punto de charnela

1,I." Punto cn

a

dé Seno ^'

Plano axial

rnela

Eiyn'a 4.1 Elementos de pliegues.

Figtra 4.2 Bloque diagrama. Elementos de pliegues. (Tomado de Butler, 1988).

lti

n

Sinforme: pliegue de forma cóncava. (Figura 4.3b).

Antifonne: pliegue de forma con\¡exa. (Figura 4.3b).

)S

Sinclinal: pliegue en cuyo núcleo yacen rocas más jóvenes que hacia Ia periferia. fFigura 4.3a).

v

T6z

lJorgpA¡turo Camargo Puerto

Anticlinc¡l: pliegue en cuyo núc1eo yacen rocas más antiguas que hacia 1a periferia. (Figura 4.3a). Pliegte buzante: piiegue con 1Ínea de charnela (eje de pliegue) con inmersión. (Figura 4.6). Pliegue aertical: pliegue con línea de cha¡ne1a vertical. (Figura 4.3e).

Pliegrc itolcado: pliegue con un flalco normal y otro irLvertido. (Figura a.3f). Pliegrcrecumbente:plte,glre consuperficie axialhorízonta1. (Figur a4.3g).

Pliegue cilíndrico:pliegue generado por una línea recta (paralela a ia línea de charnela) llamada eje de1 pliegue, que se mueve

paralelamente a si rrisma en el espacio. Los pliegues que no son cilÍnd¡icos no tienen eje-

,

Antifórma

\\ Anüclinal (a)

&)

AntÍforme Anticlinal

Sinclinal

Sinforme

i :

--a----:-l

Manual de GeolosaEstructural I 6¡

Volcado Vertical

(e)

(0

Recumbente

(g)

Figura 4.3 Diferentes tipos de pliegues. (Tomado de Rowiand, 1986). t-

4.2 Clasihcación

de

pliegues

a

'

A continuación

se ilustran algunos de los criterios. morfológicos más utilizados en la clasificación de pliegues: 4.2.1 lntensidad det plegamiento

':::¡

,

La intensidad del plegamiento se manifiesta en la magnitud del a*grlo interflancos: a menorcog"lo corresponde mayor intensidad de plegamiento. Ver tabla 4.L.

Angu1o Interflancos

Clasificación del pliegue

^o ^o U-L

Pliegue isoclinal

2" - 300

Pliegue apretado

- 70" 70" - 120" 1200 - 180'

Pliegue cer¡ado

1.

'2.

300

4. F

,

tá fi$1ra

Pliegue abiérto PJiegue suave

4.4 ilustra la forma de los pliegues de conformidad con este criterio de ciasificación.

6+ / Jorge

Arturo Camargo Puerto

(2e-_30e)

lsoélinal (0r-2s)

Figura 4.4 Clasihcación de pliegues según la intensidad del plegamiento. (Tomado de Rowland, 1986),,

4.2.2 Forma

m

,i

:j

i:

sección transaersal

Según éste criterio existe una grarl diversidad de pliegues; la terminología utilizada es meramente descriptiva. fFigura 4.5).

" Pliegue en caja: pliegue con doble charnela y forma sub rectangular. (Figura 4.5a). " Pliegue angular: phegue con charnela aguda y flancos rectos. i (Figura 4.5b). . Pliegue diapírico: pliegue con amplia zotta de chamela y flancos convergentes hacia el núdeo. (Figura 4.5c). ',, '', ' , I ,,, " Plieglte en abanico; pliegue con flancos convergentes hacia el núcleo. (Figura 4.5d).

"

Ptiegt¡eparaleto;:

pü

e en el cua1 cada capu

c

j I

:l! a

.:,

j.-

erm su espes-or

constante. (Figura 4.5e). " Pliegue concéntrico; pliegue con capas de espesoi constante y de igoul centro de curvatura. (Figura 4.5f). " Pliegue similar:phegaeen elcual la for:rna de las capas se inanüme a profundidad; esto implica adelgaza:rriento de las capas en ios flancos y engrosamiento de las mismas en las charnelas. (Figura a.Sg). :,,: Pliegue disarmónico; pliegue en eI cual laforma de las,capas superiores vaúacon Ia profundidad. ffigu¡a 4.5g).

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iv

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Manual de Geologia Estrudural I

(a) pliegue en caja

65

(b) pliegue angular

l,

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rfTM))l (9" @ (c) pliegue diapírico

(d) pliegue en abanico

S.

(e) pliegue paralelo

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'l:

(f) plíegue concéntrico

Mffi (g) pliegue similar

(h) pliegue disarm on ico

Eig,ra 4.5 Formas de pliegues en sección kansversal.

4.2.3 Posición delplano axíaly línea de chamela

t. 1C

Estecriterio de dasificaciónes muyúülpara describir la orientación de lós pliegues. En la figura 4.6 abséwese que en el pliegue rectohori2ontal; es'decir, el pliegue,con plano axial vertical y lÍrea de

::

66 / JorgeArhtro Camargo

Puerto

charnela horüontal, 1a cresta y la charnela coinciden, Por tanto, 1as IÍneas de cresta y de charnela coinciden; además, estas dos ú-ltimas líneas también coinci.den con e1 eje del piiegue.

'iii r,iil

Los demás pliegues que se ilustran en la citada figura resu-ltan de cambios en 1a posición ya sea del plano axial, ya sea de la línea de charnela o de cambios en Ia posición de ambos elementos alavez.

,a,:al

i.:

i-

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rP

Vertical

:v

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Recto buzante

m

Recto horizontal

v

lnctinado

l j

Inclinado buzante

)!

;\/

':-

Inclinado horizontal

Flecum bente v

Figura 4.6 Clasihcación de pliegues según la posición delplano axial y de la lÍnea de charnela. (Tomado de Ragan, 1985).

4.3 Patrón de afloramiento de

pliegues : '

'

::

:

El patrón de afl.oramiento de los pliegues en el terreno y sú aspecto en los mapas geológicos depende de 1a geometría de los pliegues y

del efecto de la topogra-fía. Cuando la topografía

horizontal o casi plana los,patrones de afloramiento de pliegues simétricos o asimétricos ya sean horizontales o buzantes, son sencillos de inteqprefar, En co4trastg en relieve mont€ñoso, la intelpfeteció:r de és

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_

Manual de GeologíaEs.truúrat / 67

los patrones de afloramiento de pliegues se hace más compleja, debido a que las frazas de los contactos entre unidades sufren e1 mismo efecto topográfico que origina los diferentes patrones de afloramiento relacionados cot1la Regla de la ..V». @igwaA.7).

Sección A-A'

é

Sección A-A'

i;-H \=='\

&\

Érfl (a)

(b)

Eigura 4.7 Efecto topográfico sobre el patrón de afloramiento 'de un pliegue

i ,

,

,,,:,:, ,, ' :. :

anticlinal recto-horizontal: (a) aflorando en relieve piano (b) aflorando en relieve montañoso. (Modificado de Ragan, 1985).

I-a figura 4.7 ilustra un pliegue recto-horizóntal

y

su co_rrespondiente perfil; en e1 caso (a) el pliegue a-flora en un terreno plano y en el caso (b), el mismo pliegue aflora en terreno montañoso.

,,

',1,'4.3i.1

En relieve plano, este patrón es muy fácil de inteqpretar porque ','consiste de trazas rectilíneas y paralelas; si 1os pliegues horizontales .son'además rectos, simétricos, 1a anchura de afloramiento de las .'capas en ambos flancos es igual mienkas que si se trata de pliegues indinados, asimékicos, la anchura de aforamiento se hace mtrlor ;;;',en los'flancos de mayor buzamiento. (Figura 4.8). '.,,,

I

t

Patrones de afloramiento de ptiegues horízontales

-

=F-:!=.

68 / Jorge

Atü¡ro Camargo Puerto

En relieve montañoso, es necesario aplicar 1a Regla de la .,V, en los flancos de los pliegues, para determinar las lÍneas de rumbo y el lruzamiento de las capas en cada fl.anco. Si las líneas de rumbo de amlos flancos de un pliegue resultan paralelas, significa que el pliegue es horiZontal y si las trazas de algunas caPas forman cierre como en el caso de la figura(.7b, se trata sólo de un cierre «aparente» debido aI efecto topográfico. .Traza axial

Anticlinat simétrico, recto.

IA -T 03

N n

Escala

.rTraza axial

I IA -T

Anticlinal asimétrico

N

[:

0r, 3 HEÉ|J Escala

Figura 4.8Mapas y bloques diagrama que ilustran el patrón de a-floramiento de antidinales horizontales: (a) simétrico ft) asimétrico (Modificado de

Spencer,2000).

4.3.2

P atrones de

aflorami.ento de pliegues buz,antes

En relieve plano, este patrón:es muf fácil de interpretar porque consiste de trazas rectilÍleas y convergentes; si se trata de pliegues rectos, simékicos,Ia anchura de aflbramiento de las capas en ambos flancos es i$lal mientras: que si se trata, de pliegues inclinados, asimétricos,la andrura de aforamierrto se hace menor enlos flancos

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¿

Manual de Geología Estructural / 69

¡

de mayor buzamiento. En pliegues buzantes 1as trazas de las capas de un flanco son convergentes con las trazas del flalco opuesto y

forman un cierre. (Figura 4.9).

Anticlinal buzante

1.1 I

Figu'a

4i.9

0

(b)

2km

Mapa y bloque diagrama que ilustrarL el pakón de aflo¡a¡riento de u¡r pliegue anüclinal recto- buzante hacia el noreste. (Tomado de Spencer, 2000).

., En los anticlinales las capas forman un cieffe en la dirección en rque se profundiza e1 eje del pliegue (lÍnea de'charnela), llamado

cierre periclinaL en tanto que en 1os sinclinales, las capas forman r:¡r :cierre en la dirección en que se levanta el,eje, llamado cierre

e

Cuando el relieve es montañoso, es necesa¡io aplicar la Regla de la ,.d/r, como en el caso anterior; si 1as lÍneas de rumbo de ambos flancos 'de un pliegue resultarr convergentes significa que el pliegue es buzante, por tar:rto, los cierres que dibujan las trazas de las capas son verdaderos, es decir, que igual se forma¡ían si el relieve fuese ,,.

lplanoo,montañoso. : ,s

5l ,J

, ::

,

,,

:

"'

;',:Cuando enlos mapas geológicos no haybuza:rLientos ysÍmbolos 'cartográficos que díferencien 1os pliegues anticlinales de 1os ,siiclinales, 1a aplicación de la,Regla de la,..V» en los fla¡rcos de tos pliegues, permite diferenciar los pliegues anticlinales de,los 'sinclinales y además reconocer si son pliegues normales o

zo / Jotge

,

Arturo Camorgo Puerto

volcados, siempre y cuando se conozca el orden de la secuencia estratigráfica.

permite deducir 1a acütud. del eje del pliegue y determinar la posición aproximada de lafraza axial en e1 mapa. La actitud del eje de un pliegue de tipo angular o en general, de qn pliegue cilíndrico, se reduce a1 problema de- encontrar la IÍnea de intersección de dos planos tangentes a. cada flanco del pliegue, que es muy fácil de solucionar utilizando el método de la proyección Este procedimiento también

i

estereografica. :, ?-

1

:

4.4 Construcción de secciones estructurales en rocas plegadas 'I

.

.

Las secciones estructurales o perfiles en rocas plegadas, representan

fiehnente el subsuelo, enla medida quela inJor:nación geálOgica de superficie sea precisa y que haya sido complementada con datos d.e perforaciones profundas. De otro lado, es importante que el intérprete óonozcael estilo tectónico yla geología del área de estudio. En la conskucción de secciones estrucfurales en rocas plegad.as, se utilizan diferentes métodos, en función del grado de competencia de las,rocas'involucradas en etr"plegamientor'y'del grado de deformación d.e ias ,,

capas.

', , Método'msno alzada;aplicable a cualquier área independierrtemente

del grado de'complejidad del plegamiento y del tipo de'rocas involucradas. . Método del arco:recomendado

para pliegues que involucran rocas competentes las cuales originan pliegues concénfriccls:(espesor corutante e igual centro de curvatura). ; :o

:

'

Méto do: dal arco cornplernmtado con el método marn almdn recomendado

para rocas,competentes intercaladas con rocas incompeténtes, las cuales'originan pliegues similares (espesor variable);', :-;;.,..,:.'i1:,..,¡.:.,

\-. ., lv i

)-

Manual de GeologíaEstructural I 7r

. Métoda de lct sección

balanceadai m:uy

utilizado en áreas que han

sido plegadas de manera relativamente simple. al.

4.4.1 Método mano alzada

"l il,

vl

El primer paso consiste en la construcción del perfil topográfico, orientado en 1o posible, perpendicularmente a1 rumbo de 1a estratificación. Si existen varios buzamientos se prefieren los más cercanos a la lÍnea de la sección o se proyecta al plano de la sección, un valor promedio del buzamiento. Cuando la sección estructural corta la estratificación con ángulo diferente a9}",1os iángulos de buzamiento reales deben ser corregidos a buzamientos aparentes y luego proyectados al plano de la sección estructural.

t.

,1 JÓ

ol

Procedimiento: (1) Proyectar cada buzamiento y cada contacto geoiógico al plano de la sección, paralelamente al eje de plegamiento.

ñ

Eé YA

're !7

(2) Dibujar en la sección lÍneas auxiliares de buzamiento, con ayuda del transportador, que sirven de guias para trazar los contactos entre unidades; después dibujar las capas con líneas curvas suaves, conservando constantes los espesores. r

) J

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l'

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.:;.

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I

:

(3) Mostrar con lÍnea pr:ntada la parte erosionada de las estructuras geológicas. (Figura 4.10). ,

'

,

l

.S

..\I

Yo las

,' (4) Trazar enla sección estructural los planos o superficies axiales de los pliegues. ';::

,.

(5) Proyectar de la sección est¡uctural,al mapa Ia posición de los planos axiales y dibujar en el mapa las trazas axiales usando los sÍmbolos correspondientes a los diferentes tipos de pliegqes,, ,.

7z / JorgeArturo Carrtargo

Puerto

i

:

::

Eigura 4.10 Const¡ucción de r¡na sección perpendicular al rumbo de las capas ' por el méiodo mano alzada. (Tomado de Rowland,7986\. :

.:t:

i.

4.4.2 Método del arco

.l

:l

.

I

ri I

1: ):

I

Este método fue original:nente propuesto por H.G. Busk (L.929); se aplica só1o para pliegrres formados por flexo-deslizamiento,

I I

rl ,1 ,l :l.I .i

mecanismo típico de rocas competentes que originan pliegues cilÍndricos o concéntricos.

I 1

il

EI método del arco es considerado más preciso que ei anterior, pero no necesaliamente más correcto y está basado en las siguientes

ii

Premisas:

,I

I tl II

tl

:.

" Ei espesor de 1as capas es constante. 'La tra¡rsición de ul buza:rriento a otro es suave.

-.;:a,'

.:. ,

.:

., :.:::

Procedimiento: La figura 4-11 ilusha son los siguientes:

1a

aplicación de este método; los pasos

a

seguir

Manual de Geología Estruútral I

n

(1) Dibujar con la ayuda de1 transportador, lfireas auxiiiares perpendiculares a cada uno de los bueamientos medidos en 1os contactos geológicos afu,c,-..L, a 1o largo de 1a sección estructural. Prolongar las líneas auxiliares hasta que se intercepten con las líreas auxiliares contiguas. (2) Trazar arcos concéntricos con 1a ayuda de un compás, haciendo centro en los puntos de intersección de perpendiculares ádyacentes; por ejemplo el punto 1 sirve de centro de una serie de arcos enfre 1os buzamientos ayb; el punto 2 es centro de una serie de arcos entre los buzamientos b y ,, que empalman con 1os arcos del t¡amo ab. (3) Redondear a mano alzada las charnelas que resulten muy agudas en e1 proceso a¡rtelror de trazado de arcos. (4) Mostrar con línea punteada la parte erosionada de estructuras geoiógicas.

,,

';,

1as

4.4.3 Método del arco corubinado con el métado mano alzada

método se aplica para plisgues formados por «flujo-flexodeslizamiento>>, mecanismo de plegamiento típico de pliegues que involucran capas competentes altemando .upus incompetentes; "ort. con frecuencia en las zonas de charnela los espesores dejan de ser tonstantes y por tanto elmétodo, del arco no es aplicable; en estas zonas r".rtiliru el método de mano alzada y en los sectores en que el plegamiento es suave y de tipo concéntrico se aplica el método del ,i Este

a¡co antes descrito.

Y.

4.4.4 Método de la sección balanceada ,,,j

:

, I-a filosofía de este método se resume en la siguiente a{::nación áe, Eahlstrom (1969): «si una sección está balanceada, tiene

Z+ / Jo¡Se

Arfuro Camatgo Puerto ::,

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Manual de GeologíaEstructrrat I

75

posibijidades d"e ser correcta, si no está balanceada, no es correcta». Este método está basado en una premisa fundamental: en los cintu¡ones de plega:rLiento muy poca materia se convierte en energía, ' por lo tantl la masa se conserva.

llna

sección balanceada es aquella en la cual 1a longifud de los contactos y el área de las capas mostrada en 1a sección, pueden ser restauradas a su condición inicial. Las seccíones balanceadas cumplen las siguientes condiciones:

)

. La longitud de las capas después de la deformación es igual a 1a longitud antes de 1a deformación.

'

o

'

, . .,

Elárea de las secciones de las capas después de Ia deformación

. Si hay fallas presentes, el ángulo con que la falla corta las capas, permanece igual después del desplazamiento al que había antes de1 desplazanriento. :,,

i, Para probar el balanceo de una sección se requiere que la sección , ,.,',geológica se extienda en el terreno suficiente, ñás allá de los pliegues, .,. hasta alcanzar un punto en que el desplazamiento de las capas sea

,.,r',,

,, 1*-o. ,

'

I

C

(Spencer,2A0A,p. 103).

:l

4.5 Edad del

plegamiento

'

.,,,.,,.iEl plegamiento es un proceso:lento de acumulación de deformacióry que ocurre en el subsuelo profundo durante largos ,.::' ,periodos de tiempo geológico, como resultado de los esfuerzos -.:, ,compresivosra que son sometidas las rocas de la corteza terrestre.

:

:', El final de un periodo de plegamiento, definido en términos de i datación absoluta o relativa, coincide con Ia edad de las rocas , a.-

76 /

J orge Arfrira Carnargo Puerto

rocas más jóvenes plegadas, se determina observando 1os mapas y las secciones geológicas, principalnnente en los núcleos de los

pliegues sinclinales. IJna forma sencilla de datación relativa consiste en relacionar cronológicamente la edad del plegamiento, con el orden de formación de las djferentes unidades que afloran en un área, numeradas de más antiguo a reciente, teniendo muy en cuenta la ley de superposición y el principio de intersección de unidades litológicas. A 1a unidad más antigua se la asigna e1

número

:

1. :

i-

Cuando existen dos periodos de plegamiento, separados en el tiempo por una discordancia angular,la edad de cada periodo de plegamiento se determina teniendo en cuenta Ia edad de las rocas más jóvenes plegadas durante cada ciclo tectónico.

:!I

:'v : :

!v :v

4.6 Patrones de pleganiento

:, Las regiones que han sido afectadas,por dos o más eventos de plegamiento, se caracterizan por presentar intenso grado de deformación, debido a que al plegamiento inicial, se sobreimpuso otro plegamiento que-acentuó los pliegues iniciales y plegór los planos axiales, los planos de falla y los planos de discordancia

:

I

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::fii ::i] ii! 'i l : !::

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..i.

Du¡ante r:n segrrndo periodo de plegamiento, la orierrtación d.e los esfuerzos puede variar diametralmente y generar patrones de afloramierrto complejos, como 1os que se enseñan en la figr:ra 4.L2, que se caracteriza porque 1as trazas axiales de los pliegues presentan curvatura tanto en el plano horizontal como en e1 vertical, formando culminaciones y depresiones. La interpretación de mapas geológicos de áreas multiplegadas, requiere de mudra,in{or:rración de campo para entender la estructura geológica.

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Manual de Geología Estrudural I 77

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2

3

4Kn

Eigtra 4.L2Tres tipos de patrones de plegamiento sobreimpuesto: (a) patrón domo y cuenca, (b) patrón en gancho y (c) patrón en boomerang. . (Tomado de Hatcher y Hooper, 1990). 4.7 Símbolos cartográficos de pliegues

En los mapas geológicos se utilizan los siguientes símbolos para describir la orientación y tipo de pliegues. (Figura 4.13). A-

--++

Traza axial (eie) de anticlinal horizontal

Tráza axial (eie) de sinclinal horizontal

A

Anticlinal horizontal con el flanco norle invertido

n

Sinclinal horizontal con el flanco norte invertido

YY

if

-{*io, ¡.

t

Sinclinal simétricó'con inmersión

1OsE

Anticlinal simétrico con doble inmersión Anticlinal horizontal: llanco sur más abrupto

-+---

Figura 4.13 SÍribolos cartográficos para representar pliegues.

v

Z

8 t J orye:

Artura Camargo Puerto

4.8 Ejercicios

Ejercicio 4.1 Interpretar y clasificar 1os pliegues del mapa de pafir de su patrón de afloramiento.

1a

figura 4.74,

a

Procedimiento: (7) Trazar ¡ed de drenaje d.el mapa

C)

Trazar líneas de rumbo uniendo los puntos de intersección entre las cotas 600, 7A0 y 800 y la traza que forma el techo de la a¡enisca.

(3) Aplicar la regla de la <.V>, en los valles para identificar

1os

pLiegues.

(4) Medir la dirección de 1as líneas del rumbo, determinar

la distancia horüontal (AS) enke dos líneas contiguas pertenecientes aI tope de la arenisca y calcuiar los buzamientos de los diferentes flancos.

i

:v,

.

,v :

(5) Numerar de miís antiguo

a

reciente las unidades que a1lí afloran.

(6) Clasificar los pliegues con base en el palrón de aflora:rLiento y en el paralelismo o convergencia de las líneas de rumbo.

:+ :v

:*.

:v

:(7) Trazat los ejes de 1os pliegues con los símbolos apropiados.

:

.v

(8) Dibujar ias secciones geológicas indicadas en el mapa usando

t--

los buzamientos calculados. :

lv ti*

I

iv

I

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Manual de GeologíaEstruaural I 79

I

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600

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250 500 i50

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pT+4 Caliza

gris.

Limolita

t--_-_-l L--t t-r-l

-Arcillolita

Arenisca G

ruesa

Eigur a 4.74 Mapa geológico correspondiente aI ejercicio

Y

Arenisca r: , conglomeratica 4.

1.

:

0

1000 ñ

I

l

8o / JorgeArturo Camargo Puert
Ejercicio 4.2

hrterpretar y ciasficar los pliegues que afloran en e1 mapa de ia hgaru 4.15, con base en su patrón de afloramiento. Construir la columna eskatigráfica del área, asumiendo que 1a posición de 1as capas es

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normil.

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AEillolita Llmol¡ta

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Figura 4.7.5 Mapa geológico correspondiente al ejercicio 4.2.

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5

l:

Elescrrpcíóm y cnasiflcacíóm de fannas

Objetivos " Describir elementos de fallas. '' clasifica¡ fallas según Ia dirección dei despiazamiento relativo. ' Clasificar fallas según la dirección de1 esfuerzo principal mayor. " Deterrnina¡ la edad relativa de las fallas.

.: 5.L Definiciones Este capíhrlo está

dedicado al estudio y clasificación de 1as fallas, con base en su geometría y en ia dirección de1 desplazamiento relativo, es decir, el despiazamiento dessito a partir de 1a posición actua1 que piesentan los dos bloques de una falla. Así por ejemplo, una falla se dasifica como norrral si el bloque colgante esta hundido, con respecto al bloque yacente, lo que sugiere gue ha bajado, sin embargo, e¡r téffiiinos de movimiento absoiuto, es posible que ambos bloques hayan sid.o levantados, pero que el bloque colgarrte haya subido en menor proporción, En eI estudio de 1as fallas se utiliza 1a siguierrte ter:rrinología:

Falla: fracirrra en Ia roca a 1o largo de la cual ha ocurrido desplaza:rLiento.

I

8z

/JargeArturo Camargo Puerto

Plano de falla: plano o superficie a 1o largo del cual ha ocu¡rido desplazamiento. (Figura 5. 1).

bloque que descaasa por encima de un plano de inclinado;. si el plano de falla es vertical este término no es fa11a aplicable. (Figura 5.1). Bloque colgante:

bloque que yace por debajo de t¡n plano de falla inclinado. (Figura 5.1). Bloque yncente:

:

:u :

Falla con clesplazamiento oblictta: falLa cuyo desplazamiento tiene componentes en Ia dirección del buzamiento y en la dirección del rumbo del plano de faIla. (Figr:ra 5.1).

:

L. :

iv

Desplazantíento neta: desplazamiento en la dirección misma del movi¡niento; se expresa como Ia distancia medida sobre el plano de falla, entre dos pr:ntos localizados en bloques opuestos, que antes eran adyacentes. D e splaznmi ent o

d e b rrz

ami m

t

o.'

c

omp onente del

d

esplaz

a-u-Li

en to

neto

en la dirección del buzamiento de una falla; a su vez, este desplazamiento puede ser descompuesto en dos componentes: desplazamiento vertical o salto y desplazamiento horizontal o rechazo. (Figura 5.1). Salto cle falla: desplaza:r.rienio vertical de una falla; equivale a la componente vertical de desplaza:rLiento buzamiento. (Figura 5.1).

horizontal de una fa[a; equivale a la componente horizontal del desplazamiento de buzamiento. Rechazo: d.esplazamiento

(Figura 5.1). Desplazaruiento de rumbo: componente del desplazamiento neto en la dirección del rumbo de una falla. (Figura 5.1).

:

-'l.l Manual de Geología Estruúlral I

8l

Falla con desplazamiatto de buzamiento; fa1la cuyo desPlazamienio ofllrre en la dirección del buzamiento del plano de falla; este tipo de falla puede ser normal o invetsa. (Figura 5.1). Falla normal: fa17a en Ia cual el bloque colgante ha descendido con relación atbloque yacente; también se denomina falla gravitacional.

(Figura 5.1a). Ealla inaersa; falla en la cual el bloque colgante ha ascendido con relación albloque yacente. (Figura 5.2b). Eatta de cabalgamiento: falla inversa cuyo plano de. falla prese4ta bajo ángulo de buzamiento. (Figura 5.2e).

;,::. Figura§.l Elementos de fallas. Falla de translación con desplazamiento oblicuo, donde: A:desplazamiento neto, B=desplazamiento de buzami-ento, ,i C=desplazalniento de rumbo, D=desplazamiento horizontal o rechazo, ,, , E=desplazámiento vertical o salto.

,i, ,.. .'

,

enla cual el desplazamiento ocurre enla direccióndelrumbo delplano defalla; eldespiazamiento se denomina fa]la püede ser dextro-l¡ate'ral9-siniestro!1t9ra; [1U.1en transcu¡rmie o falla de desgarre. (Figura 5.2c).

'.,,,-

,' i :: ', . :

Y.

.',

Ealla-con desplazamíento derumbo: falla

Fallntístrícanormal: falla cuya superficie e§ curva, conbuzamiento alto hacia superficie ybaio hacia profundidad¡ el blory-lolgante '. há'd¿scéndido con relación al bloque iacenté. (Figura 5.2d); '

8+

/JorgeArturo Camargo Puerto

Fnlla lístrics hwerss: falla cuya superficie es cu-rva, con buzamiento aLto hacia superficie y bajo hacia profundidad; el bloque colgante

ha ascendido con relación al yacente; también es llamada falla antilístrica.

Falla aertico.l: falla con plano de falla vertical; se clasifica independientemente de la dirección del desplazarrLiento relativo de los bloques. trnrcslación: falla en la cual el desplazamiento de los bloques no involucra rotación, de forma que el rumbo de las capas permanece Falla

d.e

paralelo en ambos bloques de la faLla. (Figura 5.2a). Fnlln cle rotación: falla en la cual u¡o de los bloques ha rotado con respecto al otro. En uno de 1os ext¡emos tiene comportamiento no¡ma-ly en el otuo inverso. (Figura 5.2f).

(c)

Eigra

5.2 Dife¡entes tipos de farlas segúa su dirección de desplazamiento.

medida en una dirección especifica entre dos puntos de un horizonte estratigráfico de ,eferenciu, localizados en bloques opuestos, que antes de la falla eran adyacentes. Los términos separación: distancia

------::-':-":l :

Manual deGeologíaEstruchral I 85

separación neta, separación de rumbo y separación de buzamiento

tienen

el mismo significado que los

correspondientes

despiazamientos. SEaración noftnal: distancia horizontal, en dirección normal al rumbo de un horizonte estratigráfico que ha sido desplazado por una falla. (Figura 5.3a). Separacíón de rumbo: distancia horizontal, medida en dirección paralela al rumbo de falla enke d.os puntos localizados en bloques opuestos delmismo horizonte de referencia;la separación d"e rumbo pued.e ser dextral o siniestral. (Figura 5.3a).

medida

largo del plano de f4l1a, en dirección del buzamiento, entre dos puntos. {ue antes de la falla eran adyacentes. (Figura 5.3b). El componente más importante de 1a separ"4cién es Ia separación vertical. Separación debuzamíenfo: distancia

a 1o

'' S eparaciói estrafigráfica; distanciamedid,a perpendicularmente a 1os

planos de un horizonte eskatigráfico. (Figura 5.4). SEaracíón ¡¡ertical: distancia ve.rtical medida en una sección vertical yperpendicula¡ alrumbo delhorizonte de referencia. (Figura 5.3b). Perfil A - A'

:(a) v.

Figura 5.3 (a) Mapa ilustrando ia diferencia entre separación nonnal hórizontal y separación de ru¡rrbo. {b) PerIil ilustrando los componentes de la separación de buzamiento. (Tomado de Rowland" 1986).

,

\-,

86 / Jorge

Arhtro Camargo hrcrto

falla: delgada película pulida y mineralizada que cubre algunos planos de {alla y que con foecuencia exhibe estrías de fricción o Jineamientos paralelod a la dirección del último movimiento de la fall4 que son de gran utilidad en la determinación d.e ia dirección del desplazadiento. Espejo

de

falla:lÍnea de intersección del plano o superficie de falia con la superficie del terreno; las ffazas de.las fallas vertical"es son rectas en tanto 1as t¡azas de las fallas inclinadas forman pakones que permiten determinar el rumbo y el aogulo de buzamiento de1 plano de fa1la aplicando 1a Regla de la "V». Traza

5.2

de

Detenninación de la separación

Y

posible establecer la dirección y la magnitud del desplazamiento de una falla, a causa principalmente de la erosión del horizonte estratigriáfico desplazad o ylaÍaltade exposición del plano de falla, entonces se hace necesario medir en eI terieno o en los mapas y perfiles, aI menos, la separación quepresenta elhorizonteestratigráfico o capa guía, enufta dirección especifica, con respecto al plano de Como en la mayoría de los casos

1ro es

falla

, :,

:v

:

La fígura 5.4 ilustra la ambigüedad. qo" t*gu cuand,o se trata de establecer el desplazamiento real a 1o largo de lá falta toda vez que

la posición actual del bloque colgante pudo resultar por desplazamiento del mismo en diferente dirección: bien en dirección del buzamiento del plano de falla o bien en dirección del rumbo de la misma o bien en cualquiera de las direcciones oblicaas 1 a 4.

med,ir utgrrro 1o,

Debido a este problema,

u.orr'sejable ", de la separación, en una dirección específica,

componentes dejando en c1aro, que la medición de la separación no necesariamente refleja el despiazamiento real de una falla, sino el desplazamiento aparente .:t :

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iv

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v I

Manual de GeologíaEsf,ruú:rul I gz

Figtra 5.4 {a) Bloque diagrama que ilustra un horizonte estratigráfico indinado al noreste y desplazado por una falla que buza al este. (b) Bloque diagrama anterior, en el cual ha sido removido el bloque colgante : '',, para visualizar La proyección del horizonte desplazado; donde: A= sepa¡ación debuzamiento, B= separación de rumbo, C= separación

vertical, D= separación horizontaf E= separación estratigráfica, F= salto, G= rechazo.

'

En el subsuelo, es imposible medir el salto, sin embargo, a pafiir de datos de pozos se puede calcular, si se conoce el desplazamiento de buzamiento y eI angulo de buza-rLiento de Ia faila, mediante la siguiente ecuación:

AC = AB.sin

0,

(5.1)

doñde:

:

:'' :: "'', .i ,

'.' .

AB=:desplazamiento de buzamiento 0 = buzamiento del plano de falla

,, ,,,,

Y Y,,,

v

''A partir

r

'::'

'

:.

información litológica, obtenida en pozos verticales, es posible estimar la separación vertical de una falla,la cual es igoul a la sección <'en un pozo, según la falla sea normal o inversa respectivamente. La secciónperdida o repetida se establece con base en la correlación del registro del pozo afectado por falla con un registro de r:n poza,adyacente, cuya secuencia está Completa" es decir, no está afectado por falla. La separación vertical de la

I

88 / Jorge

Arfitro Camargo Puerto

también se puede calcular mediante relaciones trigonométricas, si se conoce e1 salto, eI buzamiento de la falla y el buzamiento del horizonte desplazado. (Tea¡pock y Bischke,1991., p. 203). Como se puede deducir de la figura 5.4, eL salto (F) es igual a 1a separación vertical (C) únicamente cuando eI horizonte desplazado yace en posición horizontal. 5.3 Clasificación dinámica de fallas

v i

El esfuerzo compresivo que actúa en la superficie terrestre puede ser descompuesto en fres componentes, cada uno perpendicular a los otros dos. De conformidad con el supuesto de E. M. Anderson (19M), quién argumenta que en 1a interface aire-tierra no actúa ningún esfuerzo de cizaJla,se conduye que uno de los tres esfuerzos principates debe ser pe{pendicular a la interfase, es decir, debe ser vertical, mientras que 1os otros deben actuar sobre qn piano horizontal paraielo a la superficie terrestre. La orientación del esfuerzo principal mayo1 en relación con la superficie terreske y la relación geométrica entre planos de falla, constifuyen tm.criterio para dasificar fallas. Las pruebas de laboratorio sobre muestras de material homogéneo, enseñan que existe una relación geométrica entre 1a orientación de los planos de falia y las direcciones de esfuerzo. Cuando el esfuerzo aplicado supera la resistencia máxima, lamuestra falla a 1o iargo de u4a cualquiera o simu1Jáneamente a 1o largo de dos superficies de falla conjugadas, que formanun rángulo agudo en la dirección del esfuerzo principal mayor 01y un ángulo obfuso en la dirección del esfuerzo principal menor or. De otro lado, la 1Ínea de intersección d.e los dos planos de falla "áirr.Adu "or, "i

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, De acuerdo a Ia orientación del esfuerzo principal mayor en relación conla superficie terrestre, existen tres tipos de falIa¡,,,. ,.,, , ,,,,, ,, ,

iv lv lv

I

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)

I

Manual de Geología Estructural I gg

Eig*a

5.5 Relación geométrica entre planos de falla

y orientación de esfuerzos.

Eallanormal o tansional: el esfuerzo principal mayor es vertical;los esfuerzos medio y menor son horizontales. (Figura 5.6a). , F alls íru¡ersa o compresional: eLesfuerzo compresivo

principal mayor es horizontal en tanto que e1 esfuerzo principal menor es vertical. (Figura 5.6b). ,'

Falla de rumbo

o de desgarre:

el esfuerzo principal mayor es

J-

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W

q .,^\ L

horizontal

q

lt

_D+¿ "/ -----*rrl I o,q*{ffi* "'V-§ á\) ql I

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dt

(b) Falla inversa

(c) Falla de rumbo

Eigr4ra 5.6 Clasificación de fallas de acuerdo a la orientación del esfuerzo

mayor

01.

principal

go / JorgeArhtro Camargo

5.4

Puerto

Clasificación geométrica de fallas

Según la orientacióir de las fallas con respecto al rumbo y buzamiento de capas inclinadas o con respecto a la orientación de pliegues, se utilizan los siguientes términos para describirlas: Eallalongitudinal ofalla derumbo: falTacayatraza es paralela aI rumbo de las capas o de los pliegues; esta falla no debe confundirse con la falla de desplazamiento de rumbo.

Falla transoersal a falla'de buzamienta: falla cuya traza

es

perpendicular al rumbo de 1as capas o de los pliegues. cayatrazaforma un ángulo agudo con el rumbo de las capas o de los pliegues. Falla diagonal: fal7a

Fallo de estratificación: Ía71a cuya plano o superficie de falla es paralelo a los planos de estratificación.

Cuando se describen fallas, con frecuencia se utilizan simirltáneamente varios criterios de dasificación para describir una falla, tan exacto como sea posible; por ejemplo: falla normal transversal, falla inversa longitudinal, etc. ..

5.5Patronesdefallas]:,,,.,',,l , :,'''r' ".,, Los dos criterios fundamentales para establecer la existencia de falla en una localidad en particular son: la repetición u omisión de ' urtidades'éstratigráficas y eI truncamiento de estrucfurats: ,

r

''-'i,

,,: ..,

En los mapas geológicos, para aplicar'e1 primer criterio, es necesario numerar las unidades o litologías de unmapa,,en orden de formación,, de más antiguo' a.reciente,. paitiéndo del conocimiento de la estructura geológica. A la unidad más antigua .

,,

,

':]::

r

Manual de GeologíaEstructural

I gtt

se ie asigna el número 1. El failamiento normal causa un patrón asimétrico del tipo \256789 con omisión de unidades; el fallamiento inverso produce uir patrón asimétrico del tipo 1.'2a2345 con

repetición de unidades. En contraste, el plegamiento produce patrones siméfricos: un pliegue ar.rticlinal se distingue por una repetición del tipo 4321234y un pliegue sinclinal por rrna repetición del tipo 1234321.. El registro geológico de pozos verticales que cortan fallas normales,

se caracteriza por la omisión de algunas r¡nidades de la secuencia perforada, o por 1o menos r par la disminución del espesor

estratigráfico de una unidad, depend.iendo de la magnitud del desplazamiento de la falla. En el caso de fallas inversas, ocure repetición de unidades, o por 1o menos, aumento en el espesor de una de las unidades interceptadas.

El truncamiento de estrucfuras, tanto en el terreno como en los mapas, es un criterio de fallarrLiento que debe se aplicado con precaución,.porque 1as estructuras también pueden ser tn¡ncadas por discordancias o por intrusiones de cuerpos ígneos. 5.6 Intetpretación del desplazamiento

5.6.L Fallas en capas homoclinales ' "'l

'

':'

El desplazamimto de los bloques a 1o largo d.e los planos de falia, se manifiesta enla discontinuidad y separación de las capas a ambos lados de la falla. La separación depende de:

. Dirección del desplazamiento . Magnifud deI desplazamiento : .Orientación del plano de falla' . Orientación de las capas falladas

' Topografía del terreno

:

9z

/JorgeArturo Camargo Puerto

En los sigrrientes ejemplos, se asume que la topografía es plana y en consecuencia no influye en la separación de 1as capas. Resulta imposible interpretar correctamente el desplazarrLiento ¡elativo de los bioques a 1o largo de planos de falla que cortan capas homoclinales, con base únicamente en la información que se mueslra en los mapas geológicos.

El mapa de la figura 5.7 ilustra una capa de arenisca con rumbo este-oeste y buzamiento 45" al norte, cortada por u¡ra falia vertical, transversal, gue causa 1a separación normal (ss) de 1a arenisca.

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(b)

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Figura 5.7 Inte¡pretación del desplazamiento de una falla vertical (a) Falla vertical

con desplazamiento vertical.

dexko-lateral-

ft)

Falla vertical con desplazamiento

l

r

,i

La interpretaciónplasmad.a en elmapa ia), asume que se trata de una fa-lla con desplazamiento vertical, a 1o largo de la cual elbloque occidental fue levantado (L) y el bloque oriental fue hundido (Éü.

,l

:'J

i\/ :

El desplazamiento vertical o salto de falIa, se pued.e calcular

:v

separación no1mal (ss) y elrángulo de buzamiento de ¡onociendo la capa guía, mediante la siguiente expresión:

j\v

1a

v=tan4r".ss

(5.1)":'"'t

::

r"' ::-':";"''

La interpretación del mapa (b), asume que se trata'd.e una falla con desplaza:niento de rumbo de tipo dextral¡ y en este caso la separaciónhorizontal (ss) de Ia capa guía esigual al desplazamierrto

horizontal de Ia falla. Incluso se podría plantear una tercera interpretación asr¡:rriendo que el desplazamiento

a to 1argo

áeiplano

:

Manual de GeologíaEstructurat I gz

de falla es oblicuo,

y que por tanto

eI bloque occidental

simultáneamente subió y se desplazó hacia elnorte. Esta ambigüedad en la interpretación de puede resolver si se conoce elángulo <> que usualmente forman las estrías de fricción sobre el plano de falla y que permite determinar la di¡ección del desplazarLiento de los bloques.

Las fallas con desplazamiento de rumbo, se clasifican teniendo siempre en cuenta en qué dirección ha sido desplazado el bloque opuesto al del observador; por ejemplo, en 1a figura5.7b, se trata de una falla dextral, porque un observador parado en el bloque occidental, percibe que la capa de a¡enisca del bloque oriental fue desplazada hacia su deredra. 5.6.2 Fallas en cnpns plegadas

, Cuando los dos flancos de un pliegue son cortados por una fall+ posible interpretar correctamente Ia dirección del d esplazamiento relativo de 1os bloques, a partir de la información de los mapas

es

, ta figu¡a 5.8 muestra un pliegue anticlinal en el mapa (a) y un pliegue sinclinal en el mapa @); ambos pliegues son simétricos, rectos, horizontales, conplano axial vertical en dirección este-oeste y estrán cortados por fallas verticales, kansversales. A partir de la in-forrración de los mapas se puede concluir: l:: ].

,.

_i.

:

.

:

,,," Efl ambos mapas el desplazamiento neto a 1o largo de la falla es

'Yl

-...

vertical;basados en el hecho que Ia. taza axial de los pliégues no sufre separación y además que las separaciones (ss; y ss2) de los flancos soniguales pero de direcciónopuesta conrespecto ala fraza axial-de cada pliegue. ,

,:,

" Elbloque occidental del anticlinal del mapa (a) se levantó, hecho que explica por qué los flancos en este bloque aparecen más lejos

unb'deotro. r_f

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e+ / J orge

Arfrtro Camargo Puerto

El bloque occidental del sindinal del mapa (b) se levantó, 1o que explica por qué los flancos en este bloque aparecen más cerca uno de otro.

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1

(b)

(a)

Eígura 5.8 Capas plegadas y falladas. G) antidinal simétrico (b) sindinal simét'ico.

La figura 5.9 ilustra en el mapa (a) rin pliegue anticlinal cortado por una fa1la vertical, diagonal, de ru¡rrbo siniestral y en el mapa (b) un pliegue sinclinal cortado por una falla vertical, diagonal, de rumbo dextral; ambos pliegues son asimétricos y horizontales. En ambos mapas se puede deducir que 1as fallas tienen desplazamiento en Ia dirección del rumbo, porque las distancias entre flancos a lado y lado de las fallas son iguales. Es importante observar que en ambos pliegues las separaciones (sr, y ssz) en cada flanco son igqales, por tanto, se concluye flue la magnitud, para fallas con desplazamiento de rumbo, no depende del ránguio de buza:¡-iento de los flancos. :

4

4

I

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N

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'" :J :. :

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=sse (a)

S8 =SSz (b)

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i'-

Figura 5.9 Capas plegadas y faliadas. (a) antidinal asimékico (b) sindinal asimétrico.

Manual de Geología EsLructural I

95

La figura 5.10 muestra ei mapa de un pliegue anticlinal, horizontal, con plano axial inclinado 70" a1 norte, cortado por una falla vertical,

fransversal

LIo --rt:.::::tlt.itr::;::ii:;=.:;,::,:jt:+r:r¡¡

10 +l:::lji!.t

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30

r

30

Figra

5.10

Antidinal asimétrico cortado por falla vertícal con desplazamiento vertical.

A partir de la información conclusiones:

,

d

el mapa se puede llegar a laB siguientes

.,Lu sepqración del flanco norte, que buza 7A" alnorte, y la de la

foaza del plano axial, quebuzaT0o al sur, son iguales pero de sentido

opuesto.

*',

n

la

separacién del flanco sur es mayor que

1a

del flanco norte,

debido a su menor buzamiento, pero la dirección de la r;,: s€pflración es haiia el sur, al igual que la del plano axial que

'

'

t:-

tambiénbttza al sur.

La figura

muesf¡a dos mapas con pliegueg sinclinales, simétricos, con ejes buzantes hacia el oeste, cortados por fallas ;-',, verticales, transversales; en ambos casos se ha asignado 1 a la unidad más antigua. A partir de la información de los mapas de la figura

,, 4nterior

5.1-l-

se puede hacer las siguientes observaciones:

96 / Jorge

Arturo Camargo Puerto

1

..'.->=..- ,:\¿\ ->'..\ \v) __-J1/ -'., .-

,

L

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1

N

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L

,

Eigra 5.t1 Pliegues sindinales simétricos, buzantes al oeste y cortados por fallas verticales.

n En ambos casos se trata de fallas con desplazamiento vertical, a

)uzgar por el hecho de que

1as fuazas

axiales no son desplazadas.

,.,

" En el mapa de la figura

orientalbajó con relación at bloque occidental y en Ia figqa 5.11b eI bloque oriental subió con relación aI bloque occidental 5.L1a el bloque

)-.-,

De confor:nLidad con io anterior, se puede deducir una regla sencilla para determinar el movimiento relativo de los bloques, a 1o largo de

las fallas con desplazamiento predominantemente vertical «si a consecuencia de la separación de contactos geológicos, en un punto cualquiera a lo largo de una falla, se enfrmtan rocas de diferente edad, el bloque levantado es aquel donde afloran las rocas más antiguas». La anterior regla puede ser aplicada para fallas norlnales e inversas, ion iualquier ángulo debuzamiento a condición de que se comparen

las edades en dos puntos adyacentes localizados en blóques diferentes. Se enfatiza que esta regla no es aplicable a fallas en secuencias homoclinales con desplazamiento predominantemente ': de rumbo, ni a fallas en capas verticales. .

-.:..t

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5.7 Edad

i..

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del fallanriento :.v :

La edad de las fa]las se deter:nína establéciendo la edad'de las iocas más jóvenes cortadas por estas: las fallas son más jóvenes que lai'rocas que cortan

i¿ !i

l

:--¿ l

Manual de Geología F-structurat I 97

vida de las falias puede ser corta o larga; algunas fallas se formarl durante un sismo fuerte y alcanzan unos cuantos metros de desplazarrLiento y después quedan inactivas, es decir, se fosiliz¿11. Otras fallas, por ei contrario, presentan actividad durante intervalo de tiempo geológico muy 1argo, durante el cual ocurren pequeños desplazamientos que se .acumulan hasta alcanzar varios kilómetros. También existen fal1as que después de un prolongado periodo de inactividad o fosilización, pueden reactivarse y acumular mayor desplazamiento en la misma u otra dirección. La

5.8 Sistemas de fallas Las fallas son prod ucidas por esfuerzos regionales que condicionan

formación de sistemas o grupos de fallas más o menos paralelas en una región.

1a

5.8.1Fallas normsles

La manifestación más espectacular de fallas normales o

d.e

gravedad es Ia formación de extensas fosas tectónicas submarinas, llamadas dorsales meso-oceárricas, generadas por extensión de la corteza terresfue. En los continentes existen extensos valles,limitados por sistemás de fallas normales,'eslalonadas, á 1o' largo de las cuales, se alinean bloques o fajas de bloques levantado's llamados pilares y bloques hundidos llary1ados fosas. (Figura 5.72). Fosa o

Graben

Y Pilar

Pilar

Horst

Horst

o

o

Eígtn'a 5.12 Bloques fallados formando una fosa

y dos pilares.

gB / J orge

Arhtro Camargo Puerto

5.8.2 Fsllas de cabalgamiento

El límite entre los cintu¡ones orogénicos y las zonas estables, por ejemplo el piedemonte llanero en Colombia, está ma¡cado por fallas de empuje, a lo largo de 1as cuales el bloque orogénico cabalga hacia la zona de antepaís, poco deformada. El cabalgamiento puede desarollarse a 1o largo de varios planos de falla, dispuestos de manera imbricada, asociados a pliegues volcados. En superficie los planos de fa11a tienen a-lto buza-¡:riento y a profundidad convergen en un plano sub-horizontal. (Figura 5.13). YACIMIENTO PAINTER 22-6A.

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33-6A

8000--

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PALEOZOICO '.------..,-,

HAssBAgIg. 0¡.......'.¡.........¡.,.,.....u' 1000 oies 0ffi 300 metros

FigtraS.L3Talias decabalgamiento eneiyaci:niento Painter,Wyoming @.E.U.U.). (Tomado de Link, 1987).

de grandes masas de roca que hal cabalgado distancias hasta de 50 km, que se denominan de mantos de cabalgamiento o Se conoce

i\./

Manual de Geología Estrudural I gg

5.8.3 Fattas de transfonnacíón

:I placas, En el límite de dos que se deslizan una a 1o largo de la oka, existen grandes fallas de tra¡sformación, que han acumulado cientos de kilómef¡os de desplazamiento. La falla de San Andrés, i¡or ejemplo, tiene 1200 km de longitud y ha acumulado 500 km de desplazamiento, desde cuando comenzó su actividad en el]urásico.

5.9 Faetores que influyen en la d.efor:nación de las roeas Las pruebas de laboratorio para medir Ia resistencia de 1os difermtes tipos de roca al esfuerzo, muestran que las rocas ofrecen mucha mayor

resistencia

a

la compresión que a la tensión. Los datos experimentales,

realizados a condiciones normales de temperatura y presiór¡ sólo ofreceninterés alingerriero civil o a1geotecrrista. La figura S.14ilustra esquenáticamente algunas curvas típicas de esfuerzo-deformación obtenidas en condiciones nor:nales. La curva (a) es represerrtativa de un material que inicialmente ad:rrite deformación elástica y luego deformación p1ástica antes de llegar a la ruptura;la curva (b) es

representativa de un material frágil y la curva (c) ilustra el comportamiento de un matsial dúcül. Las curvas (d), (e) y (f) son típicas para arcilla mojad4 arerrisca y granito respectivamente. o N o

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Deformación

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Eigtra 5.14 Curvas típicas de esfuerzo-deformación para di.ferentes materiales.

v

rco /JorgeArturo Camargo Puerto

El geólogo estructural estudia el proceso esfuerzo-deformación a las profundidades de enterramiento, enke 5-20 km, a las que ocurre este proceso en la corteza, y en consecuencia, tiene en cuenta el efecto de,la presión de confinamiento, la temperatura, la presencia de fluidos intersticiales y el efecto del factor tiempo geológico. 5.9.1 Efecto de la presíón de confinamiento

Las rocas, que en condiciones superficiales (a T y P normales) se comportan de manera frágrl,bajo altas presiones de confinamiento, se deforman de manera plástica e incluso llegan a fluir, 1o que significa que se vuelven dúctiles, y que de un 1ado, ctece su resistencia máxima a la compresió+ pero de otro 1ado, aumenta su

capacidad de deformarse plásticamente sin llegar a ia ruptura. (Figura 5.15a).

El incremento de Ia temperatura acompañado del incremento de la presión de confinamiento, disminuye la resistencia de las rocas a la compresión, es decir, que a grandes profundidades (10-20 km), bajo altas presiones de confinamiento y altas temperaturás, Ias rocas se defonrran de manera dúct'rl,1o que significa que se requiere menor esfuerzo que en condiciones normales para causat deformación

5.93 Efecto

de la presencia

defluidos

J

t, ., r, ,,, ,,

La presencia de soluciones en los intersücios de las rocas, bajo condiciones de temperátura y presi.ón constantes, disminuye la resistencia de las rocas, baja el línrite de elasticidad y además aumenta la velocidad de d eformacióru en comparacién con el estado seco. El incremento de temperatura, en presencia de fluid.os intersticiales, disminuye de manera más drástica 1a résistencia de

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Manual de Geología*tructural I rct

las rocas. (Figura 5.15c). Las arcillas en estado seco son frágiles, pero

función de la cantid ad de agua que contengan, pueden deformarse de manera plástica oincluso fluir como rrn líquido. en

Deformación

%

{a)

Figra

5.15 Factores que influyen en 1a deformación de las rocas: (a) efecto de la

presión de confinamiento (b) efecto de1 incremento de temperatura

y (c) efecto de la presencia de fluidos. 5.9.4 Efecto del tiempo geológíco

:

El tierrpo es un factor importante en la'defonrración de las rocas, pero es muy dificil de simular en las pruebas de laboratorio. EI esfuerzo necesario para cal§ar faila por ruptura en una roca, es menor cuando la carga se aplica lerrtamerrte que «lando se aplica rápidamente. De oto lado, la cantidad. de deformación plástica causada antes de llegar a la nrptura, es menor cuando el esfuerzo se aplica lerrtamente. Se ha observad o que esfuerzos pequeños, por debajo de1 límite dé elasticid ad, producen deforrnación plástica penrranerrte, cuando el esfue¡zo actúa durante largosperiodos de tiempo. :

)

Las anteriores consideraciones penrriten éntender por qué las rocas

I

sólido ysefracturanbajo esfuerzo, antes que admitir siquiera serlevemente plegadas; en cambio, a grandes profunclidades las rocas se pliegan lmtamente, e incluso fluyen como un líquido, sin llegar a la rupfura, como se puede,deducir por las eskucturas de flujo, carácterísticas de atgunas rocas de alto grado de metamorfismo,regonal, como

5

\-.

en generaf en condiciones superficiales se comportan como irn

I

rcz / Jorge

Arfuro Camargo Puerto

mármoles, migmatitas y gneises, rocas éstas que son el resultado de deformación de rocas pre*exi.stentes en el subsueio profundo, que después han aflorado a'superficie5.L0 Símbolos cartográficos de fallas

En 1os mapas geológicos se utilizan diferentes símbolos cartográficos para representar los diversos tipos de fallas. El grado de certidumbre en el reconocimiento de las fallas en el terreno, se manifiesta en los mapas y perfiles geológicos con diferente tipo de Iirea: línea continu a,lítea a trazasy lÍnea punteada, según se trate de fallas observadas, fallas inferidas t falas cubiertas por sedimentos recientes respectivamente. (Figura 5.16), ,

Contacto geológico observado

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Falla normal indicando el buzarniento del plano de falla,el bloque hundido y el bloque levantado :

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Falla de rumbo indicando la dirección de! desplazamiento

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Falla inferida, tocatiiación aproximada Fálla cunierta por sedimentos cuá1árnarios

FigtLra 5.16 Símbolos cartográficos de fallas.

5.1L Ejercicios

Ejercicio 5.1 , En Ia

figura 5.T7, elplano de la falla F; que c-o1 a iallapa de caliea que aflora en las estaciones A,By C,contiene una rica mineralización

Manual de GeologíaEstruú$al I Áz

de Pb y 7n. En las estaciones A y C se conoce su rumbo pero en ia estación B no se tomo ninguna medición. 1. Determinar el rumbo y buzamiento de la falia y dibujar su taza.

2.

Determinar

e1

rumbo y bi:zamiento de la caliza y dibujar su

traza.

3. Determinar el salto de la falla 5. Determinar a qué profundidad se encontraría la zona mineralizada en el pozo P-1, cuya cota es de L250 m.s.n.m.

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Eigura 5.17 Mapa correspondiente al ejercicio 5.L. v

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ro4 / Jarge

Arhtro Camargo Puerto

En el área del mapa geológico de Ia figura 5.18 han ocurrido al menos 8 eventos geológicos de importancia. Asumir que el basalto es un cuerpo intrusivo concordante (muro). L. Construir la columna estratigráfica delárea. 2. Enumerar de más antiguo a reciente 1os eventos geológicos ocurridos. 3. Datar y clasificar ias fallas según eI despiazamiento relativo. 4. Clasificar los pliegues y trazar sus ejes. 5-,,Medir los componentes de la separación de las fallas.

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Figtra 5.18 Mapa geológico correspond-ienie al ejerci ao s.z. (Tomado de Bradshaw

y Jatr::tar:r,7978). :'J

;.¿ :

Manual de GeologíaEstruc:hral

Ejercicio

I

to5

5.3

La figura 5.L9 mudstra un mapa geológico de un rárea plegada y fallada. La falla Frbuza con 45"SE ylafalTaErbuza con 60oSW, L. const¡uir la sección geológica A-A'y-fibujar 1as bazas axiales de los pliegues. 2. Numerar las capas de más antiguo a reciente en el mapa y en la sección ka¡rsversal 3. Clasificar las fallas con base en el desplazamiento relativo de los bloques. Asumir que solo ocurrió desplazamiento en la dirección del rumbo 4. Ubicar el mejor sitio para perforar un pozo con el objetivo de extraer agua subterránea de los conglomerados.

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Figurn 5.1-9 Mapa geológico correspondiente'al ejercicio 5.3.

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rc6 / Jorge

Arturo Camargo Puerto

Ejercicio 5.4

1. Identificar los pliegues y dibi-rjar sus trazas axiales en el mapa de Ia figura 5.20. 2. Enumerar de mas antiguo a reciente los eventos geológicos ocurridos. 3. Clasificar 1as discordancias existentes. 4. Clasificar 1a fa1la segúl su desplaza:¡r-iento relativo y su periodo de actividad. 5. Construir la sección geológica A-A'.

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Escala

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Figura 5.20

geológico correspondiente al ejercicio 5.4. (Tomado de Bradshaw y larr:rran, 1r97B).

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I

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Manual de GeologíaEsfuctural / ro7

Ejercicio 5.5 Determinar e1sálto de la falla transversal mostrada en el mapa de 1a figura5.2L. 2. Detenninar el rumbo y buzamiento de la xenisca y de la falla. 3. Construir los fres perfiles geológicos señalados en el mapa. 4. Medir los componentes de la separación. 1".

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Seccíón W-W'

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Figuia 5.2LMapay perfiles topográficos para el ejercicio 5.5. (Tomado de ',,',

-,

,,',

Simpsor¡ 1963).

rc8

/

JorgeArhro Camargo Puerto

Ejercicio 5.6 1. Idsltific ar y ta?Át los'ejes de los pliegues erL el mapa de la figura 5.22. 2. Enumera¡ de más anüguo a reciente las unidades que afloran en elárea. Asumfu que el grupo volcánico es una unidad concordante.

3. Construir el corte A-A1. 4. Clasifica¡ 1a fa-Ila y los pliegues. 5. Localizar en el mapa una o dos perforaciones para extraer agua subterránea, teniendo en cuenta que la caliza es un excelente acuífero.

Manual de GeologíaEstructural I rcg

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Figura 5.22 Mapa geológico para el ejercicio 5.6. nromado de Blyrtr, 19g5).

Y

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6

Discordamcias e stratigráficas

Obietivos

'

Reconocer los diferentes tipos de discordancias estratigráficas. " lnterpretar el significado y Ia importancia de las discordancias. . Determinar la edad de las discordancias.

.::

6.l-Introducción

Aunque existen áreas extensas de la corteza terreske que exhiben secuencias de gra¡ espesor de estratos,lo que significa que durante largos periodos de tiempo geotógico hubo depositación contimra, sin embargo, 1o más frecuente es encontrar regiones en donde ras secuencias estratigráficas, que representan el registro de la historia de ia depositación, estián incompletas debido a la efstencia de una o varias discordancias, que no son otra cosa que prolongados periodos de tiempo durante los cuales hubo interrupción en ra depositación, acompañada de remoción por erosión áe ias rocas previamente formadas. Las cliscordancias se manifiestan físicamente por ull plano o superficie de erosión o de no depositación.

nz /JorgeArturo Camargo Puerto

6.2

Terminología

Plano de discordaficia: slrperficie de erosión o de no depositación generalmente reconocible por la presencia de un conglomerado basal. y / o de un hiato en la secuencia estratigráfica de urLa región. Incanfornúdad: stperfucie que pone en contacto rocas sedimentarias que cubren a rocas ígneas o metanLórficas más antiguas. (Figura 6.1a).

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x x ,^,

,

x r._x

(u)

(b)

(c)

Figtrn 6.1 Tipos de discordancias: (a) inconforur-idud, (b) discordancia y (c) discorda-ncia paralela.

angi.:.1ar

Discordancia angular: superficie que pone en contacto rocas sedimentarias jóvenes con rocas sedimentarias más antiguas, que previa-:nente han sido plegadas y erosionadas. (Figura 6.1b). Discordancia paralela; superficie que pone en contacto rocas sedimentarias jóvenes que yacen paralelas sobre capas de rocas sedimenta¡ías más antiguas. (Figura 61c) 6.3 Patrones de aflora¡rientos de discordancias

Las discorda¡cias anguiares son fácilmente reconocibles en las fotografías aéreas y en los mapas geológicos, porque forman rin patrón de afloramiento que se ca¡acteriza porque las capas por encima y por debajo del plano de discordancia difieren en rumbo y

,, l:

Manual de GeologíaE*ructufat / n¡

br:zamiento y además, porque las capas más jóvenes son paraleias aI contacto di scordante y poseen menores buzamientos que 1as capas ,: por debajo de la discordancia. (Figura 6.2).

Figm 6.2Patrón de aflora¡riento

:

ITC, De1ft,

1982).

de una discordancia angular. (Tomado de

-

En el bloque diagrama de la figura superior, se aprecia que las capas más antiguas han sido plegadas (pliegues buzantes), erosionadas y posteriormente cubiertas por una secuencia de capas más jóvenes'en posición horizontal. En el mapa se observa que 1os

contactos de las estructuras antiguas (pliegues) terminan abruptamenterContra e1 patrón d.e afloramiento 'd,e las capas

Y

horüontales más jóvenes, También se observa que la primera capa horizontal, en diferentes localidades del mapa, queda en contacto discordante con diferentes capas de la secusrcia pre-discordancia. Este pakón también podría ser interpretado como resultado de una falla. Sin embargo, cuando eI rumbo de las capas más jóvenes es paralelo a1 contacto discordante, se excluye la posibilidad de falla.

r

u+ / Jorge Arturo Camargo Puerto

En las fotos aéreas

y

en 1os mapas geoiógicos 1as discordancias

paralelas no muestran un patrón característico, que permita diferenciarlas de los planos de eskatificación ordinarios porque en ambos casos las capas por debajo y por encima de1 piano de discordancia tienen el misrno rumbo y buzamiento y por 1o ta¡rto solamente pueden ser reconocidas mediante trabajo d"e carrpo. '

'

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Por rlltimo, las inconformidade§ son fácilmente identificables en las fotos aéreas y en los mapas porque ponen en contacto rocas estratificadas conrocas cristalinas, pero pueden ser eonfundidas con contactos intrusivos o contactos fallados, hecho que requiere de trabajo de campo para verificar Ia naturaleza del contacto geológico. , ' t'' ''. .,.,, , ., ,:. Las superficies d.e discord.ancias extensas y planas generalmente correqponden a antiguas superficies de e¡osión marin4 mientras qrc las ,

superficies altamente irreguJares,sontípicamerrte resulado de condiciones

no nuriru¡s

d.e erosión

y depositación @utler y Bell,

1983, p.110).

Las discordancias paralelas, también llamadas disconformidades, generalmente poseen superficies irregulares, pero cuando Ia superficie de contacto es plana, se denominan paraconformidades (Spencer" 2000, p.91), Las discordancias paralelas, sólo pueden ser identificadas en campo, por pn hiato o ause¡rcia d", r4e o yarias unidades de,roca del registro estraügráfice,de un,área, las cualrcs están presentes en áreas vecinas. Cuando 1a interrupción en la depositación no ha sido muy prolongada o bien crrando la egosión no ha sido muy intens4 las discordancias paralelas se identifican por la pérdida de espesor o el acuñamiento de la unidad de roca .irmrediatamente inferior a la superficie de discordancia.

.

6.4Interpretación y datación de

discordancias ,,:

,

Las discordqncias son evidencias:de cam.bios. pro,fqndos en el ambiente,geológr"o, que definen el final de un,ciqlq-y..el inicio_ de otro cido de eventos en la historia evolutiva de una región.

,,

Manual de Geología Estrudural I u5

Las discordancias del tipo inconformidad, evidencian que una extensa área ha sido levantada a consecuencia de un ciclo orogénico

que puede ser acompañado de magmatismo, metamorfismo y fallamiento; después el área ha sido sometida a intensa erosión que puede llegar. hasta reducir toda una cadena orogénica y luego el fuea ha sido sujeta a subsidencia que produce como resultado el inicio de un nuevo cido de depositación en ambiente continental o marino y que hrmliz.a con la época de erosión actual. (Figura 6.1a)Las discordancias angulares resultan de intensas defonnaciones compresionales de las rocas corticales, que oflffien en la peiiferia de las cadenas.orogénicas e indican que ha terminado un primer cido constituido por 1os siguientes evsrtos citados en orden de más antiguo a reciente: subsidencia, depositación, levantamiento, basculamiento o plegamiento, fallamiento y erosión: al término del periodo de erosión ocurre un segundo ciclo de depositación que puede finalizar en levantamiento y erosión actual o induir además una segunda época de plegamiento que afgcte a toda el área, dando como resultado que las rocas:sedimentarias del primer ciclo presenten mayor intensidad de plegamiento que las rocas sedimentarias del segundo ciclo o piso tectónico. (Figura 6.1b). ,',

Las discordancias paralelas resultan en áreas afectadas

únicamsrte pormovimientos várticales epirógénicos de ia corteza,como ocurre en algunas cuencas sedimentarias sometidas a subsidencia inter¡nitente con periodos de estabilidad o incluso de levantamiento temporal. Estas discordancias evidencian r¡n esquema evolutivo

comparativamente,r seincillo: sublidélCiár,.l' Aepoiitación, levantamiento, erosión y nueva depositación. (Figura 6.1c).

,:,:, La edad'rálativa de las discordancias se'establece teniendo en cuenta la edad de las rocas a 1o largo de los contactos rliscordantes qn toda el área de eqfudio;la edad se define po.r la edad del último evento que afectó las rocas del primer ciclo ypor la edad del primer

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Jorge Arturo Camargo Puerto

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evento que ocurrió en el segundo ciclo, es decir, que la edad queda

determinada por la duración de1 intervalo de tiempo en que se interrumpió la depositación de la secuencia eskatigráfica de una región determinada. (Figura 6.3). En las cuencas sedímentarias los planos de discordancias actLiart como vías de alta permeabilidad, a 10 largo de 1as cuales los hidrocarburos generados en las zonas profr-rndas de las cuencas, *igr*hacia superflcie, donde forman rezumaderos, Estos indicios superficiales gozan de alto valor exploratorio porque pueden conducir al hallazgo de trampas de tipo eskatigráfico asociadas a las discordancias.

L

..-

6.5 Ejercicios

!,

Ejercicio 6.1

:-

1.

Em::nerar de más antiguo a reciente 1os eventos geoiógicos ocurridos en ei área ilustrada por elbloque diagrama de la figirra 6.3. :, 2, Clasificar y datar la discordarcia F{-FI', :

Figtra

6.3 Bloque diagrama correspondiente a-l ejercicio 6.1. (Tomado de Visher,

1984).

:

'-':'-:_i;-

Manual de Geología Estructural I u7

Ejercicio 6.2 1. Enumerar de más antiguo a reciente los eventos geológicos ocuüidos en e1 área del mapa de 1a figura 6.4. 2. Clasificar las discoidancias existentes y construir la columna estratigráfica del área. 3. Trazar rumbos y buzamientos en la secuencia anterior a la discordanciay en la secuencia posterior.a la misma. A.Trazx ejes de pliegues en la secuencia inferior (si existe atguno). 5. Construir dos secciones estructurales en direcciónnorte-sur para iluska¡ la estructura geológica.

0 FF-t

tmo phs

Escala

Figura 6.4Mapa geoiógico correspondiente al ejereicio 6.2. (Iomado de Bradshaw

y Jarman, L978).

7 Froyección estereográfica

:,:::: :;'.:

I

Objetivos

:::

y planos mediante la proyección estereográfica. " Solucionar con la proyección estereográfica probiemas de geología estructwal qué involucren rel4ciones angu]ares entre planoi y líneas. " Proyectar líneas

,,rli

Introducción

7.1:1, :

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I l,l

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,,

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, La proyección estereográfica, es una técnica de mucha utilidad que permite solucion ar fácil,y rápidamente problemas eskucturales, que involucren relaciones angulares entre planos y lÍneas, los cuales se pioyectan sobre unared conocida,como red de Laulbert-S¿hmidt o red equiareal.

,:I:a red equiareal'tiene lireas norte-sul, anáIogas a los meridiaros, ilamad os cÍrculós máximos y lÍneas este-oeste análogas a 1os paralelos denominados'cÍrculos menores; el perímetro de,la red,es liamado círculo prímitivo. (Figura l

7.1).

I

po /JorgeArfitro Camargo Puerto

Círculos maxrmos

Círculo

o.-/primitvo

l::'.

Eigpra7'fReddeLamberL.-Schmidto:reddeigua1áea....':':::':.-.: Para entender cómo se proyectan las líneas y los planos, es necesario imaginar que Ia red de Lambert - Scturridt está inscrita en 1a superficie

interior de r¡n hemisferio hueco, que se ve desde arr*la, como lo indica la figura 7.Z¡Lacual,muestra un plano N'S,qué br¡za SOgE.,La lÍnea de intersección de,este. plano inclinado,.iorri,la supeificie del hemisferio inferior, es un semicírculo cuya proyección estereográfica se mueska en el plano horizontal, que es el plano de proyecciónde la red. ffig.7.zb). De lo anterior se deduce que los círculos máximos resultan de laproyección de planos de ru:rrbo N-s yd,e br¡zamiento variable hacia el este,o hacia el, oeste. La proyección de,un plano horizontal coincide'con el'círculo primitivo y. Iá,proyección, de un plano vertical es una lí:rea recta que pasa por eI centro dé la red;',,-

Manual de Geología Estruchtral I

(a)

et

(b)

Eigura 7.2 Fundamento de la pioyeccíón estereográfica de un plano indinado. (a) Proyección esférica, @) Proyección estereográfica. (Tomado de Hobbs, Means y Willia:rrs, 1981).

Lafug:ra7.3a,,mueslra la proyecciól estereográfica de varios planos y buzqr,uentos de J0',,30o, 50o,.7A" aleste y 10', 30", -qonq¡.qbo l!-§ 59,7A"- al oeste y 1a proyección de qrr plano con rumbo N-S y buzamiento vertical. La figura 7.3b ilusfra Ia proyección de los siguientes tres planos, de diferente rumbo y br:zamiento: " N46"8/2fSE, . N50'W/45'SW . N70.E,/30"NW

:1, (b)

Eigura 7.3 (a) Proyección estereogr{fica de planos con rumbo norte-sur y buzamiento al este y aI oeste con distintos ángulos indicados @)

\/,

nz / JorgeArhro Camargo Puerto

7.2 Eroyección de Planos Para proyectar sobre 1a ¡ed estereográfica el plano con dirección de'rumbo N45"E y buza:rLiento de 60"SE, se siguen los siguientes

(1) Colocar un papel calco sobre la red y'fuiau. ei conjunto con un pin o «chinche» para pérmitir que 1e calco ¡ote sobre la red. (2) Trazar sobre el calco el círculo primitivo y marcar la dirección norte de la red (3) Marcar la dirección del rumbo N45'E g5'W. fFigura 7.4a).

y dei contra-rumbo

(4) Rotar el calco hasta que las marcas Ñ45'E y S45"W coincidan con la dirección norte-sur de Ia red estereográfica y unir estas dos marcas con Iínea recta a trazas, que pase por eI centro de la red y obtener así ei rumbo del piano. (Figura 7.4b). (5) Medir 60' desde el círculo pri:rritivo hacia el cenfro dé la red, a la largo de 1a línea este-oeste y marcar este punto. (Figura 7.4b).

{6) Trazar el círculo máximo que pase por el punto anterior y que una los dos extremos de 1a línea de ru:ribo delplano. (Figura 7.4b).

(7) Rotar el calco a su posición inicial y baufizar Ia proyección estereográfica obtenida como plano N45'E /60'SE. fFigur a 7 .4c).

Manual de Geo[ogia Estructural I n3

t

S45"W (a)

(b)

N459E/6OSE tT A

tl

Rum bo

Angulo de buzam iento

del plario

a

(c)

Figura 7.4 Proyección del plano N45'E / 60"5F.. (a) medición del rumbo N45"E, @) rotación del papel calco hasta que el rumbo coi¡cida con el norte de Ia red y trazado del círculo máximo que representa el plano (c) rotación del calco a su posieión original.

7.3 Proyección de líneas

n

Una línea inclinada que pasa por el centro de una esfera, intercepta Ia superficie del hemisferio inferior en un punto,lo que signific4 que en Ia

proyección estereográfica, la representación de una lÍnea es un punto. Los phsos a seguii para proyectar en la red estereográficá

u¡a línea,

se describen a continuación, tomando- como ejemplo una lÍnea de rumbo S45'W con 40o de inmersión:

n4 / Jorge Arturo Camargo Puerto

:

(b)

{a)

Figw'a 7.5 Representación de una línea con inmersión S45"W/40'. (a) vista en perspectiva (b) proyección estereográfica.

(L) Trazar sobre el calco el.círcu1o pdmitivo y marcar la dirección norte de la red; d.espués marcar la dirección d"e rumbo S4sow. (2) Rotar el calco (en cualquier dirección da 1o mismo) hasta que la marca S45"W coincida con la dirección este-oeste de la red. cíiculo priqritivo, hacia el centro de la red, sobre el eje este-oeste y.marcar este punto con la letra P., (3) Medir 4O'.desdé

eL

(4) Rotar el calco a su posición original y observar elpq4!o P que representa a la lÍnea S45"W /40"

La proyección y 1a proyección representar r:rr dimensiones la

estereográfica de un plano sobre la red es una línea de una línea es un pr.rnto; sin emba¡go, es posible plano mediante un pu4to, 1o que reduce en dos representación de planos. Lo anterior se consigue

Manual de GeologlaEsfiud,ural I n5

proyectando el polo del piano en lugar del plano mismo, porque el polo de un plano, es ia lirea perpendicular al plano y como se vio en el numeral anterior,'la representación estereográfica de una línea es

'-

unpunto. La representación de un plano mediante su polo se ilustra mediante

siguiente ejemplo: proyectar el polo que representa N45'E/60oNW. e1

a1

plano

,

(1) Trazar sobre el calco el círculo primitivo y marcar el norte de la red, el rumbo N45"8 y el correspondiente contra-rumbo S4S"W.

\:f,:

--/ l.

:

'

(2) Rotar ei calco hasta hacer coincidir la dirección N45"E con el eje norte-sur de la red y trazat el rumbo del plano con lÍnea atrazas; luego medir 60" desde el círculo primitivo hacia el cenfro, en la dirección este-oeste, pe¡pendicutar al mmbo dei p1ano, dibujar e1 círculo máximo que corresponde aI buzamiento del plano 60'.

(3) Encontrar el punto en que el anterior círculo *a*i*o corta el eje este.oesié'de la red y contar 90o, en sentido opuesto al del buzamiento det planó y marcar allí el polo P del plano. 'tt(4) sin rota-r el carco, medir,a 1o largo del eje este-oeste el ,áogulo entre el purrto P y elcÍrculo primitivo, en este caso 30",:que es 1a irunersión del polo.

(5) Rotar el c4lco a su posición inicial y leer la orientación S45oE, que es la dirección d.e la línea normal al plano repiesentado.

Como se"observa tu figura 7..6t, elpolo'áel plano'N45"E que "r, b%acon60,NIW,e¡Ja.]iyaqueti,gn;inqers,ió,q,S4.5oE/30o,9sdecrr, ',e érriaa"t ¡áto del buzamienro "o*pta;ui,Ú 'délrpiano; de otio'ladd, "s-ig"dá cómo.el.pgló de:un'plano'es la tínáa

iá

.V

I

áe I ¡orge Arfiro Camargo Puerto

perpendicular al mismo plano, 1a dirección del poio es opuesta a la dirección del plano y su proyección P se localiz.a a una distancia de 901del circulo máximo que representa al plano inclinado.

,

],

La posibilidad.de representar un plano mediante su po1o, permite proyectar en una sola gráfica muchos planos inclinados y visualizar

las tendencias predominantes de su diskibución espacial;,por ejemplo, para vff ia orientación de los sistemas de diadasásj'que

:v :v

Eíg4ra Z6 Representación estereográfica del plano N459E/60:hlW mediante su

:.

... POIO:

i

:

iv-

7.5 Detenninación de la línea de intersección de dos planos

ig :

'"'Este

prob

iv

a eS

muy frecuente en geología estuctur¿ y'es Aoy ipioyección

fácil' de iesolver, usando Ia estereográfica. n9r' ejémplo: detenninar con la ayudq ée 1a proyección estereográfiia 1á lÍnea'de intersección de los itrr,or N40'VV760'SW y N60d/s0"SE.

'(1) irazar sobre el calco ybáuazar los dos citculos máximos que representan a'dichos planos; si los plano" ru iñt"r."ptan á el espacio,

:v

::v.

Manual de Geología Estructural I n7

(2) Rotar el calco (en crralquier dirección) hasta que el punto én que se cortan los dos círcrilos máximos cuga sobre el eje este-oeste de la red.

(3) Contar el número de grados sobre el eje este-oeste que hay entre e1 circulo pri:nitivo y el punto de intersección de los planos; este ángulo corresponde a Ia inmersión de la lírea buscada. (4) Rotar el calco a su posición original y leer sobre el círculo primitivo la orientación de 1a lÍnea de intersección buscada. En este caso la línea buscada tiene in¡nersión hacia el sur franco con 50o grados. (Figra7.7).

60eE / 5oesE

Eígura 7.7 Determinación de ja 1ínea de i-ntersección de los planos i¡clinados que se cortan.

7.6 Determinación del ángulo entre dos líneas

Dos líneas que se cortan definen urr,plano y en su proyección estereográfica, el*g.r1o que forman entre sí se mide a 1o largo d.el cÍrculo máximo que representa aI plano definido por las líneas. Por ejempio, determinar el angulo entre las líneas N40'E/60" y 555"8/ 50o. ta solución de este problema se ilustra en la figura7.8. ,

rz9 / J orge

Arturo

C amargo

Puerto 20ew I 62eNE

'.

b:o+:--'

I

Figura 7.8 Medición de1 ángu1o entre dos líneas contenidas en r:¡ mismo piano.

(1) Trazar sobre el calco eI círculo primitivo y marcar ei norte.

(2) Trazrlos n:mbos de 1as líneas N40"E/60" y S55"E/50'.

(3) Ma¡ca¡ los dos puntos que

representa¡L las líneas anteriores. Para esto, rotar el calco hasta hacer coincid-ir Ia primera lirea con el eje este-oeste y medir sobre ella, desde el círculo primitivo hacia el centro, el angulo de inmersión 60'; repetir el mismo procedimiento para 1a segunda 1ínea y medir el ángu1o de inmersión 50".

(4) Rotar el calco y traz,ar el círculo máximo que contiene a estos dos puntos y que représenta al plano N20"W/62'NE.

(5) Leer a 1o largo del círculo máximo elángulo diedro formado entre las dos líneas, que en este caso es igual a 49". 7.7 Detenninación detbuzamiento real conociendo elrumbo del plano y un buzamiento aparente

'

Si de'uria fallá'se conoce'que tiené rqn¡bo Naglg,y=además que en la sección vérücal N80oE su buz¿miento aparentéIe s de2J" ,"r,ár,.", se puede determinar su buzamiento real.

Manual de Geología Estruútal I u9

(1) Trazar sobre el calco el rumbo N40"E y su contra-rumbo S40"W y luego trazar el rumbo del plano de falla. (2) Marcar sobre eI círculo primitivo Ia dirección delbuzamiento aparente N80"E.

(3) Rotar

calco hasta llevar la dirección N80"E aI eje este-oeste de la red. Contar desde e1círculo primiüvo hacia el centro delated1P y marcar unpunto que representa el*golo delbr.rzamircrrto aparente. e1

, (4) Unir los fres puntos que, yacen sobre el plano de falla: el buzamiento aparente y los dos puntos extremos de la lÍnea de rumbo. Con este fin, se gira el calco.hasta que el,rumbo del:plano coincida con el eje norte-sur de la red y luego sebaza e1cÍrculo máximo que pasa por estos tres puntos.

(5) Antes de rotar el calco a su posición inicial, medir el rángulo de buzamiento real del plano de falla en direcciónperpendicular a su rumbo; en este caso se obtiene 38" de buzamiento. ,,,

: ..:

.

(6) Rotar el calco a su posición original,y observar que el,rumbo buscado es N40'E yel buzamiento real es 38"SE. (Figtira 7.9). Rumho del

plano

N40eE

i

..-:::... Buzamiento

N80eE aparente

Y

Eigura 7.9 Deterrrinación del buzamiento real conociendo el rumbo de un plano

y un buzamiento aparente del mismo.

izo

/

JorseArhro Carnargo Pu*to

7.8,Deterrrrinación del rumbo y del buzamiento teal conociendo dos buzamientos aparentes Si de un plano se conocen.dos buzamientos aparentes N70"W/ 32"SW y S10"W/43.SW, se puede determinar su'rumbo y su buzamiento real, siguiendo los siguientes pasos:

,(L) Trazar, sobre el:calco los dos'punios que representan los dos buzamientos aparentes, como se hizo en el numeral anterio!.

.

, ,i

(2) Rotar el calco (en cualquier dirección) hasta que a:nbos puntos caigan sobre un mismo círculo máximo de la red; trazar este círculo máximo el cual representa el.buzamiento real,dél plano. (3) Unir los puntos extremos del circulo máximo con lirea afrazas para obtener el rumbo buscado del plano N40W. (4) Rotar el calco hasta alinear el rumbo del plano con la dirección norte sur de 1a. red y leer el angulo de buzam-iento real sobre la dirección este-oeste de la red; en este caso eI buzamiento real obtenido es de 50"SW. (Figura 7.L0). ' ,,

Nrorw

Buzamiento aparente

Figura 7,.10 Determinación del, rumbo, y,,el,buzaíniento réal:de un plano ;r

,r

,,:-

¡1,.,

, conociendo dos brrzamientos aparentes:del'mismo..,.:

--1

Manual de Geología Estrudural I ryt

Determinación de la orientación de capas sometidas a doble bascula¡niento 7.9

Este problema es de frecuente ocurencia en geología estructuraf

cuando se trata de establecer en eI estudio de discordancias afigulares,la orientación original que tenían las capas de la secuencia más antigua, antes de que fueran defoirrradas por segunda vez, cuando sebascularon simultiáneamente conlas capas de Ia secuencia más joven, que yace por encima del plano de discordancia. En ia exploración de hid¡ocarburos, cuando se sospecha que la migración y entrampamiento de hidroca¡buros ocurrió antes de una segundo everLto de bascula:rriento, se busca restaurar la posición original de las trampas, para verificar que ya poseían cierre, y que por 1o tanto podían entrampar hidrocarburos, antes del segundo basculamiento. El procedimiento se ilustra con una rii scordancia angular,

formada

por dos secuencias homoclinales: A, la más antigua, buza con N70W/6O'SW y B, 1a más joven, buza con N40'E/30'SE. Detenninar la orientación de la secuencia A antes de que fuera basculada la secuencia B.

(1) Marcar sobre el calco los planos y correspondientes polos que representan 1as secuencias A y B, (Figura7-11a).

(2)

Restablecer la posicíón horizontal, original de Ia secuencia superior,llevando elpolo B hacia la posición B'en el centro de la red; esta nuéva posición B1 corresponde al polo de un plano

Y

(3) Rotar el calco hasta que los polos B y B'queden sobre el eje este-oeste'de la red y medir el angulo entre estos'puntos; en,este casá el angulo'implica r¡n rotación de 30" y por lo ianto el po1o A tambiéndebe serrotado 30e a1o largo delcirculomenor, enelmismo sentido en que se'rotó el,pqfq B, hasta su nueva posición Ar, (Figura 7.lLb>.

rjz / JorgeArturo Camargo Puerta

(4) Rotar el calco a su posición inicial, trazar r:r raüo que una eI polo A' con el centro de la red y luego trazat el rumbo y elbuzamiento ,,

de la secuencia inferior.'

(5) Leer sobre el círculo pri:rr-itivo la orientación que tenía la secuencia A antes de1 segundo basculamiento; en este caso se obtiene N42'W / 47'SW. (Figur a 7 .71c).

:

(c)

Figu'a 7.11 Deierminación del orientación original de Ia secuencia A. (a) proyección estereográfica de los planos A y B y de sus polos ft) rotación de 1os polos A y B. (c) orientación original de la secuencia A antes del segundo bascula:rrienio.

7.L0 Ejemplos

Ejemplo 7.1

Los flancos de un pliegue angular tienen las siguientes orientaciones: N30.E/60"NW y N65"/53'SE. ¿Cuá1 es la orientación de1 eje del pliegue?

Manual de GeologíaEshucfitral / ry3 .

:

'.-/

.

:

t,

*

,,r

\j

l:

:

vrr

Proceditniento:

(1) Graficar los planos que corresponden

a los dos flancos.

(2) Trazar un radio que una el centro de la red con el punto de intersección de los dos planos anteriores; este radi'ó señala la orientación del eje del pliegue: S46"W.

(3) Rotar el calco hasta colocar el punto de intersección de los dos planos sobre el eje E-W y leer el *gulo de24! que corresponde a la irrmersión:del eje del pliegue. (Figura 7.12). ; :

,-J

t--

.l

.

..1 ,'

:

Eigura 7.L2lnmerción del eje del pliegue #6"W

/2*,

Eiemplo 7.2 En una extensa pendiente esüructural for:nada por una capa de iali¿á que buza N40"W / 60oS"jr/{ ,existe una diaclasa maestra orientad a N35"W/50'SW. Determinar la orientación de la línea de intersección de estos planos ymedir eIángulo de cabeceo que forrna la d.iaclasa sobre la caltza. ...,,1.,

.,,;..

Proceditniento: (L) Trazai yb,Nfizarsobre el calco los dos planos que se interceptan.

ry+

/JorgeArfitro Camargo Puerta

que una el centro de la red con intersección de los dos planos anteriores.

(2) Trazx un radio

e1

punto de

(3) Rotar el calco hasta colocar el punto de intersección de los dos planos sobre el eje este-oeste o sobre el eje norte-suI y leer el *gr1o de inmersión de la línea de intersección; en este caso el ángu1o es de 40'. (Figura7.73). (4) Rotar el calco a su posición originai y leer sobre el circulo primitivo 1a orientación de la línea de inmersión, que en este caso es S10"E.

(5) Rotar el calco hasta hacer coincidir eI n¡mbo de la caliza con eI eje norte-su¡ de la red y leer, a 1o largo del círcul.o máximo, el angulo agudo comprendido entre elpunto de intersección de 1os dos planos y el rumbo de la caliza, que en este caso es de 48"'

N40ew/60esw

'/ 1/ \/\./ \/\./ \/

/

Eigtra 7.13 Determinación de la inmersión y dei cabeceo de la 1ínea de intersección entre dos pianos. 7.1,1-

Ejercicios

\/

Ejercicio 7.1 Resolver los ejercicios2.l,2.2y 2.3 por e1método de la proyección estereográfica utilizando la red de Lambert-Sch¡ridt. . I

---"---:-l:.-.-

Manual de GeologíaEstructurat I

ryS

Ejercicio 7.2

Dados dos planos de falla: N45"E/60.SE y N75"W/2S"SE, determinar la dirección y el *golo de inmersión de la línea de intersección.. *a

'v:

Ejercicio 7.3 El ptano de esfratificación N26"W/50'NE es cortado por una falla normal orientada N70"E/80"SE: Detenrrinar la actitud áe h ]ínea de

intersección; además deterrrrinar el ángulo de cabeceo que forma la falla sobre el plano de eskatificación y eI ángulo de cabeceo de 1a estratificación sobre el plano de la falla.

Ejercicio 7.4 Determinar el ángulo de inmersión aparente, con que se debe proyectar sobre una sección vertical este-oeste, un pozo petrolero perforado en di¡ección N45"E/65.. Eiercicio

7.,5

se dispoñe d.e dos bueamientos aparentes medidos sobre la misma capa de carbón en dos galerías subterráneas: NL0nv /D" y s60"8/ 30o. Deter:rrinar el rumbo y elbuzamiento real de la capa de carbón.

Elerclclo 7.b :

Y.

Por debajo del plano de r¡na discoráancia angular, aflora r¡¡ra secuerrcia de areniscas porosas orientada trlgOóf/áO"SE; pof encima del plano de discordancia, yace rura potente secuencia de shale con buzamiento N25"w/25oNE. Detenninarla orientación que tenia la secuencia de areniscas antes de que los shales fueran baiculados.

'*

o

O

./

lmterpretación f otogeonógíca

Objetivos

, " Reconocer estructu¡as geológicas enfotografias aéreas. . U!]izar fotog¡afías aéreas en trabajos de

campo.

:

8.1 Introducción

La interpretación de fotografías aéreas consiste en determinar el si-gniÍicado de 1os diferentes rasgos de1 terreno'a parür de 1a observ-ación de tonos, patrones, formas y otras características de ias fotografías aéreas.

La técnica de la fotointerpretación permite elaborar mapas geológrcos de áreas exteirqas de la srrperficie terestre, er corto üempo y abaja costo. En los últimos sesenta años casi todo el giolo ha sido

fotografiado desde el aire,lo que ha cohvertido esta téorica en rula poderqsa herramirenta en diferentes campos de esfudio, tales como: prospección de hidrocarbulos,. de yacimientos minerales y de aguas subterráneas, esfudios arqueológicos, esfudios ambientales, usos del suelo, ciiseño de carreteras, vías férreas y oláoductos y en estudios de amenazas naturales como lo,rrtáu.iones, desláamientos y

ry8 / Jorge Arturo Camargo Puerto

avala¡rchas. El estud-io comparativo de fotos aéreas de diferentes épocas permite evaluar cambios en el paisaie, resultantes de la actividad antrópica o del desa¡ro1lo de procesos hid¡odiná¡n-icos a io largo de ¡íos y costas marinas, por ejemplo. 8.2 Definiciones Color:los diferentes objetos reflejan energra de diferentes longitudes de onda, que se manifiestan en una diversidad de colores. Tono: en fotos aéreas convencionales, es decir, en fotos a blanco y negro, el tono es 1a medida de la cantidad de luz reflejada por 1os

objetos del terreno y se marLifiesta por una gran variedad de tonos grises. El ojo humano puede diJerenciar enke 1Ay 128 tonos de gris. Textura: es el cambio repetitivo de tono, producido por objetos muy pequeños para ser discriminados individualnente; ia textura es la impresión visual que produce el terreno en una foiogrufru y comúnmente se describe como rugosa, Lisa, moteada, etc. Patrón: es el arreglo o distribución espaciai de rasgos del terreno, tales como vegetación, tono y red de drenaje Forma: rasgo del terreno resu-ltante de los procesos erosivos que modelan el relieve, como acantilados, dunas de arena, moffenas, terrazas aluviales y flujos de lava. Red de drenaje:

sistema d.e cauces por los cuales se descarga el agua

de escorrentía. Exageración aertical: es la exageración'que presentan las distancias

verticales respecto a las distancias horizontales, en una fotografía aérea vertical observada bajo el estereoscopio; en los fotos aéreas la exagera ageración vertical es de 2-3 vetes;'és decii; que una péndienté'de

Manual deGeologíaEstruútal | ryg

L5" en el terreno, bajo el estereoscopio aparece como si tuviera 45"-

v

v

Escala:las fotografías aéreas verticales son tomadas en formato estándar de23x23 cenümetros, pór 1o tanto el área cubierta Por una foto depende de la altura de vuelo de1 aeroplario y de la dista¡cia focal de la lente de la fotoc ámatautilizada. A mayor altura de vuelo menor escala de la foto, aunque el á¡ea cubierta sea mayor; en fotos de gran escala los,rasgos individuales, aparecen relativamente grandes de forma que son discriminados con facilidad.

La distancia focal de las lentes también influye en el tamaño de1 área fotogr ahada;lentes de gran rogrlo, es decir, con distancia focal corta, cubren mayores áreas que las lentes con distancia focal larga. Si se conoce Ia altura de vuelo y 1a distancia focal del lente se puede determinar la escalamedia de lafoto, mediante la siguienterelación: ,i,

f (distancia focal en nies o metros) rr-^^.r^ .trscara=-

H (attura de vuelo en pies o metros)

Una escala de t:5.00Ó'quiere decir que una r¡nidad de distancia en la foto (pies o metros) corresponde a 5.000 unidades en el terreno; esto significal(ue'comparando la longitud de,un'rasgo en Ia foto con la longitud de ese mismo rasgo en eI terreno, se puede determinar la escala media de la foto: E^^^r^ _ Loneitud en la foto (pies o metros) tfscala= Longitud en el terreno (pies o metros) ..

j

.:

..i ...

rj,

,8.3 Ventajas'delrusod.efotografías'aéreas,,, '.:', ,, ;: :.:: : :'.

,:

Vista síhdptica: perrrite 1á observación instantánea'de un área muy extensa comparativairente con la observación visual,que se obtiene ,,

ene1terreno.'].'...;..........''..,':..': -

t-

z4o / J orge

Arhro Camargo Puerta

Precisión: el mapeo de pliegues y failas sobre fotografías aéreas es más preciso y objetivo, que el mapeo de eskuctLrras conbase sólo en observaciones de campo. Reducciótt de escala: hace visibles ciertos rasgos que no pueden ser observados en el terreno, porque el tamaño dei rasgo geológico es demasiado grande con relación al campo de vista de1 ojo humalo, 1o que hace que la info¡mación obtenida en el terreno

sea fragmentad.a; por ejemplo, 1as grandes fallas de la corteza terrestre se identifican mejor en fotos aéreas tomadas a gran allura o en imágenes de satélite (una imagen de satélite cubre 36.000 km'?).

Exageración r¡ertical: hace más visible 1os rasgos estruclurales topográficos en terrenos con relieve muy suave a plano.

y

Efecto de sombras: resalta los rasgos estructurales y 1os lineamientos

de fallas; este efecto es muy valioso, especiahrLente en terreno relativamente plano. :

8.4Información geológica

a

partir de fotos aéreas

Las fotos aéreas revelan dos tipos de información geológica: estructural y litológica, a diferencia de las imágenes de satéljte, las cuales dan información más confiable reiacionada con 1a geomekía de las estructuras que con 1a composición litológica de las rocas. En terrenos de rocas sedimentarias, la información estrucfural y litológica que se obtiene de las fotos es,mayor que enrocas ígneas y metamórficas, debido a Ia presencia de planos de estratificación y a la erosión diferencial que desarrollan las diferentes urridades de una secuencia sedimentaria.:,,:, ,,: .: ,.,: : , ., ,:i, r: r,: :

:

i..-

!-:t !t

i'l i {

Manual de Geología Estructural I r4r

8.4.1 Información estructur al

horizontale§: se reconocenfácilmente mlas fotos porque originan un patrón de drenaje dendrítico y porque los contactos entre unidades sonparalelos a las curvas d"e nivel. Los estratos resistentes a la erosión forman escarpes verticales, en cambio 1os estratos blandos formanpendientes suave§, hecho que se refleja en los maPas enuna serie de bandas paralelas; las rocas más antiguas afloran en 1a parte bala de los cauces y las rocas más jóvenes en la parte alta de los mismos y en las divisorias de los valles. La figura S.L ilustra el patrón de estratos horizontales. . Estratos

\¿

\-./

\-¿

Eigra -

8.1 Patrón de afloramiento de estrátos horizontales. (T.omado de ITC,

Delft,

19SZ). r

..

t--

'

..

,.-

.,

,::

:

.

. Estratos inclinados: forman un patrón de bandas más o menos paralelas vistos a escala regiónal; en los valles,los contactos enfue unidades cortan las curvas dé.nivel y forman una V, cuyo ápice

:

qz I J orge Arfitro Camargo Puerto Los estratos suavemente inclinados (0'-5") revelan básicamente el mismo patrón de afloramiento, que los estratos horizontales- Sin embargo, en este caso los contactos entre unidades pueden cortar las cu¡vas de nivel y formar una V aguda, cuyo ápice apunta en la dirección de buzamiento de las capas,'.En una vista de perfif este relieve se caracteriza porque los estratos resistentes forman mesas y cerros testigos que se intercalan con pendientes cortas erosionales, formadas por las capas blandas. ,,

Cuando se desarrollan cauces paralelos, entallados a lo largo de las pendientes estrucfurales, se forman las llamadas (fl.at "planchas» irons), que se constituyen en una gran ayuda para determinar enlas fotos la actitud de las capa¡: en capas suavemente inclinadas la V es largay aguda en tanto que en capas con alto *gulo debuzamiento la V es corta y ob{qsa. En capas verticales no se forma ninguna V y los contactos aparecen rectilíneos. (Figura 8.2). Apiicando la Regla de ta V, se concluye qué la V'apunta hacia 1as capas más jóvenes de una secuencia y además que Ia andrura de afloramiento de capas

/, /, :,

'.,.

¡

;,:, ..i

,

o cuchilla

Fígura 8.2 Patrón de afloramiento de estratos indinados

y estratos verticales.

tIomadode:IfC,DeIft,1982)..:.......]

::

Manuq.l de GeoÍogíaE:;truú;rrst I ,41

lr::'

:l

ind.ividuales, depende del espesor capa y de la pendiente del terreno.

' l,: v,

,:.

ai.,,l

'.

)|',a:

y angulo de buzamiento de la

difursrcialrevela cómo las capas resistentes, conbuzamisúos forrran cuctrillas o filos topogriáficos srla dirección del ruribo de las capas, que dan lugar a pendierrtes más o melos de igual inclinación a aribos lados del filo. Las capas resistentes, con buzamientos mayores a65", fonnan cucfrillas paralelas, que debido a la e»
fuertes (30'-65."),

:t.lrlr

i

:::::.,:

:

v

-.ti

a

ll:tlii!i:

,:r::::::l'

Los filos topográficos se mantienenparalelos en ambos flancos de los pliegues, cuando de trata de pliegues con eje horizontal (Figura 8.3a). Cuando los pliegues son buzantes, los filos se curyan en los cierres de 1os pliegues, formando un patrón de afloramiento fácilmente reconocible en las fotos. (Figura 8.3b).

''rl' : :'::r:

'Y

Pendiente estfuctural

'-t

.-:

Y :

Eigura 8.3 Expresión topográfica resultante de la erosión diferencial y de la estructu{a gqológica, (a),Fi1qs paral-eios en ambos flanco_s d_e las , estructuras @) Filos curvo§ en el cieré periclinal de anticlirial bújante. (Tomado de ITC. Délfí' 19827; -,

r44 / J orge

Arfirro Camargo Puerto

. Lineamientos y fallas: muchos de los lineamientos formados por los cauces de 1os ríos, quebradas, lagunas y escarpes topográficos, que en el terreno pasan desapercibidos, en las fotos se destacan con mucha da¡idad, a causa de lavisión sinóptica y de la reducción de escala. Las fallas de alto ángu1o presentan traz.as rectiiíneas o

ligeramente curvas. Los lineamientos que involucran desplazamientos de contactos o truncamiento de estructuras,pueden ser clasificados de manera inequívoca como fallas. Las fallas de bajo rángulo, son dificiles de reconocer enlas fotos aéreas, porque tienden

. Diaclasas: los lineamierrtos que no presentan desplazamiento se les dasifica como fracturas o diadasas; al igual que ias fallas,las diadasas son rasgos lineales, orierrtados de manera preferenciaf fomrando dos o más juegos que se interceptan y que actúan como planos de debüdad,

8.

4.2 Información litoló gica

En 1as fotos áéreas, el uspu"to de un tipo particular de litología, varía de una región a otra, dependiendo del clima; por ejemplo,las cñzas en ambiente desértico, cálido y seco,'son resistentes a la erosión y forman relieve escarpado, mienfras que en ambiente tropical, cálido y húmedo, son muy susceptibies a la meteorización química y en consecuencia, forman relieve suave y además desarrollan procesos de carstificación, que se caracterizan por sumideros y dolinas, que son rasgos morfológicos fácilmente' identificables ert las fotos. La información litológica que se obtiene en las fotos es de üpo genera-l y requiere ser complementada con observaciones de campo.. 8.5 Criterios p¿ra reconocer fallas ,,: ..

Enialgrinos casos,los planos de falla son observables en el terreno y se puede establecer s, á.ie"rtu"ión y É dirección del d esplazamiento

Manual de Geología Estruchral I uS

relativo de los bloques, midiendo el ángu1o <r de 1as estrías de fricción. Sin embargo en la mayoría de 1os casos, aunque no es posible la observación directa del plano de faIla, el trabajo de campo puede evidenciar la presencia de rrna falla, aunque no sea posible ysalir.a¡ un completo.análisis de la falla misma. Los rasgos distintivos más característicos relacionados con los planos d,e fallas son: . Espejos de falla. . Estuías de fricción 'Pliegues de arrastre. . Existencia de milonitas y brechas tectónicas. " fu[ing¡alización a 1o largo del plano de falla. . Escarpe de falla. . Facetas triangulares. Además de los anteriores rasgos r{istintivos, existen los siguientes criterios aplicables en el reconocimiento en el terreno y en fotografias aéreas para evidenciar la existencia de fallas:

. Repeticién u omisión de unidades estratigráficas (capas, formaciones, grupos). Pérdida o aumento de espesor de alguna unidad estratigráfica. . Discontinuidad de 1as esfructuras y separación de contactos geológicos . Lineamientos fotogeológicos. , Control estructu¡alde la red de drenaje. o Zonas con patrones anómalos de drenaje.

rY

!¡)

I nmkoducciór:.

atr rmanreo

del subsuetro

Objetivos .Ilustrar

diferentes métodos de trazado de mapas de contorno del subsuelo, a partir de datos obtenidos en perforaciones. r Desarrollar destrezas en eI trazado e interpretación de mapas con estructuras sencillas. . Construir mapas de contorno a partir d.e lÍneas sísmicas. 1os

l

El mapeo del subsuelo a partir de datos de perforaciones

profundas constituye un formidable desafío para geólogos, geofísicos e ingenieros de petroleos porque su oljetivo gonsisle en representar estructuras locqlizadas a miles de pie-s de profundidad, mediante la inteqpretación de información puntual obtenida en un número muy limitado de perforacrones

,. Debido a que. todos los mapas y secciones del subsuelo son una interpretación. ba§ada en infolmación obtenida en !¡+ reducído número de pozos, el intéqprete debe, además de conocer y aplicar correctamente las técrricas de mapeo'del subsuelo, conocer el e§tilo .,

48 I Jorge Arh¡o Camargo Puerto

tectónico del área de estudio, a fin de evaluar ias posibles interpretaciones alternativas y seieccionar la más plausible desde el punto de vista geológico, la cual por regla general resu-lta ser la más sencilla. En 1as regiones donde no se ha perforado ningún pozo exploratc¡rio (A-3),los mapas estructu¡ales del subsuelo se Lrazan a parfu de 1a

información de líneas sísmicas existentes. Las diferencias ent¡e el modelo real de una est¡uctu¡a dada de1 subsuelo y ei modelo que se representa en su mapa estructural, disminuye d¡amáticamente a medida que aunenta el número de pozos perforados. Cada pozo adicional, es una irrformación muy valiosa que permite valida¡ la interpretación estructural previa o variar el mapa esfructural para ajustarlo a 1a nueva información. La confiabilidad de los mapas del subsuelo crece corrforme avanza la exploración de los carnpos de petróleo y gas, desde los estadios iniciales, pasando por la etapa desarrollo y duralte 1a etapa de recobro mejorado, sin embargo, nurca se l1ega a conocer ei modelo ,,real, d.el subsuelo.

Durante las etapas de exploración de los prospectos de petuóleo y gas es necesario decidir dónde perforar, para comprobar la'existencia de yacimientos. La perforación de pozos representa cuantiosos recursos económicos, cuyos'resultados'en gran'medida' dependen de la'calidad de ia interpretación plasmada'en los mapas del subsuelo, generalnente realizada sólo con la información sísmica o en el mejor de los casos complementada con ia infonnación de unos

POCoSPOZOS.

.

:

Estadísticas recientes muestran que el 97,5o/o del total de pozos secos'perforados en el mundo, resultaron secos debido"a 1as siguientes razones: insuficiente información estructural'del subsuelo,

información de mala calidad; uso incorrecto' de la'información

_J, 'l

v.:

Manual de Gealogía ktrudural I r4g

Y

disponible o debido a interpretaciones geológicas o geofísicas incorrectas del subsuelo. (Tearpock , Bischke y Brewton, L994, p. 6).

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\f,: : .::

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La sísmica tridimensional se perfila como la herramienta más promisoria en el irmrediato futuro, para dismiflrir el alto porcentaje misma sísmica 3D tiene limitaciones y además requiere ser convenientemente interpretada. de pozos secos- Sin embargo,

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g

i:a

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1a

La forma más segura para evitar pozos secos, consiste en seguir fielmente la filosofía del mapeo dei subsuelo, que se resume en el siguiente decálogo: (Tearpock y Bischke, 1991).

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J

,.]

(1) Lrterpretar elsubsuelo siguiendo fielnnente el estilo estructural de la región estudiada, para que 1a inteqpretación sea confiable. (2) Usar de manera precisa y correcta las técnicas de mapeo estructural, pata asegurar confiabüdad a la interpretación.

Y..: I

>=:: t:rttl

(3) Correlacionar con precisión la información de las perforaciones

con la información sísmica, para obtener interpretaciones tridimensionales confiables.

(4) Utilizar toda la información disponible (cartografía de superficie, perforaciones y líneas sísmicas) para desarrollar una interpretación geológica confiable y exacta. (5) Construir secciones geológicas balanceadas estrucfu¡almente complejas.

en áreas

(6) Ertegrar la interpretación de los mapas estructu¡ales finales, con la información de las fallas. v i':'l

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(7) Apoyar la inteqpretación estructu¡al de unhorizonte dado, con la información de otros horizontes o superficies estratigráficas dela misma estructura

ryo / Jorge

Arhtro Camargo Puerto

(8) Utilizar el método interpretativo en la construcción de mapas de contornos, para obtener interpretaciones que sean válidas en tres dimensiones, desde el punto de vista geológico y geométrico. (9) Documentar toda la información generada durante el proceso de inteqpretación.

(10) Dedicar suficiente tiempo a 1a etapa de interpretación del subsuelo, para asegura¡ confiabilidad y precisión. 9.2 Terminología

En la construcción de mapas de contornos se utiliza la siguiente terminología: Línea de contonto:Iínea que une puntos de igorl elevación (isohipsa) ertenecientes a una sup erficie eskatigráfica (horizonte, formación, grupo, etc.).

p

Línea isócora:1ínea que une pr:ntos de

igual espesor vertical de una

unidad estratigráfica. Línea isópaca:1ínea que une

pultos de igual espesor estratigráfico

de u¡ra unidad estratigráfica. Líneaísócrona:linea que unepuntos de igual tiempo deviaje (tiempo de ida y vueita) pertenecientes a una superficie estratigráfica. Espesor estratigráfico; clistancia entre tope y base de una unidad, medida en dirección perpendicular a Ia estr.atificación.

distancia o espesor perforado entre tope y base de una unidad en un pozo, el cual es función deI,ángulo de buzamiento de la unidad y/o del uogrlo de,inclinación del pozo con Ia vertical. Espesar perforado:

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Manual de Geología Estructural I ryr :...::. lt

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perforado entre tope y base de una unidad, corregido por desviación del pozo con la vertical y por buzairriento de las capas. Espesor aertical aerda{lsro: espesor

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lnterualo efih'e contarnos: üferencia sr elevación entre dos lÍneas de contorno o isohipsas consecutivas (I.C).

Espaciamiento entre contornos: distancia horizontal medida en dirección perpendicular entre dos lÍneas de contomo consecuüvas. ,

'

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. tiir:::::

.:

9.3 Mapas estrucfurales de contornos

Una lÍrea de contorno, es una linea imaginaria que une puntos de

igual elevación, pe-rtenecientes a un horizonte o superficie estratigráfica, generaJmente al tope o a 1a base de una unidad de interés pekolÍfero. Las lireas de contorno, al igual que las curvas de nivel topográfico están amarradas altimétricamente a un nivel de referencia que generalmente es el nivel del mar, aI cual corresponde la cota 0 metros. Las lineas de contorno por encima del nivel del mar tienen cota positiva y por debajo cota negativa.

Un mapa estructural de contornos o simplemente un,mapa estructural, muestra en dos dimensiones, mediante líneas de contorno o isohipsas, la configuración de una superficie tridimensional, de manera análoga, como las'curvas áe nivel

.J.

11:

topográfico representan el relieve. ,, ' Sin embargo, el eúof más'freruente en el tráado de mapas de contomo estructuraf que cometen los intéqpretes novatos, justamente

corsiste en kazar isohipsas como si se tratara de curvas de nivel topogrráfico. No obstante que elproceso deinte¡polaciónes elmismo, existe una diferencia runáument¿: las curvaste nivel topogriáfico representan una superficie irregular resultado de los prá..ro, erosivos,'en cambio 1ái supeificiés estructurales dél súbsuálo tiáen _; l

v

rli'

r5z / JorgeArturo

Camargo Puerto

pendiente suave y uniforme 1o que se traduce en isohipsas romas (lisas) y espaciadas d.e manera uniforme. (Figura f.i).

apa Geológic0 con Contorncs Topográl¡cos Superpúeslos

Eigura 9.1 Diferencia en la fomra de líneas de contorno de un mapa topográfico y un mapa estructural. (Modificado de Badgiey, 1959).

9.4 Mapas

isócronos :

..,.

Un mapa isócrono es un mápá estructural qrru á,r"rtra en dos dimensiones la configuración de una superficie fridimensional, med"iante 1íneas isócronas, que unen puotóS aé'igual üempo aávia;e

(medido en milisegundos), pertenecientes '.:, a una superficie

estratigráfica. : r, :::

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Lós mapas Gócronos §e interpretan teniendo en cuenta el tiempo de ida yvuelta, que gasta una onda que se propaga hacia abajo en

dirección vertical, hasta encontrar u¡ hor;zonte que la refleiá de regreso a superficie; esto significa que en un mapa ilócrono dLado por r:na superficie dada, las líneas isócronas de tiempos de viaje

Manual de GeologícEstuctural I

ty

corto, que se cierran sobre sí mismas, señalan las crestas de los anticlinales y las líneas de tiempos de viaje largo, que se cierran sobre sí mismas indican la posición de los senos de 1os sinclinales. 9.5 Mapas estructurales en fueas

falladas

Í::r'lriliji; t,],, ¡::

A diferencia de las curvas topográficas, las isohipsas y las isócronas pueden ser abruptamente interrumpidas por fallas o

riiii

r _.r'l:,r':

discordancias que afectan la continuidad de la superficie estratigráfica mapeada. (Figura 9.2).

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(d)

Eígura 9.2Mapas estructuiales a-fectados por fallas (Tomado de Ragan, 1985) (a) falla vertical ft) fatla normal (c) falla inversa (d) pliegue antidinal

fallado.

*go1o

invariablemente forman unabredra o zonadonde elhorizonte mapeado esta ausente y cuyo ancho depende del desplazamiento y del ángulo de buzamiento de la falla y además de la pendimte de la superficie mapeada. (Figura g.}b). Las fallas nonnales de bajo

de br:zamiento,

Las fallas verticales se representan con un solo hazo, es decir, que no forman zona de bredra. (Figura 9.2a). Las fallas inversas de bajo .: :

:

:rl

grado forman una zona de traslapo del horizonte mapeado, cuyo ancho depende del desplazaqierto y del buzanuento de la falla y adeáás'de 1á pendiente dé ta ryérficiA ma¡éada.'(Fig!¡+á 9.2c). Por

ry4 / Jorge

Arturo Camargo Puerto

debajo del plano de falla,la superficie traslapada se mapea con líneas de contomo afrazas.

Los límites de las zonas de brecha o de traslape se pueden determinar, si existe suficiente control de1 horizonte mapeado en cada bloque de la fal1a y si se dispone de al menos tres pozos que hayan pinchado el plano de fa11a. (Figuras 9.3 y 9.a).

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Figura 9.3 Método para determinar la zona de brecha en una falla normaL. (Tomado de Badgley, 1959).

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Manual de Geología Estruchral

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Contornos del plano de falla

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..........-Contornos def bloque yacente Contornos del bloque colgante

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Contomos del bloque por debajo del plano de tulla guía

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SecciónX.'X.' Figura 9.4 Método para déterminar la zona de traslapo en una falla inversa.

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(TomadJ de Badgley, 1959). "" :

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000' 900' 800' 700' 600'

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Los cambios bruscos en rumbo y biüamiento de los contornos estrucfurales deben ser cuidadosa:nente estudiados porque pued.en indica¡ Ia presencia de fallas. Figura 9.5).

ry6 / JorgeArturo Camargo

Puerto

Figura 9.5Ilustración del método de detección de fallas por anoma-lías en el rumbo y el buzasriento de los contomos estructurales. (Tomado de

Low, 1951). 9.6 Mapas isócoros e isópácos

Los mapas de contofllos que muestran con isolíneas los cambios de espesor vertical en una unidad estratigráfica, se llaman mapas isócoros y los mapas que muestran las variaciones del espesor estratigráfico, se llaman mapas isópacos.

El'mapa isópáco y eI mapa isócoro de una misma estructura, resultan iguales si los buzarrLientos en los fla¡cos de ia estructura son menores a 5o, porque en este caso el espesor vertical y el espesor

estratigráfico son prácticamente iguales; para est¡ucturas con buzamientos mayores a 10" estos dos mtp.1¡

résuljan'***r:

,,

A partir d e un mapa isócoró se prreá" construir sü respectivó mápa isópaco, si se conoce el buza¡rriento de la rrnidad perforada, por mediciones realizadas en núcleos recobrados o por medisisnsg obtenidas a 1o largo de las paredes del pozo con el regisko medidor de buzamientos. Con este fin, el espesor vertical es convertido en espesor estratigráfico, usando Ia sigqiente ref.ació¡r:

EE

= cos 6.EV

(9.1)

Manual de Geología Estructural I g7

Donde: \-a

EE = el espesor estratigráfico, EV = el espesor vertical, E = el ,ángulo de buzarLiento de la capa perforada.

En el caso de pozos inclinados que cortan caPas horizontales, Para determinar e1 espesor estratigráfica, se multiPlica el esPesor

perforado por el coseno del angulo de desviación del pozo con respecto a la vertical En el caso de pozos inclinados que cortan capas inclinadas en dirección no perpendicular al rumbo de 1as mismas, el espesor perforado debe ser coregido por el uogrlo de desviación del pozo y por elbuza-uLiento aparente de Ia capa (rrrsufo debuzamiento en Ia dirección del pozo desviado), el cual es elángulo más difícil de determinar. La sifuación más favorable ocurre cuando el plano vertical que contiene al pozo desviado es perpendicula¡ al rumbo de la capa y además la perforación es peqpendicular al techo de la misma, porque en este caso no se requiere corregir el buzamiento aparente y el espesor perforado resulta igual al espesor eskatigráfico y por tanto la correccron erl ese punto se reduce a cero.

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\eí.tir:ii"t¡

Las coordenadas de superficie de cada pozo desviado deben ser corregidas y calculadas'a la profundidad en que 1os pozos atraviesan el techo de 1a capa de interés; después los pozos deben ser proyectados con las coordenadas corregidas sobre los mapas estructurales, isócoros o isópacos de la capa de interés.

Y1::r:,r:jr .,.ütii:

Los mapas isópacos se usan para mostrar el espesor de los sedimentos acumulados en una cu.enca sedimentaria o para ilustrar las variaciones de espesor de una unidad o bien para moskar el espesor neto productár de rin reservorio. \l:

i:i* .:iLnil

Y: ltiltil vi v:

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A diferenáiu ¿" los mapas estructurales, los mapas isópacos altimétricamente no estárreferidos aI nivel de1 mar, es decir, no dan ninguna noción'dé piofundidad; su plálo de',reférencia és él

tj9 / JorgeArturo Camargo Puerto

techo de Ia misma u¡idad estratigráfica mapeada. Por esta razón un perfil a t¡avés de un mapa isópaco se construye midiendo los espesores verticalnnente'hacia aba1o, a partir de una líneahorizontal frazada en la dirección del perfil. razón a que los mapas isópacos se inteqpretanbajo la suposición que el tope de launidad mapeada era una superficieplana, entonces las variaciones de espesor mostradas en los mapas isópacos revelan ia forma que tenia ia superficie del relieve'cuando se depositó la base de Ia urLidad. , En

Un adelgaza¡¡-iento en

e1

espesor de'una unidad, puede indicar

un levantamiento y un engrosamiento, puede indicar una

:

acumulación como la que ocurre en un relleno de canal o en el bloque

hundido de una fa]la. Los mapas isópacos, no aportan ningrrna infonnación respecto a

la forma de los cuerpos de roca (unidades) que en ellos

se

representan. Por ejemplo, el mapa isópaco para las tres estfltcturas de diferente forma de la figura 9.6, es igorl en los tres casos. Para suplir ésta limitación, los mapas isópacos deben ser usados conjuntam'ente con los mapas estfucturales. Pór 1o general, sobre eI mapa estructural de una unidad dada, se dibuja a frazas eI mapa isópaco d"e 1a misma rrnidad. De esta manera queda determinadala forrra de la unidad, su profundidad con respecto al nivel del mar y sus variaciones de espesor.

v

I L V I Jl I 11 V

I

Eigtra 9.6 Tres cuerpos de'¡oca con buzamiento horizontal y diferente'espesor i:-: :: :, .,r ,estratigráfico (Tomado de.Hatcher y Hooper, 1990). : r : ,: :r ,

-Manual de Gealogia Estructr_ral

I r5g

En los mapas de contornos, el espaciamiento entre contofiros es una función de 1a formay delbuzamiento de la superficie mapeada.

(Figxa

9.7).

Espaciamiento

:

I.C. cotang

6

(9.2)

Donde: I.C. = intervalo entre contomos, 6 - *g,r1o de buzamiento MAPA DE CONIOR¡¡OS

lgual spaslmlento

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MAPA DE COI{TORNOS

lncrementan 6Daclmlento -

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Pendiente recta

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MAPA DE CONTORI.IOS

Dismlnuye Épaclmlenlo

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Pendiente convexa

MAPA DE COI{TORNOS

Espacimlento varlable

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Pendiente com puesta

Figura9.7F,léspaciarniento entre lÍreasdecóttomos enlos mapas,és unalunción : , : :. de Ia formlF: ggndiente de,,,la;guperficie mapeada. (Torrado de Tearpock y Bischke, 1997). ::ri l

vrri::l!It,

óo / Jorge Arturo Camargo Puerto 9.7

Normas de trazado de líneas de contorno

Existen varias normas que se deben seguir a

fin de dibujar

correctamente los mapas de contornos:

(1)

Las líneás de contorno no pueden ctuzar otras líneas de contorno de igual o de diferente valor, excepto cuando se representa el flanco irrferior de r:npliegue volcado o cuando se muestra lazona traslapada debajo de una falla inversa; en estos casos las isohipsas se dibujan a trazos. (2) Toda lÍnea de contomo debe pasar entre puntos cuyos valores son mayores o menores que su propio valor., ..,r. ,

(3) Las IÍneas de contomo

se

repiten ul'pus* de un flanco a otro

de un pliegue

(4|

Las líneas de contorno de una superficie continua, deben cerarse dentro del área mapeada o terminar en el borde del mapa. (5) El intervalo enke contornos (IC) debe ser constante en un mapa; su valor se escoge en función d"e los siguientes factores: densidad y precisión de 1a información, *gr1o de buzamiento, escala del mapa y propósito del mismo.

(6) Cada quinto contorno se kaza con linea más gruesa; todos 1os contornos deben 1levar escrito el valor de su cota.

:

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(7) Las pequeñas depresiones cerradas

se

ilustran con contornos

achurados. (8) El trazado de contomos se debe iniciar en los sectores de mayor densidad de puntos de información.

(9) Antes que kazar aisladamente un solo contorno a 1o largo del mapa, es mejor dibujar,una faja de'varios'contornos en lm sectores de mayor densidad de información.

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:

Manual de Geolagía Estructural I

út

(10) Los contornos se deben trazar romos, a menos que Ia información exija contornos con quiebres agudos. 9.8

Métodos de trazado de contornos

La figura 9.8 ilustra las diferencias errtre cuatro mapas de contomos,

construidos con la misma información, pero realiz¿dss por cuafro métodos diferentes. A contirmación se explica 1a esencia de 1os cuatro métodos utilizados: 9.8.1- Método mecánico

En este método la diferencia en elevación entre dos puntos de control se distribuye aritrréticamente, de acuerdo a la distancia horizontal y al intervalo seleccionado. Este método perrrrite poco o nada de interpfetación; en áreas con escasa inforuración se puede obtener un mapa correcto desde el punto de Ia mecánica delfrazado, pero poco realjsta desde el punto de vista geológico. (Figura 9.8a). 9.8.2 Métoda Paralelo

En este método las lÍneas de contorno se trazan paralelas o casi paralelás unas á otras; ésté método no asurne pendiente uniforme entre dos puntos, por tanto el espaciamiento entre contornos puede variar. Este método se utiliza en áreas con poca inforrnación y permite más inte¡pretación que el método mecánico; en este m.étodo 1as crestas'anüdinales resr:ltariredondeadas y los si:nos sinclinaleslucen ' agudos. @gura 9.8b). ,, ,,1 , , , , :. . .' r' ,

9.8.3 Método de equíespaciada,

' '

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,

,. En este método-lostontomos se trazan asumiendo

páaiort" unifonrre

en flancos individuales d.e una estructura; este e'r todo el área o al menos .' j 'r .:.

método es menos conssvador que los dos anteriores. La pendierte a

úz I Jorge Arturo Camargo Puerto utilizar en el ürapeo se selecciona r¡sando puntos de control cercanamstte espaciados, iocalizados en el sector de mayor pmdiente. (Figura 9.Bc).

9.8.4 Método iiterpretatiao

.

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Este método, confiere al inté¡prete gran libertad para construir un mapa que refleje mejor el estilo estructural del áre+ respetando Ia información de los puntos de control disponibles. Este método no asume ni pendientes constantes, ni contomo's paralelos, por 1o tanto el geólogo puede usar su experiencia e información de1 estilo de

plegamiento del área.de estudio t para desarrollar la inteqpretación más realista del subsuelo con la infor¡nación disponible. (Figura 9.Sd).

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ffi ñv (b)

(d,

(c)

Eigura 9,8 Diferencias en mapas obtenidos con la m:¡ma infoq4qación pero con diferentes métodos de trazado (a) mecánico (b) paralelo (c) equiespaciado (d) inte¡pretaüvo. (Tomado de Tearpo& y Bischke,

1ee1).

:

Manual de Geología Estructural |

ñl

9.9 Truzado de mapas de contornos por computador La información de sriperficie y del subsuelo se almacena en cintas magnéticas para sll posterior procesamiento. En las úItimas décadas, el rápido avance de los computadores y la disponibilidad de programas computacionales cadavez más sofuticados, han hecho posible la utilización del computador para trazar algunos mapas del subsuelo que muestran ca¡acterísticas que no poseen diskibución espacialuniforme, tales como mapas estrucfurales, mapas isócronos, mapas de isoporosidad, etc.

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El computador trazamecánicamente mapas de contorno, dependiendo del sistema de .óúsqued¿» previsto por elprograma: enrejado rectangr:Iar o enrejado triangular. En el sistema de enrejado rectangrdar, se superpone un enrejado o cuadrícula a la información. El programa inte¡pola valores para cada punto de1 enrejado a partir de Ia información más cercana usando el principio de mínimos cuadrados;1os contomos son trazados por los puntos del enrejado y no por los puntos de control. En consecuencia, este sistema es parcialmente conkolado por el tamaño y orientación del enrejado. En eI sistema de enrejad.o triangular, los puntos de conkol son unidos por triángulos; el computador ffaza contornos rectos enke puntos, generando un patrón angular que para ser suavizado requiere subdividir los triángulos iniciales en triríngulos más pequeños.

,,:, La calidad de los mapas de contorno, trazados por computador, es función de,la densidad y confiabilidad de 1a información; el computad or puede ser programado para eliminar automáticamente la información ..anómala>) pero justamente esta puede ser Ia información significativa, Además, el computador puede ser programado para mapear fallas,.pero este hecho presupone la existencia de fallas por el geólogo y su localización aproximada, ,,,

ú+ lJorgeArhtro Camargo Puerto.

Los programas de mapeo por computador tienen ventajas y desventajas; entre las ventajas, hay que mencionar ia rapidez del mapeo y la posibilidad de convertir mapas bidimensionales en imágenes kidimensionales, que pueden ser incljnadas o rotadas y presentadas a color o sombreadas. La principal desventaja de estos mapas, consiste en el hecho que representan inte¡pretaciones mecánicas del. subsuelo que deben ser rediseñadas ó ajustadas con base en los principios del método interpretativo de trazado de contornos, teniendo en cuenta el estilo estructu¡al del área estudiada. 9.L0 Elaboración de mapas de contorno a de líneas sísmicas

partir de infor:nación

La orientación de las líneas sísmicas en el terreno, se selecciona en función de la orientación que tienen las estructuras geológicas en el subsuelo; por ejemplo, si una estructu¡a antidinal tiene eje nortesur, entonces se localizan varias líneas paralelas transversales a la estructura, en dirección este-oeste, a fin de vet en las secciones sísmicas el buzasriento real de las capas. A 1o largo de la cresta del anticlinal se localiza una sección tongitudinal cuyo objetivo es servir de amarre a las secciones transversales y mostrar los cierres periclinales de la estructura. (Figura 9.9)-

Como se aprecia en la figuras 9.9 y 9.10 las secciones sísmicas muestran la profundidad de los diferentes reflectores del subsuelo mediante una escala vertical graduada en unidades de tiempo, gmeralmente en segundos, a diferencia d,e ias secciones esbuctu¡ales enlas cuales 1a escalavertical esta graduadaenunidades de distancia. Después de Ia etapa de adquisición dela infor:nación a 1o largo de

las líneas sísmícas disparadas en eI terreno, sigue Ia'etapa de procesamiento que da como resultado una sección sísmica por cada

v

tr:ii:ij

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Manual de GeologíaEstructural / ú1

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Contorno estructural

I

\i/i:,

E E-

Evento sísmico generado por,' el

reflector

,

Figttra 9.9 Orientáción de lÍneas sí§miias con relación a la estructura del subsuelo. ., '(Tomadó áe Tearfock y Bischke, ,rrj,rr,,, , i.

.,

.

,

kneái -dispáiada, tas :r sécciones,r'síSmicas.'son imágenes bidimenbionales del'subsuelo que deben ser conjuntamente inte¡pretadas desde el punto de vista geológico, para obtener un modeio tridimensional'de las eitructuras d.el subsuelo, que se

Eri la'sGmica fiidimensiónal 3D, Iá irrfórmáción'dét subsuelo se registra a lo lúgo de líneas cercanamente espaciadas. Como resultado del'procesamiento,'sé'obtiene una imagen tridimensional del subsuelo que mueska lbs reflectores en las caras de un cubo, que debe ser interpretada en r:na estación de trabajo computarizada. Para elaborar mapas de contornos a pryQ de la infotqración de las lÍneas sís:rricasZD, como Ia que se ilustra'en la figura 9.1-0, se slgue

166 / Jorge

Arturo Camargo Puerto

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Fig4ra 9.10 LÍnea sísmica disparada en el extremo noreste de la cuenca Big Horn, Wyoming (E.E.U.U.) en la cual se han destacado siete reflectores y

'

cuako falias de cabalgamiento. (Tomado de Lowel1, 1985).

i ri

Manual deGeolo§aEstruúra! / 16l

(1) Identificar y destacar con lupode color, en toda la longitud de una sección cualquiera (generalmente se inicia con la sección longitudinal o de aniarre), un reflector o superficie eskatigráfica que corresponde a una roca reservorio de interés.

(2) Identificar el reflector anterior en 1as demás secciones, que se interceptan con 1a sección de amarre, y destacarlo en todas usando láp1z del rusmo color.

Yl:::i:l

:

I

r:::i:¡¡:

' ..,,.]i]::: iri:irltrtlil,

. (3) En la intersección de las lÍneas sísmicas transversales con 1a Iínea longifudinal, un reflector debe coincid.ir en tiempo de viaje, es decir, que en ambas secciones se debe encontrar a la misma

profundidad.

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.,.

\.rrii

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v. Y.

(4) Si existe más de un reflector d e interés en las secciones sísmicas, se repite el proceso ufilizando un color diferente para cada reflector.

(5) Dibujar sobre un mapa base a escala,adecuada, las lineas sísmicas y los puntos de disparo. (6) Digitalizar un horizonte de interés a 1o largo de una lÍrea sísmica cualquiera; esto significa leer las coordenadas de varios puntos a todo 1o largo del reflector, distanciados convenientemente: en el eje vertidal se 1ee,lá piofurididád en !+i1i{eggndos y en é1 eje horizonral lá abcisa delpunto, medida conrespecto al origendelalÍnea sísmica. Si la pendiente del horizonte es uniforme se requiere leer pocos puntos a 1o largo del mismo; si hay fallas se d"eben áigitalizar puntos en cada bloque, en las inmediaciones de la falla.

(7) Preparar un mapa de líneas sísmicas con los tiempos de viaje y los pr:ntos de disparo. i:

:.:::,:i!

(8) Trazx

las lúreas isócronas dél horizonte reflector estudiado, interpoiando los tiempos de viáje'a Io'largo de 1as lÍneas sísmicas

ú8 / JorgeArturo Camargo Puerto

(9) Trazat mapas estructurales

Para cada uno de reflectores de

interés identificados en las secciones sísmicas. g.1L Ejercicios

.:,

Ejercicio 9.1

Utilizar ia información del mapa eslructu¡al de contomos d.e ia figura 9.11y la información de la Tabla 9.1 que contiene los datos de 12 pozos verticales que atravesaron una a¡enísca pefuolífera, pa:.a completar la tabla y preparar los siguientes mapas:

1. Mapa estructural de la base de la arenisca petrolífera. Usar LC= 100 pies.

2.

Mapa isócoro de 1a arenisca pefrolífera. Dibujar a trazas 1as líneas isócoras sobre el mapa estructu¡a1 del tope de Ia arenisca. Usar I.C = 100 pies. 3. Asumir que no hay fallas; que el entramparrLiento es controlado únicamente por ei plegamiento, trazar el contacto agua-aceite a la cota 1000 pies y achurar la zona productora en el mapa estructural del tope cie Ia arenisca. 4. Explicar posibies causas de 1a variación de espesor de la arenisca petrolÍfera.

Figura 9.1L Mapa estructwal de1 tope de a¡enisca petrolífera para el ejercicio 9.1.

Manual de Geología Estructural I ñg Tnbla 9.1 Datos de

profr:ndidad

a-i

tope de la a¡enisca pekolífera.

POZO Cota Profundidad Profundidad Cota No. terreno al tope a la base tope (pies) (pies) (pies) (pies) 1

3550

2320

2924

2

3120

\920

2.524

J

3600

2550

3160

4

3200

2220

2760

q

3100

2315

3045

6

4A25

3125

3855

7

3225

2495

2895

8

3850

2850

3650

9

3400

255s

3345

10

3350

2350

2650

11

3430

2464

3285

12

3215

2L65

2895

Cota Espesor base vertical (pies) (pies)

.

Eiercicio 9.2 Calcula¡ la cota d.el techo d"e 1a arenisca petrolífera ..X, con los datos de la tabLa9.Z, en cuya primera columna,la letra S significa pozo seco y la letra P significa pozo productor de petróleo.

1. Dibujar el mapa estnictr:ral del tope de la areni.sca petrolífera la figur a9.l2,lacual múestra la ubicación dé 34 pozos, conociendo que la estru.ctura reglonal üene rumbo aproximado norte-sur. Usar un I.C = l-00 pies. en

.-t

2.

:

Trazat el contacto agua-aceite con los datos de elevación y produccióR de los pozos;, asumiendo que el entrampamiento es L¡ rf , ,, controladd i ,1 ,,:., .:l únicamente por el plegamierrto. ,,

.,// -"

r7o / J orge

Arturo Camargo Puerto

3. Dibujar urr corte esquemático orientado en dirección E-W, que pase por ei sitio programado para el pozo 34; confirmar o reubica¡ este pozo. Tabts 9.2 Datos de

profundidad al tope de la arenisca petrolífera .X,.

Coordenadas (km)

Pozo

No.

15 2P 3P 4P 5S 6P 7S 8P 9S 10 s 11S 125 13 S 145 15 S 16 S 17 S 18 P, 19 S 20 s 21.5 '22P 23'S 24P 25 S 265

7.75

1.25

Elevación P¡ofu¡didad Eievación Esp. Neto te¡¡eno al tope del tope petrolífero (pies) (pies) . (pies) (pies) 2500

800 7AA

5.75

2.75

2910

3.75

2.75

3060

810

5.25

6.25

2830

480

1.05

2.25

2550

500

.75

4.25

3110

740

1,.25

5.75

2684

620

3.75 2.25

5.75

2875

455

L.50

2725

535

7.75

4.75

2550

3.25

0.75

2850

7.75

725

2900

824 935 920

5.75

3.75

2930

1020

7.75

3.75

29AA

1015

3.75

3.75

3000

1050

2.25

3.25

3000

1040

L.75

4.25

550

2.75

5.25

2750 2950,

7.25

1.75

2640,

850,,

6.25

1.75

2904

950

4.75

1.75

2975

925

425

3.00

2915

7AA

0.75

2.25

2800

810

2.75

2.25

31,50'

92A

5.75

5.25

2844

810

6.75

6.?5

3000

764

620

'27s ''" 4.zS 28S' '''3.75

6.N

3210

910

4.7s

3000

29P

5.75

291A

850' ',600 ,

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4.75

,

l

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Manual de Geología Estructural I ryt

Continuación tabla 9.2. Pozo

No.

Coordenadas (km)

Elevación Profundidad Elevád6l

terreno aI tope (pies) (pies)

N

30s

3.75

6.75

2100

1050

31S

2.75

6.75

3000

1010

325 33P

2.25

5.75

2684

540

1.75

1.75

3250

840

34

L.50

4.75

del

tope

(pies)

MAPA ESTRUCTTIRAL POR EL TOPE DE LA FORMACIÓN 8N

Esp.ñto petrolífero (pies)

<<X»

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CONVENCIONES Pozo p¡oductor

c +

-2soo

-

Pozo seco lsoh¡psa Contacto agua-aieite

0

L

r

5000 ,l

10000 Pics

i T

Escala

¡C = 100 piÉs

Figtra 9.L2Mapa de puntos de control para el ejercicio 9.2.

.: 'I

: l

il .I

,i

ryz / Jorge

Arturo Camsrgo Puerto

Ejercicio

9.3

Elaborar el mapa isócróno con 1a información del mapa de líneas sísmicas de la figura9.13. Las cifras en negrilla corresponclen a los puntos de disparo. Las otras cifras indican tiempos deviaje de ida y vuelta, expresado en milisegrmdos. Usar I.C= 2 milisegundos.

I4anual de Geologia Estruc"tural I ryj

Eigura 9.13 Mapa de líneas sísmicas para el ejercicio 9.3.

r74

/JargeArh-ro Camargo Puerto

Ejercicio 9.4 En el mapa de líneas sísmicas de la figi:r a9.l4,las cifras en negrilla, corresponden a los puntos de disparo y las cilras con tres decimales

corresponden a.tiempos de viajes.

L. Ttazat

lÍneas de"contomo cada 10 milisegr:ados. Asumir que no existen fallas, y que se trata de estructuras alLgadas en dirección noroeste. Utilizar e1 método interpretativo. 2. Localiz.ar pozos exploratorios sobre los anticlinales con cierre, que pudieran contener hidroca¡buros. v

.J

!/

Manual de Geología Estracf.ral I ry5

Eigura 9.L4Mapa de lÍneas sGmicas para el ejercicio 9.4. (Tomado de Coffeen¡ 7e84).

ry6 / Jorge

Arhro Camargo Puerto

Ejercicio 9'5 En el mapa de lÍneas sísmicas de la figura9.Lí,las cilras en negrilla, corresponden a 1os puntos de disparo. Los tiempos de viaje están dados en milisegundos. Así por ejempio: 1.560 significa 1,560 segundos.

7. Trazar contornos

isócronos sobre el mapa de líneas sísmicas, cada 5 milisegundos. Correlacionar las índicaciones de fa-lla de unas líneas a otras; las falias son verticales y los áientes apuntan al bloque

hundi.do. La orientación de las indicaciones de fallas no necesariamente coincid.e con el rumbo d.e las fallas. 2. Lacñzanmpozo exploratorio en elproqpecto que usted estimemás favorable para la acumulación de hidrocarburos (si es que existe alguno).

Manual de Geología Estrucfural I ry7

Figtra

9.15 Mapa de líneas sísmicas para ei ejercicio 9.5. (lrdodificado de Coffeen, 1AR¿-)

Amexos

Manual de Geolo§a Estrudural I ¡8t

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ANEXO A Red equiareal de Lambert- Schmidt

fiz /JorgeArh-ro Camargo Puerto 350 360

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3ro-jirrnp6rrr¡ii

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L

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N l.«l-

ANEXO B Diagrama polar tangente

Manual de Geología Estructural

BUZAIfIEiT'T0 REAL (6)

I

r83

.BUZA}fIENTO APARENTE (s)

Áncuro

ENTRE EL RUTIBO

Y EL BUZAI\IIENTO APARENTE (B) orc 7üe

ó0" 5CP

300

ANEXO C Diagrama de alineación

.

....:..:" -..... l.

fi+ / Jarge Arturo Camqrgo Puerto ANEXO D Equivalencia inglés.- español de algunos términos técnicos utilizados en este manua]

Arlg.rl* unconformity: discordancia angular Apparent dip: buzamiento aparente Apparent plulge; inmersión aparente

Attitude: orientación Axial plane: plano axial Balanced cross section: sección transversal balanceada Basin: cubeta o cuenca

Bearing: rumbo Box Fold: pliegue en caja

Chevron foid: pliegue angular Close Fold: pliegue cerrado

Concentric Fold: pliegue concéntrico Crest line: lÍnea de cresta Crest: cresta

Dip sJip fault falla con desplazamiento de buzarLiento Dip slip: desplazamiento de buzamiento Dip siope: pendiente estructu¡al Dip: buzanLiento DisconforrLity: d i scordancia paralela Dome: domo

Drainage pattern: patrón de drenaje Face slope: pendiente erosional Fajse dislope: pendiente falsa Fan Fold: pliegue en abanico Fault plane: plano de fal1a Fault scarp: escarpe de falla FIat iron: plancha FoId pattern: patrón de plegamiento

Manual de GeologíaEstructural I ú5

Fold axis: eje de pliegue Football block bloque yacente Foreland belt cinturón de plegamiento de antepais

H*ging

biock: bloque coigante

Heave: rechazo horüontal,

Hinge line:línea de charnela Hinge: chamela Homoclinal beds: capas homoclinales 'L/

Horstpilar

, : ,. i :, :, Inflection point punto de inflexión ,:i : Isoclinal Fold.: pliegue isoclinal ,. , i : Joint ftachrra, diaclasa

,

:

.

l

:.

ICippe: escama de corrimiento Left lateral fault falla

sinistral

::r .

,

Limb, flank: flanco Master

joint diaciasamaestra , :, ., .: j.

:

Monocline: monoclinal

orógeno Nappe: manto de cabalgamiento:, .. . :::1 .. Net slip: desplazamiento neto :, :, Mountain belt cinturón plegad.o,

::l i

i

Nonconformity: inconfonrrid.ad Normal fault falla gravitacional

Norrral stress: esfuerzo normal

i

,

.,.

,

Offset separaciónhorizontal ,j,: , . .: .,. Outcrop pattern: patrón de afloramiento , ::: :: ,,i: l Outcrop width: andró de afloramiento-. ,., ,, .,.i:,,. Overturned FoId: pliegue volcado ,:,: :, .

Paraconforrnity: discordancia paralela, Pitch o rake: cabeceo Plunge: inmersión

fi 6 I Jorge Arturo Camargo

Puerto

Plunging Fold; pJiegue con inmersiórU piiegue buzante Recumbent Fold: pliegue recu-mbente Reverse fault: fa1la inversa

Rift valley: fosa tectónica o graben Right latera-l fault: falla dext¡a1 Shear joint: diaclasa de cizalla Shear stress: esfuerzo de cizalla

Slikensides: espeio de fa1la Sti'ain eUipse: elipsoide de deformación Stress ellipse: elipsoide de esfuerzo Stuike line: lÍnea de rumbo Str"ike ridge, hogback:

filo o cresta

Strike sLip fault: falla con desplazarrriento de rumbo Strike slip: desplaza:rriento de rumbo

Strike: di¡ección de capa

t

Thickness: espesor de capa

Th¡ow: salto de falia Thrust faulf overtrust fault: falla de cabalgamiento Thrust Fold: pliegue cabalgante

,

Tight foid: pliegue apretado Trend: dirección de línea Trough: seno True dip: buzamiento real Unconformity: r1 i s¿6¡dil1git Vertical Fold: pliegue vertical Verticai thickness: espesor vertica].

'

W¡ench fault, tea¡ fault: falla de desgarre Wrench fault falla tra¡scurrente

---=/

--/

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