Articulación (geología)

Una diaclasa es una ruptura ( fractura ) de origen natural en una capa o cuerpo de roca que carece de movimiento visible o medible paralelo a la superficie (plano) de la fractura (fractura de "modo 1"). Aunque las diaclasas pueden presentarse de forma individual, con mayor frecuencia aparecen como conjuntos y sistemas de diaclasas. Un conjunto de diaclasas es una familia de diaclasas paralelas y espaciadas de manera uniforme que se pueden identificar mediante el mapeo y análisis de sus orientaciones, espaciamiento y propiedades físicas. Un sistema de diaclasas consta de dos o más conjuntos de diaclasas que se cruzan. ^{[1] [2] [3]}

La distinción entre diaclasas y fallas depende de los términos visible o medible, una diferencia que depende de la escala de observación. Las fallas se diferencian de las diaclasas en que presentan un movimiento lateral visible o medible entre las superficies opuestas de la fractura (fracturas de "modo 2" y "modo 3"). Por lo tanto, una diaclasa puede crearse ya sea por el movimiento estricto de una capa o cuerpo de roca perpendicular a la fractura o por diversos grados de desplazamiento lateral paralelo a la superficie (plano) de la fractura que permanece "invisible" a la escala de observación. ^{[1] [2] [3]}

Las diaclasas se encuentran entre las estructuras geológicas más universales y se encuentran en casi todas las exposiciones de roca. Varían mucho en apariencia, dimensiones y disposición, y se producen en entornos tectónicos bastante diferentes . A menudo, el origen específico de las tensiones que crearon ciertas diaclasas y conjuntos de diaclasas asociados puede ser bastante ambiguo, poco claro y, a veces, controvertido. Las diaclasas más prominentes se producen en las rocas más consolidadas, litificadas y altamente competentes, como la arenisca , la caliza , la cuarcita y el granito . Las diaclasas pueden ser fracturas abiertas o rellenas de diversos materiales. Las diaclasas rellenas de minerales precipitados se denominan vetas y las diaclasas rellenas de magma solidificado se denominan diques . ^{[1] [2]}

Las juntas surgen de la fractura frágil de una roca o capa debido a la tensión de tracción . Esta tensión puede ser impuesta desde el exterior; por ejemplo, por el estiramiento de las capas, el aumento de la presión del fluido intersticial o la contracción causada por el enfriamiento o la desecación de un cuerpo o capa de roca cuyos límites externos permanecieron fijos. ^{[1] [2]}

Cuando las tensiones de tracción estiran un cuerpo o una capa de roca de tal manera que se excede su resistencia a la tracción , se rompe. Cuando esto sucede, la roca se fractura en un plano paralelo a la tensión principal máxima y perpendicular a la tensión principal mínima (la dirección en la que se estira la roca). Esto conduce al desarrollo de un único conjunto de diaclasas subparalelas. La deformación continua puede conducir al desarrollo de uno o más conjuntos de diaclasas adicionales. La presencia del primer conjunto afecta fuertemente la orientación de la tensión en la capa de roca, lo que a menudo hace que los conjuntos posteriores se formen en un ángulo alto, a menudo de 90°, con respecto al primer conjunto. ^{[1] [2]}

Las articulaciones se clasifican por su geometría o por los procesos que las formaron. ^{[1] [2] [4]}

La geometría de las diaclasas se refiere a la orientación de las diaclasas, ya sea como se representa en diagramas estereofónicos y en rosetas , o como se observa en los afloramientos de rocas. En términos de geometría, se reconocen tres tipos principales de diaclasas: diaclasas no sistemáticas, diaclasas sistemáticas y diaclasas columnares . ^{[2] [4]}

Las uniones no sistemáticas son uniones que son tan irregulares en forma, espaciado y orientación que no pueden agruparse fácilmente en conjuntos de uniones distintivos y continuos. ^{[2] [4]}

Las diaclasas sistemáticas son diaclasas planas, paralelas, que pueden rastrearse a cierta distancia y se presentan a distancias regulares y uniformes del orden de centímetros, metros, decenas de metros o incluso cientos de metros. Como resultado, se presentan como familias de diaclasas que forman conjuntos de diaclasas reconocibles. Por lo general, las exposiciones o afloramientos dentro de un área o región de estudio determinada contienen dos o más conjuntos de diaclasas sistemáticas, cada una con sus propias propiedades distintivas, como la orientación y el espaciamiento, que se cruzan para formar sistemas de diaclasas bien definidos. ^{[2] [4]}

Según el ángulo en el que se intersecan los conjuntos de juntas sistemáticas para formar un sistema de juntas, las juntas sistemáticas se pueden subdividir en conjuntos de juntas conjugadas y ortogonales. Los geólogos estructurales denominan ángulos diedros a los ángulos en los que se intersecan comúnmente los conjuntos de juntas dentro de un sistema de juntas . Cuando los ángulos diedros son casi de 90° dentro de un sistema de juntas, los conjuntos de juntas se conocen como conjuntos de juntas ortogonales . Cuando los ángulos diedros son de entre 30 y 60° dentro de un sistema de juntas, los conjuntos de juntas se conocen como conjuntos de juntas conjugadas . ^{[2] [4]}

En las regiones que han experimentado deformaciones tectónicas, las diaclasas sistemáticas suelen estar asociadas a estratos estratificados que se han plegado en anticlinales y sinclinales . Estas diaclasas se pueden clasificar según su orientación con respecto a los planos axiales de los pliegues, ya que suelen formarse siguiendo un patrón predecible con respecto a las tendencias de articulación de los estratos plegados. Según su orientación con respecto a los planos axiales y los ejes de los pliegues, los tipos de diaclasas sistemáticas son:

• Juntas longitudinales : juntas que son aproximadamente paralelas a los ejes del pliegue y que a menudo se extienden en abanico alrededor del pliegue.
• Juntas transversales : Juntas que son aproximadamente perpendiculares a los ejes de pliegue.
• Juntas diagonales : juntas que normalmente se presentan como conjuntos de juntas conjugadas que tienden oblicuas a los ejes de pliegue.
• Juntas de rumbo : Juntas que siguen una tendencia paralela al rumbo del plano axial de un pliegue.
• Juntas de cruceta : juntas que cortan transversalmente el plano axial de un pliegue. ^{[2] [4]}

Las diaclasas columnares son un tipo distintivo de diaclasas que se unen en uniones triples en ángulos de 120° o más. Estas diaclasas dividen un cuerpo rocoso en prismas o columnas largos. Por lo general, estas columnas son hexagonales, aunque las columnas de 3, 4, 5 y 7 lados son relativamente comunes. El diámetro de estas columnas prismáticas varía de unos pocos centímetros a varios metros. A menudo están orientadas perpendicularmente a la superficie superior y la base de los flujos de lava y al contacto de los cuerpos ígneos tabulares con la roca circundante. Este tipo de diaclasa es típico de los flujos de lava espesos y los diques y umbrales poco profundos. ^[5] La diaclasa columnar también se conoce como estructura columnar , diaclasas prismáticas o diaclasa prismática . ^[6] También se han informado casos raros de diaclasa columnar en estratos sedimentarios. ^[7]

Las diaclasas pueden clasificarse según su origen, bajo las etiquetas de tectónica, hidráulica, exfoliación, descarga (liberación) y enfriamiento. Diferentes autores han propuesto hipótesis contradictorias para los mismos conjuntos y tipos de diaclasas. Además, las diaclasas en el mismo afloramiento pueden formarse en diferentes momentos bajo circunstancias variadas.

Las diaclasas tectónicas son diaclasas que se forman cuando el desplazamiento relativo de las paredes de la diaclasa es normal a su plano como resultado de la deformación frágil del lecho rocoso en respuesta a la deformación tectónica regional o local del lecho rocoso. Dichas diaclasas se forman cuando la tensión tectónica dirigida hace que la resistencia a la tracción del lecho rocoso se exceda como resultado del estiramiento de las capas de roca en condiciones de presión elevada del fluido intersticial y tensión tectónica dirigida. Las diaclasas tectónicas a menudo reflejan tensiones tectónicas locales asociadas con el plegamiento y el fallamiento locales. Las diaclasas tectónicas se presentan como diaclasas sistemáticas y no sistemáticas, incluyendo conjuntos de diaclasas ortogonales y conjugadas. ^{[2] [4] [8]}

Las juntas hidráulicas se forman cuando la presión del fluido intersticial se eleva como resultado de la carga gravitacional vertical. En términos simples, la acumulación de sedimentos, material volcánico u otro material provoca un aumento en la presión intersticial del agua subterránea y otros fluidos en la roca subyacente cuando no pueden moverse lateral o verticalmente en respuesta a esta presión. Esto también provoca un aumento en la presión intersticial en grietas preexistentes que aumenta la tensión de tracción en ellas perpendicular a la tensión principal mínima (la dirección en la que se estira la roca). Si la tensión de tracción excede la magnitud de la tensión de compresión principal mínima, la roca fallará de manera frágil y estas grietas se propagarán en un proceso llamado fracturación hidráulica . Las juntas hidráulicas se presentan como juntas sistemáticas y no sistemáticas, incluidos los conjuntos de juntas ortogonales y conjugadas. En algunos casos, los conjuntos de juntas pueden ser un híbrido tectónico-hidráulico. ^{[2] [4] [8]}

Las diaclasas de exfoliación son conjuntos de diaclasas planas, curvas y de gran tamaño que se limitan a caras rocosas expuestas masivamente en un paisaje profundamente erosionado. Las diaclasas de exfoliación consisten en fracturas en forma de abanico que varían de unos pocos metros a decenas de metros de tamaño y que se encuentran subparalelas a la topografía. La carga gravitacional vertical de la masa de una masa de lecho rocoso del tamaño de una montaña impulsa la división longitudinal y causa pandeo hacia afuera en dirección al aire libre. Además, la paleoestrés sellada en el granito antes de que este fuera exhumado por la erosión y liberada por la exhumación y el corte del cañón también es una fuerza impulsora del desconchado real. ^{[2] [9]}

Las juntas de descarga o juntas de liberación surgen cerca de la superficie cuando las rocas sedimentarias estratificadas se acercan a la superficie durante el levantamiento y la erosión; cuando se enfrían, se contraen y se relajan elásticamente. Se acumula una tensión que finalmente excede la resistencia a la tracción del lecho rocoso y da lugar a la formación de juntas. En el caso de las juntas de descarga, la tensión de compresión se libera a lo largo de los elementos estructurales preexistentes (como la clivaje) o perpendicularmente a la dirección anterior de la compresión tectónica. ^{[2] [4] [8]}

Las juntas de enfriamiento son juntas columnares que resultan del enfriamiento de la lava de la superficie expuesta de un lago de lava o flujo de basalto de inundación o de los lados de una intrusión ígnea tabular, típicamente basáltica. Presentan un patrón de juntas que se unen en uniones triples en ángulos de 120° o aproximadamente. Dividen un cuerpo de roca en prismas o columnas largas que son típicamente hexagonales, aunque las columnas de 3, 4, 5 y 7 lados son relativamente comunes. Se forman como resultado de un frente de enfriamiento que se mueve desde alguna superficie, ya sea la superficie expuesta de un lago de lava o flujo de basalto de inundación o los lados de una intrusión ígnea tabular en la lava del lago o flujo de lava o magma de un dique o umbral. ^{[10] [11]}

La propagación conjunta se puede estudiar a través de técnicas de fractografía en las que se utilizan marcas características como plumas y estructuras plumosas para determinar las direcciones de propagación y, en algunos casos, las orientaciones principales de los esfuerzos. ^{[12] [13]}

Algunas fracturas que parecen diaclasas son en realidad fracturas de cizallamiento, que en efecto son microfallas. No se forman como resultado de la apertura perpendicular de una fractura debido a la tensión de tracción, sino a través del cizallamiento de fracturas que causa el movimiento lateral de las caras. Las fracturas de cizallamiento pueden confundirse con diaclasas porque el desplazamiento lateral de las caras de la fractura no es visible en el afloramiento o en una muestra. Debido a la ausencia de ornamentación diagnóstica o la falta de cualquier movimiento o desplazamiento discernible, pueden ser indistinguibles de las diaclasas. Tales fracturas ocurren en conjuntos paralelos planos en un ángulo de 60 grados y pueden ser del mismo tamaño y escala que las diaclasas. Como resultado, algunos "conjuntos de diaclasas conjugadas" podrían ser en realidad fracturas de cizallamiento. Las fracturas de cizallamiento se distinguen de las diaclasas por la presencia de slickensides , los productos del movimiento de cizallamiento paralelo a la superficie de la fractura. Los slickensides son lineaciones de cresta en ranura delicadas y de escala fina en la superficie de las superficies de fractura. ^[2]

Las juntas son importantes no sólo para entender la geología y geomorfología local y regional , sino también para desarrollar recursos naturales, para el diseño seguro de estructuras y para la protección del medio ambiente. Las juntas tienen un profundo control sobre la meteorización y erosión del lecho rocoso. Como resultado, ejercen un fuerte control sobre cómo se desarrollan la topografía y la morfología de los paisajes. Comprender la distribución local y regional, el carácter físico y el origen de las juntas es una parte importante de la comprensión de la geología y la geomorfología de un área. Las juntas a menudo imparten una permeabilidad inducida por fracturas bien desarrollada al lecho rocoso. Como resultado, las juntas influyen fuertemente, incluso controlan, la circulación natural ( hidrogeología ) de fluidos, por ejemplo , agua subterránea y contaminantes dentro de los acuíferos , petróleo en yacimientos y circulación hidrotermal en profundidad, dentro del lecho rocoso. ^[14] Por lo tanto, las juntas son importantes para el desarrollo económico y seguro de los recursos petroleros, hidrotermales y de agua subterránea y son objeto de una intensa investigación en relación con estos recursos. Los sistemas de juntas regionales y locales ejercen un fuerte control sobre cómo circulan dentro de su corteza los fluidos hidrotermales formadores de minerales (que consisten principalmente en H ₂ O , CO _{2 y NaCl, que formaron la mayoría de} los depósitos minerales de la Tierra ). Como resultado, comprender su génesis, estructura, cronología y distribución es una parte importante para encontrar y desarrollar de manera rentable los depósitos minerales. Finalmente, las juntas a menudo forman discontinuidades que pueden tener una gran influencia en el comportamiento mecánico (resistencia, deformación, etc.) de las masas de suelo y roca en, por ejemplo, la construcción de túneles , cimientos o taludes . Como resultado, las juntas son una parte importante de la ingeniería geotécnica en la práctica y la investigación. ^{[2] [4] [13]}

• Estructura de abanico de basalto
• Granito exfoliante
• Pavimento teselado

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• Aydin, A., y J. Zhong (nda) Conjuntos de juntas no ortogonales, conjuntos de juntas múltiples, Base de conocimiento sobre fracturas de rocas, Universidad de Stanford, Stanford, California.
• Aydin, A., y J. Zhong (ndb) Conjuntos de juntas ortogonales, conjuntos de juntas múltiples, Base de conocimiento sobre fracturas de rocas, Universidad de Stanford, Stanford, California.
• Aydin, A., y J. Zhong (ndb) Patrones de conjuntos de juntas múltiples, Conjuntos de juntas múltiples, Base de conocimiento sobre fracturas de rocas, Universidad de Stanford, Stanford, California.