Ingeniería Geológica
Grado y Doble Grado. Curso 2023/2024.
GEOLOGÍA ESTRUCTURAL - 804340
Curso Académico 2023-24
Datos Generales
- Plan de estudios: 0879 - GRADO EN INGENIERÍA GEOLÓGICA (2010-11)
- Carácter: Obligatoria
- ECTS: 6.0
SINOPSIS
COMPETENCIAS
Generales
CG2. Comprender y aplicar el método científico a las diferentes disciplinas que integran el ámbito profesional del Ingeniero Geólogo.
CG3. Conocer las distintas tecnologías existentes para la caracterización del terreno, tanto en superficie como en profundidad, y su aplicación en Ingeniería Geológica.
CG4. Tener capacidad para buscar, obtener, procesar, desarrollar y comunicar información científica y técnica relacionada con los campos de actuación propios de la Ingeniería Geológica.
Transversales
CT2. Demostrar razonamiento crítico y autocrítico.
CT3. Adquirir capacidad de organización, planificación y ejecución.
CT4. Adquirir la capacidad de comunicarse de manera clara y eficaz, de forma oral y escrita, en la lengua española.
CT5. Adquirir capacidad de gestión de la información.
CT6. Adquirir la capacidad para la resolución de problemas.
CT8. Adquirir la capacidad de trabajo autónomo o en equipo.
CT9. Adquirir habilidades en las relaciones interpersonales.
CT10. Adquirir capacidad para el aprendizaje autónomo.
CT11. Adquirir la capacidad para adaptarse a nuevas situaciones.
CT12. Demostrar creatividad e iniciativa y espíritu emprendedor.
CT13. Demostrar motivación por la calidad en el desarrollo de sus actividades.
Específicas
CE8. Conocer y aplicar las técnicas de Topografía y Fotogrametría empleadas en Ingeniería del Terreno.
CE10. Analizar los procesos tectónicos que implican la formación de estructuras geológicas y los procesos que modelan la superficie terrestre.
CE11. Analizar e interpretar información contenida en mapas geológicos y aplicar técnicas para la realización de cartografía geológica y temática.
ACTIVIDADES DOCENTES
Clases teóricas
Seminarios
En particular, se plantean hasta tres tipos de actividades:
A.- Actividad académica sobre descripción e interpretación de estructuras a partir de fotografías.
B.- Seminario sobre análisis geométrico y estadístico de datos estructurales de las rocas.
(especialmente, análisis de datos de orientación mediante uso de programas de ordenador)
En esta actividad se usarán los datos tomados por los/las estudiantes en las prácticas de campo.
C.- Sesión optativa, si hay tiempo para ello, de cortes geológicos compensados.
Clases prácticas
Trabajos de campo
Exposiciones
Otras actividades
TOTAL
Presenciales
No presenciales
Semestre
Breve descriptor:
Esfuerzo y deformación en rocas. Estructuras geológicas. Reconocimiento y métodos de estudio. Aplicaciones en Ingeniería Geológica.
Requisitos
Objetivos
Aplicar estos conceptos a la cuantificación e interpretación de estas estructuras mediante cortes geológicos y distintos métodos de representación gráfica.
Conocer cómo identificar en el campo los distintos tipos de estructuras.
Comprender el estado de deformación y el comportamiento mecánico de las rocas sometidas a esfuerzos. Entender las aplicaciones del estudio de las estructuras tectónicas en Ingeniería Geológica.
Contenido
Teoría:
Tema 1.- INTRODUCCIÓN.
Definición de la geología estructural. Objetivos de la asignatura. Comentario
general del programa. Geología estructural y tectónica. Tipos de estructuras y
de datos estructurales. Importancia de la escala. Tipos de aproximaciones metodológicas
(análisis geométrico, cinemático y dinámico).
Tema 2.- TEORÍA DEL ESFUERZO. Tipos de fuerzas. Concepto de vector esfuerzo. El
esfuerzo en dos dimensiones: esfuerzos normal y de cizalla sobre un plano,
criterio de signos, transformación de coordenadas, invariancia y el concepto del
tensor del esfuerzo, elipse del esfuerzo, esfuerzos principales e invariantes,
esfuerzos sobre un plano inclinado con respecto a los ejes principales, el
círculo de Mohr. El esfuerzo en tres dimensiones: ecuaciones de Cauchy, el
tensor del esfuerzo en tres dimensiones, esfuerzos principales, elipsoide del
esfuerzo, invariantes del esfuerzo, esfuerzos sobre superficies inclinadas con
respecto a los ejes principales, planos de máximo esfuerzo de cizalla,
esfuerzos medio y desviador, tipos de estados de esfuerzo, círculo de Mohr para
el esfuerzo en tres dimensiones. Esfuerzos en la litosfera, campos de esfuerzos.
Esfuerzo tectónico.
Tema 3.- TEORÍA DE LA DEFORMACIÓN Y DEL FLUJO. Definiciones: deformación y
flujo. Parámetros de la deformación longitudinal, angular y volumétrica. La
deformación finita homogénea en una, dos y tres dimensiones: ecuaciones de
transformación de coordenadas, ecuaciones de desplazamiento, matrices de
gradiente de transformación de coordenadas y de gradiente de desplazamiento.
Representaciones matriciales y tensores de la deformación finita. Componentes
de la deformación finita: traslación, deformación interna, rotación y
dilatación. Elipses y elipsoides de la deformación finita. Representaciones de
Mohr de la deformación finita. Métodos de medida de la deformación finita homogénea
en dos dimensiones. Tipos de deformación finita: cizallas pura, sub-simple,
simple y super-simple, rotación de cuerpo rígido. Deformación heterogénea.
Historia de la deformación: el tensor de la deformación infinitesimal y el gradiente
de velocidades. El teorema fundamental de la cinemática. Flujos rotacionales y
no rotacionales. Coaxialidad y no coaxialidad. El spin. Números de vorticidad
y tipos de flujo.
Tema 4.- RELACIONES ESFUERZO-DEFORMACIÓN. REOLOGÍA. Definiciones. Tipos,
objetivos y resultados de los experimentos que relacionan el esfuerzo y la deformación.
Sólidos elásticos: definición de elasticidad, ley de Hooke, aproximación
tensorial, coeficientes y módulos elásticos, ecuaciones básicas de elasticidad
de sólidos isótropos. Fluidos viscosos: definición, ecuaciones de viscosidad y
coeficientes. Flujo plástico: criterios del nivel de esfuerzo necesario para sobrepasar
el límite elástico, ecuaciones de plasticidad. Sustancias con propiedades
complejas: comportamiento viscoelástico y elastoviscoso, sustancias de Bingham.
Concepto y diferencias entre las deformaciones dúctil y frágil. Deformación a
la microescala: defectos cristalinos y mecanismos de deformación. Leyes de
flujo. Reología de la litosfera.
Tema 5.- DEFORMACIÓN FRÁGIL Y DIACLASADO. Mecanismos de deformación frágil.
Datos experimentales. Criterios de rotura: teoría de Navier-Coulomb, teoría de Griffith,
envolvente de Mohr, mecánica de la fracturación. Efecto de la presión de fluidos,
esfuerzo efectivo y poroelasticidad. Tipos de fracturas: fracturación
distensiva, de cizalla e híbrida, fracturación hidráulica. Esfuerzo y
fracturación en la corteza, sismicidad, calentamiento friccional. Terminaciones
e interacción de fracturas. Transición frágil-dúctil. Diaclasas: definición y
clasificación, métodos de estudio, técnicas de representación y de análisis
estadístico, génesis de diaclasas en zonas orogénicas y en regiones tabulares
intraplaca.
Tema 6.- FALLAS. Definición, terminología y geometría. Tipos de fallas.
Productos de la fracturación frágil (rocas de falla). Estructuras menores.
Criterios cinemáticos en fallas. Técnicas geométricas de determinación de la
dirección y sentido de movimiento en una superficie de falla. Distribución del
desplazamiento. Esfuerzos en fallas: el modelo de Anderson y la ecuación de
Bott. El modelo de deslizamiento. Paleoesfuerzos: métodos de análisis de
poblaciones de fallas y sus aplicaciones. Fractales y autosemejanza.
Tema 7.- FÁBRICAS PLANARES Y LINEARES. Concepto de fábrica. Clasificación geométrica
de las fábricas planares y lineares. Relaciones de las fábricas plano-lineares con
la deformación interna. Evolución de la fábrica en sedimentos que se deforman.
Desarrollo del clivaje y de la esquistosidad. Lineaciones en deformación dúctil
y frágil. Lineaciones y cinemática.
Tema 8.- PLIEGUES Y PROCESOS DE PLEGAMIENTO. Definición y descripción geométrica.
Elementos del pliegue. Simetría y asimetría. Clasificación: superficies individuales,
capas plegadas. Cinemática: cizalla simple heterogénea, plegamiento flexural,
deformación longitudinal tangencial. Distribución de la deformación interna en
capas plegadas, estructuras menores. Relación con fábricas planares, relaciones
foliación-estratificación. Mecánica del plegamiento: en capas individuales
(bending, buckling, modelo de Biot y Ramberg), en multicapas (regulares e
irregulares, variaciones en el espesor de las capas competentes) y en rocas
anisótropas (modelos de desarrollo de pliegues angulares, orientaciones de esfuerzos).
Plegamiento de líneas y planos inclinados. Análisis del plegamiento
superpuesto, patrones de interferencia, técnicas de trabajo.
Tema 9.- ESTRUCTURAS DE BOUDINAGE, PINCH AND SWELL Y FLANQUEANTES.
Definición de boudin. Análisis experimental. Análisis teórico del desarrollo
de boudins y estructuras pinch and swell en capas individuales y en multicapas.
El boudinage interno. Relaciones con el plegamiento. Estructuras flanqueantes
(flanking structures): definición, tipos, geometrías, mecanismos de formación y
aplicaciones.
Tema 10.- ZONAS DE CIZALLA Y MILONITAS. Definición de zona de cizalla. Características
y descripción geométrica. Componentes cinemáticos (coaxial, no coaxial, cambio
de volumen), combinación y problemas de compatibilidad. Perfiles de
deformación. Criterios cinemáticos. Plegamiento en zonas de cizalla. Zonas de
cizalla dúctil conjugadas. Terminaciones de las zonas de cizalla. Productos de
deformación en zonas de cizalla dúctil: las milonitas, tipos e implicaciones
mecánicas. Zonas de cizalla dúctil-frágil: sistemas de venas en échelon,
técnicas geométricas de estudio, efectos de cambios de volumen. Desarrollo de
zonas de cizalla.
Tema 11.- ESTRUCTURAS EN REGÍMENES DE CONTRACCIÓN. Fallas inversas y cabalgamientos.
Asociación de cabalgamientos y pliegues: terminología,
pliegues de flexión o acomodación de falla, pliegues de propagación de falla,
pliegues de despegue, pliegues de revestimiento, dúplexes, sistemas imbricados,
otras estructuras. Secuencias normal e inversa de propagación de
cabalgamientos. Mecánica de emplazamiento de los cabalgamientos: modelos de
empuje desde atrás, de deslizamiento gravitacional y de colapso gravitacional.
Desarrollo de cuñas orogénicas, el modelo de cuña de Coulomb.
Tema 12.- ESTRUCTURAS EN REGÍMENES DE EXTENSIÓN. Fallas normales. Sistemas de fallas extensionales, horsts y graben. Detachments extensionales.
Fallas en dominó. Fallas lístricas y escalonadas, pliegues asociados.
Asociaciones en regiones de tipo basin and range. Procesos de rifting.
Tema 13.- ESTRUCTURAS EN REGÍMENES DE DESGARRE. Desgarres y fallas de transferencia.
Procesos mecánicos de formación de fallas de desgarre.
Modelos teóricos y experimentales del desarrollo de las estructuras de
fracturación y plegamiento asociadas a los grandes desgarres. Transpresión y transtensión:
definición, modelos geométricos y cinemáticos, aplicaciones. Desarrollo de
fallas de desgarre en límites convergentes y divergentes de placas: el efecto
del reparto de la deformación.
Tema 14.- OTRAS ESTRUCTURAS. Diapiros y tectónica salina. Consideraciones teóricas
del emplazamiento de diapiros. Evolución y geometría. Análisis de las estructuras
en el diapiro salino y en el encajante. La deformación en los materiales salinos:
mecanismos de deformación y fábricas que se desarrollan. Mecanismos de
emplazamiento de cuerpos ígneos. Elementos básicos de la reología de magmas. Análisis
del flujo y de la deformación interna en las rocas ígneas y en el encajante. Criterios
cinemáticos. Análisis de la fábrica tectónica. Modelos de ascenso y transporte de
magmas. Modelos de emplazamiento de plutones, el room problem. Criterios de emplazamiento
pre, sin y post-tectónico.
Prácticas:
Prácticas 1 y 2.- Problemas de análisis del esfuerzo, aspectos generales e
introducción al círculo de Mohr.
Práctica 3.- Orientación de planos y líneas: Medición y notación.
Práctica 4.- Introducción a la proyección estereográfica.
Práctica 5.- Resolución de problemas de pliegues mediante el uso de la proyección estereográfica.
Prácticas 6 y 7.- Introducción a la proyección ortográfica
Prácticas 8 a 12.- Análisis de estructuras geológicas (fallas y pliegues) en mapas: proyecciones estereográfica y ortográfica, contornos estructurales.
Evaluación
1.- Examen de la parte de teoría: hasta 4.5 puntos.
(El mínimo para que la parte de teoría pueda ser considerada para hacer media con las otras partes de la asignatura es de 3 puntos sobre 10, es decir, de 1.35 puntos sobre 4.5.)
2.- Evaluación continuada o examen de prácticas: Hasta 4.0 puntos.
(El mínimo para que la parte del examen de prácticas pueda ser considerada para hacer media con las otras partes de la asignatura es de 3 puntos sobre 10, es decir, de 1.2 puntos sobre 4.0.)
La evaluación continuada consistirá en:
La entrega y corrección de los ejercicios de prácticas que se planteen semanalmente
(El mínimo para que la parte de prácticas, evaluación continuada, pueda ser considerada para hacer media con las otras partes de la asignatura es de 5 puntos sobre 10, es decir, de 2.0 puntos sobre 4.0.)
Los/las estudiantes que no hayan seguido la evaluación continuada o que no la hayan superado, tendrán que realizar necesariamente un examen final de prácticas.
3.- Evaluación de las actividades académicas propuestas: Hasta 0.5 puntos.
La entrega y corrección hacia el final de la asignatura del cuadernillo de actividades académicas: Hasta 0.5 puntos.
4.- Evaluación de las prácticas de campo: Hasta 0.5 puntos.
Se pedirá que los/las estudiantes entreguen un guion de campo de las actividades desarrolladas en cada salida. Se incentivará en la puntuación a los estudiantes que, no estando matriculados en Geología Estructural y Petrología Ígnea y Metamórfica, asistan a las dos salidas conjuntas programadas.
5.- Participación en clase: Hasta 0.5 puntos.
En su caso, las calificaciones de las partes aprobadas se conservarán hasta la convocatoria extraordinaria de junio/julio.
Bibliografía
Bibliografía fundamental:
Fossen, H. (2010) Structural Geology. Cambridge University Press, Cambridge, UK, 463 pp.
Bibliografía complementaria:
Allmendinger, R.W., Cardozo, N. y Fisher, D.M. (2012): Structural Geology Algorithms. Vectors
and Tensors. Cambridge Univ. Press, Cambridge (UK).
Bastida F. (2005): Geología. Una visión moderna de las ciencias de la Tierra. Trea, Gijón.
Means, W.D. (1976): Stress and Strain. Springer, New York.
Ragan, D.M. (2009): Structural Geology. An Introduction to Geometrical Techniques (4th Ed.).
Cambridge Univ. Press, Cambridge (UK).
Ramsay, J.G. (1977): Plegamiento y fracturación de rocas. H. Blume Ediciones, Madrid.
Twiss, R.J. y Moores, E.M. (1992): Structural Geology. W.H. Freeman and Company, New York.
(Segunda edición de 2007)
van der Pluijm, B.A. y Marshak, S. (2004): Earth Structure (2ª edición). W.W. Norton & Company,
New York, 656 pp.
Weijermars, R. (1997): Principles of Rocks Mechanics. Alboran Sci. Pub., Amsterdam
Prácticas:
Babín Vich R.B. (2004): Problemas de geología estructural: resolución de problemas mediante proyección ortográfica Madrid.UCM. 178 p.
Bennison, G.M. (2006): An Introduction to Geological Structures and Maps, 3 Ed.,Edward Arnold, 1975.
Groshong, R.H. (2008): 3-D Structural Geology. A Practical Guide to Quantitative Surface and Subsurface Map Interpretation, 2 Ed., Springer
Lisle, R.J. (2004): Geological Structures and Maps. A practical guide, 3 Ed., Elsevier.
Lisle, R.J. y Leyshon, P.R. (2010, 2nd Ed.) Stereographic Projection Techniques for Geologists and Civil Engineers, Cambridge University Press.
Ragan, D.M. (2009) Structural Geology. An Introduction to Geometrical Techniques , 4. Ed . , Cambridge University Press.
Rowland, S.M., Duebendorfer, E.M., Schiefelbein, I.M. (2007): Structural Analysis and Synthesis. A Laboratory Course in Structural Geology , 3 Ed, Blackwell Publishing.
Estructura
| Módulos | Materias |
|---|---|
| FUNDAMENTAL | MATERIALES Y PROCESOS GEOLÓGICOS |
Grupos
| Clases teóricas y/o prácticas | ||||
|---|---|---|---|---|
| Grupo | Periodos | Horarios | Aula | Profesor |
| Grupo A | 15/01/2024 - 19/04/2024 | MIÉRCOLES 09:30 - 10:30 | 3201 A | CARLOS FERNANDEZ RODRIGUEZ |
| JUEVES 09:30 - 10:30 | 3201 A | CARLOS FERNANDEZ RODRIGUEZ | ||
| VIERNES 09:30 - 10:30 | 3201 A | CARLOS FERNANDEZ RODRIGUEZ | ||
| Prácticas de Laboratorio | ||||
|---|---|---|---|---|
| Grupo | Periodos | Horarios | Aula | Profesor |
| Grupo A1 Prácticas Laboratorio | 15/01/2024 - 19/04/2024 | JUEVES 11:30 - 13:00 | - | CARLOS FERNANDEZ RODRIGUEZ HODEI UZKEDA APESTEGUIA |
| Prácticas de Campo | ||||
|---|---|---|---|---|
| Grupo | Periodos | Horarios | Aula | Profesor |
| Grupo Ac Campo | - | - | - | CARLOS FERNANDEZ RODRIGUEZ HODEI UZKEDA APESTEGUIA |