1. Esfuerzos y deformaciones de las rocas
El proceso por el que los materiales de la corteza terrestre sufren deformaciones respecto a su posición original, recibe el nombre de diastrofismo, que se considera un proceso geológico interno. Estas deformaciones se producen continuamente en el interior de la corteza a escala desde microscópica hasta regional y global, con variaciones de intensidad en el espacio y en el tiempo dependiendo del movimiento de las placas litosféricas.
Los esfuerzos, conjunto de fuerzas que afectando a un cuerpo causan su deformación, actúan sobre los materiales de la corteza y a distintas profundidades. El esfuerzo se define como la relación que existe entre la fuerza aplicada por unidad de superficie: Esfuerzo = F/S
La deformación se mide en términos de la diferencia entre la posición, forma y orientación del material antes y después de la actuación del esfuerzo. Las deformaciones van desde transformaciones en los cristales que forman la estructura de los minerales, hasta grandes deformaciones que originan cordilleras de miles de km.
En este video, alojado por Geología estructural en YouTube se explica en qué consiste la deformación y qué tipos existen.
Importante
Los esfuerzos son conjunto de fuerzas que afectando a un cuerpo material causan su deformación. Esfuerzo = F/S.
Las deformaciones son los cambios de posición, forma y orientación que sufren los materiales al aplicarse un esfuerzo.
Tipos de esfuerzos:
Desde el punto de vista mecánico y según la dirección en la que actúen las fuerzas predominantes, los esfuerzos que producen las deformaciones pueden ser producidos por compresión, por tensión o distensión y por cizalla o corte.
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Relación entre los distintos tipos de esfuerzo y las deformaciones resultantes. Imagen de Olga Arriaga. Licencia cc |
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Curva esfuerzo - deformación |
Si representamos en una gráfica la relación entre los valores del esfuerzo y la deformación, obtenemos una curva esfuerzo-deformación, característica para cada tipo de material: en ella podemos distinguir una región elástica (recta), que termina en el umbral de elasticidad, dando paso en continuidad a otra región plástica (curva), que termina en el umbral de plasticidad o punto de rotura.
Un material se puede comportar de manera elástica ante un esfuerzo, después de manera plástica si aumenta el esfuerzo (se supera el límite de elasticidad) y finalmente de manera rígida y romperse (se supera el límite de plasticidad o punto de rotura).
Este vídeo alojado por Fabian Muñoz en YouTube, te explican con detalle los tipos de esfuerzos y sus relaciones con la deformación.
Actividad de lectura
Según el comportamiento ante los esfuerzos y la deformación conseguida, los materiales pueden clasificarse en los siguientes tipos:
- Elásticos: los que ante un esfuerzo se deforman, y al cesar el esfuerzo vuelven a su posición original. La deformación es reversible.
- Plásticos: los que ante un esfuerzo se deforman, y al cesar el esfuerzo no vuelven a su posición original. La deformación es irreversible.
- Frágiles o rígidos: los que ante un esfuerzo se rompen sin deformarse. La deformación también es irreversible.
1. Tras leer el texto, ¿podrías indicar qué tipo de comportamiento de los materiales representa cada uno de los esquemas? (En 1 el objeto está en reposo y no se le está aplicando esfuerzo alguno, en 2 se aplica un esfuerzo y en 3 el esfuerzo cesa)
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| Imagen de Ralph L. Dawes y otros en Introduction to Physical Geology. Licencia cc |
2. ¿Se está aplicando el mismo tipo de esfuerzo en los tres casos? Justifica tu respuesta.
Los factores que controlan y modifican el tipo de deformación son:
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| Elaboración propia |
- Naturaleza de la roca: las rocas tienen distinta resistencia a los esfuerzos, por lo que su respuesta al esfuerzo es también diferente. En superficie algunos materiales tienen comportamiento dúctil (ej. las arcillas), y otras comportamiento frágil (ej. la caliza).
- Tipo de esfuerzo aplicado: la compresión provoca acortamiento en las rocas, pliegues y fallas inversas. En la distensión se estiran y adelgazan las rocas, creando fallas normales. En el esfuerzo de cizalla, se producen desplazamiento a lo largo de planos inclinados con respecto a la dirección de los esfuerzos.
- Presión: las rocas aumentan su resistencia con la presión litostática, que es la que ejerce el peso de los materiales que tiene encima.
- Temperatura: con el aumento del calor, el comportamiento de las rocas pasa de frágil a dúctil, como le ocurre, por ejemplo, a una vela de cera.
- Profundidad: en general, las rocas son poco elásticas en los niveles superficiales de la corteza terrestre, pero superado cierto umbral cambian su comportamiento de frágil a dúctil.
- Presencia de agua y otros fluidos, que aumenta la plasticidad de las rocas.
- Tiempo de aplicación del esfuerzo: un esfuerzo pequeño aplicado durante un largo periodo de tiempo favorece la deformación plástica. Si el esfuerzo es muy grande pero aplicado puntualmente, se favorece el comportamiento frágil y, por tanto, la fracturación de la roca.
Con frecuencia muchas de estas deformaciones se producen al mismo tiempo que el metamorfismo.
Para saber más
Los modelos estructurales (geométricos, cinemáticos y dinámicos) son herramientas que usamos para comprender mejor cómo se producen las deformaciones y cómo se sitúan en el espacio.
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Modelos estructurales en geología estructural |
