1.3.2 Zonas de cizalla

Las zonas de cizalla son los rasgos estructurales más significativos y representan marcadores de deformación en los cinturones orogénicos. Son los lugares de acomodación preferente de la deformación y del movimiento relativo entre los bloques de la corteza tanto en los orógenos del Fanerozoico como del Proterozoico. La mayor parte de la bibliografía publicada sobre las zonas de cizalla trata de los métodos e interpretaciones derivados principalmente de ejemplos de campo de baja ley. Por otra parte, las rocas de alto grado se han estudiado tradicionalmente de forma extensa en términos de petrología y geoquímica metamórfica, pero menos comúnmente desde un punto de vista estructural. La principal razón de ello es la dificultad de interpretar las complejas geometrías de las estructuras de los entornos de alto grado. Muchos investigadores intentaron su análisis por simple extrapolación de estudios en rocas de bajo grado a rocas de alto grado, pero esto puede resultar en interpretaciones erróneas.

Las zonas de cizalla están, por simple definición, mucho más fuertemente deformadas que las rocas circundantes. Una zona de cizalla es una zona plana de deformación concentrada que por sí misma, o en asociación con otras zonas, ayuda a acomodar, o acomoda totalmente, una tasa de deformación regional o local impuesta más allá de la resistencia de la roca del país. Si el modo de deformación es predominantemente por compresión o extensión, se denomina cizalla pura (también deformación coaxial), y si la deformación se produce por desplazamientos tangenciales (paralelos a la pared), se denomina cizalla simple (también deformación no coaxial). Si la deformación de una zona de cizalladura consiste en ambas, se trata de una cizalladura general. Las deformaciones por transpresión y transtensión son el resultado de esa componente de cizalla pura junto con la cizalla simple en una zona de deformación. Tradicionalmente, el término zona de cizalla se atribuía para denotar sólo las zonas de cizalla dúctil para distinguirlas de las fallas limpias. Sin embargo, el término zona de cizalla, tal como lo utiliza Ramsay (1980), abarca tanto las fallas de corte limpio como las zonas de cizalla dúctil.

Las zonas de cizalla definen los límites principales de los cinturones orogénicos profundamente erosionados, así como las zonas de deformación más intensa dentro de ellos. El desplazamiento a lo largo de las zonas de cizalla puede ser de tipo buzamiento, oblicuo o de deslizamiento. La naturaleza de estas zonas de cizalla limítrofes es útil para restringir la evolución cinemática de cinturones orogénicos muy complejos. Estos datos se convertirían en el punto de partida para modelar los procesos tectónicos que dieron forma a los cinturones orogénicos panerozoicos y proterozoicos. La naturaleza, la geometría y otros análisis cinemáticos de las zonas de cizalla restringen de forma independiente la interrelación entre los segmentos orogénicos. Esto mejoraría en gran medida nuestra comprensión de los procesos orogénicos del Proterozoico cuando se combina con los datos geocronológicos disponibles. Es probable que grandes desplazamientos horizontales dominaran la evolución de los cinturones orogénicos del Proterozoico. Los desplazamientos suelen producirse a lo largo de las principales zonas de cizalla que enlazan la deformación en los niveles medio e inferior de la corteza con la de los cinturones de empuje de antepaís de alto nivel (Daly, 1988). El nivel de erosión en la mayoría de los cinturones orogénicos del Proterozoico da como resultado una amplia exposición de gneises cizallados y una ausencia común de cinturones de empuje de antepaís.

Las zonas de cizalla son muy significativas en varios sentidos: (1) son los objetivos principales para la exploración de minerales, ya que la mineralización se asocia comúnmente con características geométricas específicas, como curvas e intersecciones; (2) son los sitios de una tensión muy grande y ofrecen algunas de las herramientas más fuertes para desentrañar las complejas características de deformación de la corteza terrestre; (3) las zonas de cizalla son también lugares de intrusiones ígneas como rocas alcalinas, plutones de granito y anortositas; (4) son las únicas vías permeables para la gran corteza continental y actúan como eficaces conductos de fluidos durante la deformación activa; (5) a menudo se convierten en lugares potencialmente peligrosos debido a la mayor concentración de gas radón en los suelos, a veces relacionada con la concentración de uranio. Una posible correlación entre la zona de cizalla y el contenido de U-Th sugiere un aumento progresivo del enriquecimiento de U con la deformación, y los cinturones de mitilicación extensa, reactivación repetida y transferencia química.

Según Ramsay (1980), las zonas de cizalla pueden clasificarse en tres tipos: (1) zonas de cizalla frágil, en las que el desplazamiento tangencial (paralelo a la pared) tiene lugar a lo largo de fracturas frágiles y las rocas de la pared permanecen sin tensión, (2) zonas de cizalla frágil-dúctil en las que el movimiento tangencial a lo largo de la zona está asociado tanto a la deformación dúctil como a la fractura frágil, y (3) zonas de cizalla dúctil, en las que el movimiento tangencial está asociado únicamente a la deformación dúctil. Las zonas de cizalla frágil o zonas de falla son una variedad especial de zonas de cizalla, en las que existe una clara discontinuidad entre los lados de la zona y las paredes laterales están casi sin tensión o como mucho brechadas. Estas zonas de falla se atribuyen generalmente a un fallo frágil controlado por las propiedades elásticas limitantes de la roca bajo tensión orogénica. Son predominantes en los niveles superiores y medios de la corteza, a diferencia de las zonas de cizalla dúctil de alto grado de los niveles profundos de la corteza. Una zona de cizalla frágil estrecha formada por fallas de deslizamiento discretas puede ampliarse en los niveles más profundos de la corteza y adoptar la forma de una zona de cizalla dúctil ancha en las profundidades de la corteza inferior y del manto superior. El estudio del desarrollo del patrón de fallas en las zonas de cizalla frágil ayuda a realizar un correcto análisis cinemático de las zonas de cizalla de deformación múltiple. Las zonas de cizalla frágil se caracterizan principalmente por la aparición de cataclasitas y gubias. Una cataclasita carece de foliación y comprende clastos angulares en una matriz de grano fino que consiste en minerales recién desarrollados, principalmente mica blanca, clorita y/o calcita. A las cataclasitas se les aplica una clasificación similar a la utilizada en las milonitas. Ésta también puede clasificarse como milonita después de la cataclasis inicial. Las gubias son rocas de falla incohesivas que resultan de movimientos de nivel poco profundos en una zona a menudo con una foliación débil. Suelen estar limitadas a zonas estrechas, a menudo dentro de zonas multiloníticas o cataclásticas más amplias.

Las zonas de cizalla frágil-dúctil suelen estar asociadas a cierta deformación dúctil en las paredes, que muestran una deformación permanente a una distancia de hasta 10 m a cada lado del plano de falla. Existe la posibilidad de que la parte dúctil de la historia de la deformación se haya formado en un momento diferente al de la discontinuidad de la falla. Otro tipo de zona de cizalla frágil-dúctil es la falla de extensión. La zona de deformación muestra una serie de aberturas de extensión, generalmente llenas de material cristalino fibroso. Las aberturas suelen formar un ángulo de 45 grados o más con la zona de cizalla y a veces en forma sigmoidal.

La deformación dúctil domina y se acomoda principalmente en forma de zonas de cizalla dúctil en la corteza inferior y el manto superior, que forma la base de la litosfera con condiciones metamórficas de mayor grado. Las zonas de cizalla dúctil se describen habitualmente en vastas áreas de los terranos de alto grado asociados a los orógenos proterozoicos de todo el planeta. Estas zonas son importantes en las reconstrucciones tectónicas como fuente de información sobre el movimiento relativo de grandes bloques o placas de la corteza en el pasado geológico. Los terranos de alto grado, formados en condiciones de alta presión (8-10 kbar) y temperatura (700-1000°C) existentes en los orógenos de la corteza más profundos. Las zonas de cizalla dúctil formadas en condiciones de alto grado permanecen activas de forma continua o intermitente durante varios episodios de actividad tectónica. Como resultado, también se puede identificar una superposición de deformaciones frágiles-dúctiles más jóvenes en una zona anterior de ambiente dúctil. Se requiere un cuidadoso análisis para distinguir las deformaciones polifásicas y sus respectivos tejidos para deducir sus correspondientes fases de deformación.

Las zonas de cizalla dúctil se caracterizan típicamente por el desarrollo de tejidos miloníticos. Por ejemplo, en el material granítico, los tejidos están bien definidos en forma de foliación estrechamente espaciada por la alternancia de capas de granos de cuarzo recristalizados, cintas lechosas de feldespatos recristalizados de grano fino y biotitas finas. Las superficies de foliación contienen una lineación muy fuerte (stretching lineation) definida por el alargamiento (y/o boudinage) de minerales como hornblenda, micas, cuarzo, feldespato, etc., así como agregados minerales. Las milonitas S-C son muy comunes, lo que indica una historia de deformación no coaxial. La cantidad de deformación es muy variable, lo que da lugar a la aparición de series miloníticas (Proto- a ultramilonita). Son típicas la retrogresión, la reducción del tamaño de grano y el desarrollo de nuevos crecimientos de grano, especialmente de biotita, cianita, estaurolita y moscovita.