Definición y Componentes de la Deformación Geológica

Definición de Deformación

La deformación es cualquier cambio en la posición o relaciones geométricas internas de un cuerpo debido a un campo de esfuerzos. Puede implicar cambios visibles en forma, tamaño, orientación o posición del material geológico.

Componentes de la Deformación

Una deformación puede incluir hasta cuatro elementos:

• Traslación: Cambio de posición.
• Rotación: Giro del cuerpo o parte del mismo.
• Distorsión (Strain): Cambio de forma.
• Dilatación: Cambio de volumen.

Tipos Generales de Deformación (Según la Respuesta del Material)

• Cuerpo rígido: Solo traslación y rotación, sin cambios internos.
• Deformación interna (Strain): Incluye distorsión y dilatación.

Clasificaciones de la Deformación

• Continua vs. Discontinua: Deformación afín o no afín.
• Dúctil vs. Frágil: Según la respuesta del material a los esfuerzos.
• Homogénea vs. Heterogénea: Si ocurre de forma uniforme o no.
• Coaxial vs. No Coaxial: Si los ejes principales cambian de dirección o permanecen fijos.
• Finita, Infinitesimal e Incremental: Según el grado de acumulación de la deformación.

Medidas de Deformación Interna (Strain)

Algunos parámetros clave utilizados para cuantificar el strain:

• Elongación (e): Cambio relativo en longitud.
• Estiramiento (S): Longitud final / longitud inicial.
• Elongación cuadrática (λ).
• Deformación natural o logarítmica (ε).
• Ángulo y valor de cizalle (ψ y γ).

Elipsoide de Deformación y Tensor de Strain

Elipsoide de Deformación

El elipsoide de deformación es el resultado de la deformación homogénea de un objeto inicialmente esférico. Posee tres ejes principales (X ≥ Y ≥ Z), que representan las direcciones principales de deformación. Permite clasificar la deformación en uniaxial, biaxial o triaxial.

Clasificación de Elipsoides (Diagrama de Flinn, 1956)

Esta clasificación se basa en la relación entre los estiramientos en distintos ejes (parámetro K):

Campo de Desplazamiento

Es el resultado de relacionar la posición inicial de partículas en un material con su posición deformada. Se define como:

U(X) = x – X, donde X es la posición original y x la posición tras la deformación.

Ejes Principales de Deformación

Los ejes principales del elipsoide son X ≥ Y ≥ Z. Cada eje tiene un valor asociado de estiramiento (S), elongación (e) o elongación cuadrática (λ).

Tensor de Strain (ε)

• Es una matriz 3×3 que describe la deformación en 3D.
• Los elementos diagonales representan deformaciones normales.
• Los elementos fuera de la diagonal representan deformaciones de cizalle.
• Permite calcular el elipsoide de deformación a partir de los valores y direcciones principales.

Tipos de Deformación según el Cambio en Forma

Deformación de Cuerpo Rígido

• Traslación: Movimiento de todo el cuerpo como un solo bloque.
• Rotación: El cuerpo gira alrededor de un eje sin cambiar su forma o tamaño.

Distorsión (Cambio de Forma)

Tipo de deformación que altera la forma y los ángulos internos. Incluye:

• Cizalle puro
• Cizalle simple
• Constricción o aplanamiento puros

Deformación Progresiva vs. Finita

• Deformación finita: Estado final observado, resultado acumulado.
• Deformación progresiva: Conjunto de estados intermedios que llevan al estado final.

Nota: Dependiendo del tipo de cizalle, los ejes principales pueden o no rotar durante la deformación.

Tipos Especiales de Deformación Interna (Cizalle y Compactación)

Cizalle Puro (Pure Shear)

• Deformación coaxial, sin rotación interna importante.
• Implica acortamiento en una dirección y alargamiento en otra.

Cizalle Simple (Simple Shear)

• No coaxial, rotacional.
• Vectores de desplazamiento paralelos entre sí.
• Plano de flujo definido por la dirección de cizallamiento.

Compactación

Implica un cambio de volumen negativo (pérdida de porosidad).

Naturaleza Mecánica y Comportamiento de la Deformación

Tipos de Comportamiento según Condiciones

• Frágil: Caracterizado por fracturamiento y microfallas.
• Dúctil: Deformación con continuidad, permitiendo gran strain sin perder cohesión.

El comportamiento (frágil o dúctil) depende de la temperatura, la presión y la escala.

Mecanismos de Deformación a Microescala

• Elásticos: Reversibles.
• Frágiles: Ruptura o fricción.
• Cristaloplásticos: Difusión o dislocaciones (plasticidad permanente).

Fábrica de Rocas y Zonas de Cizalle

Fábrica de Rocas

Organización espacial de los elementos internos de la roca.

Tipos de Fábrica

• Foliación: Fábrica planar (tectonita-S).
• Lineación: Fábrica lineal (tectonita-L).
• Tectonita-LS: Combina foliación y lineación.

Indicadores Cinemáticos

Elementos usados para inferir el sentido de cizalle (movimiento).

• Estructuras S-C
• Porfirosigmoides
• Pez de mica
• Estructura dominó

Zonas de Deformación Dúctil y Milonitas

• Zonas de cizalle dúctil: Zonas tabulares de alta deformación.
• Milonitas: Rocas con fuerte reducción y recristalización de granos.

Clasificación de Milonitas

• Protomilonitas: Menos del 50% recristalizada.
• Milonitas: 50-90% recristalizada.
• Ultramilonitas: Más del 90% recristalizada.