GEOMORFOLOGÍA ESTRUCTURAL

Introducción.- El control estructural significa la influencia de las estructuras geológicas en el desarrollo y apariencia de los paisajes. La influencia de las estructuras geológicas van desde grandes rasgos, las cuales ejercen una influencia dominante sobre la forma de un paisaje total, a pequeños rasgos los cuales afectan una forma individual y los procesos geomórficos actuando sobre él. Por ej. Cuando un gran domo controla la fisiografía de una región. La forma de las crestas de una cordillera en un gran plegamiento puede determinarse localmente por la dirección e intensidad de las diaclasas o zonas de ruptura.

TIPOS DE CONTROL ESTRUCTURAL.-Estructuras activas cuya forma está directamente impresa en un paisaje moderno (Cordillera de la Costa Oriental, Cuenca del Tuy, Cuenca Guarenas-Guatire).Rasgo estructural antiguo, cuya influencia sobre un paisaje moderno se debe principalmente a erosión diferencial. Por ej. Las colinas desarrolladas en la Formación Maporita en las cercanías de Morón.Estructuras activas.- Estructuras que han experimentado movimiento en el Cuaternario y son comúnmente visibles directamente en el paisaje actual; se trata de Neotectónica. La Neotectónica es parte de las ciencias de la tierra que está dedicada a los movimientos de la corteza terrestre que han tenido lugar hacia fines del terciario (Neógeno; por ej. Mioceno y Plioceno) y el período Cuaternario.Debido a que tal movimiento es generalmente pequeño, estos rasgos son fácilmente reconocibles en áreas de bajo relieve y depositación reciente. Tales áreas como llanuras costeras, conos aluviales y llanuras interiores revelan el efecto de deformación estructural local reciente las cuales incluyen “mantos” de rocas sedimentarias sobre estructuras enterradas o topografía. En el oeste de Estados Unidos donde los movimientos de falla modernos se reflejan en abanicos aluviales recientes que a veces son cortados por pequeñas escarpas de fallas, varias compañías petroleras han usado la expresión geomórfica de las estructuras geológicas en áreas de bajo relieve (llanuras) como un método de reconocimiento de exploraciones petroleras en búsqueda de posibles estructuras petrolíferas o trampas de petróleo.

Rasgos Estructurales Antiguos.- Casi todos los paisajes cuya forma y patrón se debe principalmente a erosión más que a depositación, muestra la influencia de estructura geológica en mayor o menor grado. Las estructuras a ser consideradas aquí, se asume que han experimentado todas o la mayoría de sus deformaciones en época Pre-Cuaternaria.Así como esos paisajes se deben primeramente a la erosión y las estructuras están hoy inactivas, el concepto básico sustentando cualquier discusión del papel de tal influencia estructural en geomorfología, puede estar simplemente expresado como sigue:

“La influencia de estructuras geológicas inactivas en paisajes erosionales se debe a la naturaleza diferencial o selectiva de la meteorización y los procesos erosivos”.

Expresada en forma más extensa, este concepto sostiene que tal influencia estructural se manifiesta en un paisaje erosional debido a 1) meteorización y la erosión atacan diferentes tipos de rocas en diferentes grados bajo varios climas y 2) la deformación estructural causa una variedad de tipos de rocas para estar presente en la superficie topográfica. Denen tenerse en mente que tal deformación estructural puede fluctuar desde un simple basculamiento hasta un plegamiento complejo.

La naturaleza diferencial de la meteorización y procesos erosivos operan a todas las escalas. En una masa granítica cuando se trata de una escala de microrelieve, los granos individuales del feldespato pueden meteorizarse más rápidamente que los granos de cuarzo y le dan a la roca una apariencia agujereada.

Un corolario del concepto básico sostiene que sin importar cuan intensa la deformación de la roca sea, si las rocas poseen una resistencia uniforme a la erosión, la estructura no se manifestará en la topografía.Grandes áreas con resistencia de rocas uniformes no son comunes, pero las rocas cristalinas pueden aprovechar esta condición y sus patrones de diaclasas o fracturas se transforman en los controles dominantes en la meteorización diferencial.Las mayores oscilaciones en resistencia de las rocas a la erosión se encuentran generalmente en terrenos sedimentarios; por lo tanto, las estructuras geológicas son más claramente expresadas en tales áreas.

El clima y sus efectos directos en meteorización y erosión, juega un papel importante en la expresión geomórfica de la estructura. Por ejemplo, las calizas, las cuales meteorizan principalmente por solución, es a

menudo una roca “débil” en regiones húmedas, pero es una roca muy “resistente” en climas secos o regiones áridas. El clima también, la nitidez o agudeza de la expresión topográfica de la estructura. En regiones húmedas, comúnmente se desarrolla un espeso suelo residual que tiende a enmascarar las pequeñas variaciones en la resistencia de la roca. En regiones áridas; sin embargo, el saprolito tiende a ser más delgado y menos continuo resultando en expresión topográfica de aun menor diferencias en erosión. Finalmente, diferencias microclimáticas o diferencias en el grado de exposición a la meteorización, también afecta la expresión de varias unidades de rocas.Adicional al control estructural en geomorfología debido a diferencias en la resistencia de la roca a la erosión las cuales son expresadas en las formas del terreno mismas, el desarrollo del patrón de drenaje es similarmente afectado. Particulares patrones de drenaje están asociados con ciertos tipos de deformación estructural.

Basculamiento Regional Simple (Homoclinal o monoclinal).

El basculamiento regional uniforme simple, se expresa directamente en la fisiografía. La expresión es una función, entre otras cosas, de la cantidad de basculamiento, la cual en las rocas es el buzamiento que va desde cero.

Basculamiento cero.- Topografía absolutamente horizontal es muy raro en los paisajes actuales, siendo acaso más cercanamente aproximado al fondo o piso de antiguos lagos, ya que la superficie y la estratificación son horizontales, solo un tipo de litología es teóricamente expuesta en la superficie y la erosión diferencial no es efectica. Tal condición donde no hay control estructural, se manifiesta por un patrón de drenaje insecuente; es decir, desordenado sin dirección definida, donde ningún control estructural regional es aparente.

Basculamiento suave sin erosión diferencial.- Un área la cual ha experimentado un basculamiento muy leve, de tal manera que solamente un tipo de roca subyace; o un área de mayor pendiente en el basculamiento tampoco exhibirá ningún efecto de erosión diferencial. La expresión geomórfica de tal condición estructural se cree ser el patrón de drenaje dendrítico o del tipo de ramificación de árbol.

Basculamiento suave y erosión diferencial.- Si un área es basculada alrededor de 6 a 7º (dependiendo del clima) y las capas de diferentes tipos de rocas quedan expuestas a la erosión, se desarrollará una cuesta tipo A y B

Basculamiento moderado y erosión diferencial.- A medida que el basculamiento se hace más inclinado (20-25º), las cuestas se hacen más angostas y se hacen crestas más asimétricas.

Basculamiento fuerte y erosión diferencial.- Si el basculamiento se hace más inclinado que 20-25º (mayor en regiones áridas) las crestas desarrolladas son simétricas, los taludes y el suelo provenientes de las cuestas logran un ángulo de reposo el cual es menor que el buzamiento de las capas resistentes o las capas que forman las crestas. Las crestas son simétricas porque las pendientes a ambos lados son iguales al ángulo de reposo del material meteorizado.

PLIEGUES.-

Plegamientos como anticlinales, sinclinales, domos y cuencas es expresada geomórficamente mayormente como un o una combinación de rasgos ya discutido en los basculamientos regionales.El factor adicional de fracturamiento o falta de fracturamiento entra a formar parte en la consideración de domos y anticlinales.

PLEGAMIENTOS

Domo no fracturado o anticlinal.- No hay erosión diferencial efectiva y la estructura es mostrada directamente en la topografía y acaso por el patrón de drenaje el cual es radial.

DOMO NO FRACTURADO O ANTICLINAL

Domo parcialmente fracturado ó anticlinal.- El levantamiento parcialmente fracturado exhibe alrededor del centro no fracturado, filas más o menos concéntricas la cual depende de la inclinación o buzamiento y pueden

ser cuestas o cimas simétricas o asimétricas. El valle resultante desarrollado sobre las rocas más débiles originan un drenaje subsecuente a ser concéntrico a la estructura y un patrón de drenaje por lo tanto radial o concéntrico.

DOMO PARCIALMENTE FRACTURADO

Domo fracturado o anticlinal.- En un levantamiento fracturado, el centro es desarrollado sobre roca más débil y por lo tanto, es topográficamente más baja que las cimas o crestas adyacentes y dependiendo de los buzamientos serán asimétricos o simétricos.

Cuencas o sinclinales.- No están afectadas por fracturamiento, pero las filas concéntricas pueden rodear estas estructuras. Estas crestas pueden ser cualquiera de los tres tipos discutidos previamente.

Cuenca o sinclinal

FALLAMIENTO Y FRATURAMIENTO.-

Aquí se toma en consideración las fallas inactivas, las fracturas ( las cuales pueden o no estar asociadas con fallamiento) no había recibido hasta ahora mucho estudio como expresión geomórfica de basculamiento y plegamiento.

Fallamiento y fracturamiento tienen una única propiedad y ello se puede revertir en otra roca uniforme (Por ej. una poseyendo una resistencia uniforme a la erosión) sujeta a erosión diferencial. Fallamiento y fracturamiento (incluyendo diaclasas y zona de cizallamiento) usualmente debilitada otrora una roca resistente, pero si estas fallas y zonas de fracturas son seguidas por intrusión y mineralización, se desarrolla luego un cinturón de rocas más resistentes, en consecuencia, la mayoría de las zonas de fallamiento y fracturamiento pueden resultar de bajos topográficos aunque con alguna ocurrencia de crestas y filas.La expresión geomórfica de fracturamiento y fallamiento depende de lo escarpado del buzamiento de la zona. En general, el mayor grado de buzamiento por ejemplo, mayor cercanía a la verticalidad, y lo más obvio es la influencia topográfica.

El efecto topográfico de las fallas inactivas o zonas de fracturas pueden dividirse en varias categorías.

a) Fallas. Uno de los más obvios efectos geomórficos de fallamiento es el desplazamiento. Aquí otra vez el efecto puede usualmente ser mejor visto donde ha ocurrido erosión diferencial; por ej. una cordillera siguiendo el afloramiento de una capa resistente puede ser desplazada en una falla porque una capa resistente sobre la cual esta se ha desarrollado ha sido desplazada por una falla alguna vez en el pasado.Similarmente una serie de relieves rodeando un pliegue puede ser desplazado por una falla atravesando las capas que forman las cimas. Generalmente, si la topografía no es desplazada, como en el caso de una falla la cual es paralela al sentido de las capas, la falla es difícil de ser detectada

Relación entre traza de falla y estratificación

b) Fallas y zonas de fracturas.- Aún si ningún desplazamiento es aparente a lo largo de una falla, o en el caso de una zona de fractura dentro de la cual las rocas están rotas pero a lo largo de la cual no ha ocurrido desplazamiento estratigráfico, esos rasgos pueden expresarse en la topografía. Las rocas están generalmente debilitadas a lo largo de estas zonas y de allí que son expuestas por erosión diferencial.Los valles lineales no relacionados a la dirección de las capas pueden seguir tales zonas, las cuales son particularmente obvias si ellas se inclinan en ángulo alto a la dirección de las rocas.Un sistema de diaclasas bien desarrolladas, zona de fracturas o pequeñas fallas pueden hacer surgir un patrón de drenaje rectangular con muchos segmentos de corriente rectos y nítidos, cambios angulares en la dirección de la corriente..La experiencia ha revelado, como se espera, que las fallas, zonas de fracturas y diaclasas tienen una más obvia manifestación en regiones áridas que en regiones húmedas.

CASOS ESPECIALES.-

a) Rocas Cristalinas.- El patrón estructural en ígneas y metamórficas no son usualmente tan aparentes como en las sedimentarias debido a las diferencias en la resistencia a la erosión de varias rocas cristalinas que no son tan marcadas como en las sedimentarias. Las estructuras en las rocas cristalinas son frecuentemente a pequeña escala y muy complicada, lo cual además disminuye su obvia expresión estructural. Sin embargo, amplios patrones arremolinados en terrenos metamórficos son visibles a gran altitud, pequeña escala, fotos aéreas, satélite y radar. Estos amplios patrones, cubriendo cientos de km² son un reflejo topográfico de diferentes

litologías cristalinas, pero la expresión topográfica es tan sutil y de tan gran escala para ser vista en el terreno.Si por casualidad, rocas cristalinas adyacentes tienen considerable resistencia a la meteorización y la erosión, esta diferencia será exteriorizada y expresada en la topografía.

b) Rocas Carbonatadas.- Ya que las calizas y las dolomitas meteorizan principalmente por solución, la expresión topográfica de la estructura en terrenos carbonatados es por solución diferencial. También es posible apreciar procesos de disolución a lo largo de los cinturones aflorantes y zona de fallas y fracturas.

Resumen.-

En general, la expresión de la estructura en geomorfología o fisiografía de una región se debe a la diferencia de los tipos de rocas que la formación estructural causa al ser expuesta a la meteorización y la erosión, o la debilidad o fortaleza de la resistencia de la roca a lo largo de la estructura (zona de fallas y fracturas). El ataque diferencial de la meteorización y erosión de esas diversas litologías refleja el efecto estructural en el paisaje. Obviamente, el grado de tal expresión estructural depende del grado de diferencia en resistencia de las capas adyacentes, la selectividad del ataque de la meteorización lo cual es afectado por el clima y la exposición, y en menor grado, el espesor de un manto meteorizado enmascarado.

DISCORDANCIAS

DISCORDANCIAS.- Puede definirse una discordancia como una interrupción temporal en una secuencia estratigráfica como resultado de un cambio en el régimen, el cual dio lugar a que cesara el depósito durante un intervalo considerable de tiempo. Normalmente implica elevación y erosión con la pérdida de una parte de la secuencia previamente formada. En este sentido es un hiato que representa cierto intervalo de tiempo. Está localizada en una superficie de discordancia y las capas de arriba y debajo de la superficie son discordantes; es decir, que no se acoplan juntas como partes de un todo continuo. (L. discordantia, n.pl. de discordans antis, p.a. de discordare, discordar).

Desarrollo del concepto. El depósito de sedimentos ha tenido lugar en alguna parte desde que la erosión empezó en la Tierra y un continuo registro de todo el tiempo geológico puede encontrarse en partes del fondo del océano. Pero si existe tal registro está más allá de nuestro alcance; en los continentes hay hiatos grandes o pequeños dondequiera que se han estudiado las rocas sedimentarias. Los intervalos perdidos varían en magnitud desde cortos espacios de tiempo entre tormentas registrados, como planos de tendido oscuros , hasta las grandes interrupciones donde la tilita del Pleistoceno descansa sobre antiguas rocas precámbricas y virtualmente todo el tiempo geológico ha quedado sin registro.El reconocimiento de estas interrupciones temporales en la columna estratigráfica, empezó con James Hutton, quien en compañía de Sir James Hall y John Playfair visitaron Siccar Pint Berwickshir, Escocia, en 1788, y por primera vez vio la arenisca Old Red del Devónico descansando sobre los cantos volteados de los estratos perturbados del Silúrico. Los tres visitantes se conmovieron al darse cuenta de que vieron probado que el “esquisto Primario” (Silúrico) había sido levantado deformado y parcialmente erosionado, antes del depósito de los “estratos del Secundario”. Hutton pronto descubrió la misma relación en otras localidades en el sur de Escocia y Playfair describió relaciones semejantes en el norte de Inglaterra, donde cerca de Ingleborough la caliza Gray Scar (Carbonífero Temprano) descansa en los cantos peneplanados de los estratos fuertemente plegados del Silúrico y Ordovícico.Estos iniciadores habían visto e interpretado correctamente una gran inconformidad, aunque ninguno de ellos usó el término ahora familiar. La palabra inconformes aparentemente fue introducida del alemán al inglés por Backwell en 1815 y pronto vino a quedar firmemente establecida, pero en lo que nos parece ahora un sentido restringido refiriéndose solamente a las relaciones observadas por Hutton y Playfair. Lyell escribió en 1838 “ se dice que los estratos son inconformes cuando una serie está en tal forma colocada sobre la otra que los planos de la superior reposan en los cantos de la inferior”. Una definición igual o semejante fue repetida por Lyell Dana y otros autores de libros de texto durante el siglo XIX.Al principio, es claro, que sólo estas interrupciones obvias podían ser reconocidas, pero con el rápido crecimiento de la estratigrafía después de 1800, al emplearse los fósiles para darles una edad a las rocas, fueron detectadas interrupciones menos conspicuas aun en medio de estratos paralelos y Charles Darwin en su tratado Origen de las Especies en 1859, puso énfasis en lo incompleto de la columna estratigráfica y arguyó que probablemente más tiempo está representado por interrupciones que por lechos. Esta notable intuición mostrada por Darwin es ahora evidente.

Tipos de discordancias. Las relaciones estructurales entre las unidades discordantes caen dentro de cuatro tipos:1) Discordancia litológica o Inconformidad, donde rocas estratificadas descansan

sobre rocas no estratificadas ya sean ígneas o metamórficas, un cambio marcado en el régimen es evidente. Si la roca inferior es plutónica y la roca sedimentaria no muestra metamorfismo de contacto o si incluye en su base guijarros de la roca ígnea, está indicado un gran hiato durante el cual una gruesa cubierta fue erosionada de la masa intrusiva. Cuando las rocas sedimentarias descansan sobre metamórficas, normalmente indican un hiato importante y su importancia puede inferirse por la intensidad del metamorfismo y la clase de minerales que presenta, puesto que sugerirán los ambientes de temperatura y profundidad, bajo los cuales tuvo lugar el metamorfismo 2) Discordancia angular, en la cual un estrato superior horizontal se encuentra separado por un estrato inclinado. Es una de las características más obvias del hiato donde los pliegues de una formación más antigua han sido truncados y cubiertos por lechos más jóvenes, el ángulo de discordancia varía de acuerdo con la posición en los pliegues. 3) Discordancia erosional, en donde todos los estratos son paralelos, pero el contacto entre las dos unidades es una superficie de erosión alabeada; es decir, la superficie de discordancia es una antigua superficie de erosión de

Discordancia angular

relieve apreciable. 4) Discordancia estratigráfica, donde el contacto es un simple plano de estratificación y este tipo debe inferirse de otros criterios que no sean estructurales. En este caso pueden describirse las dos unidades como paraconformables. Hay una necesidad especial para un término para este tipo no evidente de discordancia en la cual el contacto es un simple plano de estratificación, puesto que su reconocimiento es comúnmente subjetivo, especialmente durante los estudios de reconocimiento, donde los fósiles son raros o están ausentes.

Paraconformable del latín, para al lado (en el sentido figurativo de no ser completamente el mismo o no realmente) + con, juntos + formare, formar o tomar forma.

INCONFORMIDAD O DISCORDANCIA LITOLÓGICA. Una superficie de erosión separa estratos más jóvenes de rocas más antiguas.

Sedimentarias inconformes con metamórficas e ígneas

DISCONFORMIDAD. Inconformidad entre estratos paralelos con paleorelieve

DISCORDANCIA EROSIONAL O CON PALEORELIEVE. Contacto de dos litologías similares separadas por un proceso erosional donde la más antigua es subyacente.

DISCORDANCIA ANGULAR. Dos unidades estratigráficas descansan en ángulos

discordancia angular con paleorelieve y sin paleorelieve

Referencias Bibliográficas.

1) Laurence Lattman 1968. “Structural Control in Geomorphology”. In The Encyclopedia of Geomorphology. v. III. Pags. 1074-1079. Reinhold Book Corporation, New York.

2) Carl O Dunbar y John Rodgers 1957. Principios de Estratigrafía, Pags 147-155. Compañía Editorial Continental.