Deformacions Corticals, Metamorfisme i Orogènesi: Guia de Geologia Estructural

1. Deformacions Corticals

1.1 Esforços Tectònics

L'esforç és la força per unitat de superfície. Existeixen tres tipus principals:

• De compressió: Es produeixen quan hi ha col·lisió de plaques.
• De distensió: Quan les plaques se separen.
• De cisalla: Quan les plaques són transformants (es mouen lateralment).

Tipus de Deformacions de les Roques

Les roques poden experimentar diferents tipus de deformacions segons l'esforç aplicat:

• Elàstica: Temporal i reversible. No origina estructures tectòniques permanents (ex. ones sísmiques).
• Plàstica: Permanent. Origina plecs i foliació.
• Fràgil: L'esforç provoca la seva fractura. Pot formar falles, encavalcaments o diàclasis (esquerdes).

Factors que Condicionen el Comportament de la Roca

• Pressió (P) i Temperatura (T).
• Composició i estructura de la roca.
• Intensitat de l'esforç.
• Contingut de fluids (a més fluid, més comportament plàstic).

1.2 Deformacions Plàstiques: Els Plecs

El resultat de les deformacions permanents i contínues en masses rocoses amb comportament plàstic són els plecs o plegaments. Aquestes són estructures formades com a conseqüència de forces de compressió vertical o de cisalla, i es presenten en forma d'ondulacions.

Parts d'un Plec

• Xarnera: Punt de màxima curvatura o flexió d'un plec.
• Flanc: Parts laterals del plec que cabussen en direccions contràries.
• Pla axial: Superfície que uneix les xarneres dels diferents estrats.
• Eix del plec: Intersecció entre el pla axial i la xarnera.
• Vergència: Angle que forma el pla axial respecte d'un pla vertical.
• Nucli: Part més interna del plec.

Classificació dels Plecs

Els plecs es classifiquen segons diversos criteris:

Segons els materials del nucli:

• Anticlinal: Els materials més antics es troben al nucli.
• Sinclinal: Els materials més moderns es troben al nucli.

Segons la vergència (inclinació del pla axial):

• Plec recte: Pla axial vertical.
• Plec inclinat: Pla axial inclinat.
• Plec tombat: Pla axial molt inclinat.
• Plec ajagut: Pla axial perpendicular (horitzontal).

Segons el gruix dels estrats:

• Plec paral·lel: Els estrats mantenen el gruix.
• Plec similar: Els estrats no mantenen el gruix.
• Plec falla: Tipus de plegament que es produeix quan els esforços sobre el plec són superiors a la plasticitat de les roques.

1.3 Deformacions Fràgils: Diàclasis i Falles

• Diàclasi: Quan la roca es trenca i es produeix una fractura sense desplaçament.
• Falla: Trencament de la roca amb desplaçament de blocs.

Elements d'una Falla

• Pla de falla: Superfície de fractura al llarg de la qual es desplacen els blocs.
• Bloc de falla: Blocs rocosos desplaçats entre si pel pla de falla.
• Línia de falla: Intersecció entre el pla de falla i la superfície del terreny.
• Salt de falla: Desplaçament vertical entre els blocs.

Classificació de les Falles

Segons el moviment relatiu dels blocs:

• Falla normal: Quan el pla de falla s'inclina cap al bloc enfonsat (causada per distensió).
• Falla inversa: Quan el pla de falla s'inclina cap al bloc aixecat (causada per compressió).
• Falla de direcció o cisalla: Quan el moviment dels blocs és horitzontal i paral·lel a la línia de falla.

Estructures formades per falles:

• Fossa tectònica o graben: Blocs progressivament enfonsats formant una vall.
• Massís o horst: Blocs progressivament més elevats al centre.

2. Metamorfisme: Transformació de les Roques

2.1 El Metamorfisme i els seus Factors

El metamorfisme és el conjunt de canvis que es produeixen a les roques com a conseqüència de l'augment de temperatura (T) i pressió (P).

Factors que Generen el Metamorfisme

• Temperatura: Augmenta aproximadament 30 °C per cada km de profunditat (gradient geotèrmic). Això és degut a la calor residual, la desintegració de minerals radioactius i la fricció entre plaques litosfèriques.
• Pressió:
  • Pressió litostàtica (pes de les roques superiors).
  • Pressió de confinament (pressió litostàtica + pressió intersticial dels fluids).

2.2 Canvis Fisicoquímics del Procés Metamòrfic

Durant el metamorfisme es produeixen:

• Transformacions en minerals polimòrfics (sense reacció química).
• Transformacions en les quals hi ha canvi químic.

Metasomatisme: Procés on gasos i líquids procedents de roques magmàtiques que envolten les metamòrfiques reaccionen amb elles i les transformen químicament. Independentment dels canvis químics i físics, hi ha altres canvis que també es donen en roques metamòrfiques.

2.3 Tipus de Metamorfisme

• Regional: Roques que es transformen per augment de T i P, i totes presenten foliació. En funció del grau metamòrfic trobem tres zones:
  • Epizona (metamorfisme suau).
  • Mesozona (metamorfisme mitjà).
  • Catazona (metamorfisme intens).
• De contacte o tèrmic: Predomini de la temperatura. En funció de la T es generen uns minerals o uns altres, creant-se una estructura anomenada aurèola metamòrfica. S'hi formen sobretot cornubianes, marbre i quarsita.
• D'enterrament: Es dona a les conques sedimentàries quan materials més moderns es dipositen sobre materials preexistents, exercint una pressió que provoca metamorfisme.
• Dinàmic: Es dona en roques que es troben al pla de falla. Aquestes es trituren i la pressió provoca la unió dels fragments, donant lloc a la milonita.

3. Orògens i Orogènesi: Formació de Serralades

Definició d'Orògens i Orogènesi

Anomenem orògens les grans serralades de muntanyes i orogènesi els processos que les originen.

3.1 Processos Previs a l'Orogènesi

Durant un període d'inactivitat, predomina l'erosió i la sedimentació. Els sediments procedents de zones emergides es dipositen en la conca sedimentària. L'acumulació de sediments fa que s'enfonsin, provocant un procés de subsidència. La pressió i la temperatura sobre aquests sediments poden provocar metamorfisme d'enterrament.

3.2 Origen de l'Orogènesi

L'orogènesi pot tenir lloc en dos tipus de marges:

• Orogènesi oceà-continent (O-C): Possiblement per canvis en la dinàmica de corrents de convecció de l'astenosfera.
• Orogènesi oceà-oceà (O-O): Es genera una activitat magmàtica important que pot formar illes volcàniques.

3.3 Trets Generals i Particulars dels Orògens

Tipus d'Orògens segons la Placa i el Grau de Col·lisió

• Orògen Andí: Col·lisió entre una placa oceànica i una placa continental.
• Orògen Alpí: Col·lisió entre dues plaques continentals. Després d'un llarg període de subducció, la placa oceànica desapareix i xoquen les dues plaques continentals, produint una serralada.

Diferents Nivells Estructurals

• Nivells superiors: Pressió baixa. La compressió genera grans fractures que donen lloc a encavalcaments o mantells de corriment.
• Nivell mitjà: Pressió elevada. Trobem plecs paral·lels i plecs-falla.
• Nivell inferior: Pressió i temperatura assoleixen valors molt alts, provocant metamorfisme de les roques. Poden formar-se plecs similars.

3.4 Orògens Andins

Generen plegament intens a la zona marginal de la placa continental. Són zones amb alt gradient geotèrmic i abunden els fenòmens magmàtics de subducció. Es produeixen erupcions volcàniques amb laves de desigual composició i es formen batòlits. Predomina el metamorfisme regional. Exemples: Andes, Muntanyes Rocalloses, illes del Japó.

3.5 Orògens Alpins

Es formen per la col·lisió de dues plaques continentals. El magmatisme és escàs. Es caracteritzen per la formació de plecs tombats i extensos mantells de corriment. Exemples: Des del mar Mediterrani fins a l'Àsia (Pirineus, Alps i l'Himàlaia).