GEOLOGÍA ESTRUCTURAL Y ECONÓMICA

Pliegues.
Pliegues

A medida que profundizamos en la corteza, las rocas al ser sometidas a

esfuerzos tienen primeramente un comportamiento frágil, después, si las
condiciones de presión y de temperatura aumentan pasan a un
comportamiento dúctil y finalmente, alcanzan su punto de fusión y se
comportan como líquidos viscosos.

PRIMERA ETAPA

Cuando las rocas son frágiles, la deformación se muestra por planos de

rotura, entonces tendremos un dominio sin pliegues pero con numerosas
fracturas, entonces el mecanismo elemental es el Cizallamiento.
Pliegues

Cuando las rocas adquieren cierta ductilidad pueden deformarse sin

romperse, es decir sin fallarse, formándose los Pliegues.

Estos pliegues pueden originarse de maneras muy diferentes.

Pliegues

SEGUNDA ETAPA
Cuando la ductilidad no es todavía muy importante, los estratos se pliegan de
manera simple, manteniendo su espesor constante, presentando
deformación importante en las charnelas y se forman Pliegues Isópacos.

En este caso el mecanismo elemental es la Flexión.

TERCERA ETAPA
En un estado mas evolucionado, las rocas se vuelven muy dúctiles y se
deforman fácilmente, con mucha intensidad, provocando la transformación
de elementos esféricos en elipsoides aplanados, adquiriendo una anisotropía
de origen mecánico como la esquistosidad, formándose pliegues Anisópacos.

En este caso el mecanismo elemental es el Aplanamiento.

Pliegues

POR FUSION

Es un estado de mayor profundidad, donde las rocas están a una

temperatura próxima a su punto de fusión, entonces se comportan como
líquidos más o menos viscosos y por consiguiente fluyen, resultando
pliegues de los dos tipos anteriores.

En este caso el mecanismo elemental es el Flujo.

Pliegues

1. Cizallamiento.

2. Flexión.

3. Aplanamiento.

4. Flujo.
Pliegues
MECANISMOS DE DEFORMACION
Esquema de los
Dominios de los
diferentes
comportamientos
de los cuerpos en
función de la T0, P0
y mecanismos
elementales de las
deformaciones
correspondientes
Pliegues
Las estructuras de compresión son muy variadas y se forman en diversas
condiciones, desde la superficie hasta algo más de 40 Km de profundidad, con
presiones de 10 Kilobares y mas de 1000° C.

Para estudiar las deformaciones que aparecen en la corteza, es necesario

subdividir este gran conjunto en una serie de niveles estructurales.

Niveles estructurales: son diferentes dominios de la corteza donde los

mecanismos dominantes de la Deformación permanecen iguales (similares). El
término Nivel indica que los diferentes dominios están generalmente
superpuestos unos sobre otros.

Los mecanismos de Deformación dependen directamente de los diferentes

comportamientos de las rocas.
Pliegues

• Nivel Estructural Superior: el

mecanismo dominante es el
Cizallamiento. Dominio de Fallas.

• Nivel Estructural Medio: el

mecanismo dominante es la
Flexión. Dominio del
Plegamiento Isópaco.

• Nivel Estructural Inferior: el

primer Mecanismo dominante es
el Aplanamiento y segundo el
Flujo. Dominio de los Pliegues
Anisópacos.
Pliegues

Disposición de los
límites de los diferentes
niveles estructurales
sobre un Diagrama
Presión-Temperatura.
Pliegues

Los pliegues son estructuras dúctiles, aun cuando a menudo llevan asociadas
estructuras frágiles. El hecho de ser dúctiles no implica necesariamente que se
formen a cierta profundidad, sino que también pueden formarse en la superficie
terrestre.

Esto es debido a que algunas rocas, principalmente las sedimentarias, tienen un

comportamiento dúctil, incluso a temperatura ambiente, al menos hasta adquirir
una cierta cantidad de deformación.
Si una roca antes del plegamiento es plana y es
sometida a un esfuerzo, dará como resultado una
superficie curva que se denomina pliegue.

Las rocas cristalinas, como ejemplo el granito o

rocas metamórficas comúnmente no presentan
elementos planares, poniéndose solo en evidencia
el plegamiento cuando se encuentran
deformaciones de filones u otras estructuras
especiales.
Pliegues

Plegamiento es un producto de una deformación plástica, es decir una

deformación sin fracturamiento o rompimiento. Los esfuerzos provocan una
deformación plástica no reversible. El plegamiento es la manifestación más
importante de deformación plástica que existe en la naturaleza.

Se forman, sobre todo, en rocas Sedimentarias, aunque se pueden encontrar

también en Rocas Metamórficas y Volcánicas.

Los pliegues ocurren bajo esfuerzo compresivo, en condiciones de alta

temperatura y alta presión, durante largos periodos de tiempo geológico.
Pliegues

En la naturaleza, los pliegues aparecen

en una gran variedad de formas y
tamaños, desde unos milímetros hasta
algunos kilómetros.

Más allá de las diferencias en tamaño, la

mayoría de los pliegues se producen
como consecuencia de esfuerzos
compresivos que provocan el
acortamiento y engrosamiento de la
corteza.

Los esfuerzos de cizalla que provocan

deformación dúctil también originan
pliegues.

12
Pliegues

Según las dimensiones del pliegue, estos pueden ser:

▪ Pliegues megascópicos: estructuras que pueden ser cartografiables y

son visibles en imágenes remotas.

▪ Pliegues mesoscópicos: son las más comunes, varían de tamaño

desde una muestra de mano hasta varias decenas de metros, son
observables en afloramientos, canteras etc.

▪ Pliegues microscópicos o micropliegues: las dimensiones pueden

variar desde muestras de mano hasta cristales individuales.
Pliegues

Pliegues megascópicos 15
Pliegues

Pliegues mesoscópicos
Pliegues

Pliegues microscópicos
Pliegues
Los pliegues son deformaciones
continuas en las que se altera toda la
masa rocosa, mientras que en las
fallas y en las diaclasas la
deformación se concentra en la
superficie de fractura, pero no afecta
directamente a los bloques.

Efecto de las fuerzas de

compresión sobre un material
plástico, donde se aprecia el
acortamiento horizontal.
Pliegues
Factores que controlan la deformación.
1. Presión y temperatura (condiciones ambientales).
2. Resistencia de los materiales: las rocas compuestas de minerales con enlaces
moleculares internos fuertes tienden a romperse por fracturas, mientras que las
rocas con enlaces más débiles son más sensibles al flujo dúctil.
3. Tiempo Geológico: imposible de duplicarse en el laboratorio.
Pliegues
PARTES DE UN PLIEGUE
Desde el punto de vista geológico, los pliegues son estructuras que involucran
aspectos litológicos, geométricos y estratigráficos (cronológicos).
Se componen de varias partes que los caracterizan:
• Cresta: punto más alto de un pliegue anticlinal, zona más alta del pliegue y convexa hacia
arriba.
• Línea de cresta: línea que une puntos de cresta.
• Seno: punto más bajo de un pliegue sinclinal.

12:54 p.m. 20
Pliegues
• Charnela: línea de flexión brusca de un pliegue, los estratos buzan en sentido contrario a
ambos lados de la charnela. Es paralelo al eje y se encuentra en el punto de inflexión
externo del pliegue. Distinguimos entre charnela anticlinal (la que se encuentra en un
anticlinal) y charnela sinclinal (la que se encuentra en un sinclinal). En un sistema de
pliegues se alternan los anticlinales y los sinclinales y por lo tanto la charnela sinclinal y la
anticlinal.
• Línea de charnela: línea que une los puntos de máxima curvatura de la superficie plegada,
une puntos de charnela.
• Punto de charnela: es el punto de máxima curvatura del pliegue.
Pliegues
• Plano axial (superficie de charnela): contiene todos las líneas de charnela de los estratos
plegados en un mismo plano estructural y corta al pliegue. Para su estudio, se asemeja a
un plano que pasando por la zona de charnela divide al pliegue en dos partes
aproximadamente iguales y simétricas.
• Traza axial: línea de intersección entre el plano axial y la superficie del terreno, si el terreno
es plano la traza axial es una línea recta.
Pliegues
• Eje del pliegue: línea imaginaria, que moviéndose paralelamente a sí misma en el espacio,
genera la superficie plegada. Tiene orientación, pero no localización. En pliegues cilíndricos
coincide con la línea de charnela. Se considera que el eje pasa por la base del pliegue. Es
paralelo a la charnela.

• Flanco o limbo: cada ladera del pliegue, partes de la superficie plegada comprendidas entre
dos zonas de charnela sucesivas. La inclinación de los flancos se llama buzamiento.
Pliegues
• Altura: altura entre el eje del pliegue y la charnela anticlinal, o a su equivalente paralelo
en un sinclinal.
• Núcleo: parte interna del pliegue.
• Valle: zona más baja del pliegue y cóncava hacia arriba.
• Punto de inflexión: punto medio de un pliegue donde la curvatura pasa de cóncava a
convexa.
• Dirección o rumbo: ángulo que forma el eje del pliegue con la dirección geográfica norte-
sur.
• Buzamiento: ángulo que forman las superficies de los flancos con el plano horizontal.
• Inmersión: ángulo que forma la charnela y el plano horizontal.
Pliegues
• Vergencia: ángulo que forma el plano axial y el plano horizontal.

• Ángulo interflancos: ángulo que forman entre sí los dos flancos del pliegue, medido en un
plano perpendicular a ellos.
Pliegues
Conocidas las orientaciones de estos elementos geométricos, podemos definir
perfectamente el pliegue, su vergencia, simetría, forma, etc.

Para orientar en el espacio los flancos del pliegue, mediremos en el campo dirección
y buzamiento como hacemos con cualquier plano, o bien sentido de buzamiento y
buzamiento. De la misma forma orientamos la superficie axial del pliegue, ya que
para nuestro estudio se va a asimilar a un plano.

Charnela de un pliegue
Pliegues
CONVENCIONES DE PLIEGUES
Pliegues

Los pliegues son el resultado de:

• Tectogénesis primaria.
• Tectogénesis secundaria, levantamiento.
• Por efectos locales como intrusión ígnea e intrusión de domos salinos.
• Flujo de sedimentos no consolidados o flujo de magmas no consolidados.

Se pueden describir y clasificar considerando los siguientes criterios.

✓Dimensiones.
✓Intensidad del plegamiento.
✓Curvatura de la charnela.
✓Orientación del plano axial.
✓Simetría.
✓Forma.
✓Variación en el espesor de los estratos.
Pliegues

Tipos de pliegues
Anticlinal

Un pliegue anticlinal se forma por plegamiento convexo de estratos.

Pliegues

Si caminamos sobre un anticlinal

erosionado en su parte superior, a
medida que nos acercamos al núcleo
del anticlinal, los estratos se van
haciendo más viejos.
Pliegues
• Los estratos se inclinan siempre hacia los flancos.
• En el centro (núcleo) afloran los estratos más antiguos en los flancos los
más jóvenes.
Pliegues
Pliegues
Sinclinal
Plegamiento de estratos del tipo cóncavo. Generalmente se encuentran
asociados a los anticlinales.
Pliegues
Ejemplos de sinclinales
Pliegues

Al contrario de un anticlinal, si caminamos sobre un sinclinal

erosionado en su parte superior, a medida que nos acercamos al
núcleo del sinclinal, los estratos se van haciendo más jóvenes.
Pliegues
• Los estratos se inclinan siempre hacia el núcleo.
• En el centro (núcleo) afloran los estratos más jóvenes en los flancos los
más antiguos.
Pliegues
Monoclinal

Tipo de plegamiento provocado por un fallamiento que no alcanza la

superficie.
Pliegues
Asociaciones de pliegues.
Los pliegues no suelen aparecer aislados, sino que a un anticlinal le sigue un
anticlinal, y viceversa.

▪ ISOCLINORIO: los ejes de los pliegues son paralelos.

▪ ANTICLINORIO: los ejes de los pliegues convergen por debajo del pliegue, de modo
que el conjunto de pliegues tiene forma de anticlinal.
▪ SINCLINORIO: los ejes de los pliegues convergen por encima del pliegue, de modo
que el conjunto de pliegues tiene forma de sinclinal.

Isoclinorio Anticlinorio Sinclinorio

Pliegues

Los pliegues no siempre están ligados a crestas y valles, pueden haber valles a
partir de anticlinales y crestas a partir de sinclinales.
Pliegues
Según la posición del plano axial.
➢ RECTO
➢ INCLINADO
➢ TUMBADO (VOLCADO)
➢ ACOSTADO (RECUMBENTE)
➢ INVERTIDO
Pliegues
Según su simetría.
▪ Simétrico: el plano axial divide al pliegue en dos mitades aproximadamente
simétricas.

▪ Asimétrico: el plano axial divide al pliegue en dos mitades claramente asimétricas.

Pliegues
Por el espesor de sus capas.

▪ Isópacos: sus capas tienen un espesor uniforme.

▪ Anisópacos: sus capas no tienen un espesor uniforme. El espesor es mayor en
la zona de charnela y menor en los flancos.

Isópaco Anisópacos
 Pliegues
Según la apertura entre flancos.
Pliegues

Ángulo Interflancos Clasificación del pliegue

1. 0º-2º Pliegue isoclinal

2. 2º - 30º Pliegue apretado
3. 30º - 70º Pliegue cerrado
4. 70º - 120º Pliegue abierto
5. 120º - 180º Pliegue suave
Pliegues
Según la forma en sección transversal.
Pliegues

PLEGAMIENTO DISARMONICO
Pliegues
Según inclinación del eje del pliegue.

Pliegue con eje horizontal. Pliegue con eje buzante (con

inmersion).

Horizontal Buzante
Pliegues
Según inclinación del eje del pliegue.

Pliegue con eje horizontal.

Pliegue con eje buzante (con inmersion).

Pliegues
Según inclinación del eje del pliegue.

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.
Pliegues

Estructura Richat, Mauritania.

Pliegues
Según inclinación del eje del pliegue.

En este pliegue (cubeta) las capas buzan hacia el centro. Un ejemplo claro es la
Cuenca de Michigan, donde las rocas más jóvenes se encuentran al centro y las
más antiguas en los flancos.
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Pliegues
Pliegues de Arrastres: asociados a fallas inversas, son generados por el movimiento
de fallas, por arrastres que sufren las capas.
Pliegues tigmáticos: cuando se presenta un plegamiento muy intenso, típicos de
venas de cuarzos y graníticas, migmatitas.
Pliegues

CRESTAS ANTICLINALES Y VALLES SINCLINALES.

Pliegues

ANTICLINAL
Pliegues

ANTICLINAL
Pliegues

ANTICLINAL Recto: el plano axial es vertical.

Pliegues

ANTICLINAL Inclinado: el plano axial forma un ángulo con la vertical

Pliegues

Volcado o tumbado: el plano axial forma un ángulo

ANTICLINAL casi horizontal.
Pliegues

Acostados, tendidos o recumbentes: el plano axial es casi horizontal.

Pliegues

RECUMBENTE 48
Pliegues

RECUMBENTE
Pliegues

SINCLINAL
Pliegues

SINCLINAL
Pliegues

MONOCLINALES o en RODILLA
Pliegues

MONOCLINALES o en RODILLA
Pliegues

MONOCLINALES o en RODILLA
Pliegues

ANTICLINALES Y SINCLINALES
Pliegues

CHEVRON o ZIG-ZAG
Pliegues

PLIEGUES CHEVRON INCLINADOS

Pliegues

CHEVRON o ZIG-ZAG
Pliegues

Simétrico

Asimétrico
Pliegues

Isoclinal
Pliegues

PLIEGUE SINCLINAL
Pliegues

Pliegue en caja
Pliegues
Pliegues
Pliegues

Corte geológico mostrando un pliegue anticlinal. La erosión, que ha actuado

durante muchísimo tiempo, ha eliminado la parte superior.
Pliegues

Corte geológico mostrando pliegues y fallas.

Pliegues
Pliegues

Pliegue y Falla
Pliegues

Pliegues en la coordillera de los

Himalayas
Pliegues

Ubicación del túnel respecto a las capas.

• Eje del túnel paralelo al eje del anticlinal.

• Ambas cajas son cinemáticamente estables.
• Rumbo de las capas perpendiculare al rumbo de
los portales.
• Rumbo de las capas paralelo al eje del túnel.

• Se debe evitar construir el túnel paralelo al eje

del anticlinal.
• Siempre existirá agua en el túnel.
• Aumentará la permeabilidad. (Permeabilidad
secundaria: flujo a través de discontinuidades y
grietas).
Pliegues

No hay problemas por filtraciones, si

la capa impermeable está sin fisuras.

• Eje del túnel paralelo al eje del sinclinal.

• Rumbo de capas paralelo al eje del túnel.
• Rumbo de las capas perpendicular al rumbo
de los portales.
• Ambas cajas son cinemáticamente inestables.
• Posible zona de grietas en la zona más baja y de
menor resistencia del sinclinal.
Pliegues

• La presión vertical sobre el revestimiento tiende

a aliviarse.
• El agua tiende a escurrir hacia los lados.
• En la corona los estratos pueden estar
agrietados.

• La presión sobre el revestimiento tiende a

aumentar.
• El agua tiende a escurrir hacia el túnel.
• Pueden existir grietas en la parte más curvada
del sinclinal.
Pliegues

• Cajas, frente de excavación, portales, son

cinemáticamente estables.
• Ayuda a aliviar las presiones en el
revestimiento.

• Portales y frentes de excavación pueden

tener problemas de volcamiento. Pero son
cinemáticamente estables.
• La presión en el túnel disminuye en las
entradas e incrementa en el centro.
Pliegues
Comprender el plegamiento significa entender cómo y por qué algunas
mineralizaciones se asocian a este fenómeno y dónde se localizará la mena.
Existen dos mecanismos posibles que se agrupan en el concepto de plegamiento
flexural, el cual a su vez depende de que exista una cierta anisotropía mecánica entre
las capas (competentes vs incompetentes) (Donath y Parker, 1964):

• Deslizamiento flexural (flexural slip): donde las capas se deslizan ¨entre¨ ellas a lo
largo de los planos de estratificación. Solo en la charnela no hay deslizamiento. En
este plegamiento el espesor de las capas se mantiene constante en todo el
pliegue.
• Flujo flexural (flexural flow): se desarrolla por flujo de material ¨dentro¨ de las
capas. En este caso, la zona de la charnela puede ser engrosada por movimiento
de materiales desde los flancos.

El que se desarrolle uno u otro mecanismo (o una combinación de ambos) depende

del comportamiento mecánico de las capas, la profundidad de plegamiento, el
gradiente geotérmico y la presión. Así, en niveles superiores de la corteza el
plegamiento se realizará por deslizamiento flexural y a medida que aumente la
ductilidad de los materiales tendremos flujo flexural.
Pliegues
Desde el punto de vista de la exploración de yacimientos minerales, así como de la
detección de nuevos cuerpos mineralizados en un yacimiento solo conocido ¨en
parte¨, es importante determinar cuáles serán los sitios preferentes para la
formación de cuerpos mineralizados en una secuencia plegada.
El movimiento de fluidos en un pliegue, así como la posterior deposición de su carga
mineral depende en gran medida de los siguientes parámetros:

▪ Permeabilidad de las capas: rocas con alta porosidad efectiva permitirán el

movimiento de los fluidos.

▪ El gradiente de presión: los fluidos se moverán preferentemente hacia aquellos

sitios donde esta sea más baja, en condiciones normales: ¨hacia arriba¨.

▪ El esfuerzo (stress): los fluidos migrarán hacia donde el esfuerzo sea mínimo o
negativo (zona de apertura).

▪ Deformación (strain): los fluidos ¨huirán¨ de las zonas en un pliegue sometidas a

una fuerte deformación.
Pliegues

En este mismo sentido, las zonas de mínimo esfuerzo se localizan (como cabría
esperar) no en los flancos (lugar de aplicación del esfuerzo) sino que en las
charnelas de los pliegues. Es ahí, en la zona de las charnelas donde se podrá
encontrar los cuerpos mineralizados más importantes.

Estos cuerpos mineralizados pueden ser de dos tipos:

1. Filones en grietas de tensión en las charnelas de pliegues con rocas
competentes (rígidas).
2. Los llamados filones tipo saddle reef (o trough reef si están en la charnela de
los sinclinales) que también se localizan en los mismos sectores pero con
mayor masa mineral.
Pliegues

Importante: aunque en teoría los cuerpos tipo trough reef tienen tantas posibilidades de formarse como
los saddle reefs, la práctica muestra que las mineralizaciones corresponden casi en exclusiva al segundo
caso. Normal, los fluidos tienden a moverse hacia arriba por un tema de gradiente de presión.
Pliegues

Mina Crown Reserve (Dufferin Gold District, Canadá).

Pliegues

La parte ¨económicamente¨ interesante de un pliegue suele estar en la charnela, sea

este un pliegue anticlinal o sinclinal. Es hacia ahí donde la carga mineral migrará
desde los flancos de un pliegue.