Deformacions Corticals: Plecs, Falles i Metamorfisme

Deformacions Corticals

Els responsables principals de la deformació de les roques són les forces que resulten de la mateixa dinàmica de l'escorça.

Esforços

Un esforç és una força per unitat de superfície d'origen tectònic, causat pel moviment de les plaques. Tipus d'esforços:

• De compressió: Força paral·lela a la superfície sobre la qual actua, empeny o comprimeix.
• De distensió: Direcció de la força perpendicular a la superfície, estira o allarga.
• De cisalla: Forces paral·leles actuen amb intensitat diferent; poden tenir direccions diferents.

Tipus de Deformació de les Roques

Les deformacions que pot experimentar una roca són:

• Deformacions elàstiques: Temporals i reversibles. Són les ones sísmiques.
• Deformacions plàstiques: Permanents, originen estructures tectòniques com plecs o foliació.
• Deformacions fràgils: Alteració produïda quan la pressió o l'esforç aplicat provoca una fractura, donant lloc a falles, encavalcaments, etc.

Quan el domini plàstic és curt (domini: distància entre el límit d'elasticitat i el límit de plasticitat en la corba esforç-deformació), el comportament és fràgil. Si el domini és llarg, el comportament és dúctil.

Factors que Condicionen la Deformació

• Pressió i temperatura: Elevades provoquen que els materials siguin més dúctils.
• Composició i estructura de la roca.
• Intensitat de l'esforç: Una deformació lenta i suau afavoreix el comportament plàstic; una deformació violenta dona més fragilitat.
• Contingut de fluids: Un contingut elevat fa les roques més plàstiques.

Deformacions Plàstiques: Plecs

Els plecs són el resultat de deformacions permanents i contínues en masses rocoses amb comportament plàstic. Són estructures formades com a conseqüència de forces de compressió lateral. Es presenten en forma d'ondulacions. Poden aparèixer en qualsevol tipus de roca. En tots els plecs hi ha un escurçament de la massa de roques. Poden ser d'escala microscòpica o arribar a dimensions quilomètriques.

Parts d'un Plec

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

Formes dels Plecs

Segons la Posició dels Materials

• Anticlinal: Materials més antics en el nucli del plec.
• Sinclinal: Materials més moderns en el nucli del plec.

Segons la Vergència

• Plec dret o recte
• Plec inclinat
• Plec tombat
• Plec ajagut

Segons el Gruix de l'Estrat al Plegament

• Plecs paral·lels: Els estrats conserven el seu gruix i es formen capes paral·leles.
• Plecs similars: Els estrats no mantenen el gruix; hi ha aprimament en els flancs i engruiximent a la xarnera.

Plec-falla

És un tipus de plec que es produeix quan els esforços que originen el plec són intensos, superen el límit de plasticitat i acaben trencant-se. Si són molt intensos, poden formar encavalcaments.

Deformacions Fràgils: Falles i Diàclasis

Les deformacions fràgils es produeixen quan les masses rocoses superen el límit del comportament plàstic davant d'un esforç i es trenquen. Poden donar-se per esforços de compressió, tensió, distensió o cisalla. Hi ha dos tipus de deformacions discontínues segons si hi ha desplaçament de blocs o no:

• Diàclasis: Fractures sense desplaçament. Apareixen en materials fràgils sotmesos a fortes tensions. Es poden produir durant la formació de la roca, per esforços tectònics o per descompressió de les masses rocoses en arribar a la superfície terrestre.
• Falles: Estructures tectòniques produïdes a causa d'esforços de tensió, de compressió o de cisalla sobre materials fràgils. El resultat és una fractura amb desplaçament dels blocs.

Elements d'una Falla

• Pla de falla: Superfície de fractura al llarg de la qual es desplacen els blocs. Si és llis i polit, s'anomena mirall de falla; si presenta solcs, són estries de falla.
• Blocs de falla: Els dos blocs rocosos desplaçats entre si pel pla de falla.
• Línia de falla: Intersecció del pla de falla amb la superfície de terra o dels estrats.
• Salt de falla: Desplaçament mesurat entre dos punts dels blocs de falla que abans estaven en el mateix nivell.

Classificació de les Falles segons el Moviment

• Normal o directa: El pla de falla s'inclina en direcció al bloc enfonsat. Causada per esforços de distensió.
• Inversa: El pla de falla s'inclina en direcció al bloc aixecat. Causada per esforços de compressió.
• De direcció (o transcurrent): El desplaçament dels blocs és horitzontal i paral·lel a la línia de falla. S'origina per esforços de cisalla.

Sistemes de Falles

Les falles es troben sovint associades formant sistemes de falles:

• Fosses tectòniques o graben: Sèrie de blocs progressivament enfonsats cap a l'interior que formen una fossa o vall.
• Massissos tectònics o horst: Sèrie de blocs progressivament més elevats cap al centre.

Roques que es Transformen: Metamorfisme

El metamorfisme és el conjunt de canvis que es produeixen a les roques com a conseqüència de l'augment de la pressió i la temperatura. Aquests canvis es produeixen en estat sòlid, i les noves roques que es formen s'anomenen roques metamòrfiques.

Factors que Generen el Metamorfisme

• Temperatura: Més a l'interior de la Terra, la temperatura augmenta (gradient geotèrmic). Això és degut a tres fonts d'energia calorífica: la calor residual del procés de formació de la Terra, la desintegració de minerals radioactius i les friccions entre plaques litosfèriques.
• Pressió: La pressió augmenta amb la fondària. Hi ha la pressió litosfèrica (deguda al pes de les roques superiors) i la pressió de confinament (suma de la pressió litosfèrica i la pressió poral dels fluids).

Canvis Fisicoquímics del Procés Metamòrfic

• Transformacions en minerals polimòrfics: No hi ha reacció química, només canvi estructural (ex: grafit a diamant, andalusita/cianita/sil·limanita).
• Transformacions en les quals hi ha canvi químic: Els minerals inicials i finals tenen diferent composició química.

En termes generals, podem resumir els canvis en:

• Tendència a l'augment de volum dels minerals quan hi hagi increment de temperatura.
• Predomini de formes aplanades quan hi hagi una pressió dirigida que duri molt de temps.
• L'acció predominant de la pressió en un sentit fa que els cristalls creixin orientats en plans perpendiculars a la direcció de la pressió i presentin foliació.

Metamorfisme Regional

Les roques es transformen per l'acció combinada de la pressió dirigida i la temperatura en grans àrees, sovint associades a zones d'orogènesi. En funció del grau de metamorfisme regional, es distingeixen zones:

• Epizona: Més superficial. Predominen roques amb un grau suau de metamorfisme (ex: pissarres).
• Mesozona: Intermèdia. Roques com els esquists i les amfibolites.
• Catazona: Zona amb un grau més elevat de metamorfisme. Conté gneis i migmatites. A la part inferior pot produir-se anatèxia (fusió parcial de la roca).

Metamorfisme Tèrmic o de Contacte

Es produeix quan una gran massa de roques o magma calent ascendeix des de les zones profundes de la Terra. Provoca un fort escalfament de les roques del voltant, que es transformen en roques metamòrfiques. Es forma una aurèola metamòrfica: una estructura en forma de bandes concèntriques al voltant del magma solidificat. Com més gran és la intrusió, més àmplies són les franges de l'aurèola. Les roques resultants típiques són el marbre (a partir de calcària) i la quarsita (a partir de gres ric en quars).

Les roques que han patit metamorfisme de contacte generalment no tenen foliació (ja que la pressió no és el factor dominant), però poden presentar bandejament a causa de la mobilitat dels ions provocada per les altes temperatures.

En el procés de solidificació, els magmes alliberen fluids calents que contenen substàncies dissoltes. Aquests fluids poden reaccionar amb les roques encaixants i provocar metasomatisme, un procés important que origina jaciments de minerals d'interès econòmic. Les roques resultants d'aquest tipus de processos s'anomenen skarns.