Relacion Esfuerzo-Deformacion. Deformacion en las Rocas. Estructuras producidas por Extension y Compresion. (Parte I)
1. Propiedades Físicas de las rocas:
El estudio de la deformación de las rocas necesita ante todo el conocimiento de las propiedades físicas de las rocas, en relación con la deformación, es por ello que primeramente se repasaran algunos conceptos básicos sobre las propiedades físicas.
• Deformación: La deformación de un cuerpo es el cambio de su forma o volumen bajo la influencia de fuerzas externas.
• Deformación Elástica: La deformación elástica es aquella que sufre una roca por efecto de un esfuerzo progresivo, y que se manifiesta mediante un cambio en la forma y volumen, pero que retorna a su estado original cuando cesa la fuerza que la produjo.
• Deformación Plástica: La deformación plástica es aquella que al incrementarse el esfuerzo y superar su límite de elasticidad, mantendrá su deformación aunque cese la fuerza que la produjo.
• Deformación de Ruptura: La deformación de ruptura es aquella en la cual, rebasado el límite de plasticidad de una roca tras un esfuerzo progresivo, el material cede y se produce una ruptura. Se denominan rocas frágiles o competentes, a las que poseen un límite de plasticidad coincidente con el de ruptura. Por su parte, se denominan rocas dúctiles o incompetentes, a las que manifiestan una deformación plástica. Estos conceptos pueden variar según las condiciones físicas, por ejemplo, una roca puede ser frágil a bajas presiones o temperaturas, y sin embargo ser dúctiles cuando éstas son altas.
• Fuerzas y deformaciones: Las capas de rocas sedimentarias se encuentran dispuestas en la horizontal por efecto de la sucesiva acumulación de materiales a lo largo del tiempo, formando lo que se denominan estratos o capas estratificadas. Estas capas superpuestas sufren modificaciones respecto de su posición original (la horizontal), deformándose y presentando formas inclinadas, curvadas o fracturadas. Cuando los materiales son afectados por fuerzas deformadoras de forma tangencial se generan los pliegues; si la fuerza es vertical se producen las fallas.
• Tipos de Fuerzas: Las fuerzas actuantes sobre las rocas pueden ser: de compresión, en la cual las fuerzas tienden a comprimir entre sí las partículas de los materiales rocosos, y por tanto a reducir su volumen; y de tensión o tracción, en que las fuerzas tienden a separar las partículas rocosas, estirando o alargando los materiales. Las fuerzas de presión, tensión y temperatura a que se ven sometidas las rocas, les infieren deformaciones elásticas, plásticas y de ruptura.
2. La Deformación de las Rocas:
Las deformaciones de las rocas pueden denominarse según el origen de los esfuerzos o forma de aplicación de las cargas:
• Por su origen. Pueden ser tectónicas o no tectónicas. Las deformaciones tectónicas están asociadas al movimiento de las placas de la corteza terrestre, mientras las no tectónicas están asociadas a los efectos gravitacionales de las masas de tierra y a las cargas que soportan las rocas por esfuerzos dinámicos externos diferentes a los movimientos tectónicos.
• Por el tiempo de aplicación de las cargas. Las deformaciones pueden ser permanentes o temporales. Las deformaciones permanentes pueden ser, según el comportamiento del material, viscosa, plástica, viscoelástica y viscoelástica, mientras la deformación temporal, asociada a esfuerzos que no son permanentes, puede ser de tipo elástica o inelástica.
Relaciones esfuerzo (s) - deformación (d) de las rocas: A comportamiento elástico; B comportamiento plastoelástico; C comportamiento elastoplástico; D comportamiento plasto-elastoplástico.
En las relaciones de la figura, de esfuerzo-deformación, la curva A es típica de materiales rocosos masivos y muy duros; la curva B ilustra el comportamiento de una roca dura que sufre alguna densificación inicial cuando se carga el material; la curva C ilustra el comportamiento de una roca dura heterogénea en la cual los componentes más débiles fallan gradualmente cuando el esfuerzo ya es significativo; la curva D, la más común en las rocas, ilustra una roca con densificación inicial y posteriormente con fallamiento de algunos componentes por encima de un nivel crítico de esfuerzos.
Referencias:
http://www.natureduca.com/geol_indice.php
http://www.geocities.com/manualgeo_11/
El estudio de la deformación de las rocas necesita ante todo el conocimiento de las propiedades físicas de las rocas, en relación con la deformación, es por ello que primeramente se repasaran algunos conceptos básicos sobre las propiedades físicas.
• Deformación: La deformación de un cuerpo es el cambio de su forma o volumen bajo la influencia de fuerzas externas.
• Deformación Elástica: La deformación elástica es aquella que sufre una roca por efecto de un esfuerzo progresivo, y que se manifiesta mediante un cambio en la forma y volumen, pero que retorna a su estado original cuando cesa la fuerza que la produjo.
• Deformación Plástica: La deformación plástica es aquella que al incrementarse el esfuerzo y superar su límite de elasticidad, mantendrá su deformación aunque cese la fuerza que la produjo.
• Deformación de Ruptura: La deformación de ruptura es aquella en la cual, rebasado el límite de plasticidad de una roca tras un esfuerzo progresivo, el material cede y se produce una ruptura. Se denominan rocas frágiles o competentes, a las que poseen un límite de plasticidad coincidente con el de ruptura. Por su parte, se denominan rocas dúctiles o incompetentes, a las que manifiestan una deformación plástica. Estos conceptos pueden variar según las condiciones físicas, por ejemplo, una roca puede ser frágil a bajas presiones o temperaturas, y sin embargo ser dúctiles cuando éstas son altas.
• Fuerzas y deformaciones: Las capas de rocas sedimentarias se encuentran dispuestas en la horizontal por efecto de la sucesiva acumulación de materiales a lo largo del tiempo, formando lo que se denominan estratos o capas estratificadas. Estas capas superpuestas sufren modificaciones respecto de su posición original (la horizontal), deformándose y presentando formas inclinadas, curvadas o fracturadas. Cuando los materiales son afectados por fuerzas deformadoras de forma tangencial se generan los pliegues; si la fuerza es vertical se producen las fallas.
• Tipos de Fuerzas: Las fuerzas actuantes sobre las rocas pueden ser: de compresión, en la cual las fuerzas tienden a comprimir entre sí las partículas de los materiales rocosos, y por tanto a reducir su volumen; y de tensión o tracción, en que las fuerzas tienden a separar las partículas rocosas, estirando o alargando los materiales. Las fuerzas de presión, tensión y temperatura a que se ven sometidas las rocas, les infieren deformaciones elásticas, plásticas y de ruptura.
2. La Deformación de las Rocas:
Las deformaciones de las rocas pueden denominarse según el origen de los esfuerzos o forma de aplicación de las cargas:
• Por su origen. Pueden ser tectónicas o no tectónicas. Las deformaciones tectónicas están asociadas al movimiento de las placas de la corteza terrestre, mientras las no tectónicas están asociadas a los efectos gravitacionales de las masas de tierra y a las cargas que soportan las rocas por esfuerzos dinámicos externos diferentes a los movimientos tectónicos.
• Por el tiempo de aplicación de las cargas. Las deformaciones pueden ser permanentes o temporales. Las deformaciones permanentes pueden ser, según el comportamiento del material, viscosa, plástica, viscoelástica y viscoelástica, mientras la deformación temporal, asociada a esfuerzos que no son permanentes, puede ser de tipo elástica o inelástica.
Relaciones esfuerzo (s) - deformación (d) de las rocas: A comportamiento elástico; B comportamiento plastoelástico; C comportamiento elastoplástico; D comportamiento plasto-elastoplástico.
En las relaciones de la figura, de esfuerzo-deformación, la curva A es típica de materiales rocosos masivos y muy duros; la curva B ilustra el comportamiento de una roca dura que sufre alguna densificación inicial cuando se carga el material; la curva C ilustra el comportamiento de una roca dura heterogénea en la cual los componentes más débiles fallan gradualmente cuando el esfuerzo ya es significativo; la curva D, la más común en las rocas, ilustra una roca con densificación inicial y posteriormente con fallamiento de algunos componentes por encima de un nivel crítico de esfuerzos.
Referencias:
http://www.natureduca.com/geol_indice.php
http://www.geocities.com/manualgeo_11/
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