geologia · 2018. 10. 25. · geologia estrutural haakon fossen 2ª ediÇÃo fig 8.4 relação...

www.ofitexto.com.br8 Juntas e veios

Geologiaestrutural

Haakon Fossen

2ª edição

Fig 8.1

Alguns padrões de juntas comuns. Note que os conjuntos de juntas “conjugados” não são de fato conjugados, porque ambos devem ter se formado em momentos diferentes (em diferentes campos de esforços)

1o conjunto (conjunto principal)

2o conjunto

Ortogonal, um conjunto principal + conjunto de juntas cruzadas

Conjunto regular + conjunto irregular não sistemático de juntas

Conjuntos “conjugados”

PoligonalA

B D

C


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100 m

N

Fig 8.2Dois conjuntos de juntas em alto ângulo no Arenito Cedar Mesa, Permiano, Parque Nacional Canyonlands, Utah, EUA


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20 cm

Fig 8.3

Rocha sedimentar com alta densidade de juntas (folhelho, calcário) cortada por dique máfico. Durante a intrusão, algumas das juntas sofreram pequeno cisalhamento, indicado pelo deslocamento das camadas. Hovedøya, Oslo, Noruega


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Fig 8.4

Relação sistemática entre o comprimento (de uma extremidade à outra, na direção horizontal) e o máximo deslocamento perpendicular às paredes (abertura) de fissuras, veios (dados delimitados pela elipse) e diquesFonte: dados de Gudmundsson (2000), Philipp (2012) e Schultz et al. (2013).

10-2 10-1 100 101 102 103 104 105

102

101

100

10-1

10-2

10-3

10-4

10-5

L = Dmáx

L = 102Dmáx

L = 103 Dmáx

L = 104Dmáx

Fissuras, Islândia

Diques, Shiprock

Veios, lago Florence

Veios, Culpeper

Veios

Fissuras (Moros)

Veios, Lodeve

Diques, lago Donner

Veios, baía Emerald

Veios, IslândiaVeios, Somerset

Diques, baía Emerald

Diques, SudãoDiques, Etiópia

Abe

rtur

a m

áxim

a (m

)

Comprimento (m)


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σn

σs

a

b

c

a TJunta

Fratura híbrida

Fratura de cisalhamento

b

c

Fig 8.5

Idealmente, as juntas são fraturas sem cisalhamento ou quase sem cisalhamento, ou seja, elas são representadas pelo ponto onde o envelope de fraturamento cruza o eixo horizontal no diagrama de Mohr. T = resistência à tração


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Fig 8.6

Algumas das principais maneiras pelas quais as juntas podem se formar na crosta

DeformaçãoSoterramento

Tração no arco externo

Hidrofraturamento

Wing cracks (juntas em forma de pena)

EsfoliaçãoContração

termal

Contração termal (juntas

colunares)

Descompressão Resfriamento

Magma Exumação

pressurizadosobre


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Fig 8.7Juntas colunares em basalto, formadas durante o resfriamento da lava. Reynir, Islândia


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Fig 8.8Quatro diques clásticos (arenito) em rochas sedimentares do Oligoceno, Monumento Nacional Badlands, Dakota do Sul, EUA. A altura do afloramento é de cerca de 10 m


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Fig 8.9Traços de juntas no Platô Apalachiano. Terry Engelder mapeou e agrupou as juntas em conjuntos interpretados como tendo origens diferentes. Um dos subconjuntos (conjunto II) é aproximadamente perpendicular à direção de encurtamento do AlleghanianoFonte: baseado em Engelder e Geiser (1980).

50 km

SyracuseRochester

Lago Ontário

Leroy

Niagarafalls

Bu�alo

Bu�alo

Conjunto de juntas Ia Juntas cruzadas em dobras

Conjunto de juntas II

Linha de charneira de dobra muito suave do Alleghaniano

Nova IorquePensilvânia

Conjunto de juntas Ib

Direção de encurtamento do Alleghaniano

N

SyracuseRochester

Lago Ontário

Leroy

Cataratas do Niágara

Bu�alo

Bu�alo

Nova IorquePensilvânia

NYC

Canadá

A

B


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Flambagem

Formação de domo

Soerguimento de platô

Fig 8.10Exemplo de juntas produzidas por deformação durante flambagem (A) e soerguimento (domo e platô) (B, C). Esses três modelos podem representar a crosta como um todo, mas a formação de domos e flambagem também pode ocorrer em menor escala. Além do estiramento do arco externo, o soerguimento também gera juntas por resfriamento (não mostradas aqui)


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100 m

Arco Delicado

100 m

Fig 8.11Juntas associadas à terminação de falha normal em arenito. Essas juntas em estilo de rabo de cavalo ou asas (wing cracks) podem ser explicadas por uma suave reativação destral de uma falha normal preexistente. Caminho para o Arco Delicado, Parque Nacional dos Arcos, Utah, EUA


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Fig 8.12Juntas em uma camada competente. Um conjunto regularmente espaçado se estende na direção da visada, enquanto outro conjunto, com espaçamento maior, está orientado em alto ângulo em relação ao primeiro. Somerset, Reino Unido


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101100

103

102

101

100

102 103 104

S = T espaçamento =espessura de camada

Silliphant et al. 2002Chinle Fm.

Silliphant et al. 2002Glen Canyon Group

Narr & Suppe 1991

ST

Espaçamento mediano entre juntas (S) (m)

Espe

ssur

a de

cam

ada

(T) (

m)

Fig 8.13Relação entre o espaçamento mediano de juntas e a espessura das camadas hospedeiras das juntas. O gráfico mostra uma relação muito simples: espaçamento é aproximadamente igual à espessura da camada, independentemente da escala


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Fig 8.14(A) Espaçamento de juntas de um conjunto de juntas paralelas em uma camada competente de 1 m de espessura em Nash Point, Gales do Sul, Reino Unido, uma área famosa por seus padrões de juntas. O máximo da curva ajustada (log normal) indica que o espaçamento é de 30-35 cm. (B) Espaçamento entre fraturas em diferentes estágios durante um experimento físico (curvatura de uma placa de poliestireno) até que o mínimo espaçamento tenha sido atingido (pico do gráfico em vermelho). As populações 1 e 9 são dos estágios inicial e final, respectivamenteFonte: Rives et al. (1992).

Espaçamento entre fraturas

Freq

uênc

ia

0 11 2 cm

123

4

6

7

8

9

5

Número crescente de fraturas

Dados experimentais

Espaçamento entre juntas

Freq

uênc

ia

0 50

Moda

Dados de campo

Média

100 cm

20

40

A B


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Esfo

rço

para

lelo

ao

acam

amen

to n

a ca

mad

a re

sist

ente

Fort

eFr

aco

Frac

o

Nova fratura

Tração

Fig 8.15As camadas competentes (resistentes e rígidas) situadas entre camadas menos competentes irão se fraturar preferencialmente, enquanto que as camadas mais fracas não se fraturam e, assim, exercem um puxão na camada mais resistente (setas brancas de cisalhamento). O puxão cria uma tração entre duas juntas existentes e uma nova junta se forma na metade desse segmento, se o esforço de tração exceder a resistência à tração da camada


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1B 2B

% d

e es

forç

o re

mot

o

3B 4B00

20

40

60

80

100

Distância da junta (B = espessura da camada)Junta

20%

0%

Rígido

Macio

Macio

B90%80%

60%40%

Junta Junta

A

B

Fig 8.16(A) Gráfico mostrando como o esforço remoto diminui em direção a uma junta isolada. A distância é expressa em termos de espessura da camada, indicando que essa diminuição dos esforços é independente da escala. O gráfico representaria uma linha horizontal iniciada no centro da junta mais à direita e prosseguindo para a direita. (B) Visualização tridimensional da queda nos esforços (em %) em torno das juntasFonte: (A) baseado em Pollars e Segall (1987); (B) baseado na modelagem numérica de Fischer e Polansky (2006).


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Fig 8.17Ilustração esquemática das feições morfológicas relacionadas à propagação de juntas e que ocorrem na superfície de juntas. As costelas podem ser consideradas linhas do tempo, enquanto as estruturas plumosas formadas por linhas curvas indicam a direção de propagaçãoFonte: baseado em Hodgson (1961).

Direção de propagação (eixo da pluma)

Franja

Franja

Franja plumosa (fraturas en echelon)

Estruturas plumosas subordinadas

Linhas plumosas acentuando a estrutura

Estrutura plumosa Plumas

retorcidasEstrutura em pluma

Costelas, linhas de aprisionamento ou de hesitação


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Ponto de nucleação

Eixo da pluma

~5 cm

Fig 8.18Interpretação de estrutura plumosa em superfície de junta. As linhas em laranja representam vários estágios da extremidade da junta e estão dispostas perpendicularmente às linhas plumosas marcadas em branco. As setas em vermelho indicam a direção local de propagação. Somerset, Reino Unido


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Plumas retorcidas

Superfície principal da junta

A

B

C

Fig 8.19(A) Sutis linhas de aprisionamento (linhas em laranja) e estruturas plumosas (linhas em branco) em metagrauvacas (Telemark, Noruega). (B) Linhas de aprisionamento de arranjo elíptico (em laranja) em uma parede de 50 m de altura no Arenito Navajo (Utah, EUA), indicando padrão de crescimento elíptico. As linhas vermelhas indicam a direção local de propagação em (A) e (B). O círculo branco representa o ponto de nucleação. (C) Marcas em plumas en echelon (plumas retorcidas) contornam fratura em metarriolito (Stord, Oeste da Noruega)


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A

B

σ3

Plumas retorcidas

Fig 8.20Torção de fraturas extensionais nos locais onde elas alcançam a interface com camadas com propriedades mecânicas diferentes. (A) Vista em planta, (B) vista 3D. Note a torção paralela de σ3 e, em consequência, das fraturas (plumas) e compare com as plumas ilustradas na Fig. 8.19C


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σ1

σ3

Junta A

Junta BFig 8.21Orientação dos esforços principais ao redor da extremidade da junta A, em que σ3 é tracional e, como sempre, perpendicular a σ1. Se uma segunda junta B se aproximar se propagando da direita, ela será influenciada por esse campo de esforços para formar uma geometria em gancho (linha tracejada). Na realidade, a segunda junta também irá perturbar de modo dinâmico o campo de esforços à medida que se propaga, e uma previsão mais acurada da geometria resultante requer uma modelagem passo a passo da evolução temporalFonte: baseado em Olson e Pollard (1989).


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1

2

1

1

Direção de propagação

A

B

C

Fig 8.22Ilustração da interação entre extremidades de juntas. (A) Apenas a junta 2 se propaga e se curva em direção à junta 1. (B) Ambas as juntas se propagam simultaneamente e ambas são defletidas. (C) Juntas desenvolvidas numa zona de franja com marcas de plumas retorcidas, vistas como fraturas en echelon em superfície. Seu arranjo indica a direção de propagação


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Fig 8.23Junta em arenito de granulação fina com margens descoloridas (a perda de cor foi causada pela remoção da hematita que recobre os grãos). A descoloração é causada por fluidos com propriedades químicas redutoras, como CO2, indicando que os fluidos percolaram ao longo da junta em algum momento e interagiram com a rocha hospedeira. Esses fluidos escaparam da camada subjacente de Arenito Navajo, sul de Utah, EUA. Luiza Zuluaga como escala


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Fig 8.24Rede de juntas bem conectadas no Arenito Aztec cimentado (Muddy Mountains, Nevada, EUA), delineadas por cimento portador de ferro trazido por fluidos que percolaram o sistema


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Fig 8.25Dois conjuntos de juntas em uma superfície de acamamento. Apenas o conjunto preto fornece pouca permeabilidade em qualquer direção, mas em conjunto com o vermelho se forma uma boa conectividade. Tente se mover de um lado a outro da figura através de juntas conectadas. Lembre-se de que em 3D há mais oportunidades de movimento, dependendo da espessura das camadas com as juntas


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σ3

10 cm

Fig 8.26Exemplo de veio de calcita em folhelho. Esses veios estão partindo de um veio principal com mergulho para a direita, reativado por cisalhamento destral (setas em violeta), criando veios extensionais (wing cracks) na parte superior esquerda da capa


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Maciço

Maciço alongado Fibrous

Estiramento

Fibroso

A

B D

C

Fig 8.27Morfologia de cristais em preenchimento de veios


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Crescimento de veio sintaxial

Crescimento de veio antitaxial

Crack

Fratura

Fratura

Superfícies marginais de crescimento (sem fraturas)

Superfície mediana de crescimento (fratura individual)

A

B

Fig 8.28Ilustração do crescimento de veios sintaxiais e antitaxiais. As linhas em vermelho indicam locais de crescimento


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2 cm

A

B

Fig 8.29(A) Veio sintaxial cuja taxa de abertura foi maior que a taxa de crescimento mineral; textura maciça alongada. (B) Veio antitaxial com gipsita, com linha mediana ligeiramente oblíqua (na ponta do dedo) que indica o local original da fratura. As fibras crescem a partir da linha mediana em direção às margens do veio. Somerset, Reino Unido


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σ1

σ3

10 cm

Fig 8.30Arranjo de veios de quartzo en echelon em metassiltito de baixo grau. Note a presença de uma clivagem (linha tracejada em branco) perpendicular aos veios. Tanto os veios como a clivagem sofreram rotação (forma sigmoidal), consistente com cisalhamento destral (ver Fig. 8.31B). Os veios são preenchidos por cristais de quartzo alongados. Portugal


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Cisalhamento simples

Cisalhamento puro

45°

90°

Fig 8.31Início da formação de veios em cisalhamento puro e em cisalhamento simples, enfatizando a diferença em orientação relativa à zona que limita os veios


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Superfície envoltória

45°

σ1

Fig 8.32Ilustração esquemática de conjuntos conjugados de veios em um campo de esforços coaxial


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Fig 8.33Evolução progressiva de veios em cisalhamento destral simples (A) e puro (B). A deformação aumenta para a direita

Cisalhamento simples: veios sigmoidais

Cisalhamento puro: veios retilíneosA

B

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