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Glosario de los términos de la geología estructural en los yacimientos de…
Glosario de los términos de la geología estructural en los yacimientos de hidrocarburos
3.1
Tipos de esfuerzos
Uno de los principales objetivos de la geología estructural es comprender la distribución de fuerzas en la tierra y cómo éstas actúan para producir las estructuras geológicas que podemos ver.
Cuerpo elástico
Es aquel que regresa a su forma original después de una deformación.
Cuerpo inelástico
Es aquel que no regresa a su forma original después de una deformación
Colisión elástica
No pierde energía. La deformación en la colisión se restaura por completo
Colisión inelástica
Se pierde energía y la deformación puede ser permanente.
Resorte
Es un ejemplo de un cuerpo elástico que se puede deformar al estirarse.
Fuerza restauradora
Actúa en la dirección opuesta al desplazamiento del cuerpo en oscilación.
Ley de Hooke
Cuando un resorte se estira, hay una fuerza restauradora que es proporcional al desplazamiento.
Esfuerzo
Se refiere a la causa de una deformación, y deformación se refiere al efecto de la deformación.
Esfuerzo de compresión
Ocurre cuando fuerzas iguales y opuestas se dirigen una hacia la otra.
Esfuerzo cortante
Altera sólo la del cuerpo y deja el volumen invariable. Por ejemplo, forma considere las fuerzas cortantes iguales y opuestas F que actúan.
Esfuerzo de tensión
Ocurre cuando fuerzas iguales y opuestas se dirigen alejándose mutuamente.
Deformación
Es el cambio relativo en las dimensiones o forma de un cuerpo como resultado de un esfuerzo aplicado.
Esfuerzo y deformación longitudinales
Para alambres, varillas y barras, existe un esfuerzo longitudinal F/A que produce un cambio en longitud por unidad de longitud.
Módulo de Young
Para materiales cuya longitud es mucho mayor que el ancho o espesor, se tiene preocupación por el longitudinal de elasticidad, o módulo módulo de Young (Y).
Límite elástico
Es el esfuerzo máximo que un cuerpo puede experimentar sin quedar deformado permanentemente.
El módulo de elasticidad
Siempre que el límite elástico no se supere, una deformación elástica (deformación) directamente proporcional es a la magnitud de la fuerza aplicada por unidad de área (esfuerzo).
Resistencia a la rotura
Es el esfuerzo máximo que un cuerpo puede experimentar sin romperse
3.2 Deformación de estratos
El objetivo de este capítulo es investigar los detalles de las características geométricas de los materiales deformados y poder apreciar el por qué en la corteza terrestre existen tan variadas estructuras geológicas.
Tipos
Deformación frágil
Los cambios son permanentes. Sucede cuando los esfuerzos son rápidos y/o muy intensos y como consecuencia la roca se rompe. Se forman fallas (rupturas con desplazamiento) y fracturas (rupturas sin desplazamiento) en la roca
Deformación plástica
Los cambios son permanentes y como la roca “fluye” en esta deformación, se forman pliegues (arrugas) en la roca. Sucede cuando los esfuerzos son lentos y continuos.
Deformación elástica
Aquélla en la que los cambios son reversibles, antes de llegar el límite elástico, una vez sobrepasado las rocas se deforman plásticamente o se fracturan.
Cuerpos sólidos
Translación
Transporte relativo de un cuerpo con respecto a un sistema de ejes coordenados
Rotación
Un giro relativo de un cuerpo con respecto a un sistema de ejes coordenados.
Distorsión
Cambio de la forma del cuerpo.
Dilatación
Cambio del volumen del cuerpo.
Deformación de Cuerpos Rígidos
Ocurre en materiales muy competentes mecánicamente, caracterizándose porque los esfuerzos que actúan sobre ellos ejercen una acción externa, donde se produce una modificación en su estado de reposo o de movimiento con el consecuente cambio de posición de todas las partículas de la masa sin presentar cambio interno alguno con relación a un sistema de ejes coordenados.
Deformación de Cuerpos Plásticos
Ocurre cuando se aplican esfuerzos a cuerpos rocosos causando un cambio de posición de unas partículas con relación a otras dentro del cuerpo.
Para medir la deformación que presentan los cuerpos rocosos deformados se estudian
Deformación Unitaria Longitudinal o elongación (e)
Estiramiento (s)
Extensión Cuadrática o Elongación Cuadrática Longitudinal (λ)
Extensión Cuadrática Inversa o Elongación Cuadrática inversa
Deformación Tangencial, Cortante o de Cizalla ( γ )
Deformación Homogénea
Se presenta cuando en el estado inicial las líneas paralelas dentro de un cuerpo permanecen paralelas en el estado final, aquí el gradiente de desplazamiento du/u es constante para cada partícula de la roca deformada.
Deformación Heterogénea
Tiene lugar cuando en el estado inicial las líneas paralelas dentro de un cuerpo no permanecen paralelas en el estado final y el gradiente de desplazamiento du/u no es constante para cada partícula de la roca deformada.
Deformación por Cizalla Pura
Se tiene cuando las orientaciones de los ejes principales de referencia que se reconocen en un cuerpo rocoso no deformado, no cambian cuando el cuerpo ha experimentado deformación, por lo que se describe como deformación irrotacional. El cuerpo se desplaza en una dirección paralela a los ejes coordenados.
Deformación por Cizalla Simple
Se tiene cuando las orientaciones de los ejes principales de referencia que se reconocen en un cuerpo rocoso no deformado sí cambian, cuando el cuerpo ha experimentado deformación, por lo que se describe como deformación rotacional.
3.3 Identificación y clasificación de estructuras
Fracturas y Fallas
Ambas son producto de la deformación frágil en cualquier tipo de roca, se forman por esfuerzos cortantes y en zonas de compresión o de tensión.
Fracturas
Bajo el campo de la deformación frágil las rocas se rompen conforme a superficies más o menos planas.
Fallas
Son rompimientos a lo largo de los cuales la cohesión del material se ha perdido y se registra como planos o superficies de discontinuidad. Cuando la roca ha tenido un movimiento relativo a lo largo del plano de la fractura, es llamada falla.
Falla geológica
Superficie de discontinuidad (estructura planar) que separa bloques de roca donde ha ocurrido desplazamiento de bloques con movimiento paralelo al plano de discontinuidad.
Falla transcúrrete o lateral
El movimiento de los bloques se da en dirección del rumbo del plano de falla, pudiendo ser lateral izquierda o lateral derecha.
Falla rotacional o de tijera
Si el movimiento entre los bloques es con respecto a un eje de rotación, se dice que es una falla rotacional, cilíndrica o de tijera.
Falla inversa
La falla es inversa cuando el movimiento ocurre en dirección de la línea de máxima pendiente y el bloque de techo se desliza hacia arriba con relación al bloque de piso.
Falla de crecimiento
Tienen una componente de desplazamiento similar a una falla normal, a través de cuya superficie de falla existe un incremento del espesor de unidades litoestratigráficas. En este caso la gravedad, el agua, la composición, la cantidad (volumen) y tipo de sedimento influyen para que se formen.
Falla normal
Si el movimiento ocurre conforme a la línea de máxima pendiente, la falla es normal; el desplazamiento es tal que el bloque de techo se desliza hacia abajo con relación al bloque de piso.
Graben
Estructura negativa semejante a una fosa (sobre el bloque del techo), delimitada por dos fallas normales.
Horts
Estructura positiva semejante a un pilar (sobre el bloque del piso), delimitada por dos fallas normales.
3.4 Formas estructurales
Un pliegue es una estructura secundaria resultado de deformación dúctil heterogénea, la cual se manifiesta como una o varias ondulaciones de sus elementos originales.
Geometría y Nomenclatura
Punto de charnela
Es el punto de máxima curvatura del pliegue.
Línea de Charnela
Es la línea que une los puntos de máxima curvatura de un pliegue y pasa por los puntos de charnela.
Valle
Es el punto más bajo en la superficie plegada.
Superficie o plano de charnela (plano axial)
Superficie que contiene las líneas de charnela de un pliegue en un mismo plano estructural.
Flanco o limbo
Es la superficie de uno de los lados del pliegue cada pliegue tiene dos flancos. Cresta: Es el punto más alto en la superficie plegada.
Conceptos asociados a estructuras plegadas
Sinclinal
es cuando las rocas más jóvenes se presentan en el lado cóncavo o núcleo de la flexión.
Anticlinal
Es cuando las rocas más viejas se localizan hacia la zona cóncava del arqueamiento o núcleo del pliegue.
Clasificación de pliegues por el ángulo de sus flancos
Esta clasificación incluye como elemento descriptivo el ángulo entre los flancos de un pliegue para describir lo “apretado” o lo “abierto” de la estructura, esto se logra pasando una línea tangente a los puntos de inflexión, formando por lo tanto el ángulo interflancos.
Pliegues Monoclinales
Son amplias flexuras que, a diferencia de los Anticlinales o Sinclinales, sólo tienen un flanco.
Pliegues Recumbentes
Estos pliegues se caracterizan porque su plano axial es horizontal, así como su línea de charnela.
Clasificación de pliegues por su simetría
Un pliegue es simétrico cuando ambos flancos tienen la misma inclinación (echado) respecto al plano de charnela. Cuando uno de ellos tiene mayor inclinación que otro es asimétrico. Si ambos flancos se inclinan en la misma dirección es un pliegue volcado.
Domos
En los domos las capas buzan de manera divergente a la estructura, encontrando en su núcleo las rocas antiguas. Propiamente hablando, tanto los domos como las cuencas no tienen eje ni superficie axial.
Cuencas
En este pliegue las capas buzan concéntricamente. Un ejemplo claro es la Cuenca de Michigan, donde las rocas más jóvenes se encuentran al centro y las más antiguas en los flancos.
3.5 Cartografia de estructuras
Mapa Topográfico
Es la representación de una serie de planos horizontales a cotas diversas y con un intervalo constante entre dichos planos, los cuales cortarán a la superficie topográfica según una serie de curvas cerradas más o menos irregulares, estas curvas, que son el lugar geométrico de todos los puntos de la topografía que están a igual cota, reciben el nombre de curvas de nivel, siendo la equidistancia la diferencia de cota entre dos curvas de nivel consecutivas.
Elementos Básicos
El cabeceo o pitch (f)
Es el ángulo que se forma entre una línea estructural contenida en un plano inclinado y el rumbo del plano o una línea horizontal de las muchas que se pueden definir en el mismo plano.
Falla normal
Si el movimiento ocurre conforme a la línea de máxima pendiente, la falla es normal; el desplazamiento es tal que el bloque de techo se desliza hacia abajo con relación al bloque de piso.
Estrato
Unidad litológica que se distingue de forma visual, tiene un carácter homogéneo y está separado de los adyacentes por planos de estratificación (techo y muro de la capa).
Falla inversa
La falla es inversa cuando el movimiento ocurre en dirección de la línea de máxima pendiente y el bloque de techo se desliza hacia arriba con relación al bloque de piso.
Falla transcurrente o lateral
El movimiento de los bloques se da en dirección del rumbo del plano de falla, pudiendo ser lateral izquierda o lateral derecha.
Mapeo litológico
• Mapeo por material suelto
• Mapeopor morfología
• Mapeo en regiones cubiertas de vegetación
• Morfología y capas inclinadas
• Comportamiento de fallas tectónicas, diques y vetas en terreno
Cartografía de estructuras
Pliegue sinclinal
Pliegue cóncavo hacia su parte inferior con los materiales más modernos en su núcleo.
Pliegues con inmersión
El eje del pliegue no siempre es horizontal. El ángulo que forma este eje con un plano horizontal medido sobre un plano vertical que lo contenga, se denomina inmersión.
Pliegue anticlinal
Pliegue convexo hacia su parte superior, con los materiales más antiguos en su núcleo.
3.6 Realización de secciones geológicas
Los mapas geológicos muestran la distribución de las distintas unidades geológicas en superficie, las relaciones estratigráficas o estructurales que guardan y las estructuras geológicas que afloran; sin embargo, no ilustran las relaciones y estructuras en el subsuelo, por lo que se deben construir secciones geológicas representativas.
Una vez elegida la línea de sección, la construcción se realiza en dos etapas principales
• El dibujo del perfil topográfico.
• La interpretación de la sección con base en la información estratigráfica, estructural y geomorfológica expuesta en el entorno de la línea de sección.
• La profundidad de la reconstrucción varía de acuerdo con a la densidad de la información, el espesor de las unidades involucradas, las características geométricas de las estructuras, la información de pozos y la información geofísica.
• Se analiza el relieve identificando las topoformas que se observan en el entorno de la línea de corte, se identifican las elevaciones, depresiones, valles, zonas de pendiente suave, pendiente media y pendiente fuerte; es importante identificar la red de drenaje y muy práctico reconocer hacia donde escurre.
• Para expresar las relaciones geológicas es muy importante utilizar la misma escala vertical y horizontal no importando que difiera de la planta; de otra forma existirá exageración y la estructura dibujada no será congruente con la del campo.