Cuando las fuerzas tectónicas son mayores que la resistencia de las rocas, se crea una falla geológica, que puede tener hasta 200 km de profundidad en las rocas de la superficie de la Tierra. Las fallas geológicas son fracturas en la corteza terrestre donde se ha producido un movimiento relativo entre dos bloques de roca. Estas fallas juegan un papel crucial en la formación del paisaje terrestre y son responsables de muchos terremotos y volcanes activos.
Las fallas son roturas en las rocas a lo largo de las cuales ha tenido lugar movimiento, conocido como desplazamiento. El movimiento puede producirse en varias direcciones, incluyendo la vertical, la horizontal o ambas. Las tensiones provocan las fallas geológicas, y el fallamiento es uno de los procesos geológicos importantes durante la formación de montañas.
Elementos Fundamentales de una Falla
Para comprender las fallas, es esencial conocer su terminología básica:
- Plano de falla: Plano o superficie a lo largo de la cual se desplazan los bloques que se separan en la falla. Este plano puede tener cualquier orientación (vertical, horizontal o inclinado).
- Bloque techo (o bloque superior, o bloque colgante; hanging-wall block): Si la falla no es vertical (buzamiento menor que 90°), el bloque techo es aquel que queda sobre el plano de falla.
- Bloque piso (o bloque inferior, o bloque yacente; footwall block): Si la falla no es vertical (buzamiento menor que 90°), el bloque piso es aquel que queda bajo el plano de falla.
- Bloque levantado: Cuando la falla es vertical (buzamiento igual a 90°), el bloque levantado se define como aquel que se levantó con respecto al otro bloque.
- Bloque hundido: Cuando la falla es vertical (buzamiento igual a 90°), el bloque hundido es aquel que se hundió con respecto al otro bloque.
- Línea de rumbo de la falla (fault strike): Línea resultante de la intersección del plano de falla con un plano horizontal imaginario. El rumbo de la falla se define por el ángulo que hace la línea de rumbo de la falla con el norte.
- Línea de buzamiento de la falla (fault dip): Línea resultante de la intersección del plano de falla con un plano vertical imaginario.
- Estrías de falla: Son irregularidades rectilíneas que pueden aparecer en algunos planos de falla y que indican la dirección del movimiento.
- Escalones de falla: Son planos a modo de escalones que se forman perpendicularmente a las estrías de falla y definen el sentido del movimiento de la falla.
Los desplazamientos tectónicos en el terreno marcan siempre una falla. El desplazamiento neto es el movimiento total que se mide sobre la superficie de la falla.
Clasificación de las Fallas
Existen dos tipos de clasificaciones principales para las fallas: según su morfología y según su movimiento relativo.
Clasificación por Morfología
Según su morfología, las fallas pueden clasificarse en:
- Fallas planares: Se dice que una falla es planar cuando la superficie de falla es un plano o puede aproximarse a un plano sin mucho error.
- Fallas lístricas: Se dice que una falla es lístrica cuando tiene un alto buzamiento cerca de la superficie y un buzamiento bajo en profundidad.
- Fallas en flor: Las fallas en flor pueden ser positivas o negativas, asociadas a regímenes compresionales o extensionales respectivamente.
Clasificación por Movimiento Relativo
Las fallas se clasifican según el tipo de movimiento y las fuerzas implicadas:
- Fallas normales, directas o de gravedad: Ocurren cuando un bloque de roca se mueve hacia abajo respecto al otro, creando un ángulo de inclinación. Se produce cuando el bloque colgante o de techo se desplaza hacia abajo respecto al bloque yaciente o de muro, lo que implica un alargamiento de la corteza.
- Fallas inversas: Se producen cuando un bloque de roca se mueve hacia arriba respecto al otro. El bloque colgante se mueve hacia arriba respecto del yaciente, indicando acortamiento de la corteza terrestre. Las fallas inversas de bajo ángulo de buzamiento se denominan cabalgamientos.
- Fallas de rumbo, en dirección, direccional, transcurrente o de desgarre: Ocurren cuando el desplazamiento es horizontal y paralelo al rumbo de la falla, sin crear ni destruir corteza terrestre. Pueden ser sinistral o direccional izquierda (el bloque opuesto se mueve a la izquierda) y dextral o direccional derecha (el bloque opuesto se mueve a la derecha).
- Fallas oblicuas o mixtas: Combinan componentes de fallas normales e inversas, con un movimiento diagonal entre los bloques de roca. El desplazamiento es oblicuo tanto al rumbo como a la dirección de buzamiento.
Estas clasificaciones se relacionan con las fuerzas tectónicas que actúan: las fallas normales se asocian a la extensión de la corteza, las inversas a la compresión, y las de rumbo a esfuerzos de cizalla (transformación).
Formación de Fallas Geológicas
Las fallas se forman como resultado de esfuerzos tectónicos que superan la resistencia de las rocas. Estos esfuerzos pueden ser causados por la colisión de placas tectónicas, la subducción de una placa bajo otra, o la extensión de la corteza terrestre. El proceso de fallamiento implica la acumulación de tensión en la roca hasta que se produce la fractura, seguida del desplazamiento de los bloques.
La formación de fallas geológicas se debe a la interacción de varias fuerzas tectónicas, incluyendo:
- Tensión litosférica
- Compresión litosférica
- Cortejo de placas tectónicas
En el plano de falla, es frecuente que las fallas varíen de buzamiento en su recorrido, mostrando zonas relativamente horizontales, rellanos, alternando con zonas más inclinadas, rampas. Las heterogeneidades en la litología de casi cualquier sector, y a cualquier escala, pueden resultar en la formación de fallas no planares.
Rocas de Falla: El Dominio de la Deformación Frágil y Dúctil
En muchos casos, la fricción en el plano de falla produce la trituración o deformación de las rocas que lo conforman. La banda de deformación puede alcanzar varias decenas de metros de espesor. Cuando las fallas alcanzan una profundidad en la que se sobrepasa el dominio de deformación frágil, se transforman en bandas de cizalla, su equivalente en el dominio dúctil. Este paso de zona de falla frágil a zona de cizalla dúctil es un continuo gradual, no un cambio abrupto, y la deformación disminuye progresivamente en las rocas adyacentes a la zona de cizalla.
Harina de Falla (Gouge)
La harina de falla, también conocida como gouge, es una roca “molida” compuesta por fragmentos de roca de menos de 1 mm de diámetro en más de un 70% de matriz. Se encuentra en zonas de falla y, al igual que las brechas de falla, son rocas no cohesivas. Sus dimensiones pueden variar desde milímetros hasta metros de espesor.
La harina de falla presenta una dureza menor en comparación con las rocas no afectadas. A menudo, muestra una gama de colores, desde el blanco grisáceo hasta tonos llamativos como rojos, verdes o violáceos, que dependen de la composición de la roca original y de los procesos de alteración. La estructura de la harina de falla puede estar organizada, como se observa en figuras que muestran una "gouge" estructurada con criterios P, Y, R, indicando un movimiento sinestral.
Otras Rocas de Falla
Dentro de las zonas de falla, además de la harina de falla, se pueden encontrar otras rocas, clasificadas en no cohesivas y cohesivas:
Rocas No Cohesivas
- Brecha de falla: Son rocas no consolidadas que poseen clastos angulares de la roca fallada, en una matriz en un porcentaje menor al 30%.
Rocas Cohesivas
- Brecha de aplastamiento (crush breccia): Rocas que se caracterizan por su gran cantidad de bloques embebidos en una matriz cohesiva.
- Cataclasitas: En condiciones más profundas y con mayor temperatura, se forman cataclasitas, que son rocas con una mayor cementación que las brechas. Son rocas cohesivas de vidrio o material finamente cristalizado que rellena los espacios entre fragmentos.
- Pseudotaquilitas: Son rocas cohesivas de vidrio o material finamente cristalizado que rellena los espacios entre fragmentos, principalmente de brechas. Este material se forma cuando la fricción es suficiente para fundir parcialmente la roca, lo que ocurre algunas veces durante sismos de gran magnitud.
- Milonitas: Son rocas generadas bajo condiciones dúctiles a dúctiles-frágiles, con una fuerte foliación y recristalización de minerales, a menudo con predominancia de cuarzo.
Importancia Geológica y Económica
El estudio de las fallas geológicas es esencial para comprender la evolución de la corteza terrestre y predecir eventos sísmicos. Las rocas pertenecientes a una zona de falla no implican que carezcan de interés económico; de hecho, en ellas pueden existir mineralizaciones.
Las fallas pueden actuar como conductos para la migración de hidrocarburos, lo que las convierte en áreas clave para la exploración petrolera. Asimismo, en la minería, las fallas pueden indicar la presencia de vetas de minerales. La comprensión de las fallas geológicas es crucial para predecir y prepararse para eventos sísmicos y volcánicos, así como para la exploración de recursos naturales.