El stress en las rocas

El stress es el causante de la deformación de las rocas.

Definición: El stress es un tipo de fuerza que depende de la extensión de la superficie sobre la cual actúa esa fuerza:

El stress es una medida de cómo se “reparte” una fuerza al aplicarla sobre una superficie.

Una misma fuerza F actuando sobre dos superficies diferentes, genera stresses diferentes. En (a) el stress es menor que en (b) porque la superficie en que se reparte la fuerza F es mayor en el primer caso.

Unidades de medida: La unidad SIU ( Sisteme International d’Unités), que rige desde 1974, es el Pascal (Pa): 

Debido a que los stresses en la Corteza terrestre son de gran magnitud, se usa el Megapascal (Mpa).

Notación del stress

Una fuerza F actuando sobre la superficie a de un cuerpo, origina un stress S=F/a. La fuerza puede descomponerse en Fn= fuerza normal y Ft= fuerza tangencial o de cizalle, cada una generando respectivamente un stress normal s = Fn/a y t = Ft /a.

- El stress normal sn es positivo (+) cuando está dirigido hacia el cuerpo, y negativo (-) cuando se aleja del cuerpo.
- El stress de cizalle t es positivo (+) cuando se dirige hacia la izquierda y negativo (-) cuando se dirige hacia la derecha.

Componentes del stress. Para describir el stress que actúa sobre un cubo, se puede descomponer el stress total según las direcciones de un sistema coordenado (x,y,z)

Stresses actuando sobre las caras de un cubo. (a) Sea una porción cúbica de roca referida a un sistema coordenado x,y,z. (b) Descomposición del stress Sz que actúa sobre la cara del cubo que corta al eje z. Se descompone en un stress normal sz y dos stresses tangenciales tzx y tzy.

Stresses principales y elipsoide de stress. Según el valor absoluto que tomen los stresses principales, se distinguen los siguientes estados de stress: 

-Stress triaxial : los tres stresses principales son distintos entre sí: s1 ¹ s2 ¹ s3. 

-Stress biaxial:: sólo dos de los stresses principales son distintos entre sí: s1 ¹ s2 = s3. 

-Stress uniaxial:: es un caso especial de stress biaxial en que: s1 ¹ s2 = s3 = 0 

Campo del stress. La distribución del stress al interior de un macizo rocoso se analiza realizando un “mapeo” de la magnitud, dirección y sentido que toman los stresses principales en cada punto del cuerpo. Esta distribución del stress al interior de un macizo se llama campo del stress . Se dice que el campo del stress es homogéneo dentro de un determinado volúmen de roca, si el elipsoide de stress tiene la misma forma y orientación en cada punto de ese volúmen. De lo contrario, el campo de stress es heterogéneo .

Campo de stress homogéneo. (b) Modificación del campo de stress anterior debido al efecto perturbador de una falla.

Stress litostático. El stress litostático es aquel estado de stress originado exclusivamente por el peso de las rocas. Es equivalente al stress vertical sz que actúa sobre una porción de roca situada a una profundidad z, bajo una columna de densidad r(z).

Stress tectónico, Tal como su nombre lo indica, el stress tectónico es el resultado de la aplicación de fuerzas tectónicas, como las que se originan cuando dos placas litosféricas colisionan. Dado que la superficie terrestre se puede considerar como un plano de stress principal, es decir un plano a lo largo del cual no ocurre cizalle, existen dos posibles estados de stress tectónicos particulares en rocas cercanas a la superficie.

- Stress compresivo: en el cual s1 es horizontal y s3 vertical.
- Stress tensional : en el cual s3 es horizontal y s1 vertical.