Una junta es una rotura ( fractura ) de origen natural en una capa o cuerpo de roca que carece de movimiento visible o medible paralelo a la superficie (plano) de la fractura (Fractura "Modo 1"). Aunque las articulaciones pueden ocurrir individualmente, lo más frecuente es que aparezcan como conjuntos y sistemas de articulaciones. Un conjunto de juntas es una familia de juntas paralelas y espaciadas uniformemente que se pueden identificar mediante mapeo y análisis de sus orientaciones, espaciamientos y propiedades físicas. Un sistema de articulaciones consta de dos o más conjuntos de articulaciones que se cruzan. [1] [2] [3]
La distinción entre uniones y fallas depende de los términos visibles o mensurables, una diferencia que depende de la escala de observación. Las fallas se diferencian de las articulaciones en que exhiben un movimiento lateral visible o medible entre las superficies opuestas de la fractura (fracturas "Modo 2" y "Modo 3"). Por lo tanto, se puede crear una unión mediante un movimiento estricto de una capa de roca o cuerpo perpendicular a la fractura o mediante grados variables de desplazamiento lateral paralelo a la superficie (plano) de la fractura que permanece "invisible" en la escala de observación. [1] [2] [3]
Las juntas se encuentran entre las estructuras geológicas más universales y se encuentran en casi todas las exposiciones de roca. Varían mucho en apariencia, dimensiones y disposición, y se producen en entornos tectónicos bastante diferentes. A menudo, el origen específico de las tensiones que crearon ciertas uniones y conjuntos de uniones asociadas puede ser bastante ambiguo, poco claro y, a veces, controvertido. Las diaclasas más prominentes ocurren en las rocas mejor consolidadas, litificadas y altamente competentes, como areniscas , calizas , cuarcitas y granitos . Las juntas pueden ser fracturas abiertas o rellenas con diversos materiales. Las juntas llenas de minerales precipitados se llaman venas y las juntas llenas de magma solidificado se llaman diques . [1] [2]
Las juntas surgen de la fractura frágil de una roca o capa debido a esfuerzos de tracción . Esta tensión puede venir impuesta desde fuera; por ejemplo, por el estiramiento de capas, el aumento de la presión del fluido de los poros o la contracción causada por el enfriamiento o la desecación de un cuerpo o capa de roca cuyos límites exteriores permanecieron fijos. [1] [2]
Cuando las tensiones tensionales estiran un cuerpo o capa de roca de tal manera que se excede su resistencia a la tracción , se rompe. Cuando esto sucede, la roca se fractura en un plano paralelo al esfuerzo principal máximo y perpendicular al esfuerzo principal mínimo (la dirección en la que se estira la roca). Esto conduce al desarrollo de un único conjunto de juntas subparalelas. La deformación continua puede conducir al desarrollo de uno o más conjuntos de juntas adicionales. La presencia del primer conjunto afecta fuertemente la orientación de las tensiones en la capa de roca, lo que a menudo causa que los conjuntos posteriores se formen en un ángulo alto, a menudo de 90°, con respecto al primer conjunto. [1] [2]
Las uniones se clasifican por su geometría o por los procesos que las formaron. [1] [2] [4]
La geometría de las uniones se refiere a la orientación de las uniones, ya sea trazadas en estereonetas y diagramas de rosas u observadas en exposiciones de rocas. En términos de geometría, se reconocen tres tipos principales de juntas: juntas no sistemáticas, juntas sistemáticas y juntas columnares . [2] [4]
Las articulaciones no sistemáticas son articulaciones que son tan irregulares en forma, espaciamiento y orientación que no pueden agruparse fácilmente en conjuntos de articulaciones distintivos y continuos. [2] [4]
Las uniones sistemáticas son uniones planas, paralelas, que se pueden rastrear a cierta distancia y ocurren a distancias espaciadas regularmente y uniformemente del orden de centímetros, metros, decenas de metros o incluso cientos de metros. Como resultado, se presentan como familias de articulaciones que forman conjuntos de articulaciones reconocibles. Por lo general, las exposiciones o afloramientos dentro de un área o región de estudio determinada contienen dos o más conjuntos de uniones sistemáticas, cada una con sus propias propiedades distintivas, como orientación y espaciamiento, que se cruzan para formar sistemas de articulaciones bien definidos. [2] [4]
Según el ángulo en el que los conjuntos de juntas sistemáticas se cruzan para formar un sistema de juntas, las juntas sistemáticas se pueden subdividir en conjuntos de juntas conjugadas y ortogonales. Los ángulos en los que los conjuntos de juntas dentro de un sistema de juntas comúnmente se cruzan son llamados por los geólogos estructurales ángulos diédricos. Cuando los ángulos diédricos son casi de 90° dentro de un sistema de articulaciones, los conjuntos de articulaciones se conocen como conjuntos de articulaciones ortogonales . Cuando los ángulos diédricos son de 30 a 60° dentro de un sistema de articulaciones, los conjuntos de articulaciones se conocen como conjuntos de articulaciones conjugadas . [2] [4]
Dentro de las regiones que han experimentado deformación tectónica, las uniones sistemáticas generalmente se asocian con estratos estratificados o estratificados que se han plegado en anticlinales y sinclinales . Dichas uniones se pueden clasificar según su orientación con respecto a los planos axiales de los pliegues, ya que a menudo se forman comúnmente en un patrón predecible con respecto a las tendencias de bisagra de los estratos plegados. Según su orientación con respecto a los planos axiales y ejes de pliegues, los tipos de uniones sistemáticas son:
Las uniones columnares son un tipo distintivo de uniones que se unen en uniones triples en ángulos de 120° o aproximadamente. Estas uniones dividen un cuerpo de roca en largos prismas o columnas. Normalmente, estas columnas son hexagonales, aunque las columnas de 3, 4, 5 y 7 lados son relativamente comunes. El diámetro de estas columnas prismáticas varía desde unos pocos centímetros hasta varios metros. A menudo están orientados perpendicularmente a la superficie superior y a la base de los flujos de lava y al contacto de los cuerpos ígneos tabulares con la roca circundante. Este tipo de unión es típico de flujos de lava espesos y diques y umbrales poco profundos. [5] Las uniones columnares también se conocen como estructura columnar , uniones prismáticas o uniones prismáticas . [6] También se han informado casos raros de uniones columnares en estratos sedimentarios. [7]
Las uniones se pueden clasificar según su origen, bajo las etiquetas de tectónica, hidráulica, exfoliación, descarga (liberación) y enfriamiento. Diferentes autores han propuesto hipótesis contradictorias para los mismos conjuntos y tipos de articulaciones. Y las uniones en el mismo afloramiento pueden formarse en diferentes momentos y en distintas circunstancias.
Las juntas tectónicas son juntas formadas cuando el desplazamiento relativo de las paredes de la junta es normal a su plano como resultado de la deformación frágil del lecho de roca en respuesta a la deformación tectónica regional o local del lecho de roca. Estas uniones se forman cuando la tensión tectónica dirigida hace que se exceda la resistencia a la tracción del lecho rocoso como resultado del estiramiento de las capas de roca en condiciones de presión elevada del fluido intersticial y tensión tectónica dirigida. Las uniones tectónicas a menudo reflejan tensiones tectónicas locales asociadas con plegamientos y fallas locales. Las uniones tectónicas ocurren como uniones sistemáticas y no sistemáticas, incluidos conjuntos de articulaciones ortogonales y conjugadas. [2] [4] [8]
Las juntas hidráulicas se forman cuando la presión del fluido intersticial aumenta como resultado de la carga gravitacional vertical. En términos simples, la acumulación de sedimentos, material volcánico u otro material provoca un aumento en la presión de los poros del agua subterránea y otros fluidos en la roca subyacente cuando no pueden moverse ni lateral ni verticalmente en respuesta a esta presión. Esto también provoca un aumento en la presión de poros en las grietas preexistentes que aumenta la tensión de tracción sobre ellas perpendicular a la tensión principal mínima (la dirección en la que se estira la roca). Si la tensión de tracción excede la magnitud de la tensión de compresión principal mínima, la roca fallará de manera frágil y estas grietas se propagarán en un proceso llamado fracturación hidráulica . Las juntas hidráulicas ocurren como juntas sistemáticas y no sistemáticas, incluidos conjuntos de juntas ortogonales y conjugadas. En algunos casos, los conjuntos de juntas pueden ser un híbrido tectónico-hidráulico. [2] [4] [8]
Las juntas de exfoliación son conjuntos de juntas planas, curvas y grandes que están restringidas a paredes rocosas masivamente expuestas en un paisaje profundamente erosionado. Las juntas de exfoliación consisten en fracturas en forma de abanico que varían desde unos pocos metros hasta decenas de metros de tamaño y que se encuentran subparalelas a la topografía. La carga gravitacional vertical de la masa de un lecho rocoso del tamaño de una montaña provoca una división longitudinal y provoca un pandeo hacia el aire libre. Además, la paleotensión sellada en el granito antes de que el granito fuera exhumado por la erosión y liberada por la exhumación y el corte del cañón también es una fuerza impulsora para el desconchado real. [2] [9]
Las juntas de descarga o juntas de liberación surgen cerca de la superficie cuando las rocas sedimentarias estratificadas se acercan a la superficie durante el levantamiento y la erosión; cuando se enfrían, se contraen y se relajan elásticamente. Se acumula una tensión que eventualmente excede la resistencia a la tracción del lecho de roca y produce uniones. En el caso de juntas de descarga, la tensión de compresión se libera a lo largo de elementos estructurales preexistentes (como la escisión) o perpendicular a la dirección anterior de compresión tectónica. [2] [4] [8]
Las juntas de enfriamiento son juntas columnares que resultan del enfriamiento de la lava de la superficie expuesta de un lago de lava o del flujo de inundación de basalto o de los lados de una intrusión ígnea tabular, típicamente basáltica. Exhiben un patrón de uniones que se unen en uniones triples en ángulos de 120° o aproximadamente. Dividen un cuerpo de roca en prismas o columnas largas que son típicamente hexagonales, aunque las columnas de 3, 4, 5 y 7 lados son relativamente comunes. Se forman como resultado de un frente de enfriamiento que se mueve desde alguna superficie, ya sea la superficie expuesta de un lago de lava o un flujo de basalto de inundación o los lados de una intrusión ígnea tabular en la lava del lago o flujo de lava o magma de un dique o umbral. [10] [11]
La propagación de uniones se puede estudiar mediante técnicas de fractografía en las que se utilizan marcas características como pelos y estructuras plumosas para determinar las direcciones de propagación y, en algunos casos, las principales orientaciones de las tensiones. [12] [13]
Algunas fracturas que parecen articulaciones son en realidad fracturas por cizallamiento, que en realidad son microfallas. No se forman como resultado de la apertura perpendicular de una fractura debido a un esfuerzo de tracción, sino a través del cizallamiento de las fracturas que provoca el movimiento lateral de las caras. Las fracturas por cortante pueden confundirse con las uniones porque el desplazamiento lateral de las caras de la fractura no es visible en el afloramiento ni en una muestra. Debido a la ausencia de ornamentación diagnóstica o la falta de cualquier movimiento o desplazamiento discernible, pueden ser indistinguibles de las articulaciones. Estas fracturas se producen en conjuntos planos paralelos en un ángulo de 60 grados y pueden ser del mismo tamaño y escala que las articulaciones. Como resultado, algunos "conjuntos de juntas conjugadas" podrían ser en realidad fracturas por cizallamiento. Las fracturas por corte se distinguen de las uniones por la presencia de lados lisos , productos del movimiento de corte paralelo a la superficie de la fractura. Los lados lisos son líneas delicadas de crestas en ranuras de escala fina en la superficie de las superficies de fractura. [2]
Las juntas son importantes no sólo para comprender la geología y geomorfología local y regional , sino también para el desarrollo de recursos naturales, el diseño seguro de estructuras y la protección del medio ambiente. Las juntas tienen un profundo control sobre la meteorización y la erosión del lecho rocoso. Como resultado, ejercen un fuerte control sobre cómo se desarrolla la topografía y la morfología de los paisajes. Comprender la distribución local y regional, el carácter físico y el origen de las juntas es una parte importante de la comprensión de la geología y geomorfología de un área. Las juntas a menudo confieren al lecho de roca una permeabilidad inducida por fracturas bien desarrollada. Como resultado, las juntas influyen fuertemente, e incluso controlan, la circulación natural ( hidrogeología ) de los fluidos, por ejemplo , el agua subterránea y los contaminantes dentro de los acuíferos , el petróleo en los embalses y la circulación hidrotermal en profundidad, dentro del lecho rocoso. [14] Por lo tanto, las juntas son importantes para el desarrollo económico y seguro de los recursos petroleros, hidrotermales y de aguas subterráneas y son objeto de intensas investigaciones en relación con estos recursos. Los sistemas conjuntos regionales y locales ejercen un fuerte control sobre cómo los fluidos hidrotermales formadores de minerales (que consisten principalmente en H 2 O , CO 2 y NaCl, que formaron la mayoría de los depósitos minerales de la Tierra ) circulaban dentro de su corteza. Como resultado, comprender su génesis, estructura, cronología y distribución es una parte importante para encontrar y desarrollar depósitos de mineral de manera rentable. Finalmente, las juntas a menudo forman discontinuidades que pueden tener una gran influencia en el comportamiento mecánico (resistencia, deformación, etc.) de masas de suelo y roca, por ejemplo, en la construcción de túneles , cimientos o taludes . Como resultado, las juntas son una parte importante de la ingeniería geotécnica en la práctica y la investigación. [2] [4] [13]
