GEOLOGIA ESTRUTURAL
Introdução
e
Conceitos Fundamentais
O engenheiro e o geólogo tem muito em comum??!!
Engenheiro civil Geólogo estruturalista
ESTRUTURAS
O GEÓLOGO
ESTRUTURALISTA A N A L I S A
as
estruturas
AS ESTRUTURAL
CONTROLAM
PROCESSOS
SUPERFICIAIS
▪ Tipo de estrutura;
▪ Material (rocha) que entrou na formação da estrutura;
▪ Geometria;
▪ Como o material mudou sua forma original durante a deformação?
▪ Qual a sequência na construção da estrutura?
▪ Quando a estrutura se formou? Quanto tempo para se formar?
▪ Condições de P e T?
etc
A A N Á L I S E das estruturas
GEOLOGIA ESTRUTURAL
PETROGRAFIA & PETROLOGIA
ESTRATIGRAFIA & SEDIMENTOLOGIA
GEOFÍSICA
M A P E A M E N T O G E O L Ó G I C O
Se ocupa com as estruturas do ponto de vista da geometria e
dos mecanismos de formação e deformação.
Geologia Estrutural
i) Geologia estrutural descritiva ou qualitativa
ia) Análise estrutural
- sequenciação dos eventos (a história geológica)
- cinemática
- dinâmica
ii) Geologia estrutural quantitativa
(
G e o t e c t ô n i c a (sensu latu)
É O RAMO DA GEOLOGIA QUE ESTUDA OS
MOVIMENTOS E AS DEFORMAÇÕES
DA
CROSTA TERRESTRE
Investiga as estruturas de grandes áreas (escala global).
c) Geotectônica (sensu strictum)
CROSTA superior x CROSTA inferior
CROSTA
superior: 0 a 15 km
inferior: 15 a 40 km
CROSTA
CROSTA
superior: 0 a 15 km Deformação
rúptil
inferior: 15 a 40 km Deformação
dúctil
CROSTA CONTINENTAL x CROSTA OCEANICA
CROSTA
Continental : ± 40 km
Oceanica : ± 6 km
LITOSFERA x ASTENOSFERA
Margem continentalContinente
CROSTA CONTINENTAL x CROSTA OCEANICA
PERFIL ATRAVÉS DOS CONTINENTES
correntes de convecção
Núcleo
interno
Núcleo externo
Litosfera
Cadeia Meso-Atlantica
As placas litosféricas atuais e as bordas das placas
BORDAS DIVERGENTES
Sistemas de falhas
normais
BACIAS = RIFTES = GRABENS
Bordas divergentes
Núcleo
interno
Núcleo externo
Litosfera
Cadeia Meso-Atlantica
BORDAS CONVERGENTES
Sistemas de falhas de
empurrão
OU
Arco vulcânico
Núcleo
interno
Núcleo externo
Litosfera
Bordas convergentes
BORDAS transformantes ou transcorrentes
Sistemas de falhas
transcorrentes
rio montanhas
GEOLOGIA
ESTRUTURAL
Gnaisses do Complexo Mantiqueira
Mapeamento das rochas (mapeamento geológico)
Medição das orientações das mesoestruturas
Strike line = direção
Dip direction = direção de caimento (sentido)
Ângulo de mergulho
CONCEITOS FUNDAMENTAIS
EM GEOLOGIA ESTRUTURAL
• Estrutura
• Tensão (stress)
• Deformação
✓ O conceito de deformação
✓ Os movimentos que causam a deformação: rotação, translação e distorção
(inclui: mudança de volume)
✓ Tipos de deformação:
homogênea x heterogênea
cisalhamento simples x cisalhamento puro
deformação progressiva
trajetória da deformação
✓A Representação da deformação: elipsóide; prisma; eixos de deformação
✓A quantificação da deformação
✓ Regime de deformação
✓ Fatores que influenciam a deformação (cont.)
➢ ESTRUTURA
➢ TENSÃO (stress)
➢ DEFORMAÇÃO
► orientação rotação
► posição translação, e
► forma distorção ( + mudança de volume)
A ´deformação´ resulta de
MUDANÇAS
rotação
translação
distorção
(´strain´)
TRANSLAÇÃO
ROTAÇÃO
Exemplos ´geológicos´
DISTORÇÃO
Exemplos ´geológicos´
POR QUE ocorrem
as mudanças
de forma (distorção), posição (translação)
e orientação (rotação)`
no corpo rochoso???
Esforços tectônicos tensão (´stress´)
as mudanças de forma (distorção), posição
(translação) e orientação (rotação)
ESTRUTURA
ESTRUTURA ≡
ARRANJO ESPACIAL DAS ROCHAS
E
SUAS ARQUITETURAS INTERNAS
▪ Tipo de Deformação
▪ Representação da deformação
▪ Quantificação da deformação
▪ Regime de deformação
▪ Fatores que influenciam a deformação
Tipo de Deformação
i) homogênea x heterogênea
ii) cisalhamento simples x cisalhamento puro
i) deformação progressiva
ii) trajetória da deformação
i) homogênea x heterogênea
heterogênea
homogênea
A deformação de
camadas rochosas
Exemplo geológico
Deformação
heterogênea
Deformação
homogênea
ii) cisalhamento puro x
cisalhamento simples
cisalhamento puro x cisalhamento simples
(Davis and Reynolds, 1996)
cisalhamento simples
cisalhamento puro
Cisalhamento puro: não-rotacional ou coaxial
Cisalhamento puro - exemplo geológico
calcário oolítico
Fotografia de uma lâmina delgada de calcário oolítico, deformado
Cisalhamento simples: rotacional ou não coaxial
ψ = ângulo de cisalhamento
Cisalhamento simples - exemplos geológicos
trilobitas
ψ = ângulo de cisalhamento
iii) deformação progressiva
cisalhamento simples
cisalhamento puro
Eixos de deformação: x e z
ψ = ângulo de cisalhamento
iv) trajetória da deformação
Produto final: IGUAL
REPRESENTAÇÃO DA
D E F O R M A Ç Ã O
FIM
CÍRCULO PERFEITOQUADRADO PERFEITO
A deformação em 2D
X
Z
Y
Eixos de deformação: x , y , z
Elipsóide Prisma
A DEFORMAÇÃO em 3D
Relação deformação x tensão
Eixos (vetores) da tensão: σ1, σ2 , σ3
≥ ≥ σ1 σ2 σ3
O CAMPO DE TENSÃO em 3D
CÍRCULO PERFEITO CIRCULO DEFORMADO
= ELIPSE
Relação: deformação x tensão (em 2D)
CIRCULO DEFORMADO
= ELIPSE
x
z
Eixos de deformação: x e z
R
R = raio do círculo
Elipsóide de deformação
xy
z
Elipsóide de TENSÃO
σ2
σ3
σ1
σ3
QUANTIFICAÇÃO
DA
DEFORMAÇÃO
Cisalhamento puro
e = ( l f – lo ) / lo = ∆ l / lo x 100 = %
e = elongação (deformação)
lf = comprimento final
lo = comprimento inicial
a)
x
z
Eixos de deformação: x e z
R
R = raio do círculo
b)
Cisalhamento simples
ψ = ângulo de cisalhamentoa)
Cisalhamento simples
x
z
x e z = eixos de deformaçãob)
Extensão
axial
Achatamento
axial
Deformação
geral
Deformação
plana
Os estados da deformação:
◙ rúptil
◙ dúctil
◙ de transição
Regime de Deformação
crosta superior
crosta inferior
Manto litosférico
zona de transição10 km
15 km
0 km
40 km
pro
fun
did
ad
e
deformação rúptil
deformação dúctil
▪ Propriedades mecânicas intrínsicas das rochas (tipo de rocha)
▪ Temperatura (depende da profundidade)
▪ Pressão 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)
• fatores que influenciam a deformação