Per estructura s’entén l’arranjament geomètric o disposició que presenten certs plans, línies, superfícies o cossos que hom pot trobar en una massa rocosa. Solen existir diversos tipus d’estructures originades en el mateix moment de formació de la roca, les quals reben el nom d’estructures primàries, com ara l’estratificació encreuada (que s’ha produït en determinades condicions en el moment de la sedimentació), o bé les fractures que s’originen quan se solidifica un cos magmàtic. Hom anomena estructures secundàries aquelles que es produeixen en les roques, una vegada formades, en deformar-se, com ara el clivatge, els plans de fractura (de diàclasis o de falles), els plecs, etc. La geologia estructural tracta les estructures secundàries sigui quina sigui la seva dimensió. Així, hom pot estar interessat a investigar, mitjançant un microscopi petrogràfic, la deformació de cristalls de mida mil·limètrica o bé, a través d’una imatge de satèl·lit, les estructures associades a una falla que s’estén al llarg de centenars de quilòmetres sobre la superfície de la Terra. En una determinada àrea poden estar relacionats tipus diferents d’estructures de dimensions molt diverses; és objectiu del geòleg esbrinar aquestes relacions. Es fa evident que l’escorça és deformada quan hom observa uns estrats verticals que, en canvi, es compongueren sobre un fons horitzontal. En roques sedimentàries, i de vegades metamòrfiques, els plans d’estratificació constitueixen el marc de referència per al geòleg estructural. La deformació és estudiada a tres nivells diferents. Al nivell geomètric hom estableix la disposició de les estructures que resulten de la deformació. Existeix una àmplia nomenclatura descriptiva per a classificar les estructures; hi ha diversos tipus de plecs (classificats segons la forma del seu perfil), de clivatge i de falles. Hom no sempre pot veure una estructura sencera i sovint la cartografia geològica i la interpretació de certes mesures pot ajudar a reconstruir l’estructura. Així, la mesura precisa d’objectes deformats dels quals hom en coneix la forma inicial (per exemple, fòssils) pot permetre avaluar quantitativament la deformació soferta per un volum de roca determinat. Al nivell cinemàtic hom intenta reconstruir els moviments que condueixen a la formació de les estructures. La dificultat rau en el fet que hi ha diferents possibilitats cinemàtiques que condueixen a una geometria determinada. Afortunadament, de vegades existeixen certs indicis que poden permetre deduir la cinemàtica d’una deformació; per exemple, les estries que hi ha en un pla de falla faciliten informació sobre la direcció en què ha tingut lloc el desplaçament entre els dos blocs en un moment determinat. L’estudi detallat de les fibres de creixement dels cristalls de calcita —que solen reomplir les esquerdes d’extensió— poden donar llum sobre diferents direccions en les quals hi ha hagut l’estirament. Com més dades es recullin, més delimitat queda el problema. Un altre objectiu a assolir és desxifrar la superposició de diverses estructures, per a establir-ne la datació, en una roca que hagi estat sotmesa a diverses deformacions —és probable que augmenti el seu nombre com més antiga sigui la roca—. Finalment, al nivell dinàmic, hom pretén determinar el camp d’esforços i la seva variació temporal. Per a entendre les relacions que hi ha entre esforç i deformació, és necessari investigar la reacció de les roques en ser sotmeses als esforços deformadors. Amb aquest propòsit hom fa anàlisis de laboratori amb mostres de roca per a estudiar el seu comportament mecànic. En la natura, les relacions esforç-deformació solen ésser molt complexes; en primer lloc, la magnitud del temps que intervé en la deformació d’una roca sobrepassa tota mesura humana. En segon lloc, el camp d’esforços no és constant al llarg de tota la història de la deformació, sinó que acostuma a canviar d’orientació. D’altra banda, en general, també varia a través del cos rocós; això és degut al caràcter anisòtrop propi de moltes roques. A més, en una roca que sigui inicialment homogènia i isòtropa, durant la deformació acostuma a produir-se una anisotropia pel reordenament dels materials que la componen. Hom distingeix dos tipus principals de comportament: el comportament fràgil, responsable de la formació de falles i diàclasis, i el comportament dúctil, que es manifesta amb una deformació permanent que dóna lloc a variacions suaus a través de la roca deformada, sense produir cap discontinuïtat evident. Entre els factors que controlen el comportament d’una roca durant la deformació, hi ha la pressió de confinament i la temperatura. En augmentar el valor d’ambdues magnituds, s’obté un comportament més dúctil de les roques. En general, doncs, per a una roca de composició determinada, en variar la profunditat hom troba el que els geòlegs anomenen diferents nivells estructurals: prop de la superfície s’han format preferentment estructures fràgils (falles i encavalcaments), a més profunditat hi ha el domini dels plecs, i, per sota, de l’esquistositat. Les roques que han estat sotmeses a deformació adquireixen un comportament fràgil i, per tant, la seva resposta serà diferent en una nova deformació. Finalment, la presència de fluids, generalment aigua que reomple porus en la roca, és important per diferents aspectes: pot induir reacccions mineralògiques, particularment a temperatures elevades, que redueixen la resistència mecànica de la roca i, sobretot, fan disminuir la resistència a lliscar al llarg de plans potencials de moviment en una roca, des dels límits entre grans cristal·lins fins a plans de falla de primer ordre. Això és degut al fet que la pressió del fluid intersticial contraresta la pressió entre grans adjacents causada per la pressió litostàtica. Aquest comportament ha permès explicar els desplaçaments de desenes de quilòmetres que han experimentat mantells de corriment com els que, per exemple, es troben als Pirineus; sense haver d’invocar esforços que, d’haver-se produït, es traduirien en una major deformació interna dels mantells, com també en inclinacions exagerades que, de fet, no es troben en la realitat. La geologia estructural no planteja qüestions sobre l’origen de les forces (objectiu de la geodinàmica interna) ni tampoc sobre les regularitats generals del desenvolupament de l’estructura de l’escorça terrestre (matèries que corresponen a la geotectònica). De tota manera, cal que les teories orogèniques siguin coherents amb les estructures observades a l’escorça. En particular, la teoria de la tectònica de plaques és la que ha permès unificar tot un seguit de fenòmens que no estaven relacionats fins fa poques dècades. És essencial per al geòleg veure les estructures individuals a les àrees deformades, en el seu context, i tractar de relacionar-les amb un patró global. Per això és necessari un treball de síntesi que ha d’anar acompanyat d’una completa descripció litològica, sedimentològica i paleontològica. Tenen certa importància diversos tipus de representació gràfica, ben característics del treball del geòleg estructural. La projecció estereogràfica, per exemple, és un mètode gràfic que permet resoldre problemes tridimensionals en dues dimensions. Una altra tècnica que recentment hom ha desenvolupat per tal de mesurar el desplaçament de zones de falles extensives i encavalcaments, tot reconstruint la seqüència dels moviments responsables de la complexa geometria, és l’elaboració dels anomenats talls compensats i la seva restitució.
f
Geologia