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4.2. Deformación de las rocas

Deformación de las rocas

Las rocas se ven sometidas a esfuerzos tectónicos que pueden tener efectos sobre ellas. Se producen a todas las escalas.

Se utiliza el término deformación para denominar a los cambios de forma y/o volumen que se pueden producir en las rocas. La roca, como resultado del esfuerzo aplicado, puede fracturarse o deformarse formando un pliegue. La deformación se produce cuando la intensidad del esfuerzo es mayor que la resistencia interna de la roca.

Esfuerzos

Los materiales de la litosfera están sometidos a la fuerza de la gravedad y a otras fuerzas horizontales, procedentes del movimiento de las placas tectónicas. 

Las rocas están sometidas a dos tipos de presiones:

  • Presiones no dirigidas. Producidas por el confinamiento, poseen la misma magnitud en cualquier dirección.
  • Presiones dirigidas o esfuerzos. Producidas por fuerzas de origen tectónico, y su magnitud varía según la dirección considerada. A esta presión se le llama esfuerzo, que es la cantidad de fuerza que actúa sobre una superficie de roca y que puede causar deformación. Cada punto material está sometido a un campo de esfuerzos (fuerzas dirigida), en donde se reconoce:
    • Una dirección de esfuerzo máximo.
    • Una dirección de esfuerzo mínimo, perpendicular a la dirección del esfuerzo máximo.
    • Una dirección de esfuerzo medio, perpendicular a las anteriores.

En la dirección del esfuerzo máximo se produce un acortamiento de la estructura, mientas que en la dirección del esfuerzo mínimo se produce un alargamiento, ya que el volumen de la estructura se mantiene constante.

Los esfuerzos pueden provocar tres tipos de efectos en las rocas:

  • Cambio de posición.
  • Cambio de orientación.
  • Cambio de forma. La deformación de las rocas está condicionada por dos magnitudes:
    • Fuerza: cuanto mayor sea la fuerza, mayor será la deformación.
    • Superficie sobre la que se aplica la fuerza: cuanto menor sea la superficie, mayor será la deformación.

Así, la presión (P=F/S) que soporta una roca es la que va a determinar su deformación.

Tipos de deformaciones de las rocas

La aplicación de un esfuerzo puede dar lugar a distintos tipos de deformaciones:

  • Deformación elástica: es reversible. Cuando cesa el esfuerzo, la roca recupera la forma y/o posición original. No genera estructuras tectónicas. Generalmente, las rocas no son muy elásticas en la parte superficial de la corteza terrestre, pero si están a gran profundidad, con una gran presión litostática, su comportamiento puede ser elástico.
  • Deformación plástica o dúctil: irreversible o permanente, sin rotura. Cuando cesa el esfuerzo, la roca no recupera la forma original, pero no se produce rotura. Se produce cuando una roca que está sometida a una deformación elástica supera su límite elástico y se produce una deformación plástica, sin poder recuperar ya su forma original. Se trata de un comportamiento dúctil, con deformación permanente. Por ejemplo, en los pliegues.
  • Deformación frágil o discontinua: irreversible, con rotura. Se produce cuando un material al que se le está aplicando un esfuerzo supera su límite de rotura (o plasticidad) y se rompe. Esta es una deformación de tipo permanente, ya que no se recupera la forma original. Hay dos tipos de fracturas:
    • Las fallas. Cuando se produce un movimiento relativo entre ambos bloques.
    • Las diaclasas. Cuando no se ha producido un movimiento entre los dos bloques.

Para unas determinadas condiciones de presión y temperatura, ante la aplicación de un esfuerzo, un material responderá con un comportamiento elástico (reversible), recuperando su forma original cuando cese el esfuerzo. Si el esfuerzo aumenta, su comportamiento será plástico (irreversible). Por último, si el esfuerzo aumenta, su comportamiento será frágil y la deformación será rígida, produciéndose la rotura cuando llega a un determinado límite de fragilidad.

Relación esfuerzo-deformación

File:Esfuerzo-deformacion.png - Wikimedia Commons "File:Esfuerzo-Deformacion.Png - Wikimedia Commons". Commons.Wikimedia.Org, 2020, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Esfuerzo-deformacion.png#file. Accessed 18 Oct 2020.

Factores que condicionan la deformación de las rocas

Los factores que controlan la deformación de las rocas son:

  • La presión confinante o litostática, que aumenta con la profundidad. Es la presión que ejerce el peso de los materiales que se encuentran sobre las rocas. Las rocas aumentan su resistencia a la deformación cuando su presión litostática es mayor. A mayores presiones, los materiales se comportan de forma dúctil.
  • La temperatura, que aumenta el comportamiento dúctil. El comportamiento de las rocas pasa de frágil a dúctil si aumenta la temperatura.
  • La presencia de fluidos, que potencia la deformación de los materiales. El agua y otros líquidos aumentan la plasticidad de las rocas. La presencia de fluidos favorece el comportamiento dúctil en profundidad, pero frágil a poca profundidad.
  • El tiempo de actuación de los esfuerzos, ya que la aplicación prolongada de un esfuerzo, aunque sea de poca magnitud provoca grandes deformaciones. Un mismo tipo de roca puede comportarse de forma frágil ante un esfuerzo instantáneo, pero también lo puede hacer de forma dúctil, si el esfuerzo se realiza durante millones de años. Es decir, esfuerzos intensos aplicados durante breves periodos de tiempo dan lugar a comportamiento frágil, mientras que otros esfuerzos, aunque sean de baja intensidad, si son aplicados durante largos periodos de tiempo, pueden dar lugar a deformación dúctiles de los materiales.
  • Los tipos de esfuerzos. Según sea el esfuerzo compresivo, distensivo o de cizalla, se producirán distintos tipos de deformación.
  • La existencia de planos de discontinuidad, como los de estratificación o esquistosidad, puede hacer variar el comportamiento de las rocas ante un esfuerzo.

Cuando las deformaciones afectan a los materiales terrestres se originan estructuras geológicas características:

  • Pliegues. Son deformaciones plásticas de las rocar al estar sometidas a esfuerzos compresivos.
  • Fallas y diaclasas. Son deformaciones frágiles producidas cuando los esfuerzos superan la capacidad de deformación de las rocas. Si hay desplazamiento de los fragmentos se trata de fallas, si no hay desplazamiento, de diaclasas.
  • La deformación elástica, como los materiales afectados recuperan la forma original, no se puede apreciar en estructuras geológicas. Por ejemplo, es frecuente en los terremotos.

Aragón, Septiembre de 2019, opción A, cuestión 3

3. La deformación es cualquier cambio de forma, volumen o posición de un objeto como resultado de la aplicación de un esfuerzo. (2 puntos)

A. Enumere y defina los diferentes tipos de deformación que se producen en la naturaleza. (1 punto)

B. Cuando se produce deformación frágil el material se rompe a favor de un plano de fractura que define dos bloques. Existen dos tipos de fracturas ¿cuáles son y en qué se diferencian? (1 punto) 

Aragón, Junio de 2019, opción B, cuestión 3

3. Una de las cuestiones que más información proporcionó al estudio del fondo oceánico fue la identificación de sus principales accidentes topográficos. (2 puntos)

A. ¿Desde el punto de vista de su topografía, cuáles son las estructuras principales que se pueden distinguir en el fondo marino? Enumere cinco de ellas (1 punto)

B. La deformación es cualquier cambio de forma, volumen o posición de un objeto como resultado de la aplicación de un esfuerzo. ¿Cuáles son los cuatro factores que controlan la deformación de las rocas? (1 punto)

Aragón, Junio de 2019, opción A, cuestión 3

3. Las orogenias son episodios de formación de un conjunto de orógenos por la interacción de varias placas tectónicas. (2 puntos)

A. Defina los dos tipos principales de orógenos y de un ejemplo claro de cada uno. (1 punto)

B. Las fallas son fracturas en la corteza sobre las cuales ha tenido lugar un desplazamiento apreciable. Las fallas pueden clasificarse en función del movimiento relativo de los dos bloques que separa el plano de falla. Defina cuáles son los tipos principales de fallas y haga un esquema de cada uno. (1 punto)

Andalucía, 2017, examen de reserva A, opción B, tema

Deformación de las rocas: concepto, tipos de esfuerzos, pliegues y fallas. (3 puntos)

Castilla La mancha, Julio de 2019, propuesta B, bloque 2, pregunta 9

9ª/1 p.) Explica y pon un ejemplo en cada caso, de proceso tectónico originado por una deformación elástica, otra dúctil y otra frágil.

Galicia, Septiembre de 2018, opción A, cuestión 1.1.

1.1. Explica los tipos de deformación elástica, plástica y rígida.

La Rioja, Junio de 2018, opción B, cuestión 4

4. (1 punto) Las fallas y los pliegues son deformaciones de las rocas frecuentes en la corteza terrestre. ¿Qué son exactamente cada una de ellas? ¿Cómo se originan?

Madrid, Junio de 2018, opción B, pregunta 2a

a) Indique en qué consiste un esfuerzo tectónico. Enumere dos factores que influyen en la deformación de las rocas.

Navarra, Junio de 2018, opción B, bloque 4

1. Explica cómo se deforman las rocas y diferencia tres tipos de deformaciones (2 p)

Valencia, Julio de 2019, Ejercicio A, Pregunta A2

Cuestión a) Nombre los tipos de deformación que puede sufrir una roca sometida a un esfuerzo. Describa uno de ellos e indique un ejemplo.

Cuestión b) Nombre dos tipos de falla, y dibuje un esquema de cada una.

Cuestión c) Indique los tipos de ondas internas o de cuerpo que genera un terremoto y describa las principales características de cada una de ellas.

Cuestión d) Nombre los elementos principales de un pliegue numerados según aparece en el esquema siguiente. Defina con la mayor exactitud posible anticlinal.

Murcia, Septiembre de 2018, opción A, cuestión 5

5. De los siguientes términos geológicos: falla; normal; inversa; desgarre; pliegue; antiforme; sinforme; utilice los dos necesarios para identificar cada una de las estructuras tectónicas que se observan (0,5 puntos por respuesta).

Murcia, Junio de 2019, opción A, cuestión 2

2. En la imagen se observa un mapa geológico sintético. De él diga lo siguiente:

a) Nombre, de izquierda a derecha, las dos estructuras tectónicas que representa (0,4).

b) Levante la serie estratigráfica, de más antiguo a más moderno (0,2).

c) Haga un corte geológico en la dirección I-II (0,4).

d) Indique en qué estratos se pueden encontrar trilobites y ammonites, indicando la era geológica a la que pertenece cada estrato. (0,3 + 0,3)

e) Suponiendo que A son areniscas y B margas, ¿ha habido una regresión o una transgresión marina? (0,2) Razone la respuesta. (0,2)

Aragón, Septiembre de 2017, opción A, cuestión 4

4. La tectónica de placas es una teoría geológica que explica la forma en que está estructurada la litosfera. Esta teoría da una explicación satisfactoria de por qué los terremotos y los volcanes se concentran en regiones concretas del planeta. (2 puntos)

A. Explique qué entiende por orógeno y precise y comente brevemente los diferentes tipos de orógenos que se diferencian, poniendo un ejemplo actual de cada uno de ellos. (1 punto)

B. ¿De qué tipo son las diferentes estructuras que se observan en estos bloques diagrama? (1 punto)

Andalucía, Septiembre de o2018,pción A, tema

Principales estructuras geológicas de deformación: pliegues y fracturas (fallas y diaclasas). (3 puntos)

La Rioja, Junio de 2021, pregunta 10

Pregunta 10.- ¿Qué es un pliegue? ¿Y una falla? Explica las fuerzas y el tipo de deformaciones que los producen.

Valencia, Junio de 2021, pregunta 12

Pregunta 12) Presión litostática y esfuerzos tectónicos. Defina estos conceptos y comente una diferencia entre
ellos.

Aragón, Julio de 2021, pregunta 5B

Las montañas se forman de modo general, por los plegamientos y deformaciones consecuencia de los movimientos de las placas tectónicas, al actuar o chocar entre ellas. (2 puntos)

B. ¿Explique brevemente qué se entiende por deformación de una roca? Explique, además, los tres tipos de comportamiento de los materiales frente a las deformaciones que pueden producirse en la naturaleza. (1 punto)

Madrid, Julio de 2021, pregunta B2a y B2b

Pregunta B.2 (3 puntos)
a) Copie en su hoja de examen la siguiente tabla y complétela:

ESTRUCTURA TECTÓNICA TIPO DE DEFORMACIÓN ESFUERZO QUE LA ORIGINA ROTURA DE LOS MATERIALES
Frágil Cizalla
Falla inversa
Compresivo No
Falla normal o directa Frágil

b) Defina los siguientes elementos de un pliegue: eje, plano axial, flancos o limbos y núcleo.

Comunidad Valenciana, Julio de 2021, pregunta 12

Enumere 4 factores que participan o controlan la deformación de las rocas. Comente los efectos principales de tres de ellos.

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