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:
- Reches, Zeév, 1987, Determination
of the Tectonic stresss tensor from slip along faults which obey the
Coulomb Yield condition, Tectonics, 849-861.
- Angelier,
J. 1994. Fault slip analysis and paleostress reconstruction. In
Continental deformation ( Hancock, P.L.; editor). Pergamon Press,
Tarrytown: (Capítulo 4) 53-100. New York. 421p.
- Nieto-Samaniego, A. F., Alaniz-Alvarez, S.A., Apuntes de Geología Estructural, (capítulo Paleotensor de esfuerzos)
- Hafner, W. 1951,
Stress distribution and faulting, Bulletin of the Geological Society of
America, v. 62,p. 373-396
- Ferrari, L., Nelson, S.
A., Rosas-Elguera, J., and Aguirre-Díaz, G., 1997, Tectonics and volcanism
of the western Mexican Volcanic Belt, in Aguirre-Díaz, G., Aranda-Gómez,
J. J., Carrasco-Núñez, G. and Ferrari, L. (eds.), Magmatism and Tectonics
in Central and Northwestern Mexico - A selection of the 1997 IAVCEI
General Assembly excursions, Instituto de Geología, Universidad Nacional
Autónoma de México, p. 85-29.
- Suter, M.,
Carrillo-Martínez, M., López-Martínez, M., Farrar, E., 1995, The Aljibes
half-graben-Active extensión at the boundary between the trans-Mexican
volcanic belt and the Basin and Range Province, México, Geologocal Society
of America Bulletin, v. 107, p. 627-641.
- Meschede, M., Frisch, W.,
Herrmann, U. R., Ratschbacher, L., 1997. Stress transmission across an
active plate boundary: an example from southern Mexico. Tectonophysics 266, 81-100.
- García-Palomo, A., Macías, J., L., Garduño, V. H., 2000. Miocene to Recent structural evolution
of the Nevado de Toluca volcano region, Central Mexico. Tectonophysics 318, 281-302.
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:
- Stearns, D. W., et al.,
Understanding faulting in the shallow crust: Contributions of selected
experimental and theoretical studies
- Marshak S. y Mitra, G.,
1988 Basic Methods of Structural Geology, Perentice Hall, 446p. (Capítulo 10)
- Scholz, C., The mechanics
of Earthquakes and faulting, Cambridge University Press
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.
- Oscar Gabriel
Dávalos-Álvarez, Ángel Francisco Nieto-Samaniego, Susana A.
Alaniz-Álvarez, Enrique Martínez-Hernández y Elia Ramírez-Arriaga, 2007, Estratigrafía cenozoica de la
región de Tehuacán y su relación con el sector norte de la falla de Oaxaca: Revista Mexicana de
Ciencias Geológicas, v. 24, núm. 2, 2007, p. 197-215.
- Tolson, G., Fault grow, paquetería de cómputo,
consultar la descripción del programa en: Aguilar Hernández, A., 2004,
Modelación matemática de la evolución geométrica de fallas y fracturas,
tesis de maestría , Posgrado en Ciencias de la Tierra, 126p. Pr
- Segall, P. and Pollard, D.D., 1980,
Mechanicas of Discontinuos faults, Journal of geophysical Research vo. 85,
No. B8, pages 4337-4350.
Tema 9.
Initiation, propagation, linkage
cracks, linear elastic fracture mechanics (LEFM).
Bibliografía:
- Cap.1 Brittle
Fracture of Rock, Geophysical Prospecting , European Association of
Exploration Geophysicists, Synergy (Online service)., European Association
of Geoscientists and Engineers. Geophysical Division - 1991
- Engelder, T., 1994, Brittle
crack propagation, in Hancock, P. L., Editor,
Continental Deformation, Pergamon Press, Oxford New York, Seoul, Tokyo,
421p. (Capítulo 3), 43-52.
- Takada, A. 1989, Magma
transport and reservoir formation by a system of propagating cracks,
Bulletin of volcanology, 118-126
- Takada, A. 1994, The
influence of regional stress and magmatic input on styles of monogenetic
and polygenetic volcanism, Journal of Geophysical
Research, 99, No. B/, 13,563-13,573
- Alaniz-Alvarez, S. A., Nieto-Samaniego, A. F., y
Ferrari, Luca, 1998, Effect of the strain rate in the distribution of
monogenetic and polygenetic volcanism in the Transmexican volcanic belt, Geology, v. 26, p. 591-594.
Examen final primera parte.