En geología , el esfuerzo cortante es la respuesta de una roca a la deformación , generalmente por esfuerzo de compresión , y forma texturas particulares. El esfuerzo cortante puede ser homogéneo o no homogéneo, y puede ser esfuerzo cortante puro o esfuerzo cortante simple . El estudio del esfuerzo cortante geológico está relacionado con el estudio de la geología estructural , la microestructura o textura de las rocas y la mecánica de fallas .
El proceso de cizallamiento ocurre en rocas frágiles , frágiles-dúctiles y dúctiles . En rocas puramente frágiles, la tensión de compresión produce fracturamiento y fallas simples .
Las rocas típicas de las zonas de cizallamiento incluyen milonita , cataclasita , S-tectonita y L-tectonita , pseudotaquilita , ciertas brechas y versiones altamente foliadas de las rocas de pared .
Una zona de cizallamiento es una zona tabular o laminar, plana o curviplanar compuesta por rocas que están más sometidas a tensiones que las rocas adyacentes a la zona. Normalmente, se trata de un tipo de falla , pero puede resultar difícil ubicar un plano de falla distinto en la zona de cizallamiento. Las zonas de cizallamiento pueden formar zonas de foliación , deformación y plegamiento mucho más intensos . Se pueden observar vetas o fracturas escalonadas dentro de las zonas de cizallamiento.
Muchas zonas de cizallamiento albergan depósitos minerales , ya que son un foco de flujo hidrotermal a través de cinturones orogénicos . A menudo pueden mostrar alguna forma de metamorfismo retrógrado a partir de un conjunto metamórfico máximo y, por lo general, están metasomatizadas .
Las zonas de cizallamiento pueden tener tan solo unas pulgadas de ancho o hasta varios kilómetros de ancho. A menudo, debido a su control estructural y su presencia en los bordes de los bloques tectónicos, las zonas de cizallamiento son unidades cartografiables y forman discontinuidades importantes para separar los terrenos. Por ello, muchas zonas de cizallamiento grandes y largas reciben un nombre idéntico al de los sistemas de fallas.
Cuando el desplazamiento horizontal de esta falla puede medirse en decenas o cientos de kilómetros de longitud, se habla de falla de megacizallamiento. Las megacizallamientos suelen indicar los bordes de antiguas placas tectónicas. [1]
Los mecanismos de cizallamiento dependen de la presión y la temperatura de la roca y de la velocidad de cizallamiento a la que se ve sometida. La respuesta de la roca a estas condiciones determina cómo se adapta a la deformación.
Las zonas de cizallamiento que se producen en condiciones reológicas más frágiles (más frías, menos presión de confinamiento ) o en altas tasas de deformación, tienden a fallar por falla frágil; ruptura de minerales, que se muelen en una brecha con una textura molida .
Las zonas de cizallamiento que se producen en condiciones frágiles y dúctiles pueden soportar mucha deformación al poner en marcha una serie de mecanismos que dependen menos de la fractura de la roca y que se producen dentro de los minerales y de las redes minerales mismas. Las zonas de cizallamiento soportan la tensión de compresión mediante el movimiento en los planos de foliación.
El cizallamiento en condiciones dúctiles puede ocurrir por fractura de minerales y crecimiento de los límites de subgrano, así como por deslizamiento reticular . Esto ocurre particularmente en minerales laminares, especialmente micas.
Las milonitas son esencialmente zonas de cizallamiento dúctiles.
Durante el inicio del corte, se forma una foliación plana penetrante dentro de la masa rocosa. Esto se manifiesta como una realineación de las características texturales, el crecimiento y realineamiento de micas y el crecimiento de nuevos minerales.
La foliación de cizallamiento incipiente se forma normalmente en dirección normal a la del acortamiento principal y es un diagnóstico de la dirección del acortamiento. En el acortamiento simétrico, los objetos se aplanan sobre esta foliación de cizallamiento de la misma manera que una bola redonda de melaza se aplana con la gravedad.
En las zonas de cizallamiento asimétrico, el comportamiento de un objeto que se acorta es análogo al de una bola de melaza que se va untando a medida que se aplana, generalmente formando una elipse. En las zonas de cizallamiento con desplazamientos pronunciados, se puede formar una foliación de cizallamiento en un ángulo poco profundo con respecto al plano general de la zona de cizallamiento. Esta foliación se manifiesta idealmente como un conjunto sinusoidal de foliaciones formadas en un ángulo poco profundo con respecto a la foliación de cizallamiento principal y que se curvan hacia la foliación de cizallamiento principal. Estas rocas se conocen como tectonitas LS.
Si la masa rocosa comienza a sufrir grandes grados de movimiento lateral, la elipse de deformación se alarga hasta formar un volumen con forma de cigarro. En este punto, las foliaciones de cizallamiento comienzan a descomponerse en una lineación de varillas o una lineación de estiramiento. Estas rocas se conocen como tectonitas L.
Como consecuencia del esfuerzo cortante dúctil se forman texturas muy características. Un grupo importante de microestructuras observadas en zonas de esfuerzo cortante dúctil son los planos S, los planos C y los planos C'.
El sentido de cizallamiento que muestran las estructuras SC y SC' coincide con el de la zona de cizallamiento en la que se encuentran.
Otras microestructuras que pueden dar sensación de cizallamiento incluyen:
Los regímenes de transpresión se forman durante la colisión oblicua de placas tectónicas y durante la subducción no ortogonal . Por lo general, se forma una mezcla de fallas de empuje de deslizamiento oblicuo y fallas de deslizamiento de rumbo o de transformación. La evidencia microestructural de los regímenes de transpresión pueden ser lineaciones de varillas , milonitas , gneises con estructura de augen , peces de mica, etc.
Un ejemplo típico de un régimen de transpresión es la zona de fallas alpinas de Nueva Zelanda , donde la subducción oblicua de la placa del Pacífico bajo la placa indoaustraliana se convierte en un movimiento de deslizamiento oblicuo. Aquí, el cinturón orogénico adquiere una forma trapezoidal dominada por fallas oblicuas, mantos reclinados de inclinación pronunciada y pliegues de fallas.
El esquisto alpino de Nueva Zelanda se caracteriza por una filita muy almenada y cizallada . Se eleva a un ritmo de 8 a 10 mm por año y la zona es propensa a grandes terremotos con un movimiento de bloqueo hacia el sur y oblicuo hacia el oeste.
Los regímenes de transtensión son entornos tensionales oblicuos. Las fallas geológicas oblicuas y normales y las fallas de desprendimiento en zonas de rift son las manifestaciones estructurales típicas de las condiciones de transtensión. La evidencia microestructural de transtensión incluye lineaciones de estiramiento o enroscadas , porfiroblastos estirados , milonitas, etc.
Diagramas y definiciones de fuerza cortante ( Wayback Machine ), de la Universidad del Oeste de Inglaterra , Bristol. Copia de archivo incompleta, 31/12/2012.