falhas transcorrentes

Fabio Vito Pentagna Paciullo FALHAS TRANSCORRENTES

FALHAS TRANSCORRENTES (STRIKE-SLIP) Falhas de rejeito direcional (strike-slip) so geralmente verticais e acomodam cisalhamento horizontal paralelo ao strike do plano de falha. Seus traos na superfcie podem ser retilneos ou curvos e seus deslocamentos so definidos em movimentos destrais (lateral para direita) e sinistrais (lateral para esquerda). Falhas strike-slip obliquas resultam da adio de componentes horizontais de contrao ou extenso perpendiculares ao trao da falha. I TIPOS

Falhas de rasgamento (tear ou wrench fault) so falhas de rejeito direcional locais com alto ngulo de mergulho e orientadas subparalelas s direes de deslocamentos regionais. So comumente subsidirias de outras estruturas como dobras, falhas de empurres ou falhas normais (Figs. 1 e 2).

Figura 1 Falhas de rasgamento no cinturo de empurro-dobras associadas do Jura, Alpes Suos (localizao regional na fig. ao lado). O mapa geral das montanhas Jura mostra as grandes falhas de rasgamento cortando e deslocando traos axiais de dobras e os limites do Graben do Reno. Notar como os eixos das dobras terminam nas falhas de rasgamento. Extrado de Twiss, R.J. & Moores, E.M. (1992), Structural Geology, fig. 7.11, pg. 122.

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Figura 2 - Estruturas de falhas de empurro de baixo ngulo. A Mapa do empurro Lewis, prximo da fronteira Canad-USA, entre Alberta e Montana (ver seo marcada na fig. XX). A natureza irregular do trao do empurro no mapa um reflexo da interao entre topografia e superfcie de falha com ngulo de mergulho baixo (p.ex: camadas horizontais seguem as curvas de nvel). Notar o klippe Chief Mountain perto da borda e as janelas estruturais Cate Creek e Haig Brook prximo ao Passo North Kootenay. B Bloco diagrama esquemtico mostrando a geometria da superfcie do empurro Lewis. Notar, em particular, a rampa frontal que leva a falha para a superfcie, a rampa lateral prximo ao Passo Marias, e a rampa obliqua prximo ao Passo North Kootenay. C Mapa do empurro Mountain Pine na poro sul da Provncia Valley and Ridge, Apalaches (ver localizao na fig. XX). Falhas de rasgamento marcam as terminaes nordeste e sudoeste da lasca tectnica Mountain Pine. D Bloco diagrama esquemtico mostrando a geometria da supefcie do empurro Mountain Pine. As falhas de rasgamento limitam a rampa frontal nas suas extremidades. Extrado de Twiss, R.J. & Moores, E.M. (1992), Structural Geology, fig. 6.7, pg. 101.

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O termo falha de transferncia aplicado para duas diferentes geometrias de falhas transcorrentes:

1. Em terrenos extensionais, elas so paralelas s direes dos deslocamentos regionais e interligam diferentes domnios de falhas normais (Fig. 3). Sistemas imbricados de falhas normais e possivelmente seus descolamentos terminam em falhas deste tipo podendo ter deslocamentos e orientaes diferentes nos respectivos domnios adjacentes. No existe uma diferena clara entre falhas de rasgamento e falhas de transferncia exceto talvez que as ltimas so de escalas mais regionais e acomodam maiores deslocamentos que as primeiras (Twiss & Moores 1992).

Figura 3 Falha de transferncia ligando dois sistemas de falhas normais. O vetor movimento da falha de transferncia contm tanto componentes horizontais como verticais. Extrado de Ramsay, J.G. & Huber, M.I. (1987), The Techniques of Modern Structural Geology, fig. 23.46, pg. 531.

2. Em terrenos transcorrentes, as falhas de transferncia ocorrem fazendo ngulos altos com as

direes de deslocamento regionais e conectam falhas strike-slip adjacentes quando dispostas en echelon. Falhas transformantes so grandes sistemas regionais de falhas strike-slip que constituem

segmentos de limites de placas tectnicas litosfricas (Figs. 4, 5 e 6A).

Figura 4 Falha transformante ligando duas zonas de grabens extencionais. Extrado de Ramsay, J.G. & Huber, M.I. (1987), The Techniques of Modern Structural Geology, fig. 23.44, pg. 531.

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Figura 5 Falhas transformantes em zonas de espalhamento de fundo ocenico (limite de placa divergente). Extrado de Ramsay, J.G. & Huber, M.I. (1987), The Techniques of Modern Structural Geology, fig. 23.44, pg. 531.

Falhas transcorrentes so falhas strike-slip na crosta de escalas regionais, no constituindo limites de placas tectnicas (Fig. 6).

Figura 6 Sistemas de falhas strike-slip regionais.A Sistema falha San Andras, Califrnia, mostrando mltiplas falhas. B Mapa tectnico simplificado da sia. Linhas grossas negras so falhas; pares de setas indicando sentido de deslocamento. Extrado de Twiss, R.J. & Moores, E.M. (1992), Structural Geology, fig. 7.2, pg. 115.

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Exemplos de sistemas regionais de falhas transformantes e transcorrentes so: 1 - A falha San Andras, Califrnia, um sistema de falha transformante destral (lateral para direita) com 1300 km de comprimento que conecta duas junes trplices, uma ao sul do Golfo da Califrnia, e outro no Cabo Mendocino, So Francisco na costa norte da Califrnia (Figs. 6Ae 7). O sistema consiste de inmeras falhas aproximadamente paralelas, numa zona de no mais que 100 a 150 km de largura; 2 Sistema de falhas transcorrentes da sia Central e Leste, dominado por falhas sinistrais (lateral para esquerda) nas pores leste do Tibet, e por falhas destrais (lateral para direita) numa rea que se estende desde o lago Baikal no NE at a falha Quetta-Chaman no SW (Fig. 6B). Muitos autores interpretam este sistema de falhas como uma conseqncia do choque entre a placa da ndia contra a placa da sia (Twiss & Moores 1992).

Figura 7 Esquema do ambiente tectnico da falha San Andras. Comparar com fig. 6A. Extrado da Internet www.google.com - strike-slip fault imagem.

II CARACTERSTICAS E ESTRUTURAS ASSOCIADAS Falhas strike-slip tm como caracterstica principal o movimento horizontal entre os blocos, produzindo estriamento horizontal no plano de falha. Como toda falha, tm expresso na superfcie terrestre atravs de lineamentos kilomtricos (Figs. 6 e 7), deslocamentos de contatos litolgicos e linhas de strike, rochas de falha (brecha, milonito, etc.) e feies topogrficas (ver fig. 14, Captulo Contatos Tectnicos). Sendo falhas de comprimentos kilomtricos, apresentam traos retilneos ou sinuosos. Estruturas associadas falhas strike-slip incluem fraturas de cisalhamento, dobras, falhas normais e empurres. Suas orientaes em relao falha principal dependem do sentido do cisalhamento na falha ou, em outras palavras, da posio do elipside de strain (Fig. 8).

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Figura 8 Estruturas associadas falhas strike-slip e suas orientaes em relao ao sentido de cisalhamento na falha. A fraturas de cisalhamento R, R e P. B Traos de charneiras de dobras. C Falhas de empurro. D Falhas normais. Extrado de Twiss, R.J. & Moores, E.M. (1992), Structural Geology, fig. 7.4, pg. 116.

Fraturas de cisalhamento secundrias conhecidas como cisalhamento conjugado de Riedel podem se desenvolver a determinados ngulos em relao ao eixo principal de compresso Z do elipside de strain. Riedel (1929), em experimento com camada de argila sobre placas rgidas, descobriu que ao moviment-las formava-se na argila um sistema conjugado de fraturas de cisalhamento arranjadas num padro en echelon: fraturas de cisalhamento R ou R1, sintticas em relao falha principal, ou seja, com o mesmo sentido de movimento desta, e fazendo ngulo baixo (10-15) com a falha/zona de cisalhamento principal; fraturas de cisalhamento R ou R2, antitticas falha principal, ou seja, com movimento oposto ao desta, e fazendo ngulo alto (75-80) com a falha/zona de cisalhamento principal (Figs. 8A e 9). Fraturas de cisalhamento P so sintticas e simetricamente orientadas em relao falha/zona de cisalhamento principal, a partir das orientaes das fraturas de cisalhamento R e R (Fig. 8A).

Figura 9 Cisalhamento conjugado de Riedel (R1 e R2) em zona de cisalhamento sinstral, resultando em desenvolvimento de falhas secundrias. As setas negras representam os eixos principais de strain incremental resultante de cisalhamento simples na zona de falha/cisalhamento. Extrado de Ramsay, J.G. & Huber, M.I. (1987), The Techniques of Modern Structural Geology, fig. 23.42, pg. 530.

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Dobras e falhas de empurro arranjadas num padro en echelon podem se formar acima ou

ao lado de grandes falhas transcorrentes. As direes das charneiras (eixo) das dobras e as direes (strike) das falhas de empurro ficam orientadas a 45 ou menos da falha transcorrente principal e o ngulo agudo formado entre estas direes e o trao da falha principal, aponta na direo do seu movimento (Figs. 8B e 8C).

Falhas normais tambm podem se formar associadas a grandes falhas transcorrentes. Dispem-se em arranjos en echelon e orientadas a 45 da falha principal, ou seja, perpendiculares as direes de extenso do elipside de strain (eixo principal X. Fig. 8D). III - FORMAS E DESLOCAMENTOS Em profundidade, falhas transcorrentes podem terminar em outra falha de descolamento de baixo ngulo ou podem continuar atravessando a crosta at perderem identidade, terminando numa zona de deformao dctil. Terremotos ao longo de falhas transcorrentes modernas, tipicamente esto presentes at uma profundidade de 15 km. Abaixo disso, deformao cataclstica parece acomodar cisalhamento asssmico numa zona de transio e, mais abaixo, por deformao dctil (Twiss & Moores 1992). Embora sejam falhas com mergulhos subverticais e por isso apresentarem traos retilneos na superfcie, tambm podem apresentar traos curvos (bends ou jogs) e separaes (offset ou stepover) (Fig. 10). As separaes aqui consideradas equivalem ao padro en echelon.

Figura 10 Geometria e terminologia de curvaturas (bends) e separaes (stepovers) ou padro en echelon de falhas transcorrentes. As setas grandes indicam o movimento de cisalhamento. Pares de setas tracejadas indicam extenso ou compresso atravs das curvaturas e separaes. Extrado de Twiss, R.J. & Moores, E.M. (1992), Structural Geology, fig. 7.5, pg. 117.

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Falhas transcorrentes agrupadas em padro en echelon ou solitrias e de traos curvos, desenvolvem zonas de compresso e extenso com suas respectivas estruturas associadas, conforme interagem arranjo geomtrico x movimento de cisalhamento. So as chamadas transpresso e transtenso, respectivamente (Figs. 10 e 11).

Figura 11 Desenhos esquerda - tipos de estruturas secundrias desenvolvidas nos setores de recobrimento entre falhas transcorrentes en echelon. l.h. shear = cisalhamento lateral para esquerda; r.h.= en echelon para direita. Desenhos direita tipos de transpresso e transtenso desenvolvidos em falhas transcorrentes de traos curvos. r.h. bend= curvatura para direita. Extrado de Ramsay, J.G. & Huber, M.I. (1987), The Techniques of Modern Structural Geology, figs. 23.37 e 23.38, pg. 528. Transpresso ocorre quando o movimento de cisalhamento e o arranjo geomtrico das falhas interagem de tal modo que na regio entre falhas paralelas (Figs. 10A, 10D e 11A esquerda) ou na regio de curvatura de falhas de traos curvos (Figs. Figs. 10A, 10D e 11A direita), a compresso o esforo atuante. Assim, desenvolvem-se estruturas relacionadas a este tipo de ambiente tectnico como falhas de empurro e/ou dobras. A formao de dobras e/ou empurres geralmente acompanhada de levantamento crustal gerando feies como horsts de forma rmbica (rombic-shaped horsts), terrenos levantados (uplift terrains) e pressure ridges (Fig. 12A).

Figura 12 A Regio levantada desenvolvida em zona de transpresso. B Bacia pull-apart ou graben rombodrico desenvolvido em zona de transtenso. Extrado de Ramsay, J.G. & Huber, M.I. (1987), The Techniques of Modern Structural Geology, figs. 23.37 e 23.39, pg. 529.

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Se o movimento predominante do falhamento for cisalhamento simples, os traos axiais das dobras e as direes (strikes) dos empurres estaro orientados a 40- 45 do trao da falha principal (ngulo da fig. 11A, esquerda). Os vetores deslocamento dos empurres podero mostrar tanto componentes de deslizamento de rejeito direcional como os de rejeito de mergulho reverso. Com a continuao do movimento da falha, as charneiras formadas tendero a rotacionar para a direo do trao da falha principal de modo que estiramento subparalelo aos eixos das dobras de se esperar que ocorra. Processos de eroso atuam nas regies levantadas tornando-as fonte de sedimentos. Em alguns casos, uma transpresso muito forte pode causar a extruso de material rochoso da zona de falha gerando uma feio chamada de estrutura em flor ou palmeira, consistindo de uma srie de falhas de empurro com mergulhos opostos (Figs. 13 e 14).

Figura 13 Formao de um duplex contracional numa falha strike-slip de trao curvo. Setas grandes indicam sentido de cisalhamento dominante na zona de falha; setas pequenas indicam o sentido dos componentes strike-slip e reverso do movimento das falhas secundrias dentro da zona transpressiva. A Curvatura contracional numa falha destral. B Duplex contracional desenvolvido a partir de A. C Bloco diagrama em 3D mostrando estrutura em flor ou palmeira, reversa ou positiva. Extrado de Twiss, R.J. & Moores, E.M. (1992), Structural Geology, fig. 7.7, pg. 119.

Figura 14 Estrutura em flor ou palmeira com falhas de empurro laterais de sentidos de mergulho opostos, desenvolvidas ao longo de zona de transpresso sinistral. Extrado de Ramsay, J.G. & Huber, M.I. (1987), The Techniques of Modern Structural Geology, figs. 23.40, pg. 529.

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Transtenso ocorre quando o movimento de cisalhamento e o arranjo geomtrico das falhas interagem de tal modo que na regio entre falhas paralelas (Figs. 10B, 10C e 11B esquerda) ou na regio de curvatura de falhas de traos curvos (Figs. 10B, 10C e 11B direita), a trao o esforo atuante. Assim, desenvolvem-se estruturas relacionadas a este tipo de ambiente tectnico como sistemas de falhas normais de alto e baixo ngulo. Suas orientaes podem ser governadas por fraquezas pr-existentes, mas, em geral formam-se obliquamente em relao falha principal a ngulos entre 45-50 (ngulo da fig. 11B esquerda). Movimentao posterior do cisalhamento simples poder aumentar este ngulo pela rotao de blocos no sentido do cisalhamento da falha principal, e alguma estrutura compressional pode se desenvolver perpendicularmente ao strike dos planos de falha. Em pequena escala, este tipo de estrutura de extenso leva a formao de depresses na superfcie terrestre chamadas de sag ponds (localmente o stio de lagos permanentes ou temporrios) enquanto que em grande escala, formam-se grandes depresses crustais chamadas de bacias pull-apart (pull-apart basin) ou grabens rombodricos (romb-shaped graben) (Figs. 12B e 15). Estas bacias sero os stios de acumulao e deposio de sedimentos derivados da eroso das regies topograficamente altas ao redor do graben (Fig. 11B esquerda). Os sedimentos geralmente mostram mudanas de espessuras da borda para o centro da bacia (mais espesso na borda) e variaes laterais de fcies, por causa de que uma das bordas da bacia a prpria falha strike-slip e em movimento. Ao contrrio de estruturas em flor positiva (palmeira), neste ambiente estrutural formam-se estruturas em flor negativas ou tulipas (Fig. 16).

Figura 15 Graben Angara, uma bacia pull-apart a NE do Lago Baikal, Sibria. A bacia se formou entre falhas strike-slip sinistrais (lateral para esquerda) com arranjo en echelon (stepover) para esquerda (indicados pelas setas). A bacia ladeada por escarpas de falhas normais NE. . Extrado de Twiss, R.J. & Moores, E.M. (1992), Structural Geology, fig. 7.9, pg. 121.

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Figura 16 Formao de duplex extencional em falha transcorrente de trao curvo. Setas grandes indicam o sentido do cisalhamento dominante na zona de falha; setas pequenas indicam o sentido do cisalhamento dos componentes strike-slip e normal do movimento, nas ramificaes. A curvatura extencional numa falha strike-slip destral. B duplex extencioanl desenvolvido a partir de A C bloco gdiagrama mostrando uma estrutura em flor negativa em 3D. Extrado de Twiss, R.J. & Moores, E.M. (1992), Structural Geology, fig. 7.6, pg. 118. Terminaes Falhas strike-slip podem terminar em zonas de deformao extencional ou contracional, dependendo do posicionamento entre o sentido do cisalhamento e a locao da terminao na zona na falha. As falhas strike-slip se ramificam num leque imbricado de falhas normais quando em ambiente extencional (Fig.17A e B). Em ambientes contracionais, ramifica-se em leques imbricados de falhas de empurro (Fig. 17C e D). Em outros casos, a falha termina num leque de falhas strike-slip secundrias ramificadas rabo-de-cavalo (horsetail splay), curvadas na direo do bloco que se afasta (Fig. 17E).

Figura 17 Terminaes de falhas strike-slip: A geometria de leques imbricados extencionais nas terminaes de falhas destrais. B bloco diagrama de parte de A. C geometria de leques imbricados contracionais nas terminaes de falhas destrais. D bloco diagrama de parte de C. E geometria de ramificao rabo-de-cavalo (horsetail splay) em terminaes de falhas destrais. O deslocamento total no bloco do lado direito a soma de pequenos deslocamentos nas ramificaes do bloco esquerda. Extrado de Twiss, R.J. & Moores, E.M. (1992), Structural Geology, fig. 7.10, pg. 121.

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IV EXEMPLOS DE ASSOCIAES ESTRUTURAIS Falhas de rasgamento e de transferncia Falhas strike-slip so comumente estruturas secundrias associadas a falhamentos e dobramentos regionais. Falhas de transferncia desenvolvem-se caracteristicamente em ambientes estruturais de falhamento normal (Fig. 3) e falhas de rasgamento em ambientes estruturais de dobramento e cavalgamento (Figs.1 e 2). Curvaturas (bends), separaes (stepovers) e duplexes Falhas transcorrentes e transformantes nunca ocorrem como simples planos de falhas; so caracterizadas por uma complexa zona de falhas anastomosadas, paralelas ou arranjadas em en echelon (Fig. 6A). Um exemplo de duplex extencional (transtenso) ocorre na falha ativa de Dasht-E Bayaz no NE do Ir. A estrutura est se desenvolvendo numa falha strike-slip sinistral com curvatura do trao do plano de falha para esquerda (Fig. 18). Falhas subsidirias leste e uma densa concentrao de falhas oeste delimitam dois horses, diferenciados por essa diferena na densidade de fraturas de cada um. A figura interna mostra a interpretao da estrutura.

Figura 18- Duplex extencional desenvolvido na falha ativa Dasht-E Bayaz, NE do Ir. Extrado de Twiss, R.J. & Moores, E.M. (1992), Structural Geology, fig. 7.12, pg. 123. Uma curvatura para esquerda maior ainda ocorre no sistema da falha San Andras, sul da Califrnia, USA, na regio onde a falha Garlock intercepta a falha San Andras. Aqui, a contrao esperada para uma falha transcorrente destral com curvatura para esquerda est representada pelas Serras Transversais (Transverse Ranges), um bloco da crosta levantado por falhas de empurro com direes leste-oeste (Figs. 6A, 7 e 19). Entretanto, ao longo desta curvatura contracional ocorrem bacias extencionais, ilustrando a complexidade do arranjo de estruturas. Estas bacias so preenchidas por sedimentos do Neogeneo, provavelmente representando antigas bacias pull-apart formadas em duplexes extencionais, alguns deles deslocados de suas posies originais.

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Figura 19 Sistema de falhas Garlock-San Andras, sul da Califrnia, USA (ver localizao na fig. 6A). Extrado de Twiss, R.J. & Moores, E.M. (1992), Structural Geology, fig. 7.13, pg. 123. Terminaes Falhas strike-slip com terminao contracional terminam em falhas de empurro curvas e de baixo ngulo de mergulho, acabando perpendicularmente a direo do movimento (Fig. 17 C e D). O sistema de falha ativo Quetta-Chaman, no Paquisto, um bom exemplo de estrutura desse tipo. O sistema de falha transcorrente sinistral Quetta-Chaman termina para o sul numa srie de falhas de empurro e dobras que, de fato, fazem parte de uma margem convergente de placa tectnica (Figs. 6B e 20). A falha Garlock tambm acaba numa terminao contracional na sua terminao leste, onde aparentemente vira para sul e se transforma numa falha de empurro mergulhando para oeste (Bloco Mojave Central) abaixo das montanhas Soda e Avawatz (Fig. 19). A falha Hope, uma das que constituem o sistema de falha Alpino da Nova Zelndia um bom exemplo para ramificaes rabo-de-cavalo. As falhas secundrias acabam contra a falha Alpina e tm deslocamentos curtos distribudos em cada ramifico como mostrado pelas separaes dos contatos da formao Pounamou (Fig. 21).

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Figura 20 Mapa de falhas do sul do Paquisto. Grandes falhas transcorrentes sinistrais orientadas N-S, como as falhas Chaman e Ornach-nal, terminam para sul em um cinturo de empurres-dobras associadas orientados E-W. A maioria dessas falhas leste-oeste interpretada como falhas de empurro sintticas zona de subduco que ocorre no Oceano ndico, mais ao sul. As falhas menores orientadas NW e NE so interpretadas como falhas de rasgamento ou de transferncia conjugadas (ver localizao na fig. 6B). Extrado de Twiss, R.J. & Moores, E.M. (1992), Structural Geology, fig. 7.14, pg. 124.

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Figura 21 Terminao da falha Hope contra a falha Alpina, Nova Zelndia. Ramificaes da falha Hope e seus encurvamentos na direo do bloco que se afasta evidente. Os deslocamentos das ramificaes so observadas pelas separaes do contato da formao Pounamou. Extrado de Twiss, R.J. & Moores, E.M. (1992), Structural Geology, fig. 7.15, pg. 124. BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA DAVIS, G.H. 1984. Structural Geology of Rocks and Regions. New York, John Wiley & Sons, Inc.,

492 p. LOCKZY, L. de & LADEIRA, E. 1976. Geologia Estrutural e Introduo a Geotectnica. So

Paulo, Edgard Blucher Ltd; Rio de Janeiro, CNPq, 528 pgs. RAMSAY, J.G. & HUBBER, M.I. 1987. The Techniques of Modern Structural Geology, vol. 2:

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