Deformación de Rocas y Formación de Cordilleras: Un Estudio Detallado

Deformación de los Materiales ante Esfuerzos

El principio de horizontalidad de los estratos establece que los sedimentos se depositan en capas horizontales. Sin embargo, en la naturaleza, observamos que los estratos a menudo se encuentran inclinados. Se denomina deformación al cambio de posición, forma o volumen que experimentan las rocas sometidas a esfuerzos.

Tipos de Deformaciones

• Elástica: El material se deforma al ser sometido a un esfuerzo, pero vuelve a recuperar su forma original al cesar el esfuerzo (ejemplo: esfuerzo de tensión).
• Plástica: El material se deforma al ser sometido a un esfuerzo y no recupera su forma original cuando este deja de actuar (ejemplo: esfuerzo de compresión).
• Por rotura: El esfuerzo hace perder la cohesión interna del material y se fractura. Si la compresión es suave, el material no se deformará y se considera rígido.

La deformación elástica es transitoria, mientras que las deformaciones plásticas o por rotura tienen carácter permanente. Todos los materiales se fracturan cuando se supera un valor máximo de deformación, conocido como límite de rotura.

Cambios en la Composición de las Rocas

En la naturaleza, cualquier tipo de roca puede encontrarse plegada. Las rocas también tienen un comportamiento plástico siempre que se den ciertas circunstancias. Las rocas se comportan de manera diferente al cambiar las condiciones físicas o químicas. A altas temperaturas y en presencia de agua, las rocas pueden tener un comportamiento plástico.

Dirección y Buzamiento

Los esfuerzos a los que se someten las rocas hacen que los estratos abandonen su disposición horizontal original. Para indicar la orientación de un estrato, se utilizan los siguientes conceptos:

• Dirección: Ángulo que forma una horizontal contenida en el estrato con la línea norte-sur.
• Buzamiento: Ángulo que forma la superficie del estrato con un plano horizontal. Es necesario indicar el sentido del buzamiento.

Deformaciones Plásticas: Pliegues

Los pliegues son ondulaciones que se originan en las rocas al ser sometidas a esfuerzos de compresión. Un pliegue implica un comportamiento plástico.

Elementos de un Pliegue

• Plano axial: Plano que divide el pliegue en dos mitades tan simétricas como sea posible.
• Charnela: Zona del pliegue que tiene la máxima curvatura.
• Eje del pliegue o línea de charnela: Intersección del plano axial con la charnela.
• Flancos: Laterales del pliegue situados a ambos lados de la charnela.
• Núcleo: Zona más interna de un pliegue.

Tipos de Pliegues

Según la edad relativa de los materiales

• Anticlinal: Pliegue que tiene en el núcleo los materiales más antiguos.
• Sinclinal: Pliegue que tiene en el núcleo los materiales más modernos.

Según la posición de su plano axial

• Recto: Pliegue cuyo plano axial buza 90º.
• Inclinado: Pliegue cuyo plano axial buza entre 85º y 10º.
• Tumbado: Pliegue cuyo plano axial buza menos de 10º.
• Invertido: Pliegue cuyo plano axial ha girado más de 90º con respecto a la posición vertical.

Según su simetría

• Simétrico: El plano axial divide el pliegue en dos mitades aproximadamente simétricas.
• Asimétrico: El plano axial divide el pliegue en dos mitades claramente no simétricas.

Asociaciones de Pliegues

Los pliegues no suelen aparecer aislados, sino que a un anticlinal le sigue un sinclinal y viceversa. El conjunto de estratos plegados adopta la forma de un anticlinorio si tiene forma de anticlinal, o de un sinclinorio si tiene forma de sinclinal.

En la naturaleza, un pliegue siempre puede diferenciarse con claridad.

Deformaciones por Rotura: Fracturas

El esfuerzo al que se somete una roca puede superar su límite de rotura, produciendo una fractura. Según el movimiento de los bloques que han quedado divididos al producirse la ruptura, existen dos tipos de fracturas: diaclasas y fallas.

Diaclasas

Las diaclasas son fracturas en las que los bloques no se desplazan uno con respecto al otro, o si lo hacen, es mínimamente y abriendo la grieta. Pueden originarse al mismo tiempo que la roca en la que se hallan, como las grietas de desecación en sedimentos arcillosos, o con posterioridad a la formación de la roca. Las diaclasas suelen presentarse agrupadas, formando un sistema de diaclasas.

Fallas

Las fallas son fracturas en las que se ha producido el desplazamiento de un bloque con respecto al otro. Los elementos de una falla son:

• Plano de falla: Superficie de fractura sobre la que se ha producido el desplazamiento.
• Labio de falla: Bloques en los que ha quedado dividido el terreno al originarse la fractura.
• Salto de falla: Medida del desplazamiento relativo producido.
• Orientación de la falla: Dirección y el buzamiento de su plano de falla.

Tipos de Fallas

• Falla normal o directa: El plano de falla buza hacia el labio hundido. Se origina como consecuencia de esfuerzos de tensión y produce un aumento en la superficie del terreno.
• Falla inversa: El plano de falla buza hacia el labio levantado. Se origina como consecuencia de esfuerzos de compresión y produce una disminución en la superficie del terreno.
• Falla de desgarre: El desplazamiento relativo de los bloques se ha producido en horizontal. No hay labio levantado ni labio hundido. En algunos casos, el labio levantado se superpone al hundido recorriendo decenas de kilómetros sobre este, formando un manto de corrimiento.

Asociaciones de Fallas

• Graben o fosa tectónica: Bloque hundido limitado a ambos lados por fallas paralelas.
• Horst o pilar tectónico: Bloque levantado limitado a ambos lados por fallas paralelas.

Formación de las Cordilleras

Las cordilleras son consecuencia del movimiento de las placas litosféricas en el proceso de orogénesis (del griego oros, montaña, y genos, origen). Las cordilleras como los Pirineos, los Andes o el Himalaya son orógenos o cordilleras de plegamientos. Son relieves continentales constituidos por rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias que se encuentran plegadas y fracturadas.

Cómo se Forma una Cordillera

1. Formación del prisma de acreción: Los sedimentos que transporta la litosfera no subducen. El frente de la placa actúa como una máquina quitanieves que retiene los sedimentos, que serán apilados, plegados y fracturados, originando un prisma de acreción.
2. Magmatismo y metamorfismo: El agua y el calor favorecen la fusión parcial de las rocas. Los magmas originados ascienden, alcanzando la superficie y produciendo actividad volcánica. Otros quedan en el interior, contribuyendo al engrosamiento de la corteza. Las altas presiones y temperaturas favorecen el metamorfismo de algunas rocas.
3. Elevación del orógeno: El relieve montañoso es la consecuencia de dos procesos: el engrosamiento de la corteza continental producido por la acumulación de materiales y la elevación isostática producida al engrosar la corteza.

Tipos de Cordilleras

Las cordilleras pueden situarse en los bordes de los continentes, como los Andes, o en el interior, como el Himalaya.

Colisión Continental

1. Subducción oceánica: La litosfera oceánica subduce, y los sedimentos transportados se acumulan, pliegan y fracturan.
2. Cierre de la cuenca oceánica: Se consume todo el tramo de litosfera que alcanza la zona de subducción. Los materiales continentales son menos densos y más difíciles de introducir en el manto. La litosfera es más gruesa, dificultando la subducción.
3. Colisión continental: Los continentes acaban colisionando, y los materiales entre ellos son comprimidos, plegados, fracturados y elevados. Si el proceso continúa, se produce la incrustación de un continente.

La elevación isostática es una consecuencia de este proceso.

Cicatrices

Las grandes cordilleras pueden interpretarse como cicatrices de antiguas colisiones continentales. Cuando estas cordilleras se erosionan, sus raíces quedan en la superficie, formando una zona de sutura.

Cómo Funciona la Tierra: Dos Procesos en Conflicto

La superficie terrestre está sometida a cambios permanentes que son consecuencia de:

• Procesos geológicos internos: Originados por la energía térmica del interior terrestre, ayudada por la gravedad.
• Procesos geológicos externos: Generados por la energía solar, ayudada por la gravedad.

Los procesos internos originan los grandes relieves, como dorsales o cordilleras, mientras que los externos modelan el relieve y tienden a suavizarlo o allanarlo.

Influencias Mutuas

Los procesos internos y externos actúan de forma antagónica, pero entre ambos se producen interacciones. Un cambio por un proceso interno puede desencadenar modificaciones en el entorno.

Los procesos internos influyen en los externos:

• La elevación de una cordillera activa los procesos erosivos, siendo la erosión más intensa en las zonas altas que en las bajas.
• El desplazamiento de un continente que se acerca o se aleja modifica su clima, lo que influye en el tipo de agente geológico externo que intervenga.
• Una actividad volcánica muy intensa modifica la composición y dinámica atmosférica, causando cambios climáticos y alteraciones en los procesos de erosión, transporte y sedimentación.

Los procesos externos influyen en los internos:

• La retirada de materiales de una zona y su depósito en otra provoca desajustes isostáticos y movimientos en ambas, compensados con movimientos de elevación y descenso, respectivamente.
• Los procesos externos aportan los materiales sedimentados que serán plegados y fracturados durante la formación de las cordilleras.
• El agua presente en los sedimentos subducidos favorece la fusión de las rocas y la actividad magmática.

Los procesos geológicos internos y externos se producen interacciones, y el relieve en cada zona es el resultado de esas interacciones.