5.2 Geología estructural y discontinuidades.

Geología estructural 

¿Qué es la geología estructural?

La geología estructural es una rama de la geología que se dedica al estudio de la deformación de la corteza de la tierra, de la corteza de otros planetas y de otros cuerpos planetarios, sin embargo, su aplicación más importante ocurre en nuestro planeta.

La geología estructural se encarga de analizar las diferentes estructuras geológicas que se forman por la dinámica del planeta tierra, es decir por el movimiento de las placas tectónicas. El análisis de aquellas estructuras sirve para reconstruir movimientos pasados, definir eventos geológicos importantes, encontrar yacimientos minerales, hacer estudios de riesgos geológicos, etc.

Cabe mencionar que la geología estructural estudia todas las estructuras geológicas que se forman tanto en rocas como en suelos.

Deberías haber escuchado sobre todos estos tipos de límites en tus cursos introductorios. Todos estos límites te dicen algo sobre la historia geológica de la zona donde se encuentran.

Figura 1. Mapeo de un límite geológico

Incluso sin mirar límites, es posible que se pueda ver estructura en una unidad rocosa: las propiedades de muchas rocas varían con la dirección porque los granos minerales están alineados entre sí: decimos que la roca tiene tela, otro tipo de estructura.

Figura 2. Sección delgada microscópica de una roca con tela (campo de visión 5 mm). Los pequeños minerales oscuros con una fuerte alineación son la mica biotita. Los minerales grises más grandes son principalmente los minerales ricos en aluminio, estaurolita y granate. Los minerales ligeros son el cuarzo y el feldespato.

Tales estructuras pueden decirnos mucho sobre la historia de la Tierra, y son críticas para quienes buscan recursos como el agua, el petróleo y los minerales.

Algunas estructuras geológicas se formaron al mismo tiempo que las rocas en las que se encuentran. Se trata de estructuras primarias. Ejemplos de estructuras primarias incluyen lechos y láminas en rocas sedimentarias como arenisca o esquisto, y almohadas de lava en rocas ígneas extrusivas como el basalto. En general, aprenderás más sobre las estructuras primarias en cursos que tratan de la formación de diversos tipos de rocas, pero esta introducción cubrirá algunos de los tipos más importantes de estructura primaria, especialmente aquellos que son importantes para descubrir la historia de la Tierra.

Muchas estructuras se forman mucho después de las rocas en las que se encuentran. Se trata de estructuras secundarias. Las estructuras secundarias incluyen pliegues, fracturas, foliaciones en rocas metamórficas y una serie de otras características. La mayoría de las estructuras secundarias son producto de la deformación, el movimiento de partes de la corteza entre sí. La geología estructural se ocupa principalmente de las estructuras secundarias, y por lo tanto se trata principalmente de la deformación de la Tierra.

La tectónica es un término estrechamente relacionado con la geología estructural. Originalmente, la tectónica se refería a la descripción matemática y geométrica de estructuras geológicas a escalas bastante pequeñas. Sin embargo, en la década de 1960 se encontró que los movimientos a gran escala de la parte exterior de la Tierra (la litosfera) podían describirse mediante métodos matemáticos y geométricos bastante simples, y nació la tectónica de placas. Desde entonces, el término tectónica se ha referido principalmente al estudio de movimientos a gran escala de la litosfera y las estructuras que éstas han producido

Importancia de la geología estructural

Dentro de las ramas básicas de la geología, la geología estructural es una de las más importantes y es uno de los complementos fundamentales en el mapeo geológico. Es gracias a esta disciplina que el geólogo tiene la capacidad de deducir varios procesos geológicos importantes.

A continuación, se nombra algunos aspectos del por qué la geología estructural es importante:

• Es fundamental en la confección de mapas geológicos, mapas de riesgos, mapas de yacimientos minerales, mapas estructurales y en la tectónica.
• Es importante en la minería para delimitar zonas de alta mineralización y la continuidad de depósitos minerales.
• Es importante en la gestión de riesgos para definir zonas de fallas geológicas activas, zonas de deslizamientos y zonas de riesgo por sismos asociados a fallas.
• Es importante en geotecnia e ingeniería civil para evitar la construcción en zonas de fallas geológicas o en zonas con estructuras geológicas de sufrir algún colapso.
• Es importante en el sector de los hidrocarburos, ya que la geología estructural delimita tramas geológicas que pueden albergar petróleo y gas natural.
• Es importante para definir la historia geológica del planeta.

Análisis estructural

La corteza terrestre contiene estructuras en casi todas partes, y los objetivos de la geología estructural son documentar y comprender estas estructuras. En general, el trabajo en geología estructural está dirigido a tres objetivos diferentes, o niveles de comprensión.

Análisis descriptivo o geométrico — ¿cuáles son las posiciones, orientaciones, tamaños y formas de las estructuras que existen en la corteza terrestre en la actualidad?

Análisis cinemático: ¿qué cambios de posición, orientación, tamaño y forma ocurrieron entre la formación de las rocas y su configuración actual? En conjunto, estos cambios se llaman deformación. Los cambios de tamaño y forma se denominan deformación; el análisis de deformación es una parte especial del análisis cinemático.

Análisis dinámico: ¿qué fuerzas operaban y cuánta energía se requería para deformar las rocas en su configuración actual? La mayoría de las veces en el análisis dinámico nos interesa qué tan concentradas estaban las fuerzas. El esfuerzo, o fuerza por unidad de área, es una medida común de concentración de fuerza utilizada en el análisis dinámico.

Es importante mantener estos tres distintos. En particular, asegúrate de poder describir las estructuras primero, antes de intentar averiguar qué se movió a dónde, y evita sacar conclusiones sobre la fuerza o el estrés sin primero entender tanto la geometría como la cinemática de la situación.

Gran parte de este libro se centrará en el objetivo descriptivo o geométrico, que es una base para una mayor comprensión. Una vez que hayas descrito a fondo las estructuras, podrás proceder a conclusiones cinemáticas y a veces dinámicas.

Escala

Los geólogos estructurales observan estructuras en una variedad de escalas, que van desde características que afectan solo a unos pocos átomos dentro de los granos minerales, hasta estructuras que atraviesan continentes enteros. Es conveniente reconocer tres escalas diferentes de observación.

Las estructuras microscópicas son aquellas que requieren asistencia óptica para hacerlas visibles.

Las estructuras mesoscópicas o a escala de afloramientos son visibles en una sola vista en la superficie de la Tierra sin asistencia
óptica.

Las estructuras macroscópicas o a escala de mapa son demasiado grandes para verlas en una sola vista. Deben ser mapeados para hacerlos visibles, o tomar imágenes desde una aeronave o un satélite.

Mapas geológicos

Una representación poderosa de la geometría de las estructuras rocosas es un mapa geológico o geológico. Los mapas geológicos se crean a través del proceso de mapeo en el que se visitan afloramientos en el curso del trabajo de campo, se describen y se registran en un mapa base topográfico. El resultado es un mapa de afloramientos en el que se registran los tipos de rocas y estructuras observadas. En la mayoría de las áreas, habrá brechas entre los afloramientos observados, donde el lecho rocoso está oscurecido por suelo, vegetación u otros tipos de sobrecarga.

Para hacer un mapa geológico es necesaria alguna interpretación, a fin de rellenar las zonas entre los afloramientos. En la mayoría de los casos, se requiere cierta comprensión de los procesos geológicos para poder llegar a una interpretación. La figura 3a muestra un mapa de afloramientos, y la figura 3b muestra un intento de un mapa geológico realizado sin mucha comprensión de los procesos geológicos. Si bien satisface las observaciones de manera simplista, es poco probable que sea correcta. La Figura 3c es una interpretación más probable, realizada con cierta comprensión de los procesos geológicos. Tenga en cuenta que esta, segunda versión conduce a algunas interpretaciones cinemáticas. Podemos inferir que quizás las unidades paralelas B, C y D representan capas sedimentarias, y la unidad A es quizás una intrusión más joven porque las corta transversalmente.

Figura 3. a) Un mapa de afloramientos con (b) una interpretación poco probable y (c) una interpretación más probable, produciendo un mapa geológico razonable.

Usos y aplicaciones de la geología estructural

Si te has preguntado para qué sirve la geología estructural, a continuación, te explico cuáles son las aplicaciones más importantes que tiene esta ciencia geológica.

En el mapeo geológico

Es claro que los geólogos realizan la interpretación de datos tomados en campo para interpretarlos a manera de mapas geológicos. Los datos que recogen en campo la gran mayoría provienen de estructuras como pliegues, fallas, planos, lineamientos, foliación, diaclasas, discontinuidades, etc.

Y sí todos estos datos sirven para interpretar la geología estructural de la zona de estudio. Con esto el geólogo deduce diversos procesos geológicos que están ocurriendo y así puede dar conclusiones y recomendaciones según el estudio que se esté realizando.

Aplicaciones en minería

Una de las aplicaciones más importantes que tiene esta rama es en la minería, el geólogo estructural toma datos estructurales a lo largo de las zonas mineras y dentro de las minas con el objetivo de realizar varias interpretaciones como las siguientes:

-Deduce la continuación de yacimientos minerales: Vetas de oro, cuerpos tabulares y cualquier tipo de yacimiento.

• Define límites de mineralización y los límites del yacimiento
• Define zonas con mayor posibilidad de encontrar minerales interesantes
• Define estructuras que pueden cortar o desplazar al depósito
• Define zonas donde la roca es menos competente
• Define la orientación del cuerpo mineral

En el campo de la minería la geología estructural juega un papel muy importante y tiene muchísimas aplicaciones, aparte de las que se nombran aquí.

Aplicaciones en ingeniería civil y geotecnia

En ingeniería civil y geotecnia, la geología estructural principalmente se aplica para determinar las mejores zonas para asentar construcciones civiles y estudios de estructuras para definir la mecánica de rocas y de suelos.

Gracias a la geología estructural se pueden definir parámetros de la calidad de las rocas, posibles fallas y movimientos que tenga el suelo, zonas de rotura, etc.

Aplicaciones en la industria de hidrocarburos

Esta es una de las industrias que más necesita de la geología estructural ya que los hidrocarburos quedan atrapados en trampas geológicas estructurales. En este caso los geólogos estructurales realizan estudios para delimitar aquellas estructuras y las empresas realizan perforaciones para dar con los yacimientos.

En la gestión de riesgos

Casi siempre la ocurrencia de terremotos, deslizamientos, tsunamis y a veces volcanismo, se generan a partir del movimiento de fallas geológicas y por la tectónica de placas. Gracias a la geología estructural los geólogos pueden determinar zonas de riesgo asociadas con estas estructuras y pueden realizar un correcto ordenamiento territorial.

Discontinuidades

Las discontinuidades sísmicas son las zonas en las que se producen cambios bruscos en la velocidad de las ondas P y S.

Cuando se calculó la densidad de la Tierra, se observó que los resultados demostraban que la densidad media de la Tierra era muy superior a la densidad de las rocas que se encuentran en la superficie, por lo que quedó claro que la Tierra no era homogénea, y que en el interior, la densidad de los materiales tenía que ser muy superior. Además, si la Tierra fuera homogénea, las ondas sísmicas se desplazarían en línea recta sin cambiar de trayectoria por no tener que cambiar de medio.

Así, se ha demostrado que la Tierra es heterogénea y está formada por unas capas concéntricas con distintas propiedades.

Las principales discontinuidades del interior de la Tierra son las siguientes:

• Discontinuidad de Mohorovicic
• En esta zona, las ondas sísmicas P y S aumentan bruscamente su velocidad.
• Separa los materiales menos densos de la corteza (silicatos de aluminio, calcio, sodio y potasio) de los materiales más densos del manto (silicatos de hierro y magnesio).
• Se sitúa a una profundidad media de unos 35 km, pudiendo encontrarse a 70 km de profundidad bajo los continentes o a solo 10 km bajo los océanos.
• Discontinuidad de Gutenberg
• Indica la separación entre el manto y el núcleo terrestre.
• En esta zona, a unos 2900 km de profundidad, las ondas P disminuyen bruscamente su velocidad y las ondas S no  la pueden atravesar, por lo que el núcleo debe encontrarse en un estado fluido.
• Discontinuidad de Wiechert-Lehmann- Jeffrys o discontinuidad de Lehmann
• Situada a 5155 km de profundidad media, separa el núcleo externo (fluido) del núcleo interno (sólido) de la Tierra, donde se produce un aumento de la velocidad de las ondas P.
• El centro de la Tierra está a unos 6371 km.

Hay que señalar también que existe otra discontinuidad, entre 100 y 250 km de profundidad, en la que se encuentra una zona de baja velocidad para las ondas sísmicas, importante para los movimientos tectónicos.

Las rocas sedimentarias están formadas por capas o estratos separados por unos planos o superficies de estratificación. Estas superficies se produjeron porque se interrumpió el depósito sedimentario. Cuando estas superficies representan períodos grandes de tiempo, como millones o decenas de millones de años, sin que se produzca depósito de materiales o haya erosión, o ambos procesos, se llaman discontinuidades estratigráficas. Por tanto, el registro geológico está incompleto, y el intervalo de tiempo geológico que no ha quedado representado en los estratos se llama hiato o laguna estratigráfica.

La laguna estratigráfica es el periodo de tiempo en el que existe la ausencia de materiales depositados dentro de una serie sedimentaria. Es decir, es una etapa temporal en la que no hay registro sedimentario.

Esta ausencia de registro sedimentario puede ser:

• Vacío erosional. Los estratos se depositaron y, posteriormente, erosionados.
• Hiato. No se produjo la sedimentación.

Una discordancia estratigráfica es la separación entre dos series estratigráficas debida a la existencia de una laguna estratigráfica. Hay varios tipos de discordancias (las tres más importantes están subrayadas):

Discordancia angular. 

Una superficie de erosión (no visible) separa la sucesión estratigráfica inferior, que fue plegada anteriormente. Las dos sucesiones estratigráficas no son concordantes. Es decir, se trata de una superficie de erosión entre estratos buzantes o plegados sobre la que se han depositado estratos más recientes.

Discordancia angular erosiva. 

Es una discordancia angular en la que la secuencia de estratos más antigua presenta una superficie de erosión (visible), sobre la que se dispone otra secuencia de estratos más recientes con buzamiento diferente.

Disconformidad (o discordancia erosiva o discordancia paralela erosional). 

La serie antigua está erosionada en su parte superior, y sobre ella se ha depositado la serie moderna, estando los estratos de ambas series paralelos, pero existiendo una superficie erosiva (también llamada paleorrelieve) entre ambas series concordantes. Es decir, se trata de una superficie de erosión o de no depósito que se separa estratos más recientes de otros más antiguos, ambos paralelos entre sí.

Inconformidad (o discordancia litológica). 

La serie estratigráfica (roca sedimentaria) está depositada sobre rocas no sedimentarias (ígneas o metamórficas).

 

Paraconformidad (o discordancia paralela no erosional). 

Las dos series estratigráficas están separadas por una superficie de discontinuidad horizontal, pero existe un hiato de tiempo en el que no se produjo la sedimentación.

 

Discordancia progresiva.

Se trata de una discordancia entre estratos inclinados con diferente ángulo, que varían de forma progresiva, normalmente de mayor a menor inclinación. Se ha formado cuando se desarrollaban procesos simultáneos de sedimentación y tectónica.

Referencias 

1.1: Estructuras geológicas. (2022, October 30). LibreTexts Español. https://espanol.libretexts.org/Geociencias/Geolog%C3%ADa/Libro%3A_Estructuras_geol%C3%B3gicas_-_Una_introducci%C3%B3n_pr%C3%A1ctica_(Waldron_y_Snyder)/01%3A_Temas/1.01%3A_Estructuras_geol%C3%B3gicas

‌Maldonado, Y. (2021, May 25). ▷ Geología Estructural ¿Qué es? Importancia y Aplicaciones. GEOLOGIAWEB. https://geologiaweb.com/geologia-general/geologia-estructural/

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