Expresion topografica de diaclasas y fallas

1. Expresion topografica de diaclasas y fallas GEOL 4017: Cap. 10 Prof. Lizzette Rodríguez

2. Diaclasamiento (jointing) • Diaclasas - Fracturas a lo largo de las cuales no se ha producido movimiento significativo • La mayoria se produce cuando se deforman las rocas de la corteza mas externa – zonas en que la roca se rompe fragilmente (brittle) • Estres (esfuerzos) de la corteza pueden producir diaclasas en cualquier tipo de roca, como resultado de esfuerzo tensional, compresional o de cizalla (shear) • La mayoria se produce en grupos aproximadamente paralelos al “stress field”

5. Cont. Diaclasamiento (jointing) • Como la resistencia (strength) tensional de rocas es generalmente < a la resistencia compresional y shear, incluso rocas fuertes muestran evidencia de diaclasamiento • Diaclasas tensionales se forman a angulos rectos de la direccion de esfuerzo maximo • Origen de esfuerzo tensional: extension o contraccion de corteza por el enfriamiento de rocas igneas

6. Cont. Diaclasamiento (jointing) • Esfuerzos tensionales y shear se pueden originar como efecto secundario de compresion de la corteza • Ej. arenizcas masivas a veces muestran sistemas de diaclasas por un arqueamiento suave, que causa que el tope de la capa se alargue relativo a su base --- se produce un conjunto de diaclasas paralelas alineadas paralelas al strike de la capa

7. Expresion topografica de diaclasas • Diaclasas tienen una gran influencia sobre la meteorizacion quimica y la erosion diferencial • Son planos de debilidad en rocas por donde pueden viajar el agua, aire y raices • Lugares de intercambio de iones entre agua y roca • Ayudan al runoff • Estos patrones de fractura son afectados mas por erosion diferencial, al punto de formar paredes grandes de roca, verticales, en forma de laja (slab)

8. Meteorizacion quimica se intensifica a lo largo de diaclasas en rocas graniticas

9. Diaclasas verticales,Arches National Park, UT http://www.geology.wisc.edu/~maher/air/air05.htm

10. Cont. Expresion topografica diaclasas • Formacion de “fins” • Erosion hacia abajo de arenizcas gruesas y diaclasadas puede ser retardada por una roca de cubierta (caprock) bien resistente --- continua la erosion a lo largo de planos de diaclasas verticales, dejando entonces “fins” de arenizcas entre planos de diaclasas adyacentes • Erosion diferencial a lo largo de diaclasas que se intersecan produce columnas de roca solas entre diaclasas (checkerboard-like)

11. “Fins” de roca sedimentaria horizontal diaclasada, UT http://www.geology.wisc.edu/~maher/air/air05.htm

12. “Fins”, Sand Dune Arch, UT 3dparks.wr.usgs.gov/arches/html/3d4013.html

13. Cont. Expresion topografica diaclasas • Diferencias entre tipos de roca: • Arenizcas son mas fragiles que lutitas y por lo tanto responden diferente al diaclasamiento. Minerales arcillosos en la lutita pueden estirarse en respuesta a un esfuerzo aplicado, mientras que los granos en la arenizca no pueden • En rocas igneas y metamorficas: patrones de diaclasas son mas irregulares, mas espaciadas y no tienen la fuerte linearidad de las diaclasas en rocas sedimentarias • Diaclasas tambien afectan patrones de drenaje, ej. rectangulares y angulares

14. Arenizcas muestran diaclasas verticales y encima hay una capa de lutitas no diaclasadas. Arches National Park, UT http://www.geology.wisc.edu/~maher/air/air05.htm

15. Patron de drenaje rectangular

16. Repaso-tipos de fallas (1) Falla normal Erosion en bloque levantado Deformacion acaba y erosion es proceso dominante Relieve montañoso limitado por fallas Muro Techo

17. (2) Falla inversa (reverse/thrust) Techo Muro

18. (3) Falla de desplazamiento horizontal (strike-slip fault)

19. Evidencia geomorfica de fallamiento • Expresion topografica se debe a desplazamiento tectonico de la superficie terrestre o a erosion diferencial de rocas cuya posicion espacial se determina por el fallamiento • Muchas cadenas de montanas en el Great Basin (US) son bloques de fallas donde flujos de lava estan encima (unconformably) de los topes de las cordilleras, por encima de remanentes de los mismos flujos en el bloque que baja. Estos flujos de lava dislocados se llaman “louderbacks”

20. Cont. Evidencia geomorfica de fallas • Cuando valles en forma de V estan cortando en los escarpes de fallas, el resto del fault face (entre los valles) asume forma triangular, llamandose triangular facets • Estratos sedimentarios resistentes se expresan topograficamente como crestas continuas. Donde la falla desplaza los estratos, las crestas estan desplazadas (offset) o terminan abruptamente

21. Triangular facets, Nevada http://www.earthscienceworld.org/images/ search/results.html?Keyword=Facets#null

22. Offset de estratos en falla con movimiento dextral, Nevada

23. Cont. Evidencia geomorfica de fallas • Fault drag or drag folding: cuando los estratos desplazados por una falla estan doblados cerca de la falla, por retardacion friccional de movimiento. • Manantiales muchas veces sugieren una falla • Fallas proveen una barrera impermeable al movimiento de aguas subterraneas, haciendo que el agua migre hacia la superficie • Fallas proveen una zona permeable de roca pulverizada por la cual el agua puede subir a la superficie

24. Fallas inversas con drag folding Tennessee, USA Gaspe Peninsula, Canada http://www.gly.uga.edu/railsback/ FieldImages.html

25. Escarpes de falla, fault-line scarps y escarpes compuestos • Escarpes de falla: riscos lineales y empinados que se originan por un desplazamiento directo de la superficie terrestre por movimiento de falla. • Altura de escarpe = componente vertical de movimiento de falla, suma de multiples desplazamientos, no de uno sencillo (~5-10 m c/u) • Expresion topografica inicial se puede afectar por erosion del bloque que se mueve hacia arriba, junto a meteorizacion, mass wasting y runoff

26. Partes de falla http://www.uwsp.edu/geo/faculty/ritter/geog101/uwsp_lectures/lecture_crustal_deformation.html

27. Ejemplos de escarpes de fallas http://www.public.asu.edu/ ~arrows/pamir/komansu.jpeg Red Canyon fault scarp, Montana  http://www.uwsp.edu/geo/faculty/ritter/images/lithosphere/tectonics/ fault_scarp_Red_Canyon_fault_Montana_DDS21_sjr0001.jpg

28. Cont. Escarpes de fallas • Pendiente del escarpe se reduce con el tiempo a un angulo mas bajo, pero el escarpe mantiene una base generalmente derecha a lo largo del plano de falla • A menudo las fallas se rompen en pedazos paralelos y delgados, a lo largo de los cuales se distribuye el desplazamiento total. Tambien pueden ser “splintered” (astillados) en varios planos de falla ramificados • Entre los “splinters” (conocidos como splays/bifurcacion), una rampa estrecha y empinada conecta los bloques de arriba (upthrown) y de abajo (downthrown) • Son evidencia confiable de fallas

29. Cont. Escarpes de fallas • Slumping/desplomes: inducido comunmente por el relieve subito del bloque de arriba, resultando en escarpes multiples paralelos al escarpe de falla original • Perfiles de corrientes se interrumpen donde cruzan fallas • Cuando las corrientes fluyen hacia el bloque de abajo, se forman valles colgantes (hanging valleys) en el escarpe, y se cortan barrancos/canones estrechos verticalmente en el bloque de arriba • Si la corriente tenia un perfil de valle en forma de V antes de la falla, la combinacion de esto con la nueva incision de las corrientes produce un perfil en forma de Y a traves del canal, llamado estructura wineglass

30. Wineglass structure, Death Valley http://www.uoregon.edu/~millerm/fan.html

31. Abanico aluvial y escarpe de fallas, Death Valley *Bloque de arriba esta siendo disectado por erosion de rios, y los sedimentos se depositan en el bloque de abajo http://faculty.plattsburgh.edu/carol.treadwellsteitz/Death%20Valley/index.html

32. Cont. Escarpes de fallas • Rios que fluyen hacia el bloque de arriba son interrumpidos por el deplazamiento de la superficie. • Escarpes sirven de represa a traves del rio, causando estancamiento (ponding) corriente arriba desde el escarpe • Puede llevar a cambios en el drenaje en direccion transversal a la falla a un nuevo curso en la base del bloque de arriba, a veces cortando el escarpe • Volcanismo a veces esta asociado a fallas, porque proveen una via de ascenso a superficie para el magma • Ej. lineas de conos de cenizas (cinder cones)

33. Conos de cenizas, Argentina, relacionados a zonas de fallas Foto: L. Rodriguez

34. Cont. Escarpes de fallas • Regiones aridas: el bloque de abajo se puede llenar con aluvion al punto de que abanicos aluviales fuerzan las corrientes que estan al pie de la montana (piedmont) lejos del escarpe • Material erosionado o meteorizado de un escarpe se deposita como abanicos aluviales y coluvion nuevos en la base del escarpe, enterrando la linea de falla. • Si se renueva el movimiento, se forman pequenos escarpes en el aluvion y coluvion

35. Cont. Escarpes de fallas • Terremotos frecuentes indican que los escarpes son de falla o compuestos • Relacionados con subsidencia y levantamiento de la corteza en zonas alargadas • Evidencia de fallas incluye tambien terrazas marinas o de rios, inclinadas o desplazadas • Evidencia de fallas recientes: desplazamiento de rasgos superficiales recientes (ej. carreteras, verjas, casas, y terrazas, rios y crestas)

36. Por el terremoto de San Francisco (1906) Desplazamientos de verjas y paredes, CA http://www.ngdc.noaa.gov/nndc/struts/results?eq_1=10&t=101634&s=0&d=4%2C44

37. Fault-line scarps • Formados cuando un escarpe de falla es destruido por erosion y un nuevo escarpe es producido por erosion diferencial. • Tienen relieve topografico, a causa de erosion diferencial de rocas a lo largo del fault line • Rocas menos resistentes a un lado de la falla se erosionan mas rapido que las mas resistentes al otro lado --- produce un escarpe formado por roca resistente • Altura del escarpe se debe a resistencia de roca y no a movimiento de falla

38. Ejemplo de fault-line scarp(normal fault), Andes Photo by Glenn Wallace http://ic.ucsc.edu/~casey/eart150/Lectures/3NormStrkSlpFlts/4Thrust.Normal_StrkSlp_flts.htm

39. Cont. Fault-line scarps • Evolucion de escarpe de falla en fault-line scarp: • Donde la erosion ha truncado el escarpe a relieve bajo y ha llegado a una capa resistente a traves de una debil, se forma un fault-line scarp a lo largo de la traza de la capa resistente • El escarpe esta hacia direccion opuesta del escarpe original y se conoce como fault-line scarp obsecuente • Erosion continue vuelve a truncar el escarpe, formandose otro fault-line scarp a lo largo del afloramiento de una capa resistente adyacente a una capa debil • El escarpe esta en direccion del escarpe original, pero en un nivel mas bajo, y se llama fault-line scarp resecuente

40. Cont. Fault-line scarps • La superposicion de rios a traves de una falla es evidencia de que es un fault-line scarp, al igual que rocas sedimentarias, flujos de lava, etc. que estan encima de una parte de la falla de forma discordante • Es asi porque demuestran que el escarpe a lo largo de la falla se formo despues de que se depositara una cubierta a traves de la falla y no hubo mas movimiento de la falla

41. Composite fault scarps • Altura se debe en parte a erosion diferencial y en parte a movimiento directo de falla • Ej. si un fault-line scarp es desplazado por nuevo movimiento en la falla, parte de la altura del escarpe se debera a erosion a lo largo del fault line y parte a movimiento directo

42. Hurricane Fault, Utah:deplazamiento total ~10000 ft Escarpe Downdropped block http://earthweb.ess.washington.edu/lnk/epic/Geologic/Faulting1/pages/22.EP_0013_JS_FL_22.htm

43. Bloques de fallas • Montanas limitadas por fallas, inclinadas (tilted fault-block mountains) • Ej. Basin and Range Province, Sierra Nevada, etc. • Asimetricas, por inclinacion de los bloques • Asociadas a fallas normales a gran escala • Grabens y horsts • Cuando hay un sistema de fallas normales: • Se producen bloques de falla elevados alternos llamados horsts (forman cordilleras elevadas) • Se producen bloques hundidos llamados grabens (forman cuencas)

44. Basin and Range, Nevada http://www.teachingboxes.org/mountainBuilding/lessons/faultImages/index.html

45. Montañas limitadas por fallas, grabens y horsts Centro de expansion

47. Cont. Bloques de fallas • Fallas de desplazamiento horizontal (strike-slip) • Tienen planos de falla con inclinacion empinada, corrientes desplazadas y crestas, valles, depresiones y sag ponds • Si es una falla extensa, puede consistir de una zona de fallas formada por multiples fallas paralelas • Ej. Falla de San Andres, CA • Se puede seguir su traza por 950 km desde el Golfo de CA hasta un punto en la costa norte de San Francisco, donde desaparece en el mar • Desplazamiento hasta ahora de >560 km (1/2 - 2”/año)

48. Seccion de la Falla de San Andres

49. Cont. Bloques de fallas • Fallas de cabalgamiento (thrust faults) • Fallas inversas de angulo <45o • Pueden producir grandes deslizamientos • Si se erosiona completamente a traves de la falla, pueden quedar remanentes solitarios de la placa superior (hanging wall), llamados klippes

50. Chief Mountain y el thrust fault Lewis. Chief Mountain es un klippe http://www.earthscienceworld.org/images/search/results.html?Keyword=Overthrust%20Faults#null