La ranura de falla es un tipo de roca de falla que se define mejor por el tamaño de su grano. Se encuentra como roca de falla incohesiva (roca que se puede romper en sus gránulos componentes en el afloramiento actual, solo con la ayuda de los dedos o una navaja), con menos del 30% de clastos de >2 mm de diámetro. [1] La ranura de falla se forma en zonas de falla cercanas a la superficie con mecanismos de deformación frágiles. Hay varias propiedades de la ranura de falla que influyen en su resistencia, incluida la composición, el contenido de agua, el espesor, la temperatura y las condiciones de velocidad de deformación de la falla.
Las grietas de falla se forman a partir de la localización de la tensión dentro de las zonas de falla bajo condiciones frágiles cerca de la superficie de la Tierra. [2] La trituración y el molido de los dos lados de la falla que se mueven uno a lo largo del otro da como resultado la reducción del tamaño del grano y la fragmentación. Primero, se formará una brecha de falla con material más fragmentado y con el molido continuo la roca se transformará en una grieta de falla con menos fragmentos y más pequeños, lo que mejora la interacción fluido-roca para alterar algunos minerales y producir arcilla. Tanto la velocidad como la forma de deslizamiento en una zona de falla, así como los fluidos disponibles, pueden determinar la formación de diferentes variedades de rocas de falla. [2]
La formación de fallas está determinada por las condiciones de tensión en la corteza terrestre. La presión del fluido intersticial en una roca puede reducir significativamente la tensión necesaria para inducir la falla al reducir la tensión normal efectiva. [3] La formación de surcos en fallas puede reducir la permeabilidad de la roca mediante la creación de minerales arcillosos, lo que conduce a presiones de fluido intersticial más altas en una zona localizada y a la localización de deslizamientos dentro del surco. [3]
La deformación cataclástica es uno de los principales modos de formación de surcos de falla, ya que el surco de falla es un producto común de la cataclasis en condiciones de baja presión y temperatura. [4] Depende de la fricción y se considera un mecanismo de deformación frágil. [4] Para dilucidar más, la cataclasis implica la granulación de granos debido tanto a la fractura frágil como a la rotación del cuerpo rígido, donde la rotación del cuerpo rígido es cuando los granos minerales exhiben rotación de acuerdo con el sentido de corte del plano de falla. [4] La intensidad de la cataclasis correspondiente se exhibe por una disminución en el tamaño medio del grano. [4] Además, el desarrollo de surcos de falla también puede ir acompañado de una degradación en la clasificación. [4]
Las rocas de falla pueden clasificarse en términos de sus texturas, aunque las divisiones son a menudo graduales. Según el esquema de clasificación propuesto por Sibson, la falla de ranura se define como una falla incohesiva con una estructura orientada aleatoriamente y menos del 30% de fragmentos visibles que comprenden la roca. [2] Una roca de falla incohesiva con más del 30% de fragmentos es una brecha de falla y las rocas de falla cohesivas son de la serie de cataclasitas (no foliadas) o de la serie de milonitas (foliadas). [2] Esto se modificó posteriormente para incluir la cataclasita foliada. [5] Este esquema de clasificación se simplificó aún más para facilitar la clasificación en el campo. Definió la falla de ranura como la que tiene menos del 30% de clastos > 2 mm y se encuentra como roca de falla incohesiva en el afloramiento actual. [1] Con base en este esquema de clasificación, las brechas de falla pueden sufrir subdivisiones (como brechas caóticas, en mosaico y agrietadas). Esta subdivisión permite que las brechas de falla sean foliadas o no foliadas, cohesivas o incohesivas, y que contengan una matriz de grano fino, pequeños clastos e incluso cemento cristalino en proporciones variables. [1]
La resistencia a la falla de una gubia depende de su composición, su contenido de agua, su espesor, la temperatura y puede verse fácilmente afectada por cualquier cambio en la tensión normal efectiva y la tasa de deslizamiento. Todos estos parámetros tienen un efecto en el coeficiente de fricción .
La Ley de Byerlee es la que se utiliza para describir la resistencia a la fricción de una roca. [6] Es la siguiente: Donde:
La composición tendrá un impacto en el comportamiento de deslizamiento de una falla. Una alta resistencia a la fricción está asociada con una composición alta en minerales fuertes como cuarzo y feldespato. [7] La composición y concentración de minerales arcillosos afectará el comportamiento de falla en la corteza frágil. Las ranuras dominadas por minerales arcillosos (montmorillonita, illita y clorita) son consistentemente más débiles. Aquellas con una alta concentración de montmorillonita son significativamente más débiles que aquellas con una composición alta en clorita o illita. [7]
La composición también afecta la permeabilidad de una gubia. Es un parámetro importante que controla la mecánica de fallas y la estabilidad por fricción. La presencia de agua reducirá la resistencia por fricción entre los granos de minerales filosilicatos [8] Además, la permeabilidad antes del cizallamiento suele ser mayor que después de la deformación. Sin embargo, la influencia del cizallamiento varía según la composición. [7] Por ejemplo, con montmorillonita o illita, se observa una disminución pronunciada en la permeabilidad posterior al cizallamiento. Sin embargo, con minerales como la clorita, la mayor permeabilidad se mantendrá incluso después del cizallamiento. [7] Debido a que los cristales de clorita se forman a mayor presión y temperatura, es más probable que permanezcan como agregados más grandes en las zonas de cizallamiento en comparación con el tamaño más pequeño de los granos de montmorillonita o illita, lo que explica por qué la permeabilidad se ve menos afectada. [7] Las gubias de falla ricas en clorita y cuarzo mantienen su alta permeabilidad a una profundidad significativa. [7] Por otro lado, las fallas con baja permeabilidad, como las fallas con alto contenido de minerales arcillosos, son más susceptibles a desarrollar altas presiones de poro porque el flujo de fluido no puede difundirse.
El espesor de la ranura aumenta con el tiempo con la acumulación de eventos de deslizamiento a lo largo de una falla. Un espesor mayor de la ranura de la falla se asocia con mayores grados de presión de fluido intersticial. [3]
Como se mencionó anteriormente, la resistencia a la fricción de una gubia puede cambiar a medida que varía la temperatura. Sin embargo, su efecto difiere según la composición mineral. Por ejemplo, en el caso de las gubias de cuarzo, un aumento de la temperatura probablemente disminuirá el coeficiente de fricción, mientras que una disminución de la temperatura conduce a un aumento del coeficiente de fricción. [9]
Falla Bonita: Esta falla normal, que se encuentra en Nuevo México, cerca de Tucumcari, es también un ejemplo de surco de cuarzo. Su surco se encuentra en la arenisca Mesa Rica, a 40 m del contacto de la falla. Esta falla también presenta muchas fallas secundarias y fracturas de cizallamiento dentro de su zona de falla (60 m de ancho) [4]
Falla de huracán : esta falla se encuentra en Pintura, Utah, y su ranura se encuentra en la arenisca de Coconino. Este es otro ejemplo de ranura de cuarzo. [4]
Goma de falla de Nojima : esta falla produjo delgadas foliaciones oscilantes de pseudotaquilita y una fina goma de falla de granito a una profundidad de 3 km. [10]
Gouge de la falla de San Andrés : consta de dos zonas de cizallamiento activas : la zona de deformación suroeste y la zona de deformación central. En el Observatorio de la Falla de San Andrés en Profundidad (SAFOD), están compuestas principalmente de porfiroclastos de serpentinita y roca sedimentaria entre una matriz de arcilla rica en magnesio. La saponita , la corresita, el cuarzo y los feldespatos componen la zona de deformación suroeste. La saponita , el cuarzo y la calcita componen la zona de deformación central. [10]
Falla Muddy Mountain Thrust: Esta falla se encuentra en el sureste de Nevada, EE. UU. y representa decenas de kilómetros de transporte en condiciones cercanas a la superficie o en la superficie. [11] La ranura de la falla contiene menos del 30% de fragmentos de dolomita de pared colgante y clastos de arenisca de pared inferior dentro de una matriz de agregados teñidos de amarillo con textura granular a foliada. [11] [12]
