GEOTECNIA

GEOLOGIA GENERAL 1 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

GEOLOGIA GENERAL

TEORIA BASICA DE GEOL GEOLOGIA OGIA

Ing. Juan Fredy Fredy CALLA FERNANDEZ

C.U. - PUNO – PERU

2013

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 1 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ FERNANDEZ


DEDICATORIA

A Dios y a mis padres por su apoyo incondicional; a mis hermanos y a mis seres queridos por su gran apoyo y comprensión en los buenos y en los malos momentos de mi vida.



DEDICATORIA

A Dios y a mis padres por su apoyo incondicional; a mis hermanos y a mis seres queridos por su gran apoyo y comprensión en los buenos y en los malos momentos de mi vida.



PRESENTACIÓN El presente trabajo de investigación lleva como titulo Geología General, tiene como principal principal importancia importancia conocer la realidad, realidad, la Geología comprende comprende un conjunto conjunto de "cie "cienc ncia iass geo geológ lógic icas as", ", así así con conoc ocida idass actua actualm lmen ente te desde desde el pun punto to de vista vista de su pedagogía,, desarroll pedagogía desarrolloo y aplica aplicació ciónn profesio profesional nal.. frece frece testimon testimonios ios esenci esenciale aless para comprender la !ectónica de placas, placas , la istoria de la vida vida a a trav#s de la $aleontología $aleontología,, y cómo fue la evolució evoluciónn de #sta, #sta, adem% adem%ss de los climas del pasado. pasado . En la actualidad la geología tiene una importancia fundamental en la e&ploración de yacimientos minerales '(inería (inería)) y de idrocarburos '$etróleo ' $etróleo y Gas *atural), *atural), y la evaluación de recursos ídricos subterr%neos '+idrogeología ' +idrogeología). ). !ambi# !ambi#nn tiene importancia importancia fundamental fundamental en la prevención prevención y entendimiento entendimiento de desastres naturales como naturales como remoción de masas en masas en general, terremotos, terremotos, tsunamis, erupciones tsunamis, erupciones volc%nicas, entre volc%nicas, entre otros. porta conocimientos clave en la solución de problemas de contaminación medioambiental, y provee información sobre los cambios clim%ticos del clim%ticos del pasado. uega tambi#n un rol importante en la Geotecnia y la ngeniería /ivil. /ivil. !ambi#n se trata de una disciplina acad#mica con importantes ramas de investigación. $or e&tensión, an surgido nuevas ramas del estudio del resto de los cuerpos y materia del sistema solar

INTRODUCCIÓN.-


GEOLOGIA GENERAL : ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

a importancia de la Geología en la ingeniería, es de ue, el ingeniero se enfrenta a una gran variedad de problemas, en los ue el conocimiento de la geología es necesario. ndudablemente aprender% m%s geología en el campo y en la pr%ctica ue la ue puede ense3arle en las aulas o en el laboratorio de una facultad o escuela. $ero este aprendi4aje ser% m%s f%cil y m%s r%pido y su aplicación m%s efica4, si en sus cursos de ingeniería se an incluido los principios b%sico de la geología, merecen citarse especialmente algunas ventajas especifica las cuales algunas de ellas al desarrollare con m%s pausa a trav#s del trabajo. •

El reconocimiento sistemati4ado de los suelos y estructuras rocosas para el empla4amiento de la obra.

•

os problemas de cimentación son esencialmente geológico. os edificios, obras idr%ulicas, puentes, presas, y otras construcciones, se establecen sobre alg5n material natural o terreno de fundación..

•

as e&cavaciones se pueden planear y dirigir m%s inteligentemente y reali4arse con mayor seguridad.

•

El conocimiento de la e&istencia de aguas subterr%neas, y los elementos de la idrología subterr%nea, son e&celentes au&iliares en mucas ramas de la ingeniería pr%ctica.

•

El conocimiento de las aguas superficiales, sus efectos de erosión, su transporte y sus sedimentaciones, es esencial para el control de las corrientes, los trabajos de defensa de m%rgenes y costas los de conservación de suelos y otras actividades.

ÍNDICE *!678//9*.-..........................................................................................................: 6E;8(E*........................................................................................................................< ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 4 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ

GEOLOGIA GENERAL F ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

=;!6/.........................................................................................................................> /$!8 .....................................................................................................................? 1.- 7E@*/9* 7E GEGAB..................................................................................? 2.- GE!E/*B..............................................................................................................C 0.-  /6!ED !E66E;!6E.-..................................................................................1 :.- $6/E; 7E @6(/9* 7E ; 6/;.-...................................................11 :.1. !$; 7E 6/;B.................................................................................................12 :.2. E // 7E ; 6/;.-.................................................................................12 :.0. $6/E; 7E @6(/9* 7E ; 6/; AG*E;.-..................................10 :.F. $6/E; 7E @6(/9* 7E ; 6/; ;E7(E*!6;...................1> :.<. $6/E; 7E @6(/9* 7E ; 6/; (E!(96@/;.-.................2 :.>. (*E6E; 8E @6(* 6/;..................................................................20 F.- 6G*D/9* 7E ; (*E6E;..............................................................01 F.1. 7E;/6$/9* 7E ; 6/; ;E7(E*!6;.-.......................................02 <.- 6/; 8(/;.- '6ocas ;edimentarias)...........................................................0> ?.- 7E;/6$/* 7E 6/; (E!(6@/;.-..................................................:2 1.- 6/; 6*(E*!E;...................................................................................F1 /$!8 ..................................................................................................................FF 1.- $*; GE9G/; H GE!I/*/;.........................................................FF 2.- E;!68/!86; GE9G/;.............................................................................< 0.- !$; 7E 7/;;...........................................................................................<: /*/8;*E;...........................................................................................................>F 6E/(E*7/*E;.................................................................................................>< 6E@E6E*/;..............................................................................................................>> *EJ;.........................................................................................................................>?

RESUMEN ;i bien la Geología como ciencia en el sentido moderno del t#rmino, a alcan4ado un importante desarrollo reci#n en los 5ltimos doscientos a3os, es una disciplina muy vieja, ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 5 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ

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podemos decir ue desde el principio de la civili4ación el ombre reali4ó observaciones de car%cter geológico.  veces con fines pr%cticos, como b5sueda de yacimientos de ierro, de cobre o salK otras impresionado por la influencia ue los elementos geológicos tenían en la vida diaria de los pueblos en ciertas regiones volc%nicas, o por la majestuosidad de ciertas formas orogr%ficas como las altas cadenas monta3osas. *ociones sobre la e&istencia de capas acuíferas subterr%neas y de su probable modo de alimentación se encuentran ya en la #poca pre-griega. 7e m%s est% decir ue un fenómeno geológico como los terremotos y las inundaciones preocupó a los ombres desde sus orígenes. El estudio y an%lisis de las distintas manifestaciones de la actividad geológica da forma a una !eoría de la !ectónica Global, la cual nos permite e&plicar en sus mecanismos y en sus causas los distintos procesos ue modelan y modifican constantemente la capa m%s e&terna de nuestra tierra. 7e un imagen de paisaje invariable con monta3as y mares estables para la eternidad se pasó a una secuencia en incesante transformación, con cuencas oce%nicas y cadenas monta3osas ue aparecen y desaparecen en el transcurso de los a3os, ue en este caso no se cuentan por cientos o miles como en la istoria umana sino por decenas y centenas de millones. /omo toda ciencia moderna la Geología no se desenvuelve en forma aislada, sino ue lo ace íntimamente ligada a otras disciplinas.

Palara! Cla"e# Geología, !ierra, !eoría, /apa, monta3as, subterr%neas.

A$STRAC Lile geology as a science in te modern sense, as reaced an important neM development in te last tMo years, is a very old discipline, Me can say tat from te beginning of civili4ation man made observations of geological caracter. ;ometimes practical purposes, suc as searcing for deposits of iron, copper or saltK ter ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 6 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ

GEOLOGIA GENERAL > ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

impressed by te influence of geological elements ad in te daily life of te people in certain volcanic regions, or te majesty of certain orograpic forms suc as ig mountain ranges. *otions about te e&istence of underground auifers and its liNely mode of poMer are already in te pre-GreeN times. *eedless to say tat a geological penomenon suc as eartuaNes and floods Morried men since its inception. !e study and analysis of te various manifestations of geological activity gives May to a Global !ectonics !eory, Mic alloMs us to e&plain te mecanisms and causes te various processes tat sape and constantly modify te outermost layer of our land. n image invariant mountains and stable for eternity seas landscape Mas passed to a seuence in constant transformation, Mit ocean basins and mountain ranges tat appear and disappear in te course of te years, tat in tis case tere are undreds or tousands in uman istory but by tens and undreds of millions. iNe all modern science geology unfolds not in isolation, but does so closely linNed to oter disciplines.

%ey&'rd!# Geology, Eart, !eory, /ape, mountains, underground.

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GEOLOGIA GENERAL ? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

CAPITULO I (.- DEFINICIÓN DE )EOLO)ÍA B Estudia la composición, estructura y desarrollo del planeta !ierra. ;u objeto principal de estudio es la litosfera 'esfera p#trea ue constituye la capa sólida e&terior de la !ierra, donde se producen grandes cambios) a geología estudia los siguientes aspectos :


GEOLOGIA GENERAL C ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

*.- )EOTECNIAB 7el griego geos, tierra, y tecnos, arte. Es la rama de la ngeniería Geológica e ngeniería /ivil, ue estudia las características de los terrenos desde el punto de vista de la seguridad de las construcciones de obras civiles, ue en ellos se proyecta reali4ar. Esto se refiere al estudio del terreno de fundación, en una profundidad ue depende de la clase y magnitud de la obra proyectada. En #l ay ue determinar la resistencia y permeabilidad de las diferentes rocas y suelos, ue pueden encontrarseK sus posibles alteraciones, e&istencia y profundidad de mantos acuíferos superficiales y su influencia en las condiciones de seguridad del terreno. El campo de aplicación comprende el estudio de las cimentaciones de edificios, estribos de presas, tanto en lo ue se refiere a resistencia del terreno, como a su impermeabilidadK cimentaciones de puentes, solide4 del terreno en los canales, carreteras, pilas de grandes redes el#ctricas, vías f#rreas y, en general, en todas auellas construcciones ue por su importancia reuieran una solide4 especial del terreno en ue an de ubicarse. En la aplicación de los principios geológicos e ingenieriles, así como de los m#todos para resolver problemas de la ngeniería /ivilK incluye la mec%nica de suelos, la mec%nica de rocas y los aspectos ingenieriles de la geología aplicada.

)EOLO)IA

IN)ENIERIA CI+IL

)EOTECNIA •

Ingen,era )e'lg,/a Empírico - descriptiva

•

Me/0n,/a de !uel'!

•

Me/0n,/a de r'/a!

!eórico-analítico-e&perimental

1.- LA CORTEZA TERRESTRE.!oda la !ierra esta eca de rocas y minerales. 7entro de la tierra ay una base líuida de roca fundida y en el e&terior ay una corte4a dura. ;i usted compara la tierra con un uevo, la c%scara del uevo es como la corte4a en la tierra. a corte4a se compone de ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 9 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ

GEOLOGIA GENERAL 1 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

rocas y de minerales. (uca de la corte4a esta cubierta por agua, la arena, el suelo y el ielo. ;i usted cava lo suficientemente profundo, siempre encontrar% rocas. 7ebajo de la capa de suelo d#bil, arena y rocas desmenu4adas, en la !ierra se encuentra la roca de fondo, ue es una roca sólida. •

a corte4a representa menos del 1O de la masa de la !ierra ',:O) esta compuesta de o&ígeno, aluminio, magnesio, calcio, silicio, potasio, sodio, ierro. +ay ? elementos ue forman el CCO de la corte4a de la !ierra. os continentes tienen sobre los 0F Nm de grosor y los suelos marinos tienen cerca de > Nm de grosor.

•

El manto es la cubierta sólida de la !ierra y tiene cerca de 2C Nm de grosor. 6epresenta cerca del >O de la masa de la !ierra '
•

El n5cleo se compone principalmente de ierro y de níuel y supone cerca del 0O de la masa de la !ierra '01,FO). El n5cleo e&terno tiene 22 Nm de grosor y es líuido, el n5cleo interno tiene 12> Nilómetros de grueso y es sólido.

Figura: Sección representativa de la Tierra



2.- PROCESO DE FORMACIÓN DE LAS ROCAS.as rocas ue ve alrededor de usted, las monta3as, barrancos y lecos de ríos, estan todas formadas por minerales. 8na roca se compone de 2 o m%s minerales. $iense en una galleta de cocolate como una roca. a galleta se ace de arina, de manteuilla, de a45car y de cocolate. a galleta es como una roca y la arina, la manteuilla, el a45car y el cocolate son como los minerales. *ecesita los minerales para acer rocas, pero no necesita las rocas para acer los minerales. !odas las rocas estas formadas por minerales. a diferencia entre las rocas y los minerales reside en ue un mineral es una sustancia inorg%nica ue puede estar dotada de una forma característica y una composición uímica uniforme, mientras ue una piedra est% compuesta por m%s de un mineral de manera ue al partirla sus fragmentos pueden estar integrados por distintos minerales .

2.(. TIPOS DE ROCAS# as rocas se dividen en 0 tiposB •

Agneas 'gneous rocN)

•

Sedimentarias ';edimentary rocN)

•

(etamórficas '(etamorpic rocN)

!res procesos distintos intervienen en la formación de rocas a partir del conjunto de los minerales formadores de rocas, reunidos en diferentes proporciones. ;e les conoce como procesos ígneos, sedimentarios y metamórficos. 4.2. EL CICLO DE LAS ROCAS.-

as rocas est%n constantemente form%ndose, deposit%ndose y undi#ndose acia abajo y despu#s volvi#ndose a formar una y otra ve4. Esto se conoce como el /,/l' de la r'/a! . Es como el ciclo del agua pero dura muco m%s. 7ico cambio lleva millares y millones de a3os a las rocas). ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 11 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ


as rocas e&puestas a la meteori4ación y erosión del viento, el agua y agentes uímicos, luego son depositadas como sedimentos. os sedimentos compactados y cementados forman las rocas sedimentarias. ;i pasan al interior de la corte4a terrestre se transforman en rocas metamórficas por las altas temperaturas y presiones, o se funden y se solidifican dando rocas ígneas.

Istas a su ve4 pueden volver a la superficie terrestre en forma de volc%n o uedar e&puestas y a consecuencia de la erosión y la meteori4ación comen4ar el ciclo nuevamente.

Figura: El ciclo de las rocas

2.1. PROCESO DE FORMACIÓN DE LAS ROCAS Í)NEAS.as rocas endógenas, de griego endos 'interior) y geno 'origen o engendrar), son auellas ue se an formado en el interior de la corte4a terrestre. os agentes transformadores de estos materiales son, principalmente, la temperatura y la presión. ;i ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 12 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ


las rocas resultantes lo son por consolidación de materias fundidas, se denominan generalmente rocas ígneas o magmáticas; no así cuando se trata de la transformación endógena de rocas pree&istentes en el interior de la corte4a terrestre ue no est%n en estado fluido 'sean de origen ígneo o sedimentario), las cuales se denominan entonces rocas metamórficas 'v#ase el artículo sobre rocas metamórficas).

as rocas ígneas o magm%ticas se allan constituidos por minerales silicatados ' feldespatos , piroxenos , anfiboles , etc,), no est%n estratificadas y carecen de fósiles. as rocas ígneas en su mayoría son duras y consistentes y se caracteri4an por la uniformidad de su textura, con e&cepción de los pórfidos en los cuales los cristales m%s grandes se encuentran incrustados en una masa molida de grano fino. ;i se especifica ue la consolidación de las materias ígneas sucede en las 4onas m%s internas de la corte4a terrestre, en un confinamiento total, se definen entonces como rocas ígneas plutónicas o intrusivas 'ejemplo de los granitos y sienitas)K si lo son en la superficie se denominan rocas ígneas volcánicas, extrusivas o efusivas 'ejemplo de los basaltos)K si suceden en una 4ona intermedia aprovecando fracturas o grietas, en un confinamiento parcial, surgen entonces las rocas ígneas filonianas 'ejemplo de las aplitas y pórfidas).

2.2. A.

FORMACIÓN DE LOS MA)MAS.-

as rocas magm%ticas constituyen alrededor del ?O de todas las rocas de la corte4a terrestre. ;u formación, como se a dico, se debe a la solidificación de los magmas 'masas fundidas), transformados por efecto de la temperatura y la presión. as temperaturas de los magmas oscilan entre los <P /., y los 1.0P /., dependiendo de ue sean m%s o menos %cidos o b%sicos.


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El punto de fusión de las rocas endógenas est% influido por el nivel de presión a ue est%n sometidas. /uando la presión es muy alta aumenta tambi#n el punto de fusión, lo ue significa ue una elevada temperatura puede no ser suficiente para alcan4ar la formación del magma, manteni#ndose las masas rocosas en estado sólido. ;i por motivos tectónicos se produjese una disminución de la presión 'fallas o pliegues), disminuiría el punto de fusión y la roca fundiría convirti#ndose en una materia magm%tica.

La formación de las rocas magmáicas se de!e a la solidificación de las masas fundidas" ransformadas #or efeco de la em#eraura y la #resión

Te34ura 5ag504,/a.a te&tura del magma, es decir, el conjunto de relaciones entre todos los componentes de una roca, depende de varios factores, tales como composición, profundidad y velocidad de enfriamiento. ;e define como textura granítica o granuda, la ue presentan las rocas compuestas por peue3os cristales granulares y regulares, con una clara diferenciación de los minerales ue contienen. ;e da cuando el enfriamiento del magma transcurre lentamente por efecto de la gran profundidad en ue se encuentran, lo ue supone una cristali4ación uniforme de los minerales 'cristales con tama3o similar). Es típica de las rocas plutónicas.

C'56'!,/,n 5ag504,/a.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 14 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ

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En base a su composición, en los magmas se distinguen tres fasesB líquida, sólida y gaseosa. a fase líuida depende de la proporción en silicatos de los magmas.

En la fase gaseosa de un magma se distingue un contenido en componentes vol%tiles tales como vapor de agua, dió&ido de carbonoK %cidos clorídrico, bórico y sulfídrico, entre otros. !odos ellos colaboran en acer un magma m%s fluido

Fig. Core es$uemáico del #roceso %gneo

Figura& formación de las rocas I'NEA(& E)rusi*as e Inrusias +,luonicas


GEOLOGIA GENERAL 1< ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2.7. PROCESO DE FORMACIÓN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS. os materiales desintegrados son transportados por el agua y por el viento asta ue se depositan y se acumulan como sedimentos. Estos depósitos se compactan por el peso de las sucesivas capas de material y se disponen en forma de capas y estratos. a dure4a depende del grado de cementación de los gr%nulos os minerales ue se observan en las rocas sedimentarias pueden ser de todo tipo y proceder de rocas metamórficas, ígneas o de otras sedimentarias. lgunos de estos minerales se incorporan con poca o ninguna alteración en su constitución física o uímica, otros en cambio, antes de formar parte de una roca sedimentaria an sufrido una severa erosión os m%s comunes en las rocas formadas por fragmentos son los constituidos por cuarzo, feldespato

y arcillas. 8n mineral importante presente en las rocas sedimentarias y

metamórficas, pero no en las ígneas es la calcita. os sedimentos formados por partículas rotas de las rocas originales se denominan clásticos. lgunas de las rocas pree&istentes pueden aberse transformado en sedimentarias sin ue e&istan evidencias de partículas cl%sticas o fragmentarias por aberse incorporado a soluciones transportadas luego por las corrientes de agua. os sedimentos constituidos por materiales en solución se denominan precipitados. ;e forman bajo el agua, en mares y lagos y en depósitos de arena y polvo transportados por el viento. /uando se forman bajo el agua, estos sedimentos tienen cantidades variables de dos componentesB


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(. De4r,4u!, el producto de erosión transportado al mar por los ríosK este material se compone principalmente de cuar4o, arcilla, mica y fragmentos de rocaK y

*. M,nerale! 6re/,6,4ad'! a partir de soluciones en el agua, primordialmente carbonatos de calcio y magnesio, sulfuros y ó&idos e idró&idos de ierro y sílice en forma de cuar4o.

La aleración del amao durane el rans#ore +desgase y mayor o menor redonde/" de#ende de la dure/a del maerial y la energ%a $ue lle*e en su recorrido

os sedimentos se depositan undi#ndose lentamente en cuencas sedimentarias, ue son %reas de aguas someras de la superficie terrestre. os sedimentos tambi#n se acumulan en las 4onas m%s profundas del oc#ano y en las cuencas adyacentes a algunas partes de loa continentes. $or regla general, el material de grano m%s grueso se acumula en 4onas cercanas a tierra y, el de grano m%s fino, m%s acia el interior del mar. El agua salada de los estuarios provoca la floculación de la arcilla suspendida en aguas fluviales y se deposita como lodo en los depósitos de estuario. as rocas sedimentarias comunes incluyen capas de arcilla, lodo, arena y grava ue cuando se convierten en rocas duras, por el proceso de DIA!"!#I# , despu#s de rellenar los espacios con material cementante, forman lutitas, limolitas, areniscas y conglomerados, respectivamente. a cali4a es otra roca sedimentaria muy com5n .

Dag8ne!,! y l,4,9,/a/,n. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 17 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ

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/uando los sedimentos son sepultados tiene lugar todo tipo de procesos uímicos y físicos ue pueden conducir a modificaciones bastante radicales del material original. /on el t#rmino diag#nesis se cubren todas esas transformaciones ocurridas a temperaturas y presiones relativamente bajas, en 4onas no muy profundas por debajo de la superficie de la !ierra. os tres procesos diagen#ticos en la formación de las rocas sedimentarias, sonB •

a cementación.

•

a consolidación-desecación, y

•

a cristali4ación

Roca sedimenaria" donde se a#recian los diferenes esraos sedimenarios

E!4ra4'!.as características de los estratos dependen de los materiales ue se depositaron, de las condiciones de sedimentación y de las deformaciones a las ue an sido sometidos. os estratos presentes en una determinada sección del terreno forman una serie estratigr%fica. /ada estrato significa una interrupción en la sedimentación, un periodo de erosión o un cambio en el tipo de material depositado


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a naturale4a de los estratos es muy variada. $ueden ser detríticos si est%n formados por fragmentos de otras rocas pree&istentes. ;on cali4os si se originan cuando se produce la precipitación de carbonato de calcio, o salinos, si su origen es la evaporación del agua donde estaban disueltas las sales

Foo& Esraos 'eológicos

2.:. PROCESO DE FORMACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS .as rocas metamórficas son auellas ue surgen por transformación de los minerales ue integran otras rocas pree&istentes en la corte4a terrestre. os agentes ue intervienen en el metamorfismo son, principalmente, la presión y la temperatura, ue act5an sobre las rocas en estado sólido. El metamorfismo es un proceso isoquímico, es decir, ue no supone ning5n cambio uímico en la composición de las rocas implicadas, en caso contrario nos encontraríamos en presencia de un proceso denominado metasomátismo.

Agen4e! 5e4a5r9,/'!.•

Te56era4ura.-



a temperatura aumenta conforme avan4amos acia el interior de la !ierra. El denominado gradiente geot$rmico 't#rmino medio de incremento de temperatura) es alrededor de unos 0P /. por cada Nilómetro de profundidad 'salvo e&cepciones de tipo local)K esto significa ue en lo m%s profundo de la corte4a la temperatura es superior a los 0P /. 'puede alcan4ar los >P /.). •

Pre!,n.a presión, al igual ue la temperatura, tambi#n aumenta con la profundidad, pero es variable en auellas 4onas en ue se manifiestan procesos de colisión de placas, o en los bordes de las placasK en estos casos la presión es mayor por efecto de fuer4as compresivas , justamente al contrario de lo ue sucede en las dorsales oce%nicas, en ue la fuer4as desarrolladas son distensivas.

•

Pre!,n l,4'!404,/a.as rocas ue se encuentran situadas en las 4onas m%s internas de la corte4a, est%n e&puestas a la llamada presión litostática 'tambi#n llamada presión de carga),

es decir, a la carga de los materiales ue se encuentran situados por

encima. Esta presión es de tipo idrost%ticoK esto significa ue la fuer4a est% aplicada en todas las direcciones y sentidos como sucede en el interior de un líuido 'ejemplo de los vasos comunicantes), y varía 5nicamente con la profundidad •

Pre!,n de 9lu,d'! y de /'n9,na5,en4'.dem%s de la presión litostática, ue es debida 5nicamente a la carga ejercida sobre las rocas m%s internas a trav#s de los materiales sólidos ue se encuentran por encima, se distingue otro tipo llamado presión de fluidos. Esta fuer4a tiene



lugar en rocas permeables ue permiten el paso de líuidos 'agua, petróleo...) a trav#s de sus poros, grietas o fisuras.  la combinación o suma de ambas presiones litost%ticas y de fluidos se le denomina presión de confinamiento.

T,6'! de 5e4a5'r9,!5'.a te&tura de las rocas metamórficas, así como los cambios en la proporción o composición de los minerales ue contienen, est% causado fundamentalmente por la presión y temperatura. os diferentes tipos de metamorfismo, tienen ue ver con la intensidad en ue estos agentes predominan uno sobre otro, o mantienen fuer4as din%micas semejantes. ;e distinguen el metamorfismo dinámico, metamorfismo de contacto y metamorfismo regional .

•

0eamorfismo dinámico.-

El metamorfismo din%mico, tambi#n llamado dinamometamorfismo, es consecuencia directa de las fuer4as ejercidas por la presión. ;u %mbito de actuación son las fallas y 4onas de fracturas, donde se liberan grandes cantidades de energía por efecto de los despla4amientos de placas o bloues, los cuales provocan la trituración o disgregación de los materiales ue las integran. •

0eamorfismo de conaco.-

En el metamorfismo de contacto, tambi#n llamado metamorfismo t$rmico, se manifiesta precisamente por efecto de la temperatura. as masas magm%ticas, cuando ascienden a la superficie de la corte4a terrestre, encuentran en su camino rocas ue est%n a temperaturas muy inferioresK las altas diferencias de temperatura e&istentes provocan ue las rocas sufran transformaciones en los minerales ue contienen.


GEOLOGIA GENERAL 22 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------•

0eamorfismo regional .-

El metamorfismo regional, tambi#n llamado metamorfismo termodinámico, se manifiesta por efecto de la temperatura y la presión actuando conjuntamente. El grado de metamorfismo ser% m%s intenso, cuanto mayores sean estos agentes, distingui#ndose progresivamente rocas de metamorfismo bajo, medio y alto. En cada uno de estos grados aparecen rocas con características muy definidas, ejemplo de las series pelíticas 'limonitas, arcillitas...) ue parten de sedimentos arcillosos. Este tipo de metamorfismo afecta a grandes e&tensiones, y son típicas en las cuencas geosinclinales y orog#nicas. /onforme se avan4a internamente en el geosinclinal, los sedimentos arcillosos son sometidos a los citados agentes de presión y temperatura, ue van igualmente aumentando proporcionalmente con la profundidad, dando lugar a una serie de rocas seg5n el grado de metamorfismo de ue se trate, y ue en orden ascendente sonB arcillas, pi4arras, esuistos y gneis.

Fig.& 0eamorfismo regional

2.;. MINERALES


El t#rmino mineral se define como una sustancia de origen natural y composición uímica definida, ue se encuentra en la superficie o en la corte4a terrestre. as rocas est%n formadas por diversas clases de minerales, principalmente por compuestos de sílice 'silicatos) y carbonatos. Estas pueden estar compuestas por uno o varios tipos de mineral. $or lo general apro&imadamente el CFO de una roca lo constituyen tres o cuatro minerales y el FO restantes puede contener asta 2. os principales minerales son los ue tienen importancia en ingeniería. ;e conocen miles de minerales, pero en la pr%ctica de la geotecnia se reuiere sólo del conocimiento de minerales formadores de rocas.

M,nerale! Funda5en4ale! de La! R'/a!

P,r'3en'!.Est%n muy relacionados con los anfíboles, formando el subgrupo de los ionosilicatos. unto con los anfíboles forman alrededor del 1
ve4 en forma de cristales a veces no bien terminados, se lo encuentra en rocas serpentínicas y peridotíticas, y tambi#n es abundante en meteoritos litoides El mineral A'I&A,

Es un silicao y pertenece al grupo de los #iro)enos. Es un mineral muy

com5n ue se encuentra en rocas b%sicas. ;e forma sobre todo en los !asalos y en otras rocas de origen volc%nico. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 23 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ


Foo& 0ineral EN(1A1I1A

Foo& 0ineral 2I,ER(1ENA

S,l,/a4'!.(%s del C por ciento de los minerales ue forman rocas son silicatos, compuestos de silicio y o&igeno y uno o m%s metales. os m%s comunes minerales silicatados son el olivino, la augita, la ornblenda, la biotita, la muscovita, los feldespatos y el cuar4o. /ada uno de estos minerales ue forman rocas posee un esueleto de tetraedros de silicio-o&igeno.

Ol,",n'.os tetraedros de silicio-o&igeno ligados con iones positivos de ierro o de magnesio, o con ambos, forman el olivino, así su fórmula se escribe '(g, @e)2 ;i:. ;u peso específico varia de 0.2> a 0.0>, aumentando con la cantidad de ierro presente.

Aug,4a.a estructura cristalina de la augita se basa en cadenas aisladas de tetraedros, enla4ados por iones de ierro y magnesio. ;u color va de verde muy oscuro a negro, su raspadura es incoloraK su peso específico varía de 0.2 a 0.: y su clivaje o crucero se desarrolla a lo largo de dos planos casi perpendiculares entre si. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 24 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ


='rnlenda.a estructura cristalina del mineral ornblenda est% basada en cadenas dobles de tetraedros, enla4ados por los iones de ierro y magnesio comunes a todos los ferromagnesianos y por iones de calcio, sodio y aluminio. El color de la ornblenda va tambi#n de verde oscuro al negro, como el de la augitaK su raya es incolora, su peso específico es de 0.2, y tiene dos direcciones de clivaje formando %ngulos de apro&imadamente F
Foo& 0ineral 2orn!lenda

M,/a!.os minerales de (ica ace ue las rocas brillen. Generalmente se les encuentra en las rocas ígneas tales como el granito y las rocas metamórficas como el Esuisto. =rillan porue la lu4 se refleja en sus superficies planas, ue es donde el mineral se fractura a lo largo de su endidura plana. Estos minerales se fracturan tan facilmente a lo largo de de sus endiduras, ue algunos cristales se an fracturado en mucísimas capas ue parecen p%ginas de un peue3o libro. os americanos de la #poca colonial usaban estas Rp%ginasS de cristales de mica como vídrio para sus ventanas

Mu!/'",4a.Esta mica blanca, tiene la misma estructura cristalina b%sica de la biotita, pero en la muscovita cada par de l%minas de tetraedros est% firmemente cementada por iones de aluminio. ;in embargo, como en la biotita, las ojas dobles est%n d#bilmente unidas por ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 25 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ


iones de potasio a lo largo de los cuales se desarrolla f%cilmente el clivaje. El color de la muscovita en bloues gruesos es amarillo claro, caf#, verde o rojo. ;u peso específico varía de 2.? a 0.1.

$,'4,4a.a biotita es una mica, en la biotita los iones son de ierro y magnesio. Estas l%minas dobles b%sicas de mica est%n, a su ve4, unidas d#bilmente por iones positivos de potasio. as l%minas de biotita o de cualuier otra de las micas se pueden desojar f%cilmente, por ue e&iste un clivaje perfecto a lo largo de las superficies de esos d#biles enlaces de potasio. a biotita en bloues gruesos es, por lo com5n, de color verde oscuro, y de caf# a negro. ;u peso específico es de 2.? a 0.2.

Foo& 0inerales 0ICA(

Foo& 0ineral 3ioia

An9'le!.-



(ineral del grupo de los ionosilicatos. uímicamente, los anfíboles son silicatos ue contienen los mismos tipos de elementos ue los piroxenos pero tambi#n contienen grupos idro&ilo '+). $resentan %bito generalmente alargado o acicular y se encuentran fundamentalmente en las rocas ígneas y metamórficas

Felde!6a4'!. Aluminosilicatos de potasio, sodio, calcio o bario.

;e presentan como cristales aislados

o en masas y componen mucas rocas ígneas y metamórficas. ;on los minerales m%s abundantes y ocupan casi la mitad del volumen de la corte4a terrestre. ;us variedades, consideradas en su conjunto, constituyen la m%s abundante y difusa familia de minerales ue se cono4can. os feldespatos tienen gran inter#s científico por componer gran n5mero de rocas y porue, mediante su estudio, es posible comprender los mecanismos uímico-físicos ue an intervenido en la formación de la litosfera.

os nombres ue se an dado a los feldespatos son rtoclasa y plagioclasa. Esta 5ltima, a su ve4, se a subdividido en dos mineralesK albita y anortita. /ada uno de ellos representa los Rmiembros finalesS de la secuencia. a ortoclasa es el feldespato pot%sicoK la albita contiene sodio y la anortita, calcio. El nombre ortoclasa se deriva del griego ortos, RrectoS y Nlasis, RroturaS, porue los dos cruceros dominantes se intersectan en %ngulo recto cuando se rompe un peda4o de ortoclasa. El aluminio sustituye al silicio en cada cuarto tetraedro y los iones positivos de potasio corrigen el deseuilibrio el#ctrico. a raya de la ortoclasa es blancaK su color es blanco, gris o rosado y su peso específico es de 2.F>. (os feldespatos)plagioclasa 'Rrotura

oblicuaS), se llaman así porue tienen planos de

clivaje intersectados a unos ?

aluminio sustituye al silicio en cada cuarto tetraedro, y los iones positivos de sodio corrigen el deseuilibrio el#ctrico. El peso específico de la albita es 2.<2. En la anortita, el aluminio reempla4a al silicio en cada segundo tetraedro y los iones positivos de calcio originan el deseuilibro el#ctrico. El peso específico de la anortia es 2.><. mbos feldespatos plagioclasa pueden ser incoloros.

=lancos o grises, aunue algunos

ejemplares muestran un juego de colores llamado opalescencia.

Foo& 0ineral Anoria

Foo& 0ineral 4roclasa

Cuar>'.El cuar4o a veces llamado tambi#n sílice, es el mineral mas com5n ue forma rocas, compuesto e&clusivamente de tetraedros de silicio-o&igeno. /ada ion de o&igeno ue compartido con los iones de silicio adyacentes, lo ue implica ue ay dos iones de o&igeno para cada uno de silicio. Esta relación est% representada por la fórmula ;i 2 Es peso específico del cuar4o es 2,


El cuar4o usualmente se presenta de color umo a incolora pero mucas variedades m%s raras incluyen colores p5rpura o violeta, amatista roji4o o 6osado, cuar4o rosa, umo dos tonos de amarillo a caf#, como el cuar4o aumado y el cuar4o lecoso. Esta diferencias de color se deben a otros elementos ue aparecen como impure4as, los cuales no afectan la estructura cristalina del cuar4o.

Foo& 0ineral C5ARZ4

Ó3,d'! M,nerale!. os ó&idos minerales est%n formados por la unión directa de su elemento con el o&igeno. ;on minerales relativamente simples, en comparación con los silicatos, de estructuras m%s complicadas. os ó&idos minerales son. $or lo com5n, m%s duros ue cualuier otra clase de minerales, e&ceptuando los silicatos, y son m%s pesados ue otros, e&cluidos los sulfuros

Car'na4'! y !ul9a4'! 5,nerale!. a combinación de un ion de calcio con uno de carbono-o&ígeno produce carbonato de calcio, /a/0, ue en su forma mineral se conoce con el nombre de calcia. Este mineral es el componente principal de la roca sedimentaria com5n, llamada caliza. El otro ion complejo es el '; :), combinación de un ion de a4ufre con cuatro de o&ígeno. Este ion se combina con otros para formar sulfatos, por ejemplo, se enla4a con un ion de calcio, para formar sulfato de calcio, /a; : , ue es el mineral an%idrita. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 29 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ


Cal/,4a.Est% compuesto principalmente de carbonato de calcio. 7espu#s del cuarzo, es el m%s abundante de todos los minerales de la !ierra. Es el constituyente elemental de distintos tipos de rocas sedimenarias 'cali/as, ra*erinos), o meamórficas 'mármoles , es$uisos calc%reos). ;u importancia industrial

radica en ue es la materia prima para la preparación de la cal.

Foo& 0ineral CALCI1A

7.- OR)ANIZACIÓN DE LOS MINERALES. ;abemos ue los minerales son combinaciones especiales de elementos o compuestos en el estado sólido, pero aora podemos completar nuestra definición de lo ue es un mineral 1. Es un elemento o compuesto inorg%nico en estado sólido, ue se presenta naturalmenteK 2. !iene una composición definidaK 0. $osee una estructura cristalina 5nicaK y :. (uestra ciertas propiedades físicas como consecuencia e su composición y de su estructura cristalina.



La escala de dure/a m%s conocida mundialmente es la de 0o6s, ue consta de 1

minerales tomados como patrones :

Tabla: Escala de Mohs

Den!,dad rela4,"a de la! r'/a!.as densidades de las diferentes rocas varía desde 2.< en las rocas con abundante sílice y ue, por lo tanto, contiene cuar4o y feldespatos como minerales primarios o principales asta 0.: en las rocas b%sicas y ultrab%sicas ue contienen menos sílice pero mas magnesio y ierro. as rocas con intersticios, resultado de los procesos en ue se formó originalmente la roca o de su desgaste posterior en la superficie, tienen una densidad relativa menor. Estos intersticios acen ue la roca sea mec%nicamente d#bil, de modo ue la densidad relativa de una roca y la comparación con el valor esperado para una muestra del mismo tipo, pero no intemperi4ada, indican la resistencia de la misma. Esta es una de las pruebas geot#cnicas est%ndar con muestras de roca.

7.(. DESCRIPCIÓN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS.as rocas sedimentarias pueden serB detríticas terrígenas, uímicas, biouímicas y org%nica



as rocas detríticas terrígenas son auellas ue est%n formadas por fragmentos de minerales o rocas pree&istentes. ;on resultado de procesos din%micos, aunue tambi#n pueden estar influidas en menor medida por otros procesos uímicos o biouímicos. En las rocas detríticas terrígenas se distinguenB •

•

Clasos , o conjunto de granos en contacto o no formando un arma4ón. 0ar%/ , o granos finos como limos y arcillas ue se encuentran situados entre los

clastos. •

•

Cemeno, o depósito uímico ue mantiene unidos la matri4 y los clastos. ,oros , o malla ue mantiene interconectada o no los espacios vacíos.

a te&tura de las rocas sedimentarias es la relación ue e&iste entre sus distintos elementos. $or el aspecto superficial, tama3o granular, forma, redonde4, etc. se pueden clasificar en conglomerados, areniscas y lutitas 'limos y arcillas de grano muy fino).

C'ngl'5erad'!. -

os conglomerados son rocas sedimentarias formadas por consolidación de cantos, guijarros o gravas, de fragmentos superiores a : mm 'si los granos son entre 2 y : mm. se denomina microconglomerado), englobados por una matri4 arenosa o arcillosa y con un cemento de grano fino ue los une 'cali4a o silícea).



Los conglomerados son rocas sedimenarias formadas #or consolidación +soldadura de canos" gui7arros o gra*as redondeados

$re/?a!.as brec%as son conglomerados ue se forman en los tramos altos de los ríos a base de cantos grandes y angulosos, los cuales no se an visto sometidos al desgaste producido por un transporte prolongado. 7e estructura similar pero de origen diferente son las denominadas brec%as de escollera; #stas se forman al pie de los acantilados por la acción del oleaje. ;e distinguen mucas variedades de brecasB calc%reas, osíferas, etc.

La! areniscas.6oca de origen mec%nico, de granulado grueso. Est% formada por masas consolidadas de arena unidas por un cimentador . ;u composición uímica es la misma ue la de la arena, por lo ue la roca est% compuesta esencialmente de cuarzo. El material cimentador ue mantiene unidos los granos de arena suele estar compuesto por sílice, carbonato de calcio

u óxido de %ierro. El color de la roca est% determinado seg5n el material

cimentadorB los ó&idos de ierro generan arenisca roja o pardo roji4a y los otros producen arenisca color blanca o gris%cea. ;e utili4a en la construcción y sirve como depósito natural de petróleo y gas .



Estas rocas sedimentarias cuyos granos poseen un di%metro inferior a 2 mm. ;e trata de arenas cementadas en una matri4 ue, aunue puede ser de naturale4a muy variada, es generalmente silícea. a permeabilidad de estas rocas depende del n5mero y tama3o de los poros ue se intercomunican. as areniscas se clasifican en cuatro tiposB *rtocuarcitas, arcosas, grauvacas y molasas.

La! /uar/,4,/a.-@R'/a Aren,!/a ;on areniscas detríticas bien estratificadas formadas casi e&clusivamente de granos de cuar4o 'asta el CO de cuar4o). Est%n escasamente cementadas a base de sílice.

La! ar/'!a!.- @R'/a Aren,!/a ;on areniscas detríticas muy poco estratificadas, en las ue predominan sobre las arcillas el cuar4o 'entre un : y un ?O de cuar4o) y los feldespatos. $oseen un cemento de tipo calc%reo.

La! grau"a/a!.- @R'/a Aren,!/a ;on areniscas detríticas, generalmente de origen marino, en las ue predominan las arcillas y feldespatos sobre el cuar4o. ;e forman en condiciones de r%pida erosión, transporte y deposición, lo cual impide ue se alteren los componentes arcillosos. os límites de su composición son muy variados. El cemento es de tipo arcilloso.



Foo& Roca Arenisca Cuarciia

Foo& Roca Arenisca Arcosica

La! lu4,4a!.- @limonias y arcillias ;on rocas detríticas de grano muy fino 'las arcillas tienen menos de ,2 mm.). Est%n cementadas por precipitación uímica, y su porosidad puede llegar a ser inferior al 1O cuando se produce la compactación de limos y arcillasK #stas 5ltimas tienen un alto valor económico. ;e distinguenB Arcillas caolínicas, arcillas esm$cticas, loess y margas.

Ar/,lla!.Es una roca sedimentaria cl%stica poco consolidada, constituida por silicato de aluminio idratado. a arcilla pura es el caolín +o arcilla c%ina, ue aparece en cristalitos en forma de escamas, es blanda y blanca con plasticidad variable y ue retiene su color blanco durante la cocción. as dem%s arcillas contienen impure4as, a las cuales deben su color, y varían en plasticidad, aunue todas son m%s o menos maleables y capaces de ser moldeadas cuando se umedecen con agua a arcilla tiene mucas aplicaciones industriales, debido a su plasticidad y a ue se endurece a temperaturas elevadas. ;e emplea para la fabricación de cemento, ladrillos, ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 35 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ


tejas, etc., así como en cer%mica y alfarería. lgunas variedades se emplean en la fabricación de productos refractarios

Foo& Arcilla 3lanca

Ar/,lla! /a'ln,4,/a!.as arcillas caolíniticas, presentan caolín por idrólisis de los feldespatos ue contienen las rocas graníticas. El caolín es susceptible de plasticidad cuando se le a3ade agua, por ello es 5til en la industria de la construcción. 7ependiendo de si lleva o no impure4as puede ser destinado a la fabricación de tejas y ladrillos, o para su utili4ación en alfarería.

Foo& Arcilla Caolin

Ar/,lla! e!58/4,/a! ' en4'n,4a!.-



as arcillas esm$cticas, tambi#n llamadas bentonitas en el %mbito de la industria, son materiales detersivos 'con capacidad de limpiar). ;u e&trema porosidad le permite absorber las grasas, por ello es muy utili4ado en varidos procesos industriales, por ejemplo como emulsionante. En la formación de estas arcillas tienen lugar materiales de origen volc%nico, aguas marinas e idrotermales.

:.- ROCAS
Car'na4ada!.-

as rocas carbonatadas est%n compuestas, principalmente, de carbonato c%lcico y c%lcico-magn#sico, cali4a, dolomía, y otros elementos de precipitación por las aguas mediante procesos uímicos o biouímicos. ;e distinguen las calizas detríticas, lumaquelas y coquinas , y encrinitas.

La! /al,>a!.) 6oca sedimentaria constituida por calcita +carbonato de calcio . ;e forma en ambientes marinos y de aguas dulces por precipitación uímica del carbonato c%lcico o a partir de organismos con esueleto calc%reo +protozoos, corales, moluscos /uando se e&pone a altas temperaturas da origen a la cal +óxido de calcio . a cali4a cristalina metamórfica se conoce como mármol .



;on rocas formadas por granos o fragmentos de carbonato del tama3o de arena y cimentados por cali4a. ;e distinguen las llamadas calcirruditas cuando los granos superan los 2 mm., y las calcarenitas si son entre ,< y 2 mm.

Foo& Roca Cali/a

Be!' y An?,dr,4a.El -eso o sulfato cálcico %idratado, y su estado anidro o desidratado la an%idrita o sulfato cálcico di%idratado, es un mineral muy abundante en la naturale4a. Es compacto

o terroso y muy blando. ;e denomina piedra de -eso o alez cuando se presenta en masas compactasK alabastro si es en estado granudo puro 'una roca blanca y trasl5cida)K y selenita o espeuelo si el yeso se muestra cristali4ado en l%minas. El yeso es un mineral muy utili4ado en la industria de la construcción, escultura, en la agricultura para acondicionar las tierras de labor, y 5ltimamente para la obtención de %cido sulf5rico. En ocasiones, los cristales de yeso presentan formas ue recuerdan los p#talos de una rosa 'rosa del desierto), sucede ordinariamente en 4onas des#rticas.



El yeso es un mineral muy a!undane en la naurale/a y de gran iner8s económico

L'! 4ra"er4,n'!.;on rocas sedimentarias formadas por precipitación de calcita en cursos de agua, fuentes, manantiales termales, etc. Es porosa y contiene restos de plantas e impresiones. !ienen el mismo origen ue las tobas calc%reas, pero #stas son menos duras.

E!4ala/4,4a! y e!4alag5,4a!.as estalactitas son concreciones de carbonato c%lcico ue penden de las grietas del teco en cuevas o grutas. ;e forman por la infiltración de aguas ue contienen altos niveles de sales calc%reas, silíceas, etc. $or su parte, las estalagmitas, son concreciones de sales como las ue forman las estalactitas, pero #stas se construyen sobre el suelo a partir de las gotas ue caenK si las estalactitas y estalagmitas se unen pueden formar columnas. 7.-

ROCAS OR)ANICAS.- @R'/a! Sed,5en4ar,a! as rocas org%nicas son auellas ue se an formado por la acción de los seres vivos. ;on los carbones y petróleos. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 39 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ

GEOLOGIA GENERAL : ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

L'! /ar'ne!.;on rocas sedimentarias de origen org%nico formadas principalmente por carbono amorfo acompa3ado de idrocarburos, compuestos org%nicos de naturale4a compleja 'gl5cidos como la celulosa y lignina), proteínas vegetales y materia inorg%nica. El origen del carbón se debe a una progresiva carboni4ación de las materias vegetales mediante procesos anaeróbicos 'en ausencia de o&ígeno). !ras uedar sepultados los restos vegetales en cuencas, las bacterias anaerobias producen reacciones ue transforman su componentes en %cidos 5micosK posteriormente se produce una compactación por presión en capas sucesivas, ue junto con la temperatura culmina en la carboni4ación. a forma de presentación del carbón es primordialmente en secuencias de capas ori4ontales, combinadas en forma alterna con otras rocas de origen sedimentario. unue en el periodo. a forma de clasificación de los carbones m%s utili4ada es la ue atiende a su contenido en carbono. sí, de mayor a menor se distinguenB turba, lignito, /ulla y antracita.

Los car!ones son rocas sedimenarias de origen orgánico cuya formación se remona al De*ónico

Tura.-


GEOLOGIA GENERAL :1 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

as turbas son depósitos de materias vegetales en descomposiciónK se trata del carbón m%s reciente 'entre un :F y <O de carbono), y constituye un primer paso en la carboni4ación natural. El color es m%s o menos pardu4co. ;u estructura es porosa, lo ue le permite conservar gran cantidad de agua 'asta un CO)K si se seca o pierde el agua se contrae, esto sucede si es e&puesta al aire.

L,gn,4'.El lignito 'de lignu o le3o) es un carbón fósil de formación reciente 'posterior a la ulla). ;e trata de un combustible de calidad media 'entre un < y >FO de carbono) como una turba fosili4ada pero de calidad superior a #sta. ;e locali4a en terrenos secundarios y terciarios. El lignito de te&tura terrosa se denomina tierra de sombraK e&iste otra variedad compacta llamada azabac%e de color negro, ue tiene utilidad en joyería por su capacidad para ser pulida.

=ulla.a %ulla es un carbón natural negro y brillante, ue contiene entre un ? y C O de carbono. !ambi#n contiene entre 0 y 2O de o&ígeno, y entre 1 y FO de idrógeno. ;e an formado en el /arbonífero a partir de los vegetales típicos de esa era, tales como euisetos, licopodios y elecos arborescentes. 7e ella se e&trae por destilación seca aluitranes, amoniaco y productos vol%tiles como gases de alumbradoK en forma seca se utili4a como combustible.

An4ra/,4a.a antracita es un carbón natural de muy alto poder calorífico 'posee un CFO de carbono). rde con muca dificultad pero desprende muco calor. Es m%s brillante ue la ulla y presenta una fractura concoidea. ;u formación se remonta a los primeros periodos de la era $rimaria. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 41 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ


.- DESCRIPCION DE ROCAS METAMORFICAS. as rocas metamórficas surgen por la transformación endógena de las rocas pree&istentes en el interior de la corte4a terrestre, es decir, auellas ue no se encuentran en estado fluido, aunue su origen sea ígneo o sedimentario. as rocas metamórficas pueden incluso ser fruto de la transformación de otras rocas tambi#n metamórficas, formadas en ciclos geológicos anteriores. 7ebido a esto, y tambi#n a ue en la corte4a e&isten gran cantidad de formaciones rocosas ígneas y sedimentarias, este tipo de rocas pueden ser de características muy variadas.

T,6'! de r'/a! 5e4a5r9,/a!.P,>arra!.as pizarras son rocas originadas por metamorfismo regional, a base de rocas sedimentarias arcillosas. ;on de color negro a4ulado y grano muy fino. ;u te&tura es esuistosa y se puede dividir f%cilmente en ojas delgadas y planas. 7eterminados tipos de pi4arra negra tiene utilidad en la construcción 'preferentemente como teja)K tambi#n eran utili4adas antiguamente como tableros de escritura en las aulas. ;e distinguen seg5n su estructura las pi4arras arcillosas , bituminosas, micáceas y cristalinas, entre otras. El proceso de metamorfismo produce la consolidación de la roca original y la formación de nuevos planos de e&foliación en los ue la pi4arra se divide en l%minas características, finas y e&tensas. (ucas rocas ue muestran esta e&foliación se llaman tambi#n, por e&tensión, pi4arras. a pi4arra aut#ntica es dura y compacta y no sufre meteori4ación apreciable.



Las #i/arras son rocas meamórficas originadas a #arir de rocas sedimenarias arcillosas

Foo& Roca meamórfica ,IZARRA(

F,l,4a!.as filitas , del latín filu 'ilo), son rocas metamórficas de características intermedias entre las pi4arras y los esuistos mic%ceos. En realidad, son muy similares a las pi4arras, pero se diferencian de estos en ue surgen por metamorfismo regional muy profundo, por ello su te&tura es de grano m%s grueso, con superficies satinadas por efecto de la clorita y las micas recristali4adas.

E!u,!4'!.-


GEOLOGIA GENERAL :: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

os esquistos, del griego scr%istós 'dividido), son cualuiera de las rocas originadas por metamorfismo regional ue presente estructura laminar, y aspecto pi4arroso y omog#neoK especialmente auellos cuyas superficies de e&foliación poseen brillos satinados. /ontienen minerales en granos grandes y mucos otros mic%ceos 'a la orientación de las micas se debe su brillo satinado), todos ellos distribuidos microscópicamente mediante alineaciones diferenciadas. 7entro del metamorfismo regional, los esuistos son el tipo de rocas m%s comunes y e&tendidas. ;eg5n la intensidad del metamorfismo y los minerales ue intervienen, se distinguenB esuistos arcillosos, arenáceos, ambibolíticos, cloríticos, micáceos, moteados, talcosos y verdes.

a roca esuistosa m%s com5n y, tras el gneis, roca metamórfica m%s com5n, es el esuisto de mica. ;e compone de mica, ue suele aparecer como biotita o moscovita, y peue3as cantidades de cuarzo. os esuistos ue contienen minerales accesorios importantes se caracteri4an por #stos. El esuisto granate-mica es un esuisto de mica ue contiene cristales de granate

Foo& Roca 0eamórfica E(95I(14

)ne,!e!.-


GEOLOGIA GENERAL :F ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

os gneises son rocas originadas por metamorfismo regional muy intenso, y de composición similar a los granitos y otras rocas feldesp%ticas 'la proporción de minerales ferromagn#sicos es mínima). ;e caracteri4an por tener los cristales de mica dispuestos en bandas m%s o menos paralelas, y una esuistosidad mal definida. ;i presentan cristales feldesp%ticos o cuar4os de gran tama3o, se denominan gneises glandulares o m%s corrientemente gneises de oo de sapo. as formaciones de gneises pueden consistir en grandes maci4os, como ocurre con los batolitos graníticos. os gneis reciben diferentes denominaciones en función de los componentes +gneis biotitico, moscovítico,

el origen 'ortogneis si es producto del metamorfismo de rocas

eruptivas y paragneis, si lo es de rocas sedimentarias)K o la te&tura 'por ej. gneis ocelares).

Foo& Roca meamórfica 'NEI((

An9,'l,4a!. (as ambifolitas son

rocas duras y tenaces, de color verde oscuro, originadas por un

metamorfismo de intensidad elevada a media, a partir de rocas magm%ticas b%sicas, como los gabros, y otras de origen sedimentario en menor proporción, como las cali4as. Est%n compuestas principalmente por anfibol '%ornblenda), feldespato 'en menor cantidad), cuar4o o mica. En el proceso de aumento de presión y temperatura, la ornblenda se ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 45 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ

GEOLOGIA GENERAL :< ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

torna inestable transform%ndose en piroxenos, o en eclogitas si tambi#n va acompa3ada por granate.

M0r5'le!.os mármoles 'del latín marmore), son rocas de grano fino o grueso compuestas por calcita y dolomita, originadas a partir de rocas cali4as sedimentarias por metamorfismo regional o de contacto. ;on de te&tura compacta y cristalina, y contienen generalmente sustancias ue le aportan colores diversos, mancas o vetas. ;on susceptibles de pulir, presentando gran atractivo ue le acen muy estimadas en la construcción y ornamentación. ;on famosos los yacimientos de /arrara, $irineo @ranc#s, (ontevideo, $ent#lico y $aros, entre otros. ;eg5n su te&tura, se distinguenB mármoles de brec%a, los ue est%n formados con fragmentos irregulares, fuertemente cementados con una pasta omog#neaK mármoles de brocatel , los ue presentan mancas y vetas de variados coloresK mármoles de estuario,

los blancos, sacaroideos y muy omog#neos, apreciados para su utili4ación en la construcción de estatuasK mármoles de lumaquela , los ue contienen gran cantidad de fragmentos de concas y otros restos fósilesK y mármoles de serpentino, los ue tienen parte de serpentina o presentan una te&tura similar a ella.


GEOLOGIA GENERAL :> ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Los mármoles son rocas meamórficas originadas a #arir de rocas cali/as sedimenarias $ue" #or ser susce#i!les de #ulimeno" son muy esimadas en la consrucción y ornamenación

Cuar/,4a!.as cuarcitas son rocas originadas por metamorfismo regional o de contacto, a partir de cuar4os 'areniscas, arcosas y grauvacas, entre un < y CO). ;on de te&tura granuda y color gris o blanco. $resentan tambi#n otros minerales secundarios muy variados, y en base a ello las cuarcitas se distinguen enB micáceas, feldespáticas, aluminosas, granatíferas, cloríticas y actinolíticas.

9.-

DESCRIPCIÓN DE LAS ROCAS I)NEAS.R'/a! 6lu4n,/a!.as rocas plutónicas 'en referencia a $lutón, dios de las profundidades subterr%neas en la mitología griega), son auellas ue se forman en las 4onas m%s internas de la corte4a terrestre, allí donde se originan las materias magm%ticas. as rocas plutónicas se clasifican de acuerdo con la proporción en minerales ferromagn#sicos ue contienen ' leucocratos y melanocratos). ;e distinguen los granitos, sienitas, dioritas, monzonitas, gabros y peridotitas.

)ran,4'!.El granito es una roca plutónica de te&tura granular, cristalina y muy dura. ;e compone esencialmente de cuar4os, feldespatos ' ortosa principalmente) y micas laminadas ' biotita principalmente, pero ue puede uedar sustituida por anfíbol o augita)K tambi#n puede contener otros minerales como magnetita, apatito, turmalina. ;u formación es fruto de


GEOLOGIA GENERAL :? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

una consolidación muy lenta en el interior de la corte4a terrestre, por lo ue puede considerarse como una roca primitiva 'se remonta a la Edad paleo4oica). /uando las masas graníticas alcan4an la superficie, sufren las presiones de fuer4as laterales ue le infieren roturas denominadas diaclasas, y ue tras ser sometidas a los efectos de los agentes e&ternos 'erosión), presentan lo ue se llama paisae granítico. El granito tiene gran importancia económicaK se utili4a preferentemente en la industria de la construcción.

Foo& Roca :gnea Inrusia 'RANI14

D,'r,4a!.as dioritas son rocas intrusivas formadas por plagioclasas 'entre FF y >O), omblenda y biotita 'entre 2F y :O). 6oca efusiva cristalina del grupo plutónico, de estructura parecida al granito, del ue se diferencia por la poca cantidad de cuarzo ue contiene. En general es de color gris o gris oscuro y tienen grano grueso. Est% compuesta principalmente por andesita, y a veces de %ornblenda, biotita, augita o una me4cla de cualuiera de estos. as especies m%s comunes de diorita contienen feldespato de plagioclasa. a diorita contiene un e&celente material para construcción y sustituye al granito en la construcción de monumentos y piedras ornamentales .


GEOLOGIA GENERAL :C ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

M'n>'n,4a!.as monzonitas son rocas intrusivas de composición intermedia entre el granito y la sienita. /ontienen biotita, %omblenda, augita, plagioclasa sódica y ortosa. ;e encuentran en lacolitos, filones y peue3os plutones.

)ar'!.os gabros son rocas intrusivas compuestas de plagioclasa cálcica y máficos 'augita, olivino, %iperstena y %omblenda). !ras su pulido tiene utilidad ornamental.

Los ga!ros son rocas #luónicas com#uesas de #lacioclasas y máficos

La! r'/a! "'l/0n,/a! eru64,"a! e9u!,"a! ' e34ru!,"a!.son auellas rocas endógenas de origen ígneo ue se forman por consolidación de los magmas ue ascienden a la superficie de la corte4a terrestre. !ienen lugar cuando los materiales fundidos y arrojados por los volcanes al e&terior, se enfrían y consolidan formando rocas con estructuras muy particulares 'porfídicas) y variada composición.

R,'l,4a.a riolita es una roca eruptiva de estructura vítrea y colores claros. $ertenece a la familia de los granitos, es decir, contiene cuar4os, feldespatos y biotitas. unue los piro&enos 'grupo de silicatos) son característicos de las rocas volc%nicas, la riolita los posee en


GEOLOGIA GENERAL F ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

menor proporción, probablemente por la diferencia en la temperatura de consolidación con el granito 'm%s alta ue en #ste).

Ande!,4a.as andesitas son lavas en las cuales la plagioclasa sódica es el constitutivo redominante. El cuar4o est% presente en la parte vítrea de la pasta. os ferromagnesianos comunes pueden ser biotita, ornblenda, augita e iperstena. En t#rminos generales, la andesita es la roca intermedia entre la riolita y el basalto. as andesitas son generalmente porfídicas en una pasta vítrea. rigenB a asociación riolitaTandesitaTbasalto sugiere ue estas rocas son productos de la cristali4ación normal de un magma m%fico originalmente omog#neo, o ue las andesitas pueden resultar de la solidificación del basalto por material sílico de la corte4a. 8soB a andesita suele utili4arse locamente como material de construcción

Trau,4a.a traquita 'del griego tracos o %spero al tacto), es una roca eruptiva de composición similar a la sienita. ;u estructura es porfídica pero rara ve4 vítrea. Est% formada por una variedad de ortosas 'feldespatos) llamada sanidina. Es de color claro, indicativo de su escase4 en minerales ferromagn#sicos. !iene utilidad en la industria de la construcción.

$a!al4'!.os basaltos son rocas eruptivas de color negro 'o verdoso) te te&tura porfídica 'en ocasiones tambi#n de te&tura vacuolar), ue est%n compuestos generalmente de piro&enos y plagioclasas. $ueden tambi#n contener olivino, o aparecer accesoriamente otros minerales como biotita, apatito, magnetita y ornblenda.


GEOLOGIA GENERAL F1 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(.- ROCAS ORNAMENTALES. /on toda seguridad, no ay en los laboratorios de /iencias un material peor utili4ado ue las colecciones de rocas. os estuces ue venden las casas comerciales acostumbran a contener RcinitasS de cinco centímetros de di%metro, donde a duras penas pueden verse los minerales constituyentes, y de ning5n modo las características te&turales y estructurales. $ara una ense3an4a de la petrología m%s digna y sensata, acemos las siguientes recomendacionesB •

;alir al campo y perder el miedo a los afloramientos rocosos. /oger muestras ue abulten, al menos como un pu3o. 'En nuestra 4ona, al menos, puede conseguirse cualuier tipo de rocas sedimentarias sin alejarse demasiado del nstituto)

•

cudir a un taller de cantería. llí suele aber una 4ona o contenedor dedicada a escombrera, donde se depositan los RretalesS ue sobran de sus pie4as destinadas a la venta. Esos retales pueden tener decenas de centímetros de tama3o, y suelen estar cortados, y a5n a veces pulidos. (ejor, sin ninguna duda ue las ue se venden en las colecciones de rocas en los cat%logos de material de ciencias naturales. os canteros, adem%s, no suelen mostrar problemas y permiten llevarse numerosas muestras.

•

;alir por la localidad aciendo un recorrido de rocas ornamentales. @acadas, portales, pelda3os y cementerios son espl#ndidos muestrarios de rocas cortadas en grandes plancas y pulidas.

;e recomienda las tres cosas a la ve4, con las descripciones de las rocas ornamentales ue emos encontrado en las facadas 'En realidad, las facadas de cualuier ciudad est%n ecas de estos mismos tipos de rocas) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 51 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ


(-Tra"er4,n'. 6oca sedimentaria constituida por calcita en un porcentaje de casi un 1O. El resto minerales de arcilla y ó&idos de ierro. ;eg5n la clasificación de @olN la roca es una micrita, y en algunos cortes dismicrita, debido al cemento esparítico ue a crecido en las ouedades. /omo estructuras sedimentarias se reconocen a simple vista laminaciones paralelas y abundante porosidad causada por la descomposición de los restos vegetales alrededor de los cuales precipitó el carbonato. /omo estructuras tectónicas se encuentran algunos estilolitos. unue las raíces vegetales alrededor de las ue cristali4ó carbonato c%lcico an desaparecido, uedan algunos moldes e&ternos en los ue se reconocen los tejidos vegetales originales. ;u origen es continental y se debe a la precipitación de calcita alrededor de restos vegetales ue luego desaparecen, siendo #sta la causa de la porosidad abundante de la roca. os uecos suelen rellenarse en los talleres de cantería con resinas o pegamentos especiales para darle consistencia.

Foo& 1ra*erino

*-Cal,>a F'!,l9era. /ali4a constituida por calcita en un CCO, el resto son ó&idos de ierro. ;eg5n la clasificación de @olN es una biomicrita. $resenta algunas recristali4aciones a esparita. En esta cali4a abundan los restos de bivalvos y gasterópodos. /omo estructuras tectónicas



e&iste alg5n estilolito. a roca tiene su origen en sedimentos de plataforma con escasa agitación.

Foo& Cali/a 4rnamenal

1-M0r5'l 6oca metamórfica constituida por calcita, dolomita. Esta roca presenta una te&tura brecoide de origen tectónico. $arecen e&istir tambi#n direcciones preferentes en las ue est%n orientados los clastos. ;u origen est% en cali4as metamorfi4adas y brecificadas por causas tectónicas. as bandas oscuras se deben a la presencia original de capas margosas ue durante el metamorfismo se transforman en otros silicatos.

Foo& 0ármol 4rnamenal

2-)ran,4'.


GEOLOGIA GENERAL F: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

6oca ígnea intrusita o $lutónica constituida por cuar4o, feldespato pot%sico y mica. !ambi#n est%n presentes las plagioclasas. ;u te&tura es olocristalina y granuda.

Foo& Roca 'ranio 4rnamenal


GEOLOGIA GENERAL FF ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

CAPITULO II (.- PLANOS )EOLÓ)ICOS B )EOTGCNICOS Plan'! )e'lg,/'!. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 55 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ

GEOLOGIA GENERAL F< ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

En los planos geológicos se registra la información acerca de las clases de roca de una 4onaK en los planos geot#cnicos, las propiedades físicas de las mismas y, en general, son m%s 5tiles para el ingeniero civil ue se interesa m%s por el comportamiento mec%nico de las rocas ue por su denominación científica. En los planos geológicos, usualmente, se se3alan las rocas superficiales, pero con fines específicos como la minería, e&ploración petrolera y construcciones subterr%neas, es mejor registrar la información de los sondeos con la finalidad de acer mapas del subsuelo. En mucos países est%n a la disposición del p5blico mapas geológicos comunes en una amplia gama de escalasK por ejemplo desde 1B1, asta 1BF ue es lo mejor para cuestiones geológicas regionales en general.

$ara la ingeniería de la construcción, estos mapas publicados son

insatisfactorios normalmente, debido a ue la escala no es lo suficientemente grande como para incluir mucos datos geológicos. El ingeniero civil se interesa por la geología del lugar de construcción, pero no tanto por las rocas de la 4ona circundante. En consecuencia se acen levantamientos geot#cnicos especiales, con la finalidad de registrar todos los detalles ue pueden ser 5tiles cuando se dise3e el proyecto y cuando los trabajos se encuentren ya en desarrollo.

El terreno se encuentra cubierto por una capa superficial de roca intemperi4ada, con espesor variable, depósitos fluviales y detritos de roca producidos por la acción del ielo o el vientoK depósito superficial formados por material transportado y las formaciones de roca sólida, ue se locali4an abajo.

Estas formaciones pueden estar compuestas

realmente por material rocoso sin consolidar como arcilla o arena, pero son de edad muco m%s antigua con relación al material transportado superficial, el cual se a venido produciendo durante los 5ltimos dos millones de a3os apro&imadamente.. $ara reali4ar los levantamientos geológicos, se efect5an lo siguienteB 1. ;e reali4a un levantamiento topogr%fico de la 4ona de estudio. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 56 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ

GEOLOGIA GENERAL F> ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2. ;e ace un mapeo geológico de toda la 4ona, en donde se todos los datos referentes a los afloramientos, empleando símbolos o diversas coloraciones para las diferentes clases de rocas, se miden rumbos 'dirección de los estratos) y bu4amientos 'inclinación de los estratos con respecto a la ori4ontal) de la rocas estratificadas y toda la información relevante se anota en una libreta de campo 'tambi#n se mide espesor de las capas), adem%s se debe muestrear los afloramientos para posteriormente tomar una decisión sobre los tipos de roca ue deben incluirse en el plano final, es decir, una decisión basada en la clasificación de rocas. dem%s se deben ubicar en el plano la presencia de las diferentes estructuras geológicas ue se observen en dica 4ona 'fallas, fracturas, discordancias, pliegues, etc.). 0. El siguiente paso es marcar los límites o contactos entre los diferentes tipos de roca. 8n límite geológico es una superficie ue separa rocas de diferentes clases +ay m#todos para acer planos geológicos, posiblemente menos precisos pero m%s r%pidos, basados en fotografías a#reas y dibujo estereoscópicos. simismo se pueden acer planos geológicos globales mediante levantamientos por im%genes de sat#lite. El mejor m#todo para comprender las estructuras geológicas, es practicar mediante el dibujo de secciones transversales en los planos geológicos, luego describir los procesos por los ue a pasado la 4ona en t#rminos de los periodos de sedimentación, levantamiento, erosión, intrusión ígnea y la secuencia de fallamiento.

Plan'! )e'48/n,/'! .;e les denomina planos geológicos de ngeniería. os planos a escala peue3a se utili4an para los levantamientos superficiales o de 4onasK los planos ecos a escalas de 1B12F y 1BF son por lo com5n usados para levantamientos de una 4ona. En los planos geot#cnicos se ubican y detallan las propiedades mec%nicas de las rocas y suelos las cuales son m%s importantes para el estudio geot#cnico, ue las ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 57 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ

GEOLOGIA GENERAL F? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

descripciones y clasificaciones científicas basadas en principios uímicos y mineralógicos. os plano geológicos dan información sobre el tipo de roca, pero no incluyen información sobre los aspectos físicos y mec%nicos como el intemperismo, fracturamiento, aunue se incluyen en ocasiones el clivaje y otras estructuras lineales para 4onas rocosas sometidas a esfuer4os y deformaciones altas, como los esuistos. as propiedades de las rocas y suelos ue se pueden incluir en los planos geot#cnicos son las siguientesB 1. +idrologíaB $lanos idrológicos 2. Grado y profundidad de intemperismo 0. $rofundidad de la cabecera de la roca. :. 6euisito para cimentacionesB placas rígidas, e&cavación refor4ada, cimentaciones normales co e&cavación F. $robabilidades de desli4amientos o terremotos <. nestabilidad de pendientes, susceptibilidad a los desprendimientos. >. Donas de alto esfuer4o tectónico, causado por movimientos orog#nicos. ?. 7iscontinuidades C. 6esistencia, porosidad y permeabilidad. 1. 7istribución del tama3o de partículas 'suelos). 11. ímites de tterberg e índice de plasticidad. 12. 7escripciones litológicas de las rocas, depósitos superficiales de origen glacial y de otros tipos, incluyendo a veces espesores de los depósitos. 10. $lanos geomorfológicosB topografía y origen, edad de las unidades individuales geomórficas. 1:. @actores Geodin%micosB rapide4 de erosión y sedimentación, y otros procesos como desli4amientos, sismicidad, cambios en volumen de los suelos 'factor de abundamiento) y movimiento de dunas de arena. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 58 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ

GEOLOGIA GENERAL FC ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1F. $lanos de documentaciónB registro de las fuentes de información geot#cnicas de la 4ona, distribución de po4os de sondeos y tipo, fecas, voladuras de rocas, registros de e&tracción de minerales. 1<. 6ellenosB Efectuadas en 4onas urbanas donde se est%n aciendo nuevas construcciones, edad de los rellenos. 1>. Ungulos de pendientes. 1?. $lanos de sopacasB íneas de unión de puntos de igual espesor de depósito o tipo de roca. 1C. !ra4ado estereogr%fico 'red estereogr%fico) del bu4amiento de planos de diaclasas, fallas y otros elementos ue forman planos en las masas rocosas. 2. Doneamiento geológico de ingeniería. os símbolos utili4ados en los planos geot#cnicos incluyen coloración, sombreado, líneas paralelas, acurado, letras y n5meros para dar valores de medición real. !ambi#n, ay símbolos especiales para indicar la locali4ación de po4os de perforación, dirección de clivaje, ecado, etc. 8na dificultad mayor en la preparación de planos geológicos es la demostración de espesores variables de depósitos multiestratificados sobre un tipo variable de leco rocoso, con una superficie ondulada de la cabecera de la roca.

De!/r,6/,n L,4'lg,/a U4,l,>ada en )e'4e/n,a. El reuerimiento para los fines geot#cnicos es un informe sobre la resistencia y comportamiento mec%nico de las masas rocosasK el verdadero nombre geológico de la roca no tiene gran importancia, pero a5n se asienta en las descripciones geot#cnicas por ue la composición uímica y mineralógica de la roca determina su comportamiento frente al intemperismo bajo diferentes condiciones clim%ticas. a masa rocosa se describe en t#rminos de índices. lgunos de estos son puramente descriptivos, por ejemplo, el color, la te&tura, el estado de ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 59 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ

GEOLOGIA GENERAL < ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

intemperismo, etc.K los dem%s se miden in situ o mediante pruebas de laboratorio, por ejemplo, la porosidad, resistencia, densidad relativa, o se basan en las características a gran escala dentro de la masa rocosa como son el fracturamiento, clivaje, planos de debilidad, así como los planos de estratificación en las rocas sedimentarias. a mec%nica de rocas.- Es la ciencia ue intenta describir y predecir las propiedades y el comportamiento de las masas rocosas. a mec%nica de ;uelos.- Estudia el material granular y las arcillas, ue se le conoce generalmente como Rroca suave R entre los geólogos.

*.- ESTRUCTURAS )EOLÓ)ICAS $ara una mejor comprensión del comportamiento de una obra civil en una determinada 4ona, se desea conocer las estructuras geológicas y discontinuidades de las rocas yVo suelos donde uedara asentada la estructura como sonB pliegues, fallas, diaclasa o juntas, fracturas, planos de estratificación, discordancias. a geología estructural es la rama de la geología ue estudia las estructuras geológicas presentes en la corte4a terrestre. En los estudios geológicos de esta naturale4a se reali4a la identificación y an%lisis de las principales estructuras geológicas, y su reconocimiento, para luego efectuar los planos geológicos y geot#cnicos del %rea de inter#s donde se empla4ara la construcción de una obra de ingeniería civil.


GEOLOGIA GENERAL <1 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

)EOLO)IA ESTRUCTURAL E!4ud,a

ESTRUCTURAS )EOLO)ICAS

Para

DESCRI$IRLAS B CARACTERIZARLOS

y C'n!4ru,r

PLANOS )EOLO)ICOS

PLANOS )EOTECNICOS

Iden4,9,/a/,n y an0l,!,! de la! 6r,n/,6ale! e!4ru/4ura! ge'lg,/a!./omo parte fundamental de cualuier estudio de estructuras geológicas presentes en un 4ona, se deben distinguir los tipos de estructuras ue est%n presentes en la roca. ;u objetivo es identificar sus características e influencia en aspectos de seguridad tales comoB •

a inestabilidad de un talud o t5nel por presencia de una falla 'en este caso se debería contemplar la posibilidad de fortificar)

•

a tendencia estructural definida con un plegamiento.

•

a secuencia de encendido para ue las operaciones de voladura de rocas sean m%s eficientes, al e&istir planos de discontinuidad ya formados.



ESTRUCTURAS )EOLO)ICAS

FRACTURAS

DIACLASAS

S'n

S'n

S'n

S'n

FRACTURAS EN LAS ROCAS S,n de!6la>a5,en4'

FRACTURAS EN LAS ROCAS S,n de!6la>a5,en4'

FRACTURAS EN LAS ROCAS C'n de!6la>a5,en4'

Ondula/,'ne! en l'! e!4ra4'! r'/'!'! !ed,5en4ar,'!

FALLAS

PLIE)UES

DISCORDANCIAS

S'n

In4erru6/,n en la !e/uen/,a e!4ra4,gr09,/a

a mayoría las rocas de la corte4a terrestre muestran varios tipos de planos geológicos, los ue se puede agrupar en dos grandes categoríasB •

@oliaciones primarias, ue son las estructuras ue se originan antes de la litificación o formación de rocas. $or ejemploB estratos, flujo magm%tico.

•

@oliaciones secundarias, ue son auellas ue se originan despu#s de la litificación, ya sea debido a fuer4as tectónicas presentes en la corte4a terrestre 'por ejemplo, diaclasas, fallas, fracturas, plegamientos y discordancias) u otras causas, como por ejemplo, grietas de enfriamiento y estructuras sedimentarias 'grietas de resecación). En varias regiones del $er5 se encuentra m%s de una fase tectónica, lo ue revela la formación de las rocas en diferentes momentos.



Foo& 'rieas de resecación

Or,en4a/,n de un 6lan'.$ara definir matem%ticamente la orientación de un plano 'medido en grados) en la naturale4a se recurre a las propiedades deB

D,re//,n de ,n/l,na/,n.a dirección de inclinación marca acia dónde se inclina el plano, o la proyección ori4ontal de la línea del m%&imo pendiente.

Ru5'.El rumbo es la línea ori4ontal de un plano y se puede definir como la línea ue resulta de la intersección del plano geológico por un plano ori4ontal.

$u>a5,en4'.El bu4amiento de las estructuras geológicas, mide el %ngulo ue e&iste entre el plano de estratificación y el plano ori4ontal.

Fra/4ura!.Es un t#rmino general para cualuier rotura en una roca, sea esto causa o no de despla4amiento, debido a esfuer4os de tensión. as fracturas tienen una abertura mayor ue las fisuras. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 63 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ

GEOLOGIA GENERAL <: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

;on una manifestación de la intensidad y dirección de los movimientos tectonicos, su estudio se reali4a cuantificando sus orientaciones 'mediante la roseta de fracturas) y desarrollo 'densidad). En una 4ona de ci4alla se presentaran en mayores cantidadesK tambi#n, es preciso determinar si tienen o no relleno de materiales consolidados o no consolidados, y ue características presentan estos

D,a/la!a!.;on estructuras geológicas paralelos a la superficie en la dirección de menor presión, se a visto ue la distancia entre fracturas aumenta e&ponencialmente con la profundidad. Estos se conocen como diaclasas en capas 'Rseeting jointsS) o fracturas de e&poliación, porue no son de origen tectónico. 6ompen la roca en placas como capas o lentes ancos uno encima del otro 'lajeamiento). !ambi#n las diaclasas, ue uiere decir juntas, son fracturas en las rocas ue no presentan despla4amiento transversal ue sea detectable, sólo manifiestan un poco de movimiento e&tensional. as diaclasas son las fracturas m%s frecuentes y se presentan en todos los tipos de rocas, especialmente, al nivel de la superficie y tambi#n a grandes profundidades. Estas fracturas pueden tener dimensiones ue se e&tienden desde algunos milímetros asta unos pocos metros. *ormalmente se presentan en una masa rocosa, en la ue se pueden observar grupos de diaclasas -estructuras paralelas o subparalelas- yVo sistemas de diaclasas ue corresponden a auellas ue se cortan entre sí en %ngulos definidos, y tienen una cierta simetría. lgunas diaclasas est%n rellenas con calcita u otros minerales


GEOLOGIA GENERAL
Foo& Diaclasa en un maci/o rocoso 3.- TIPOS DE DIACLASAS.

as diaclasas corresponden a foliaciones secundarias, tanto de origen tectónico como noque no tienen desplazamientos. Entre ellas se distinguenB tectónico, pero que

•

F,!ura! de en9r,a5,en4' B las ue se originan durante el enfriamiento de una roca magm%tica. /omo el material caliente ocupa m%s espacio ue la misma cantidad de materia fría, al enfriarse enfriarse el magma, se producen fracturas por la diferencia diferencia de volumen ue se produce.

•

)r,e4 )r ,e4a! a! de de!e de!e/a/ /a/,n ,nB dura durant ntee la dese deseca cacción ión de un barr barroo o lodo lodo bajo bajo condiciones condiciones atmosf#ricas atmosf#ricas determinadas determinadas 'seuedad, alta temperatura, radiación radiación solar), al evaporarse el agua o la umedad contenida en #l, disminuye el espacio ocupado por el material 5medo y la superficie se rompe en polígonos.

•

F,!ura! de 4en!,n gra",4a/,'nal 'origen tectónico)B sobre estratos inclinados se puede observar bajo algunas condiciones, condiciones, un desli4am desli4amiento iento de las masas rocosas acia abajo. l comien4o de este fenómeno se abren grietas paralelas al talud.


GEOLOGIA GENERAL << ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Figura& Diaclasamieno en roca ,i/arra +La7eamieno

Falla!.a falla corresponde a la fractura ue se presenta en las rocas a lo largo de las cuales a tenido lugar un movimiento o despla4amiento. Este movimiento produce un plano o 4ona de falla, ue pueden alcan4ar un anco ue va desde milímetros asta los cientos de metros. !ienen gran importancia y trascendencia y son susceptibles de ocasionar graves y lamentables problemas en ingeniería civil, ya ue pueden determinar la e&clusión de un empla4amiento por ra4ones de seguridad, o condicionar la vialidad de un proyecto por ra4ones t#cnicas yVo económicas os movimientos o despla4amientos 'salto total) pueden ser peue3os 'milímetros) o muy grandes llegando a alcan4ar los cientos de Nilómetros.


GEOLOGIA GENERAL <> ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Foo& Falla en un maci/o rocoso

El movimiento en las fallas produce algunas estructuras o rocas especiales llamadas estrías, arrastres, breca de falla, milonitas y diaclasas plumosas. Estas estructuras se pueden usar usar como indicado indicadores res directos de falla fallas. s. ;eg5n la dirección del despla4amiento vertical se pueden distinguir dos grandes grupos de fallasB @alla normal y falla inversa. •

Falla! n'r5ale! ' gra",4a/,'nale!.;on auellas fallas en las ue el bloue de teco se despla4a acia abajo en relación con el bloue de muro. '=loue de teco es el m%s cercano a la persona, ver figura anterior).

Figura: Falla Normal

•

Falla! ,n"er!a! y /aalga5,en4'.-


GEOLOGIA GENERAL
;on las fallas con despla4amiento vertical en las ue el bloue de teco se mueve acia arriba con respecto al bloue del muro, por lo ue reflejan un acortamiento de la corte4a. ;e denominan fallas inversas a las ue tienen bu4amientos superiores a :FP y cabalgamientos a auellas cuyo bu4amiento es menor a :FP. as fallas inversas de alto %ngulo 'casi CP) suelen ser peue3as en cuanto al despla4amiento 'centímetros) y acomodan despla4amientos locales en regiones dominadas por otros tipos de fallas y aparecen en entornos torsionales.

Figura& Falla In*ersa

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Falla! /'n de!6la>a5,en4' ?'r,>'n4al !ambi#n denominadas desgarres, son las fallas en las ue el despla4amiento dominante es ori4ontal y paralelo a la dirección de la superficie de la falla. $or su gran tama3o y naturale4a lineal, mucas de ellas tienen una tra4a visible a lo largo de una gran distancia. /onsisten en una 4ona de fracturas apro&imadamente paralelas, cuyo anco puede ser superior a varios Nilómetros.

Re/'n'/,5,en4' de 9alla! en 4erren'.-


GEOLOGIA GENERAL
$ara reconocer fallas en terreno es necesario identificar una serie de características del terreno mismo como las siguientesB

De!6la>a5,en4' El despla4amiento de una unidad o estructura geológica indica ue e&iste actividad tectónica, y los despla4amientos tectónicos en el terreno marcan siempre una falla.  veces, se suele confundir un despla4amiento con la estratificación normal del terreno, sobre todo si las capas tienen una inclinación o se confunden con accidentes morfológicos.

Figura& Des#la/amieno

E!4ra!.;on las líneas finas ue se distinguen sobre un plano de falla. Estas líneas indican adem%s la orientación del despla4amiento y mucas veces el sentido. ;e encuentran en casi todos los lugares y su reconocimiento es f%cil.

Arra!4re!.-


GEOLOGIA GENERAL > ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

/erca de una falla las rocas pueden deformarse pl%sticamente, y es posible observar un leve monoclinal acia el plano de la falla. as dimensiones de un arrastre pueden variar desde centímetros a metros. *ormalmente las fallas grandes muestran este fenómeno.

Figura& Arrasres

$re/?a! de 9alla.a energía del movimiento ace ue algunas veces las rocas en la 4ona de falla se rompan y se uiebren, formando una breca tectónica o breca de falla. as brecas de fallas normalmente muestran una dure4a menor ue las rocas no afectadas. $or eso, morfológicamente, una breca de falla se ve como depresión.

Figura& 3rec6a de falla

M,l'n,4a.a milonita es una roca metamórfica ue se formó por las fuer4as tectónicas. os


GEOLOGIA GENERAL >1 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

minerales 'cuar4o) se ven elongados acia la dirección principal del movimiento. as milonitas son generalmente duras y bien resistentes a la meteori4ación.

Figura& 0ilonia

Pl,egue!.os pliegues son infle&iones o dislocaciones u ondulaciones, m%s o menos bruscas, ue presentan las capas sedimentarias cuando son modificadas de su posición natural 'la ori4ontal) por los agentes orog#nicos. Estos agentes o fuer4as generan deformaciones pl%sticas y continuas tridimensionales, por lo ue tambi#n se les llaman cuerpos geológicos. Es importante reconocer los diferentes tipos de pliegues en el campo, describiendo su orientación, rumbo, bu4amiento, dimensiones e intensidad.  veces los pliegues pueden influir en la elección del %rea para el empla4amiento de la cortina de una presa, de un t5nel o una carretera. os pliegues suelen ser m%s abituales en rocas sedimentarias pl%sticas, como las volc%nicas, aunue tambi#n se presentan en rocas metamórficas.

Ele5en4'! de un 6l,egue.os pliegues est%n formados por un conjunto de elementos ue permiten describirlosB


GEOLOGIA GENERAL >2 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Figura& ,ares de un #liegue

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C?arnela.- Es la línea ue une los puntos de m%&ima o mínima altura en cada capa, es decir, representa la m%&ima curvatura del pliegue, donde los estratos cambian el bu4amiento. 8n pliegue puede tener m%s de una carnela o ninguna, ue se da cuando el pliegue es un semicírculo.

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Plan' a3,al.- Es auel ue une las carnelas de todas las capas de un pliegue, es decir, el ue divide al pliegue tan sim#tricamente como sea posible.

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EHe a3,al.-Es la línea ue forma la intersección del plano a&ial con la carnela.

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Flan/'.- /orresponden a los planos inclinados ue forman las capas, o sea, los laterales del pliegue, situados a uno y otro lado de la carnela. 8n pliegue es sim#trico cuando posee los flancos iguales e igualmente inclinados y ser% asim#trico si tiene sus planos desiguales.

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Cre!4a.-Es la línea ue une los puntos m%s altos de un pliegue.

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D,re//,n ' Ru5'.- Es el %ngulo ue forma la línea de intersección del estrato con el plano ori4ontal, tomado con respecto del polo norte magn#tico.


GEOLOGIA GENERAL >0 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------•

$u>a5,en4'.- o inclinación, es el %ngulo ue forma el plano del estrato con la ori4ontal.

T,6'! de 6l,egue!.E&isten diferentes tipos de pliegues los ue se clasifican de acuerdo con la edad de los estratos y de acuerdo con la orientación ue presente. (eg;n la edad de los esraos en*ol*enes.-

Pl,egue! an4,/l,nale!.- ;e forman cuando los estratos m%s nuevos envuelven a los m%s antiguos. Estos pliegues presentan la parte conve&a acia arriba, presentando un aspecto de bóveda. os flancos se inclinan en sentido divergente y los estratos m%s antiguos se sit5an en el n5cleo.

Pl,egue! !,n/l,nale!# se forman cuando los estratos m%s antiguos envuelven a los m%s jóvenes. ;us flancos forman una 8 característica. !ienen la conve&idad acia el interior de la !ierra, aduiriendo una forma de cuenca o cubeta. os flancos se inclinan en sentido convergente y los e&tractos m%s jóvenes se sit5an en el n5cleo.

Figura& ,liegues Aniclinal y (inclinal ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 73 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ

GEOLOGIA GENERAL >: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(eg;n orienación.-

Pl,egue! !,584r,/'!.- ;e distinguen cuando los flancos a ambos lados del plano a&ial divergen seg5n un mismo %ngulo. $or efecto de dos fuer4as iguales y opuestas, se forman pliegues rectos y sim#tricos, dos de ellos anticlinales 'los de las crestas) y el otro sinclinal 'el del valle).

Figura& ,liegue (im8rico

Pl,egue! a!,584r,/'!.- ;e observan cuando los flancos a ambos lados del plano a&ial no divergen seg5n un mismo %ngulo. $or efecto de las fuer4as iguales y opuestas, se forman pliegues asim#tricos, los ue pueden ser inclinados, volcados, acostados o tumbados.

Figura& ,liegue Asimerico

Pl,egue! a!,584r,/'! "'l/ad'!.- ;e distinguen cuando uno de los flancos se apoya sobre la parte superior del siguiente pliegue. El %ngulo formado por el plano a&ial con la ori4ontal es menor de :FP. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 74 Ing. Juan Fredy CALLA FERNANDEZ

GEOLOGIA GENERAL >F ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Pl,egue! a!,584r,/'! a/'!4ad'! ' re/u5en4e!.- ;e forman cuando el plano a&ial y los flancos son ori4ontales.

Figura& ,erfil #liegue A&Inclinado" 3& 1um!ado

D,!/'rdan/,a.;on estructuras geológicas ue presentan ausencia de correspondencia o conformidad entre rocas o estratos de roca o suelo, las discordancias son evidencia de ue an ocurrido movimientos orog#nicos o epirog#nicos, periodos de erosión y posterior sedimentación. ;e trata de discontinuidades ue pueden corresponder a 4onas de debilidad o permeabilidad y ue por lo regular corresponden a cambios notables de litología.

CONCLUSIONES - a geología de campo, constituye una ciencia eminentemente pr%ctica 5til para describir, e&plicar y conocer proceso internos y e&ternos ue modifican el terreno, en donde se cimentan obras de ingenierías de destinos y magnitudes diferentes. - a geología presenta diversa y amplia gama de aplicaciones v%lidos y productivos para los sectores económicos, y provecosos del país. /omo por ejemplo, la minería,


GEOLOGIA GENERAL >< ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

e&ploración de agua subterr%neas, b5sueda de materiales para la construcciónK e&ploración de idrocarburosK geotermia, entre otros. - a investigación de campo es m%s confiable a trav#s de la aplicación de m#todos geológicos, en vista ue se toman y miden datos directamente en el terreno, con los cuales se conoce las características y propiedades física, uímica y mec%nica de rocas y suelos en forma m%s precisa y real seg5n el proceso o problema tratado. /omo por ejemplo, la ocurrencia de u sismo, la activación de una falla geológica, el desarrollo de proyectos de agua y saneamiento, entre otros. - /on los resultados obtenidos por los geólogos, como por ejemplo, mapas geológicos, columnas estratigr%ficas y perfiles del terreno constituye erramienta adecuadas ventajosas para ingenieros civiles, constructores y urbani4adores en las etapas de dise3o y construcción de obras civiles asentadas en diferentes niveles del subsuelo. - os datos estructurales, litológicos y estratigr%ficos constituyen elementos vitales descritos, medidos y anali4ados por los geólogos, sumado a ello, investigaciones de riesgos naturales ue pueden poner en peligro la vida umana como por ejemplo, sismos, desli4amientos e inundaciones, y otros.

RECOMENDACIONES


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as aplicaciones de la geología y sus estudios son muy importantes en la ingeniería civil y en el %mbito de la construcción, debido al impacto ue tiene el comportamiento del suelo en la estructura de las obras. /on un estudio determinado del suelo podemos predecir posibles comportamientos futuros y así tomar ciertas medidas en la forma o en los m#todos de construcción para una estructura resistente. a geología a sido clave constituyendo a los idrocarburos en una fuente energ#tica accesible y vital. $ara dilucidar el desarrollo istórico de la industria petrolífera, una istoria sobre las causas y consecuencias de las misiones geológicas por estos minerales, es fundamental. ;in embargo, los intelectuales ue investigaron el caso boliviano, salvo raras e&cepciones, omitieron el an%lisis sobre esta cuestión, o le depositaron frugal atención.

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GEOTECNIA

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