Polygonal cracking associated to vertical and subvertical fracture surfaces in granite (La Pedriza del Manzanares, Spain): considerations for a morphological classification

Abstract

The area known as Pedriza de Manzanares forms part of the Upper Manzanares River Basin and of the recently (June 2013) listed Sierra de Guardarrama National Park, located in the Spanish province of Madrid. The region is home to Late Palaeozoic granites characteristic of the Spanish Central Systam, which were intruded during the Variscan Orogeny and uplifted to their present position during the Alpine Orogeny. Previous studies of polygonal cracking in granite suggest several possible control mechanisms. Some authors contend that weathering patterns are governed by internal geodynamic factors, such as the final stages of magmatic consolidation or differential movements in fault planes as a result of their structural position. Others claim that climate-related external factors, specifically insolation rates and thermal differences, can explain the predominance of a given orientation in such patterns. The present paper is a study of the effect of case hardening on polygonal cracking, and the role of variables such as temperature and rock surface hardness in granite. weathering. It also aims to establish a general systematic classification for polygonal cracking, focusing particularly on the cracking associated with the sub-vertical planes of fracture at Pedriza de Manzanares. The morphometric parameters associated with cracks and fractures, including strike and dip, are analysed, along with the height of occurrence and shape of polygonal cracks.

La Pedriza de Manzanares forma parte de la cuenca alta del río Manzanares en la provincia de Madrid, y desde junio de 2013 forma parte del Parque Nacional de la Sierra de Guadarrama. La zona está formada por granitos característicos del Sistema Central Español que intruyeron a finales del Paleozoico durante la orogenia Varisca y sufrieron un levantamiento hasta su posición actual durante la orogenia Alpina. Trabajos previos sobre agrietamientos poligonales en granitos sugieren diversos posibles mecanismos de control. Algunos autores mantienen que los patrones de meteorización están controlados por factores geodinámicos internos relacionados con estados tardíos de consolidación magmática, o por movimientos diferenciales de planos de fractura, como consecuencia de su posición estructural. Otros autores apuntan que los factores externos tales como el clima, específicamente por diferencias térmicas debido a la insolación, pueden explicar la abundancia de estas formas de acuerdo con un patrón de la orientación del afloramiento. En este trabajo se estudia la influencia de los endurecimientos superficiales en la evolución de los agrietamientos poligonales, y se analizan variables como la temperatura y la dureza de la superficie rocosa en el proceso de meteorización del granito. Además, el trabajo trata de presentar una clasificación general de los agietamientos poligonales, incidiendo en los agrietamientos asociados a planos de fractura subverticales identificados en La Pedriza de Manzanares. Los parámetros morfométricos estudiados de los agrietamientos poligonales, incluyen la dirección e inclinación de la pared rocosa, la altura de aparición y su forma.