Una fractura es una discontinuidad planar o subplanar que se desarrolla en la roca cuando su límite de elasticidad es superado como consecuencia de la aplicación de un esfuerzo (Fossen, 2010).
Las fracturas pueden ser clasificadas en diaclasas (o fracturas de apertura), fallas y venas o diques. En esta sección se analizarán las diaclasas.
Una diaclasa se define, en términos generales, como una fractura natural en la roca a lo largo de la cual no hay un desplazamiento de cizalla medible (desplazamiento paralelo al plano de la fractura; Van der Plujim & Marshak, 2004).
El origen más aceptado para la formación de las diaclasas tectónicas establece que éstas se abren perpendicularmente al esfuerzo principal mínimo -σ3– sobre el plano que contiene a los esfuerzos principales máximo -σ1– y medio -σ2 (Fossen, 2010), siendo la dirección de mayor elongación paralela al esfuerzo principal máximo (σ1).
Una diaclasa se define, en términos generales, como una fractura natural en la roca a lo largo de la cual no hay un desplazamiento de cizalla medible (desplazamiento paralelo al plano de la fractura; Van der Plujim & Marshak, 2004).
A la hora de estudiar las diaclasas de un afloramiento, es importante tener en cuenta la siguiente terminología (tomada de Van der Plujim & Marshak, 2004):
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Se define una familia de diaclasas como un arreglo de diaclasas que son paralelas o subparalelas
Se define un sistema de diaclasas como dos o más familias de diaclasas que se intersectan a un ángulo aproximadamente constante. Si son ortogonales, se habla de sistema ortogonal de diaclasas, si hacen un ángulo de 30° o 60° se habla de sistema conjugado de diaclasas.
Twiss & Moore (1997) establecen que cuando más de una familia de diaclasas se desarrolla, las diaclasas más jóvenes terminan contra las más antiguas porque la energía no puede propagarse por causa del fracturamiento previo. Para estos autores, la edad relativa de las diaclasas puede ser enmascarada por los siguientes factores:
a) Si las diaclasas antiguas son cementadas por minerales hidrotermales, el límite entre estas diaclasas ya no actuará más como una barrera para la propagación de la energía y las nuevas diaclasas podrán atravesarlas. Esta situación puede ser particularmente confusa si, en el presente, el cementante de las diaclasas antiguas ya ha sido diluido por el agua
b) Una diaclasa nueva puede desarrollarse a ambos lados de una más antigua, por lo que parecería que es continua y que la corta.
c) Si se confunde una fractura de cizalla con una diaclasa, la fractura de cizalla (fractura con movimiento milimétrico o centimétrico relativo) puede mostrar el falso fin de una diaclasa que realmente está cortando. Para esto es muy importante reconocer bien la fractura de cizalla y no confundirla con una diaclasa.
Si en un macizo se tienen una familia de diaclasas mineralizada o con diques, y otra familia sin mineralización o diques, es muy probable que ambas se hayan formado en etapas diferentes (Twiss & Moore, 1997).
Las diaclasas no solo se forman por orígenes tectónicos, también pueden formarse como consecuencia en cambios en los sistemas de esfuerzos por factores diferentes.
Las diaclasas por liberación de presión o diaclasas columnares son columnas hexagonales, separadas por fracturas, que se forman durante el enfriamiento y contracción de rocas hipoabisales y lavas (Van der Plujim & Marshak, 2004).
También se han observado en tobas, ignimbritas, basaltos marcianos y rocas sedimentarias como areniscas y limolitas arcillosas (Weinberger & Burg, 2019).
Las diaclasas de exfoliación son fracturas que se desarrollan de forma paralela a la superficie topográfica; se forman normalmente como consecuencia de un cambio en el sistema de esfuerzos local por desconfinamiento de las rocas (exhumación), donde el esfuerzo compresivo (perpendicular a la diaclasa) es bajo debido a la gran presión litostática y, en consecuencia, el esfuerzo paralelo a la fractura es de alta magnitud (Van der Plujim & Marshak, 2004; Martel, 2017).
Estas diaclasas se han encontrado en varios tipos de rocas de alta resistencia tales como granitos, gneises, areniscas masivas, rocas máficas intrusivas, mármol y basaltos (Martel, 2017).
Las diaclasas por fracturamiento hidráulico son fracturas que se forman en múltiples direcciones (direcciones “aleatorias”) como consecuencia de un incremento en la presión de poro que, al superar la resistencia de la roca, hace que las grietas o espacios que están rellenos con fluido se propaguen como fracturas (Van der Plujim & Marshak, 2004).
Las diaclasas tectónicas son aquellas que se forman como resultado de la aplicación de un esfuerzo de tipo tectónico sobre la roca. Estas estructuras se forman sobre el plano que contiene a los esfuerzos principales máximo -σ1– y medio -σ2 y se abren perpendicularmente al esfuerzo principal mínimo -σ3– (Fossen, 2010).
Es un tema controversial si los sistemas de diaclasas se forman simultáneamente o no.
Por ahora se tiene como teoría más aceptada que sólo un sistema de diaclasas se forma bajo un sistema de esfuerzos particular, siendo los otros sistemas resultado de un cambio local en los esfuerzos, o sistemas formados en otra época (no contemporáneos), o fracturas de cizalla mal clasificadas (Fossen, 2010; Van der Plujim & Marshak, 2004).
Las diaclasas, al igual que la mayoría de las estructuras geológicas, no ocurren aisladas dentro de la roca sino acompañadas con otras estructuras. A continuación se presentan algunas de las diaclasas que pueden formarse simultáneamente con otras estructuras.
Las diaclasas se encuentran comúnmente asociadas con las fallas por ser ambas estructuras frágiles. Existen tres tipos comunes de asociación entre fallas y diaclasas (Van der Plujim & Marshak, 2004):
a) Diaclasas tectónicas formadas por el mismo campo de esfuerzos que crea la falla.
b) Diaclasas formadas por el desarrollo de extensión local en una zona de irregularidad geométrica, en uno de los bloques divididos por la falla
c) Diaclasas denominadas diaclasas pinadas (pinnate joints), adyacentes a zona de ruptura de la falla, a 30° o 45° de la superficie de falla, que se forman por extensión local mientras la falla se mueve.
Las diaclasas que se forman contemporáneamente con los pliegues, en un régimen de deformación frágil-dúctil pueden ser (Twiss & Moores, 2007):
a) fracturas de cizalla, formadas a aproximadamente 30° con respecto al plano definido por σ1 y σ3, que forman entre sí aproximadamente 60° (conjugadas).
b) Fracturas de tensión asociadas al estiramiento en la zona de la cresta del pliegue, las cuales suelen ser conjugadas, formando 30° con respecto al plano definido por σ3 y σ2.
c) Fracturas compresivas asociadas a la constricción en el núcleo del pliegue, generalmente son conjugadas, formando 30° con respecto al plano definido por σ3 y σ2.
Los frentes de intrusión, especialmente aquellos de grandes cuerpos plutónicos, generalmente modifican el campo de esfuerzos local, haciendo que el esfuerzo principal máximo sea paralelo al frente de intrusión. Esta modificación hace que se desarrollen diaclasas paralelas al frente de intrusión que, generalmente se rellenan con fluido magmático. Geomorfológicamente se crean plegamientos por flexión (bending) y estructuras circulares.
Aquí puedes ver el video explicativo de este tema:
