aula 2 conceitos fundamentais

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CONCEITOS FUNDAMENTAIS EM GEOLOGIA ESTRUTURAL

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Page 1: Aula 2 conceitos fundamentais

CONCEITOS FUNDAMENTAIS EM

GEOLOGIA ESTRUTURAL

Page 2: Aula 2 conceitos fundamentais

CONCEITOS FUNDAMENTAIS EM GEOLOGIA ESTRUTURAL• Estrutura • Tensão• Deformação

O conceito de deformação Os movimentos que causam a deformação: rotação, translação e distorção (inclui: mudança de volume)Tipos de deformação:

homogênea x heterogêneacisalhamento simples x cisalhamento puro

deformação progressiva trajetória da deformação

A Representação da deformação: elipsóide; prisma; eixos de deformaçãoA quantificação da deformaçãoRegime de deformaçãoFatores que influenciam a deformação (cont.)

Page 3: Aula 2 conceitos fundamentais

A REOLOGIA DOS CORPOS ROCHOSOS

Definição Comportamento elásticoComportamento plásticoComportamento viscoso

(cont.)

Page 4: Aula 2 conceitos fundamentais

ESTRUTURA

TENSÃO

DEFORMAÇÃO

Page 5: Aula 2 conceitos fundamentais

O que O que éé a DEFORMAa DEFORMAÇÇÃOÃO ????

Page 6: Aula 2 conceitos fundamentais
Page 7: Aula 2 conceitos fundamentais

A A ´́deformadeformaççãoão´́ resulta de resulta de MUDANMUDANÇÇASAS

Page 8: Aula 2 conceitos fundamentais

► orientaorientaççãoão

►► posiposiççãoão

►► formaforma

de um corpo rochoso

Page 9: Aula 2 conceitos fundamentais

► orientação rotarotaççãoão

►► posição translatranslaçção, e ão, e

►► forma distordistorçção ( ão ( ++ mudanmudançça de volume)a de volume)

Page 10: Aula 2 conceitos fundamentais

rotação

translação

distorção (´strain´)

Page 11: Aula 2 conceitos fundamentais

TRANSLAÇÃO

ROTAÇÃO

Exemplos ´geológicos´

Page 12: Aula 2 conceitos fundamentais

DISTORÇÃO

Exemplos ´geológicos´

Page 13: Aula 2 conceitos fundamentais

POR QUEPOR QUE ocorrem

as mudanças

de forma (distorção), posição (translação) e orientação (rotação)`

no corpo rochoso???

Page 14: Aula 2 conceitos fundamentais

Esforços tectônicos tensão (´stress´)

Page 15: Aula 2 conceitos fundamentais

as mudanças de forma (distorção), posição(translação) e orientação (rotação)

ESTRUTURA

Page 16: Aula 2 conceitos fundamentais

ESTRUTURA ≡

ARRANJO ESPACIAL DAS ROCHAS

E

SUAS ARQUITETURAS INTERNAS

Page 17: Aula 2 conceitos fundamentais

A DEFORMAA DEFORMAÇÇÃOÃO

Page 18: Aula 2 conceitos fundamentais

Tipo de DeformaTipo de Deformaççãoão

Representação da deformação

Quantificação da deformação

Regime de deformação

Fatores que influenciam a deformação

Page 19: Aula 2 conceitos fundamentais

Tipo de DeformaTipo de Deformaççãoão

i) homogênea x heterogênea

ii) cisalhamento simples x cisalhamento puro

i) deformação progressiva

ii) trajetória da deformação

Page 20: Aula 2 conceitos fundamentais

i) homogênea x heterogênea

heterogênea

homogênea

Page 21: Aula 2 conceitos fundamentais

A deformação de camadas rochosas

Exemplo geológico

Deformação heterogênea

Deformação homogênea

Page 22: Aula 2 conceitos fundamentais

REPRESENTAREPRESENTAÇÇÃO DA ÃO DA

D E F O R M A D E F O R M A ÇÇ Ã OÃ O

Page 23: Aula 2 conceitos fundamentais

CÍRCULO PERFEITO QUADRADO PERFEITO

Page 24: Aula 2 conceitos fundamentais

CÍRCULO PERFEITO CIRCULO DEFORMADO

= ELIPSE

Page 25: Aula 2 conceitos fundamentais

CIRCULO DEFORMADO

= ELIPSE

manchas de redução

Page 26: Aula 2 conceitos fundamentais

CIRCULO DEFORMADO

= ELIPSE

xz

Eixos de deformação: x, (y) e z

R

R = raio do círculo

Page 27: Aula 2 conceitos fundamentais

Elipse ou E l i p s Elipse ou E l i p s óó i d ei d e

Retângulo ou P r i s m aRetângulo ou P r i s m a

Page 28: Aula 2 conceitos fundamentais

X

Z

Y

Eixos de deformação: x , y , z

Elipsóide Prisma

Page 29: Aula 2 conceitos fundamentais

x = y x = y << zzx x > > y y > > zz

PrismaElipsóide

X

Z

Y

Page 30: Aula 2 conceitos fundamentais

x x ≥≥ y y ≥≥ zz

Caso genérico:

Page 31: Aula 2 conceitos fundamentais

Extensãoaxial

Achatamentoaxial

Deformaçãogeral

Deformação plana

Os estados da deformação

Page 32: Aula 2 conceitos fundamentais

Diagrama de Diagrama de FlinnFlinn

eixos: x/y versus eixos: y/z

Page 33: Aula 2 conceitos fundamentais

Diagrama de Diagrama de FlinnFlinn

Campo doalongamento

Campo doachatamento

deform

ação

plana

Page 34: Aula 2 conceitos fundamentais

REPRESENTAREPRESENTAÇÇÃO DAÃO DA

T E N S Ã OT E N S Ã O

Page 35: Aula 2 conceitos fundamentais
Page 36: Aula 2 conceitos fundamentais

Eixos (vetores) da tensão: σ1, σ2 , σ3

≥≥ ≥≥σ1 σ2 σ3

Page 37: Aula 2 conceitos fundamentais

Elipsóide de deformação

xy

z

Elipsóide de TENSÃO

σ2σ3

σ1

σ3

Page 38: Aula 2 conceitos fundamentais

Eixos de deformação: x , y , z

Elipsóide de deformação

xy

z

x x ≥≥ y y ≥≥ zz

Elipsóide de TENSÃO

σ2σ3

σ1

Eixos (vetores) da tensão: σ1, σ2 , σ3

≥≥ ≥≥σ1 σ2 σ3

Page 39: Aula 2 conceitos fundamentais

Tipo de DeformaTipo de Deformaççãoão

Page 40: Aula 2 conceitos fundamentais

cisalhamento puro x cisalhamento simplesi)

Page 41: Aula 2 conceitos fundamentais

i) cisalhamento puro x cisalhamento simples

(Davis and Reynolds, 1996)

Page 42: Aula 2 conceitos fundamentais

i) cisalhamento puro x cisalhamento simples

Page 43: Aula 2 conceitos fundamentais

i) cisalhamento puro x cisalhamento simples

cisalhamento puro

Page 44: Aula 2 conceitos fundamentais

i) cisalhamento puro x cisalhamento simples

cisalhamento simples

cisalhamento puro

Page 45: Aula 2 conceitos fundamentais

Cisalhamento puro: Cisalhamento puro: não-rotacional ou coaxial

Page 46: Aula 2 conceitos fundamentais

Cisalhamento simplesCisalhamento simples: rotacional ou não coaxial

ψ = ângulo de cisalhamento

Page 47: Aula 2 conceitos fundamentais

(Davis and Reynolds, 1996)

coaxial não-coaxial

Deformaçãohomogênea

Deformaçãoheterogênea

Page 48: Aula 2 conceitos fundamentais

Cisalhamento puroCisalhamento puro - exemplo geológico

calcário oolítico

Page 49: Aula 2 conceitos fundamentais

Fotografia de uma lâmina delgada de calcário oolítico, deformado

Page 50: Aula 2 conceitos fundamentais

Cisalhamento puro - como quantificar a deformação??

e = ( l f – lo ) / lo = ∆ l / lo x 100 = %

e = elongação (deformação)

lf = comprimento final

lo = comprimento inicial

Page 51: Aula 2 conceitos fundamentais

Exemplo geológicoFósseis (belemnitas) estirados

Page 52: Aula 2 conceitos fundamentais

Exemplo geológicoFósseis (belemnitas) estirados

l fl f

Page 53: Aula 2 conceitos fundamentais

Exemplo geológicoFósseis (belemnitas) estirados

lf – [l1+ l2+l3 +l4)

[l1+ l2+l3 +l4)e = x 100

e = (l f – lo) / lo

Page 54: Aula 2 conceitos fundamentais

Cisalhamento simplescomo quantificar a deformação??

ψ = ângulo de cisalhamento

xz

x e z = eixos de deformação

Page 55: Aula 2 conceitos fundamentais

Cisalhamento simples - exemplos geológicos

trilobitas

ψ = ângulo de cisalhamento

Page 56: Aula 2 conceitos fundamentais

• deformação progressiva

Page 57: Aula 2 conceitos fundamentais

cisalhamento simples

cisalhamento puro

Page 58: Aula 2 conceitos fundamentais

• trajetória da deformação

Page 59: Aula 2 conceitos fundamentais

Produto final: IGUAL

Page 60: Aula 2 conceitos fundamentais

• regime de deformação

Page 61: Aula 2 conceitos fundamentais

◙ rúptil

◙ dúctil

◙ de transição

Page 62: Aula 2 conceitos fundamentais

c. superiorc. inferior

Manto litosférico

Manto astenosférico

Page 63: Aula 2 conceitos fundamentais

crosta superior

crosta inferior

Manto litosférico

T = 0 a 300˚CP = 0 a 4 kbar

zona de transizona de transiççãoão10 km

15 km

0 km

40 kmprof

undi

dade

Page 64: Aula 2 conceitos fundamentais

crosta superior

crosta inferior

Manto litosférico

zona de transizona de transiççãoão10 km

15 km

0 km

40 km

prof

undi

dade

deformadeformaçção rão rúúptilptil

Page 65: Aula 2 conceitos fundamentais

crosta superior

crosta inferior

Manto litosférico

zona de transizona de transiççãoão10 km

15 km

0 km

40 km

prof

undi

dade

deformadeformaçção rão rúúptilptil

Page 66: Aula 2 conceitos fundamentais

crosta superior

crosta inferior

Manto litosférico

zona de transizona de transiççãoão10 km

15 km

0 km

40 km

prof

undi

dade

deformadeformaçção dão dúúctilctil

Page 67: Aula 2 conceitos fundamentais

crosta superior

crosta inferior

Manto litosférico

zona de transizona de transiççãoão10 km

15 km

0 km

40 km

prof

undi

dade

deformadeformaçção dão dúúctilctil

Page 68: Aula 2 conceitos fundamentais

• fatores que influenciam a deformação

Page 69: Aula 2 conceitos fundamentais

Propriedades mecânicas Propriedades mecânicas intrintríínsicasnsicas das rochasdas rochas (tipo de rocha)

Page 70: Aula 2 conceitos fundamentais

Fatores que influenciam a deformação

Propriedades mecânicas Propriedades mecânicas intrintríínsicasnsicas das rochasdas rochas (tipo de rocha)

TemperaturaTemperatura (depende da profundidade)

Page 71: Aula 2 conceitos fundamentais

Fatores que influenciam a deformação

Propriedades mecânicas Propriedades mecânicas intrintríínsicasnsicas das rochasdas rochas (tipo de rocha)

TemperaturaTemperatura (depende da profundidade)

Pressão confinantePressão confinante (depende da profundidade)

Page 72: Aula 2 conceitos fundamentais

Fatores que influenciam a deformação

Propriedades mecânicas Propriedades mecânicas intrintríínsicasnsicas das rochasdas rochas (tipo de rocha)

TemperaturaTemperatura (depende da profundidade)

Pressão confinantePressão confinante (depende da profundidade)

Presença de fluidos

Page 73: Aula 2 conceitos fundamentais

Fatores que influenciam a deformação

Propriedades mecânicas Propriedades mecânicas intrintríínsicasnsicas das rochasdas rochas (tipo de rocha)

TemperaturaTemperatura (depende da profundidade)

Pressão confinantePressão confinante (depende da profundidade)

Presença de fluidos

Pressão dirigida (contração / extensão)

Page 74: Aula 2 conceitos fundamentais

Fatores que influenciam a deformação

Propriedades mecânicas Propriedades mecânicas intrintríínsicasnsicas das rochasdas rochas (tipo de rocha)

TemperaturaTemperatura (depende da profundidade)

Pressão confinantePressão confinante (depende da profundidade)

Presença de fluidos

Pressão dirigida (contração / extensão)

Tempo de atuação das forças e velocidade de deformação (taxa)

Page 75: Aula 2 conceitos fundamentais

Fatores que influenciam a deformação

Propriedades mecânicas Propriedades mecânicas intrintríínsicasnsicas das rochasdas rochas (tipo de rocha)

TemperaturaTemperatura (depende da profundidade)

Pressão confinantePressão confinante (depende da profundidade)

Presença de fluidos

Pressão dirigida (contração / extensão)

Tempo de atuação das forças e velocidade de deformação (taxa)

Anisotropia dos maciços (estruturas planares e lineares)

Page 76: Aula 2 conceitos fundamentais

Fatores que influenciam a deformação

Propriedades mecânicas Propriedades mecânicas intrintríínsicasnsicas das rochasdas rochas (tipo de rocha)

TemperaturaTemperatura (depende da profundidade)

Pressão confinantePressão confinante (depende da profundidade)

Presença de fluidos

Pressão dirigida (contração / extensão)

Tempo de atuação das forças e velocidade de deformação (taxa)

Anisotropia dos maciços (estruturas planares e lineares)

Heterogeneidade das rochas (diferença nas propriedades mecânicas dos minerais)

Page 77: Aula 2 conceitos fundamentais

A REOLOGIA DOS CORPOS A REOLOGIA DOS CORPOS ROCHOSOS ROCHOSOS

Page 78: Aula 2 conceitos fundamentais

A reologia dos materiais é estudada na Física e tem

ampla aplicação na Geologia Estrutural e Tectônica.

Page 79: Aula 2 conceitos fundamentais

Entende-se como

REOLOGIA,

o comportamento de um corpo frente a esforços.

Page 80: Aula 2 conceitos fundamentais

AS REOLOGIAS DOS MATERIAIS REPRESENTADOS EM UM TRIÂNGULO

Page 81: Aula 2 conceitos fundamentais

COMPORTAMENTO ELÁSTICO:

Page 82: Aula 2 conceitos fundamentais
Page 83: Aula 2 conceitos fundamentais

Existe uma relação linear entre tensão e deformação;

σ

Page 84: Aula 2 conceitos fundamentais

σ

O comportamento elástico do material se dá até um limite de tensão, a partir daí

o material se rompe ou se deforma plasticamente.

Page 85: Aula 2 conceitos fundamentais

A deformação é recuperável.

Page 86: Aula 2 conceitos fundamentais

COMPORTAMENTO PLÁSTICO:

Page 87: Aula 2 conceitos fundamentais
Page 88: Aula 2 conceitos fundamentais

O material se deforma por FLUXO DÚCTIL, sem recuperação.

A deformação de um corpo plástico independe do tempo.

Page 89: Aula 2 conceitos fundamentais

O material plástico pode se deformar:

semsem componente elástica ou comcom componente elástica.

Page 90: Aula 2 conceitos fundamentais

σ

(d θ)

Material rígido-plástico

Sem componente elástica: o material é dito rígido-plástico (ou plástico ideal)

Com componente elástica: é dito elasto-plástico

σ

(d θ)

Material elasto-plástico

Page 91: Aula 2 conceitos fundamentais

Um corpo ELASTO-PLÁSTICO se deforma:

i) sob mesma tensão indefinidamente até uma possível ruptura,

σ

(d θ)

Page 92: Aula 2 conceitos fundamentais

ii) com aumento progressivo da tensão até a ruptura (“hardening”),

σ

(d θ)

strain-hardening

Page 93: Aula 2 conceitos fundamentais

iii) com diminuição brusca da tensão (“softening”).

σ

(d θ)

strain-softening

Page 94: Aula 2 conceitos fundamentais

Limite de tensão

Tensão de rompimento

σ

d θ

Page 95: Aula 2 conceitos fundamentais

COMPORTAMENTO VISCOSO:

Page 96: Aula 2 conceitos fundamentais
Page 97: Aula 2 conceitos fundamentais

O material se deforma por fluxo, sem recuperação, e depende do tempo.

σ k

(d θ / dt )

Page 98: Aula 2 conceitos fundamentais

VISCOSIDADEVISCOSIDADE é definida como a resistência ao escoamentoresistência ao escoamento (é o

oposto da fluidez).

Pode-se dizer também que, a VISCOSIDADE ou a FORÇA DE

VISCOSIDADE é a força de atrito dos fluidos.

Page 99: Aula 2 conceitos fundamentais

EXEMPLOS DA VISCOSIDADE DE MATERIAISEXEMPLOS DA VISCOSIDADE DE MATERIAIS:

Mais viscoso manto da Terra 1023 poise

sal 1017 poise

lava riolítica 109 poise

lava basáltica 103 poise

óleo de oliva 0,8 poise

Menos viscoso água (300C) 0,008 poise

Page 100: Aula 2 conceitos fundamentais

FIM – por hoje!!!