Conos astillados – unos aspectos de mecánica de rotura

Cuando los materiales sólidos (metales, vidrio, cerámica, rocas…) sufren fracturación, los planos de fractura resultantes muestran por lo general una forma externa más o menos pronunciada – las marcas de fracturación (figs. 1-3) que denominamos como plumas, estructura plumosa, estructuras de pluma, marcas de collar, estructuras en chevron, marcas en costilla…etc.  Las más comunes son las bien conocidas fracturas concoidales que se desarrollan al romperse el vidrio y en la fracturación de la silexita (Fig. 1). En las rocas, es frecuente que aparezcan fracturas de tipo lanceolado (Fig. 2) y plumosa (Fig. 3). Las marcas de fracturación son el resultado de la propagación de fracturas, y en la mecánica de fracturas las marcas sirven como indicadores de parámetros tales como el origen de la fractura, la orientación de la fractura, el retardo de la fractura y su detención, la velocidad local de fracturación y el balance de energía.

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Fig. 1. Marcas de fracturas concoidales en una herramienta de la edad del silex.

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Fig. 2. Marcas de fractura tipo lanceta en una limolita.

Es bastante curioso que los modelos de formación de conos astillados siempre han considerado el desarrollo y la forma de los conos de fracturación resultantes pero han ignorado mayoritariamente las marcas específicas de fractura que exhiben el típico patrón en cola de caballo (Fig. 6). En la literatura al uso, esta omisión esta reforzada con la descripción equivocada y generalizada de las marcas de fracturación como “estriaciones” (ver también aquí).

Fig. 3. Marcas de fracturación plumosas presents en una caliza de Solnhofen (Alemania)

Fig. 4. Detalle de las marcas de fracturación plumosas de la caliza de Solnhofen (Alemania).

 

Centrándonos en las marcas de fracturación ed los conos astillados (Fig.6), éstas recuerdan las marcas de fracturación de tipo plumoso o de collar (Figs. 3, 4). Además, también se muestra más abajo la significativa similitud entre las marcas de fracturación de los conos astillados y las marcas que se propagan a partir de un plano de fractura en un material fuertemente anisotrópico tal como el cloruro de potasio (KCl) (Figs. 5,6). En ambos casos, la propagación de la fractura va de SE a NW.

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Fig. 5. Marcas de fracturación en unn cristal de KCl (modificado de Ernstson&Schinker, 1986). La propagación de la fractura ca de SE a NW. La anchura de campo es de 2 mm.

Fig. 6. Marcas de fracturación en forma de cola de caballo de un cono astillado (negative; caliza del Malm, estructura de impacto de Steinheim). La propagación de la fractura va de SE a NW. 

La idea de que las típicas marcas de fracturación plumosas se desarrollan en materiales anisotrópicos fue publicada en un artículo por Ernstson & Schinker (1986; puede verse el abstract aquí: http://www.springerlink.com/content/t424836868081n45/ ). A partir del inventario completamente idéntico de marcas de fracturación plumosas en rocas y en cristales con clivaje, los autores citados concluyen que las estructuras plumosas se originan a partir de un frente de fractura que avanza en planos de debilidad estrechamente separados en un material anisotrópico. Por otra parte, se asume que en un proceso de craterización el frente de choque da lugar a zonas anisotrópicas de debilidad de morfología cónica en las cuales las fracturas se propagan para dar lugar a la morfología en cola de caballo de los conos astillados al ir y venir entre planos de debilidad vecinos.

Ver también Roach, D.E., Fowler, A.D. & Fyson, W.K. 1993: Fractal fingerprinting of joint and shatter-cone surfaces. Geology, 21, 759-762; abstract:http://geology.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/21/8/759