Las juntas de exfoliación o juntas de láminas son sistemas de fracturas paralelas a la superficie de la roca, que a menudo provocan la erosión de losas concéntricas.
A pesar de su ocurrencia común en muchos paisajes diferentes, los geólogos aún tienen que llegar a un acuerdo sobre una teoría general de la formación de juntas de exfoliación. Se han sugerido muchas teorías diferentes; a continuación se muestra una breve descripción de las más comunes.
Esta teoría fue propuesta originalmente por el geomorfólogo pionero Grove Karl Gilbert en 1904. La base de esta teoría es que la erosión de la sobrecarga y la exhumación de roca profundamente enterrada hasta la superficie del suelo permite que la roca previamente comprimida se expanda radialmente, creando tensiones de tracción y fracturando la roca. en capas paralelas a la superficie del suelo. La descripción de este mecanismo ha dado lugar a términos alternativos para las juntas de exfoliación, incluidas las juntas de liberación de presión o de descarga. Aunque la lógica de esta teoría es atractiva, existen muchas inconsistencias con las observaciones de campo y de laboratorio que sugieren que puede estar incompleta, como por ejemplo: [6] [10] [12]
Una posible extensión de esta teoría para que coincida con la teoría de la tensión de compresión (que se describe a continuación) es la siguiente [3] (Goodman, 1989): La exhumación de rocas profundamente enterradas alivia la tensión vertical , pero las tensiones horizontales pueden permanecer en un macizo rocoso competente desde el medio está confinado lateralmente. Las tensiones horizontales se alinean con la superficie actual del terreno a medida que la tensión vertical cae a cero en este límite. Por lo tanto, durante la exhumación se pueden generar grandes tensiones de compresión paralelas a la superficie que pueden provocar una fractura de roca por tracción como se describe a continuación.
La roca se expande al calentarse y se contrae al enfriarse y los diferentes minerales que forman rocas tienen tasas variables de expansión /contracción térmica . Las variaciones diarias de la temperatura de la superficie de la roca pueden ser bastante grandes, y muchos han sugerido que las tensiones creadas durante el calentamiento hacen que la zona cercana a la superficie de la roca se expanda y se desprenda en losas delgadas (por ejemplo, Wolters, 1969). [12] Se han observado grandes fluctuaciones de temperatura diurnas o inducidas por incendios que crean laminaciones delgadas y descamaciones en la superficie de las rocas, a veces denominadas exfoliación. [13] Sin embargo, dado que las fluctuaciones diurnas de temperatura solo alcanzan unos pocos centímetros de profundidad en la roca (debido a la baja conductividad térmica de la roca ), esta teoría no puede explicar la profundidad observada de las juntas de exfoliación que pueden alcanzar los 100 metros. [1] [3] [6] [10]
La erosión mineral por la penetración del agua puede provocar la descamación de finas capas de roca, ya que el volumen de algunos minerales aumenta con la hidratación . [10] Sin embargo, no toda la hidratación mineral produce un aumento de volumen, mientras que las observaciones de campo de las juntas de exfoliación muestran que las superficies de las juntas no han experimentado una alteración química significativa, por lo que esta teoría puede rechazarse como una explicación para el origen de la hidratación a gran escala y más profunda. articulaciones de exfoliación.
Grandes tensiones tectónicas de compresión paralelas a la superficie terrestre (o libre) pueden crear fracturas en modo de tracción en la roca, donde la dirección de propagación de la fractura es paralela a la mayor tensión de compresión principal y la dirección de apertura de la fractura es perpendicular a la superficie libre. [3] [6] [7] [8] [9] [10] [14] Este tipo de fractura se ha observado en el laboratorio desde al menos 1900 (tanto en cargas de compresión no confinada uniaxial como biaxial; ver Gramberg, 1989) . [15] Se pueden formar grietas de tracción en un campo de tensión de compresión debido a la influencia de microfisuras generalizadas en la red de roca y la extensión de las llamadas grietas de ala desde cerca de las puntas de las microfisuras orientadas preferentemente, que luego se curvan y se alinean con la dirección de la Principio de tensión de compresión. [16] [17] Las fracturas formadas de esta manera a veces se denominan escisión axial, división longitudinal o fracturas extensionales, y se observan comúnmente en el laboratorio durante las pruebas de compresión uniaxial. Los esfuerzos de compresión horizontales o paralelos a la superficie pueden ser el resultado de esfuerzos tectónicos o topográficos regionales , o de la erosión o excavación de sobrecarga.
Teniendo en cuenta la evidencia de campo y las observaciones de ocurrencia, modo de fractura y formas secundarias, las altas tensiones de compresión paralelas a la superficie y la fractura por extensión (escisión axial) parecen ser la teoría más plausible que explica la formación de juntas de exfoliación.
Reconocer la presencia de juntas de exfoliación puede tener implicaciones importantes en ingeniería geológica . Lo más notable puede ser su influencia sobre la estabilidad de las pendientes. Las juntas de exfoliación que siguen la topografía de las paredes inclinadas de los valles, las laderas de las colinas y los acantilados pueden crear bloques de roca que son particularmente propensos a deslizarse. Especialmente cuando la punta de la pendiente está socavada (naturalmente o por actividad humana), es probable que se deslice a lo largo de los planos de las juntas de exfoliación si la inclinación de la junta excede el ángulo de fricción de la junta. Los trabajos de cimentación también pueden verse afectados por la presencia de juntas de exfoliación, por ejemplo en el caso de presas . [18] Las juntas de exfoliación subyacentes a los cimientos de una presa pueden crear un riesgo importante de fuga , mientras que el aumento de la presión del agua en las juntas puede provocar el levantamiento o el deslizamiento de la presa. Finalmente, las juntas de exfoliación pueden ejercer un fuerte control direccional sobre el flujo de agua subterránea y el transporte de contaminantes.