Tema 5

Universidad de Salamanca

Tema 5- Comportamiento frágil Curso 2002/2003

Efecto de una falla en la superficie de la tierra (antes de ser erosionada o de roturar nuevamente el campo de cultivo). California, USA.

5.-COMPORTAMIENTO FRÁGIL
Para completar el aprendizaje de este tema es imprescindible el conocimiento en su totalidad del TEMA 2.6 FALLAS de la asignatura Cartografía Geológica quese imparte en el primer curso de la Licenciatura en Geología en la Univesrsidad de Salamanca. Para su repaso podeis consultar las páginas 65 a 98 de los apuntes de la mencionada asignatura.

-Definición de falla. -Reconocimiento de los elementos geométricos que las caracterizan. -Clasificación de las fallas. -Criterios de reconocimiento. -Representación cartográfica. -Asociaciones de fallas.-Fallas inversas y cabalgamientos. -Fallas normales. -Fallas de desgarre.

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Geología Estructural y Dinámica Global José Ramón Martínez Catalán

5.1.-CRITERIOS TEORICOS DE FRACTURACION DE COULOMB Y GRIFFITH

Esencialmente, existen dos tipos de fracturas en las rocas: las producidas por esfuerzos tensionales y las producidas por esfuerzos de cizalla. Las primeras se llaman fracturas detensión y se producen según superficies aproximadamente perpendiculares a la dirección de aplicación del esfuerzo tensional. Una vez creadas, las dos partes del cuerpo a ambos lados de la fractura tienden a separarse, dejando un hueco que puede ser ocupado por precipitados minerales o por material fundido que se encuentre en las proximidades. Cuando no se rellena, la fractura se denomina grieta sies grande y fisura si es pequeña. Si se rellena de material por precipitación a partir de fluidos se llama filón, si es grande, y vena si es pequeña. Cuando es ocupado por un magma da lugar a un dique. En las producidas por esfuerzos de cizalla, denominadas fracturas de cizalla, los labios no tienden a separase, sino que deslizan uno sobre otro. Parece lógico, a primera vista, que una rocasometida a un estado de esfuerzo triaxial podría romperse si se alcanza el esfuerzo de rotura, que es un determinado valor del esfuerzo diferencial (σ1- σ3) y que se rompería por los planos que están sometidos al máximo esfuerzo de cizalla (τmáx= (σ1- σ3)/2), que son los que están a 45° de los esfuerzos mayor y menor y que contienen al esfuerzo principal intermedio. Esto daría lugar a dos familias defracturas conjugadas perpendiculares entre sí. Sin embargo, esto no sucede ni en la naturaleza ni en el laboratorio

Figura 5-1- Planos de fractura y su relación con los esfuerzos principales. A la derecha, proyección estreográfica de las fracturas y esfuerzos principales.

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y cuando se producen dos familias defracturas conjugadas, el ángulo menor que forman es de entre 50° y 70°, siendo la bisectriz de este ángulo la dirección de aplicación del esfuerzo principal mayor (Fig.5-1). La razón de que esto suceda es que los planos sometidos al máximo esfuerzo de cizalla, están sometidos, también, a un esfuerzo normal bastante fuerte, en general, y que ese esfuerzo, actuando perpendicularmente al plano deposible fractura, tiende a impedir su movimiento, debido al rozamiento. En efecto, la fuerza de rozamiento que hay que superar para deslizar un Figura 5-2- Criterio de Coulomb representado en un diagrama de Mohr. labio de la falla sobre el otro depende del coeficiente de rozamiento, un parámetro característico del material, y del esfuerzo que tiende a juntar ambos labios. En la Fig.5-2 A puedeapreciarse que para un estado de esfuerzo con σ1 = 107 y σ3 = 30 (el mayor de los círculos de Mohr dibujados), el plano a 45° de σ1, representado por el punto 1 en el diagrama, sufre un τ = 40 y un σ = 68, mientras que el plano a 33° de σ1, representado por el punto 2, tiene un τ = 37 y un σ = 53. En el plano a 33°, el esfuerzo de cizalla es 3 unidades de esfuerzo menor que en el situado a 45°, pero...