GEOLOGÍA ESTRUCTURAL

Posgrado en Ciencias de la Tierra

Temario 2010

Juriquilla, Qro.

 

 

 

 

Descripción geométrica de las estructuras tectónicas.
Los planos de fracturas en los ensayos mecánicos
Interpretación de las deformaciones frágiles naturales: Fallas descripción geométrica
Fallas y juntas de cizallamiento, grietas de tensión y diaclasas.
Grabens rifts y cuencas en extensión
Fallas de rumbo o de corrimiento lateral y fallas transformantes
Fallas Inversas y cabalgaduras

Bibliografía:

·         Twiss, R.J., and Moores, E.M., 1992, Structural Geology. New York, W.H. Freeman and Co., p. 50-71


Pliegues: Clasificación, morfología, orientación y técnicas de proyección, secciones y perfiles.
Mecanismos de plegamiento: Capas simples y múltiples
Deformación y estructuras a pequeña escala en pliegues.
Pliegues superpuestos.

Bibliografía:

·         Ramsay, J.G. y Huber, M.I., 1983. The Techniques of Modern Structural Geology, Volume 2: Folds and Fractures. Academic Press, p. 309-699.

·         Mercier J. L. y Vergely P. 1992, Tectonique. Géosciences, Dunod. Paris. 214 p.  

Deformación


Deformación interna
Los componentes elementales de la deformación: translación rotación y distorsión.
Definición de la deformación. Vectores desplazamiento, campo de desplazamiento, traslación, rotación y distorsión.
Deformación homogénea y heterogénea

Bibliografía:

·         Marshak S. y Mitra, G., 1988 Basic Methods of Structural Geology, Perentice Hall, 446p. (Capítulo 15)

·         Means W. D. Stress and Strain, 1979. Basic concepts of continuum mechanics for geologists. Springer-Verlag. New York Heidelberg Berlin, 339 p.

·         Marrett, R., y Peacock, D. C. P., 1999, Strain and stress, Journal of Structural Geology, v. 21, p. 1057-1063.

·         Means, W. D., 1990, Review paper: Kinematics, stress, deformation and material behavior, Journal of Structural Geology, v. 12, p. 953-971

 

Distorsión o deformación interna
Deformación lineal; alargamiento relativo ó extensión, estiramiento, elongación cuadrática. Deformación angular o deformación cizallante. Cizallamiento angular y deformación cizalleante

Bibliografía:

·         Means W. D. Stress and Strain, 1979. Basic concepts of continuum mechanics for geologists. Springer-Verlag. New York Heidelberg Berlin, 339 p.

·         Ramsay, J.G., 1967, Folding and fracturing of rocks: New York, McGraw-Hill, 568 p.

·         Elliot, D. 1972. Deformation paths in structural geology, Geological Society of America Bulletin, v. 83, p. 2621-2638.

·         DePaor, D. G., 1983, Orthographic analysis of geologic structures, I. Deformation theory, Journal of Structural Geology, v. 5, p. 255-278.

·         Simpson, C. y De Paor, D., 1991, Deformation and kinematics of high strain zones, Short course notes, 1991 Annual GSA meeting-San Diego.


Elipse y elipsoide de deformación.
Deformación en el plano, elipse de deformación, cizalla pura y cizalla simple.
Deformación rotacional y deformación no-rotacional.
Comportamiento de elementos estructurales lineales y planos durante la deformación.

Bibliografía:

·         Means W. D. Stress and Strain, 1979. Basic concepts of continuum mechanics for geologists. Springer-Verlag. New York Heidelberg Berlin, 339 p.

·         Ramsay, J.G., 1967, Folding and fracturing of rocks: New York, McGraw-Hill, 568 p.


Deformación triaxial, elipsoide de deformación
Partición de la deformación

Bibliografía:

·         Reches, Z., 1978, Analysis of faulting in three-dimensional strain fields. Tectonophysics, v. 47, p. 109-129.

·         Reches, Z., 1983, Faulting of rocks in three-dimensional strain fields, II: Theoretical analysis. Tectonophysics, v. 95, p. 133-156.

·         Krantz, R. W., 1988, Multiple fault sets and three-simensional strain: theory and application: Journal of Structural Geology, v.10, p. 225-237.

·         Nieto-Samaniego, A. F., Alaniz-Álvarez, S. A. y Labarthe-Hernández, G., 1997, Deformación Cenozoica en la parte sur de la Mesa Central, México, Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, v. 14, p. 13-25.

·         Alaniz-Álvarez, S. A., Nieto-Samaniego, A. F., Orozco-Esquivel, M.T., Vasallo-Morales, L. F., y Xu, S.S., 2002, El Sistema De Fallas Taxco-San Miguel De Allende: Implicaciones en la deformación Post-Eocénica del Centro de México, Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana.


Deformación infinitesimal, deformación finita y camino de deformación.

Tensor de las deformaciones.

Bibliografía:

·         Means W. D. Stress and Strain, 1979. Basic concepts of continuum mechanics for geologists. Springer-Verlag. New York Heidelberg Berlin, 339 p.

·         Ramsay, J.G., 1967, Folding and fracturing of rocks: New York, McGraw-Hill, 568 p.

·         Means, W. D., 1990, Review paper: Kinematics, stress, deformation and material behavior, Journal of Structural Geology, v. 12, p. 953-971

·         Fossen, H., y Tikoff, B., 1993, The deformation matrix for simultneous simple shearing, pure shearing and volume changem and its application to transpression-transtension tectonics


Mecanismos de deformación.

Escalamiento de fracturas y fallas Introducción al caos Geometría fractal Escalamiento de fracturas Bibliografía:

            Bibliografía:

·         Marrett R., Allmendinger, R. W., 1992, Amount of extension on small faults: An example from the Viking graben, Geology, v. 20, p. 47-50

·         Marrett R., Allmendinger, R. W., 1990, Kinematic analysis of fault slip data Journal of Structural geology, v. 12, No. 8, p. 973-986

·         Scholz, C. H., Cowie, P. A., 1990, Determination of total strain from faulting using slip measurements, nature, v. 346, p. 837-839.

·         La Pointe, P. R., Hudson, J. A., 1985, Characterization and interpretation of rock mass joint patterns, Special Paper 199, Geological Society of America.25p.

Esfuerzo
 

Unidades del Sistema Internacional
Fuerzas de cuerpo
Fuerzas de superficie: fuerzas tangenciales o cizallantes y fuerzas normales a la superficie
Noción de esfuerzo : esfuerzo isotrópico y anisotrópico, tipos de unidades utilizadas en esfuerzos, conversión de unidades, cálculo presión-profundidad.

Tarea 1

         1. Hacer una gráfica de profundidad vs. presión litostática (en kbar y MPa)

         2. Lectura del artículo: Hubbert, M. K., 1981, Mechanics of Deformation of Crustal Rocks: Historical Development in Mechanical behavoir of crustal rocks, The Handin volume, Carter, N. L., Friedman, M. Logan, J. M., Geophysical Monograph, 24

 Bibliografía:

  • Twiss, R.J., and Moores, E.M., 1992, Structural Geology. New York, W.H. Freeman and Co., 532 p. (capítulo 8  p. 128-140, 8.4, Box 8.2).
  • Apuntes sobre propiedades de vectores y tensores.

Tema 2: tensores de esfuerzos.

Control de lectura de Hubbert, 1981.

Tensores: definición, rango de tensores, valores característicos, ejes y planos principales, notación
Esfuerzo isotrópico y anisotrópico, esfuerzo sobre un plano
Estados de esfuerzo uniaxial y biaxial
Estado de esfuerzo triaxial.
Descripción de una falla con respecto a sistemas de referencia cartesianos.
Cosenos directores
Esfuerzos principales
Tracción de esfuerzos
Tensor de esfuerzos

 *Estudiar  el capítulo 8 de
Twiss, R.J., and Moores, E.M., 1992, Structural Geology. New York, W.H. Freeman and Co., 532 p. (excepto el círculo de Mohr).


Bibliografía:

  • Davis, G.H., and Reynolds, S.J., 1996, Structural geology of rocks and regions (Second ed.): New York, John Wiley & Sons, 776 p.
  • Means W. D. Stress and Strain, 1979. Basic concepts of continuum mechanics for geologists. Springer-Verlag. New York Heidelberg Berlin, 339 p.

 

Control de Lectura, Cap. 8 Twiss y Moores, Stress, 1992.

Derivación de la Fórmula de Cauchi. Presentación

Tarea 2:

Encontrar la dirección de la estría de un plano N45°E/60°E considerando que el esfuerzo principal máximo (s1) es vertical y corresponde a la presión litostática a 5 km de profundidad, el esfuerzo mínimo es horizontal con rumbo E-W y corresponde al 80% de s1y s 2 es el valor intermedio entre s 1 y s 2.

 

Tema 3.  Aplicación del campo de esfuerzos a un evento de deformación en México

Discusión en clase de la aplicación del concepto de tensor de esfuerzos a distintas regiones
Cálculo de esfuerzos principales, tracción y esfuerzos normales y de
cizalla sobre el plano de falla
Elipsoide de esfuerzos

Dirección de la estría- presentación


Tarea 3: .Cálculo del esfuerzo de cizalla resuelto sobre las fallas de la región de San Luis Potosí
Programa para calcular la orientación del esfuerzo de cizalla resuelto en un plano

Bibliografía sobre el cálculo del esfuerzo  de cizalla resuelto sobre un plano

Bibliografía en general:

  • Twiss, R.J., and Moores, E.M., 1992, Structural Geology. New York, W.H. Freeman and Co., 532 p. (capítulo 8).
  • Davis, G.H., and Reynolds, S.J., 1996, Structural geology of rocks and regions (Second ed.): New York, John Wiley & Sons, 776 p.
  • Nieto-Samaniego, A. F., Alaniz-Alvarez, S. A. y Labarthe-Hernández, G., 1997, La deformación Cenozoica poslaramídica en la parte meridional de la Mesa Central, México, Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, v. 14, p. 13-25.
  • Nieto-Samaniego, A. F., Ferrari, L., Alaniz-Alvarez, S. A., Labarthe-Hernández, G., y Rosas-Elguera, J., 1999, Variation of Cenozoic extension and volcanism across the southern Sierra Madre Occidental Volcanic Province, México, Geological Society of America Bulletin, v. 111, p. 347-363.
  •  Bott, M. H. P., The mechanics of oblique slip faulting, Geol. Magazine, v. 96, p. 11-12.

 

Tema 4.Círculo de Mohr
Esfuerzo medio y esfuerzo desviatórico
Campos de esfuerzos

Criterio de fractura de Coulomb-Navier


Tarea 4:

Ubicar en un círculo de Mohr y en un plano real los valores de los esfuerzos principales de la MC de la Tarea 3. Calcular que valor debe de tener el esf principal máximo mínimo (s 3) para que se reactiven las fallas considerando una cohesión de las rocas de 25 MPa y un coeficiente de fricción de 0.6.

Buscar en la literatura los valores de densidad y coeficientes de fricción interna de rocas.

Lectura:

Jonathan M. Ramsey1,2 and Frederick M. Chester1, Hybrid fracture and the transition from extension fracture to shear fracture, 2004, Nature 428, 63-66 (4 March 2004) | doi:10.1038/nature02333
Twiss, R.J., and Moores, E.M., 1992, Structural Geology. New York, W.H. Freeman and Co., 532 p. (capítulo 8.3, Box 8.4, capítulo 8.6).

 Círculo de Mohr en tres dimensiones

Lecturas para la presentación en clase:

·         N. H. WOODCOCK & K. MORT, 2008, Classification of fault breccias and related fault rocks: Geol. Mag. 145 (3), 2008, pp. 435–440. c_ 2008 Cambridge University Press.

  • Wise et al., 1984, Fault related rocks: Suggestions for terminology, Geology, v. 12, p. 391-394
  •  Schmid, S.M. and Handy, M.R., 1991. Towards a genetic classification of fault rocks: Geological usage and tectonophysical implications, Controversies in modern geology. Academic Press Limited, pp. 339-361.

 

Tema 5. Rocas de falla e indicadores cinemáticos

Presentación

Presentación de estudiantes en clase.

Tema 6.

Los dominios de la deformación geológica en función de la profundidad.
La deformación frágil de los medios rocosos discontinuos
La activación de las fallas preexistentes
Criterios de deslizamiento y orientación del deslizamiento sobre planos preexistentes

Bibliografía:

1.       Twiss, R.J., and Moores, E.M., 1992, Structural Geology. New York, W.H. Freeman and Co., 532 p. (capítulo 9).
2. Sibson, R. H., 1986, Earthquakes and rock deformation in crustal fault zones, Ann.
Rev. Earth Planet Sci, 14, 149-175
3. Nieto y Alaniz, Apuntes de Geología Estructural, Geometría de fallas a profundidad

ReActivación de fallas

Programa Reactiva

 Bibliografía:

4. Alaniz-Alvarez, S. A., y Nieto-Samaniego, A. F., 1997, Representación gráfica de los dominios de ruptura y deslizamiento: aplicación a la Falla de Oaxaca, México: Univ. Nal. Autón. México, Inst. Geología, Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, v. 14, p. 26-37.
5. Morris, A., Ferril, D. A., y Henderson, D. B., 1996, Slip-tendency analysis and fault reactivation, Geology, 24,p. 275-278.
6. Hancock, P. L., Editor, 1994, Continental deformation, Pergamon Press, Oxford New York, Seoul, Tokyo, 421p. (Capítulo 14)

Software para manejar datos estructurales (Geocalculator

 ) (geocalc32v4)

 Lectura del artículo:

Wilson, R. W., Basement control on faulting patterns, transtension and structural segmentation
of the Lofoten Ridge, Norwegian Margin: using digital mapping to link onshore
and offshore geology, Midland Valley Prize 2005, p. 1-20
.

. Presentación aspectos teóricos, Presentación ejemplos en México

Determination of the Stress tensor from Fault slip data, Reches. Manual.

http://earthquakes.ou.edu/reches/ (descargar el programa STRESS)

Ejemplos de uso de paleotensores de esfuerzos en México
Tarea 5:
Hacer un análisis histórico bibliográfico sobre los paleotensores utilizando SCOPUS y el ISIweb of Science.

Tarea 6: Calcular el paleotensor de esfuerzos de un grupo de fallas este grupo de fallas.


Bibliografía:

  

Tema 7.

Análisis fenomenológico de la respuesta de las rocas al esfuerzo.
Comportamiento de las rocas sometidas a esfuerzo
Influencia de las condiciones físicas sobre la deformación de las rocas

Bibliografía:

Lectura  Experimental Rock Deformation.


Tema 8.

Iniciación y propagación de fallas en un medio rocoso
El crecimiento de las fallas, terminación de las fallas y zonas de relevo.

Tema 9.  

Initiation, propagation, linkage cracks, linear elastic fracture mechanics (LEFM).

 Bibliografía:

Examen final primera parte.