Geologia Estructural: Esforços, Deformacions, Metamorfisme i Origen de Serralades

Esforços: La Força per Unitat de Superfície

L'esforç és la força aplicada per unitat de superfície.

Tipus d'Esforços

• Compressió: Força perpendicular a la superfície sobre la qual actua i comprimeix els materials. Són propis en zones de col·lisió de plaques.
• Distensió: Força perpendicular a la superfície i allarga els materials. Són pròpies de les zones on el pes dels materials genera esforços sobre les roques.
• Cisalla: Forces paral·leles a la superfície, però actuen amb intensitats diferents en ambdós sentits i tenen direccions diferents.

Deformacions

Les deformacions poden ser: elàstica, plàstica i fràgil.

Plecs (Deformació Plàstica)

Resultat de les deformacions permanents i contínues en masses rocoses amb un comportament plàstic.

Elements d'un Plec

• Xarnera: Zona de màxima curvatura.
• Flanc: Parts laterals del plec.
• Pla axial: Superfície que uneix les xarneres dels diferents estrats.
• Eix del plec: Línia que uneix el pla axial i la xarnera.
• Vergència: Angle que forma el pla axial respecte d’un pla vertical.
• Nucli: Part més interna d’un plec.

Diàclasis

Són un tipus de fractura sense desplaçament que apareixen en materials fràgils sotmesos a fortes tensions.

Falles (Deformació Fràgil)

Estructures tectòniques produïdes a causa d’esforços de tensió, compressió o cisalla, que resulten en una fractura amb desplaçament.

Elements d'una Falla

• Pla de falla: Superfície de fractura al llarg de la qual es desplacen els blocs. (Pot presentar miralls de falla (llis) o estries de falla (rugós)).
• Blocs de falla: Dos 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 entre els dos blocs.

Tipus de Falles

• Falla normal: El pla de falla s’inclina en direcció al bloc enfonsat. S’origina per esforços de distensió.
• Falla inversa: El pla s’inclina en direcció al bloc aixecat. S’origina per esforços de compressió (encavalcaments).
• Falla de direcció: El desplaçament dels blocs és horitzontal i paral·lel. Els dos es troben al mateix nivell i s’originen per esforços de cisalla.
• Falla obliqua: Combina extensió i cisalla.
• Falla de tisores: Combina compressió i cisalla.

Sistemes de Falles

• Fossa tectònica o graben: Blocs progressivament enfonsats cap a l’interior, formant una vall.
• Massís tectònic o horst: Blocs progressivament més elevats cap al centre.

Metamorfisme

Procés de canvi de les roques a conseqüència de l’augment de pressió i temperatura.

Factors del Metamorfisme

• Gradient geotèrmic: Increment de temperatura cap a l’interior de la Terra.
• Origen de les temperatures elevades:
  • Calor residual del procés de formació de la Terra.
  • Desintegració de minerals radioactius.
  • Friccions entre plaques litosfèriques.
• Pressió litostàtica: Augment de pressió amb la fondària degut al pes de les roques que hi ha damunt.
• Pressió de confinament: Aquella que pateix una roca dins la litosfera degut a la suma de la pressió litostàtica i la tectònica.

Canvis Fisicoquímics del Procés Metamòrfic

• Transformació en minerals polimòrfics: Minerals que es cristal·litzen de diferents maneres i tenen la mateixa composició química, sense canviar la seva forma.
• Transformació amb canvi químic: Els minerals inicials i finals no tenen la mateixa composició química.
• Metasomatisme: Els minerals sòlids es combinen amb els líquids que hi ha en la roca.

Textures Metamòrfiques

1. Augment de Temperatura (+T) = Augment de Volum (+V).
2. Augment de Pressió (+P) = Estructures planes.
3. Augment de Pressió (+P) = Foliació:
   • Molt marcada: Clivatge
   • Bastant marcada: Esquistositat
   • Poc marcada: Gneissositat

Tipus de Metamorfisme

• Regional: Augment de Pressió (+P) i Temperatura (+T), típic de la formació de serralades.
  • Graus regionals: Epizona, Mesozona, Catazona (fins a Anatexia).
• Contacte: Augment de Temperatura (+T) i Disminució de Pressió (–P).
  • Aureola metamòrfica: Estructura que envolta el batòlit o la massa magmàtica.
  • Bandejament: Disposició dels materials en franges (pot haver-hi metasomatisme).
  • Skarns: Cas en què la roca encaixant és calcària.
• Enterrament: Augment de Pressió (+P) i Disminució de Temperatura (–T). Aixafament de materials que va enterrant els de sota.
• Dinàmic: La falla tritura els materials i provoca Augment de Temperatura (+T).
  • Brètxes de falla: Fragments més grossos.
  • Fannes de falla: Fragments fins.
  • Milonita: Fragments que s’uneixen fortament.

Processos Associats

• Anatexia: Procés de fusió total.
• Migmatita: Fusió parcial.

Orògens (Serralades)

Inici de l'Orogènesi

Primer es forma una conca sedimentària on s’acumulen sediments, que provoquen que s’enfonsi (subsidència). El marge que separa l’escorça oceànica deixa de ser inactiu.

Tipus d'Orògens

• Orogen tipus andí: Gran serralada en el marge de la placa continental en zona de subducció.
• Serralada alpina: Fusió de dues plaques continentals.

Moviments Post-Orogènics

• Moviments isostàtics: La subducció aturada fa que es reajusti verticalment el nivell de flotació entre la litosfera i l’astenosfera.
• Epirogènesi: Moviments isostàtics d’una serralada al final de les formacions.
• Postorogènica: Detenció de la compressió (distensió).

Nivells Estructurals

Zones on predomina el mateix grau metamòrfic i els mateixos mecanismes de formació:

• Nivell superior: Part externa. Roques rígides (falles). Baixa Pressió (–P) i Baixa Temperatura (–T).
• Nivell mitjà: Plecs. Augment de Pressió (+P) i Temperatura (+T).
• Nivell inferior: Metamorfisme o magmatisme. Molt Alta Pressió (++P) i Molt Alta Temperatura (++T).

Evolució dels Orògens

• Conques sinorogèniques: Llocs més enfonsats on es produeix acumulació de sediments provinents de l'erosió de la serralada en formació.