Hidrogeología de fallas geológicas
La hidrogeología de fallas geológicas es un fenómeno complejo dado la tendencia de las fallas de actuar tanto como conductos así como barreras.[1] Las apreciaciones de la hidrogeología de las fallas han demostrado ser diferentes según la aproximación, variando si se estudia mediante geología estructural, hidrogeología, ingeniería en tunelación, investigaciones petrolíferas o ingeniería de minas y represas.[1][2]
En las fallas rocas deformadas frágilmente alteran el flujo de agua u otros fluidos subterráneos dependiendo en parte de la litologías; por ejemplo si esta consiste de rocas clásticas, ígneas o carbonatadas.[1] Los movimientos de fluidos, que pueden ser entendidos mediante la permeabilidad del medio, pueden verse facilitados o impedidos por la existencia de una zona de falla.[1] Esto se debe a que los distintos mecanismos que deforman las rocas en fallas alteran la porosidad y permeabilidad de su entorno.[1][3] Los fluidos albergados en los sistemas de falla generalmente son agua, ya sea dulce o salobre, o hidrocarburos como el petróleo y el gas natural.[4]
Tómese nota que permeabilidad (k) y conductividad hidráulica (K) son usados de forma intercambiable en este artículo.
Una zona de falla de falla puede en términos generales dividirse en dos zonas; un núcleo de falla (NF) y una zona de daño (ZD) que lo rodea.[2][5] (Figura 1). El núcleo de falla tiene un espesor medible, mayor cuanto más largo ha sido el desplazamiento de la falla, lo que implica una mayor deformación.[1] La zona de daño rodea al núcleo de falla de forma irregular y puede tener un ancho (perpendicular a la zona de falla) desde pocos decímetros a cientos de metros.[6] Dentro de grandes zonas de falla pueden haber múltiples núcleos de fallas y zonas de daño.[1] Núcleos de falla y zonas de daño de origen más reciente pueden sobrelapar con núcleos y zonas de daño más antiguas.
Son varios los procesos que pueden alterar la permeabilidad en los núcleos y zonas de daño en una zona de falla. En general, la permeabilidad de una zona de daño supera a la del núcleo de falla asociado por varias órdenes de magnitud, siendo así las zonas de daño conductos para el agua subterránea.[7] Dentro de la zona de daño la permeabilidad tiende a disminuir al alejarse del núcleo de falla.[7]
Clasificación de fallas según permeabilidad[editar]
Existen varias clasificaciones para zonas de falla según sus patrones de permeabilidad. Algunas categorías de clasificación son intercambiables, mientras otras tienen subgrupos diferentes. La mayor parte de las expresiones se muestran en la siguiente tabla. La clasificación de Dickerson es la más usada ya que es fácil de entender en una amplia gama de estudios.[2]
La clasificación de una zona de falla según permeabilidad puede variar en el tiempo y espacio, esto dado que el núcleo de falla y la zona de daño pueden comportase de maneras diferentes para acomodar deformaciones.[1] Además, una zona de falla puede ser dinámica a través del tiempo. Así, los patrones de permeabilidad pueden variar a escalas temporales tanto cortas como largas.[1]
| Autor | Kzf < Krc | Kzf < Krc y Kzf > Krc | Sistema dinámico | Kzf > Krc |
|---|---|---|---|---|
| Dickerson (2000)[8] | Barreras | Barrera-Conducto | / | Conducto |
| Aydin (2000)[9] | Transmitting | Transmisión vertical y sellado lateral | Transmisión o trasmisón lateral intermitente | Sellado |
| Caine y Foster (1999)[10] | Mapeo cuantitativo y modelos de fractura discretos | |||
| Otros[2] | Descripción detallas (Débil/Fuerte); Razón Barrera/Permeabilidad de conducto | |||
*K = Permeabilidad o conductividad hidráulica
*zf = zona de falla
*rc = roca encajante, roca sin deformación que rodea la zona de falla
Referencias[editar]
- ↑ a b c d e f g h i Bense, V.F.; Gleeson, T.; Loveless, S.E.; Bour, O.; Scibek, J. (2013). «Fault zone hydrogeology». Earth-Science Reviews (en inglés) 127: 171-192. Bibcode:2013ESRv..127..171B. doi:10.1016/j.earscirev.2013.09.008.
- ↑ a b c d Scibek, J.; Gleeson, T.; McKenzie, J. M. (2016). «The biases and trends in fault zone hydrogeology conceptual models: global compilation and categorical data analysis». Geofluids (en inglés) 16 (4): 782-798. doi:10.1111/gfl.12188.
- ↑ Farrell, N.J.C.; Healy, D. (2017). «Anisotropic pore fabrics in faulted porous sandstones». Journal of Structural Geology 104: 125-141. Bibcode:2017JSG...104..125F. ISSN 0191-8141. doi:10.1016/j.jsg.2017.09.010.
- ↑ Hadley, Daniel R.; Abrams, Daniel B.; Roadcap, George S. (2020). «Modeling a Large‐Scale Historic Aquifer Test: Insight into the Hydrogeology of a Regional Fault Zone». Groundwater (en inglés) 58 (3): 453-463. ISSN 0017-467X. PMID 31290141. S2CID 195871567. doi:10.1111/gwat.12922.
- ↑ Lin, Aiming; Yamashita, Kazuhiko (1 de diciembre de 2013). «Spatial variations in damage zone width along strike-slip faults: An example from active faults in southwest Japan». Journal of Structural Geology (en inglés) 57: 1-15. Bibcode:2013JSG....57....1L. ISSN 0191-8141. doi:10.1016/j.jsg.2013.10.006. hdl:2433/179482.
- ↑ Bu, F.; Xu, T.; Wang, F.; Yang, Z.; Tian, H. (2016). «Influence of highly permeable faults within a low-porosity and low-permeability reservoir on migration and storage of injected CO 2». Geofluids (en inglés) 16 (4): 769-781. doi:10.1111/gfl.12185.
- ↑ a b Achtziger-Zupančič, P.; Loew, S.; Hiller, A.; Mariethoz, G. (2016). «3D fluid flow in fault zones of crystalline basement rocks (Poehla-Tellerhaeuser Ore Field, Ore Mountains, Germany)». Geofluids (en inglés) 16 (4): 688-710. doi:10.1111/gfl.12192.
- ↑ R.P. Dickerson (19 de octubre de 2000). Hydrologic Characteristics of Faults at Yucca Mountain, Nevada. doi:10.2172/860273.
- ↑ Aydin, Atilla (1 de agosto de 2000). «Fractures, faults, and hydrocarbon entrapment, migration and flow». Marine and Petroleum Geology (en inglés) 17 (7): 797-814. ISSN 0264-8172. doi:10.1016/S0264-8172(00)00020-9.
- ↑ Faults and subsurface fluid flow in the shallow crust. Haneberg, William C. Washington, DC: American Geophysical Union. 1999. ISBN 0-87590-096-8. OCLC 42061057.