Unidade 01 Geologia Aplicada à Engenharia

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1 Unidade 01 Geologia Aplicada à Engenharia Aplicações da Geologia em Projetos de Engenharia Civil Atividades de Superfície : a) Obtenção de materiais para construções em geral. b) Construção de estradas, corte em geral e minas a céu aberto. c) Fundações de Edifícios. d) Obtenção de água subterrânea. e) Barragens de terra e aterros em geral. f) Túneis e escavações subterrâneas. a) Obtenção de materiais para construções em geral. A procura de ocorrências naturais (jazidas) de materiais de construção como pedras, saibros, areia ou cascalho, argilas para exploração, constitue uma das fases importantes do planejamento das obras civis de vulto. Nas obras situadas nas grandes cidades e nas proximidades das mesmas, o material de construção necessário poderá ser adquirido de fornecedores (pedreiras, areais,...) já instalados. A maioria das grandes obras rodoviárias, ferroviárias, hidráulicas, habitacionais etc., no entanto, utiliza jazidas próprias. A foto aérea abaixo (Jornal Tribuna de Minas J. Fora/MG) ilustra o aspecto do grande impacto, face a alteração do relevo, em que implicam algumas obras, em que há grande movimentação de terra. Figura 01 - Exemplo de Obra de Terra (Terraplenagem do Carrfour, em Juiz de Fora/MG) 14

2 A localização adequada das jazidas que forneçam materiais de boa qualidade é um dos fatores que mais influem no custo e no andamento das grandes obras civis. Identificação de jazidas naturais para exploração de material: - Pedreiras (Pedra): Utilizadas para confecção de concretos, pavimentação, revestimentos de fachadas de edifícios,etc... - Jazidas de Cascalhos e Areia: Utilizados para revestimento de leitos de estradas, construção de aterros de terra, concretos, obras de drenagem, etc... - Jazidas de Argila: para impermeabilização de obras de terra, para cerâmica em geral (fabricação de tijolos). A fotografia (figura 02) mostra um exemplo de obra - construção de aterro - em que o material utilizado na construção é basicamente um solo argiloso (argila) extraído de jazida (assinaladas com setas) próximo ao local de construção do aterro, com pequena distância de transporte do material. Figura 02 - Vista da construção de aterro nas proximidades do Aeroporto de Juiz de Fora A potencialidade de uma região, quanto à possibilidade de existirem ocorrências favoráveis para a exploração de jazidas (materiais minerais nobres, como o mármore, granito...) pode ser verificada facilmente pelo simples exame dos mapas geológicos. O sucesso dessa verificação dependerá muito da peculiaridade geológica da região e dos detalhes dos mapas disponíveis. A utilização das rochas e dos depósitos naturais de sedimentos como materiais de construção em obras de engenharia são intensas e, normalmente, são utilizadas como: agregados para confecção de concreto, blocos para revestimento de fachadas de edifícios, proteção de taludes de barragens, pedra britada para os leitos de ferrovias, aeroportos e rodovias, blocos para calçamentos de ruas, etc. 15

3 A exploração de uma pedreira ou de um depósito de argila, areia, cascalho, depende de três fatores básicos: Qualidade do material: não deve haver alteração no material pelo intemperismo e nem o mesmo exibir fraturas demasiadas. Como exemplo, sabe-se que as pedreiras de basalto e diabásio se prestam para extração de paralelepípedos para calçamento; que as de calcário e arenito cozido são utilizadas para revestimento de fachadas; que as de mármore servem para o revestimento de interiores. Volume de material útil: este fator é calculado pelos métodos usualmente empregados em geologia. A investigação de toda jazida é feita através de um reconhecimento geológico superficial, complementado por prospecção através de sondagens mecânicas, poços, furos a trado, é até mesmo por métodos geofísicos. Localização geográfica da jazida: se as distâncias do depósito à obra ou aos centros consumidores for considerável, o material pode se tornar anti-econômico. Obtenção dos materiais de construção Esses materiais podem ser obtidos de diferentes formas: Pedreira: são abertas para a obtenção de pedra britada, a fim de se confeccionar concreto para pavimentação ou mesmo blocos de revestimentos de fachadas de edifícios. As pedreiras são, normalmente, localizadas em rochas ígneas ou metamórficas. As especificações mínimas que uma pedreira deve ter para ser explorada, são as seguintes: A rocha deve ser durável e estar inalterada. Apresentar pequena cobertura de solo no local. Possuir topografia favorável, isto é, encostas ou faces íngremes que facilitem o desmonte. Alguns exemplos de cidades brasileiras que possuem pedreiras voltadas para revestimento de fachadas: Itu e Cachoeiro do Itapemirim (granito), Ubatuba (gabro ou granito verde ), Piracicaba (calcários listrados), São Carlos (arenitos róseos), entre outros. Deve-se também dar um destaque especial ao mármore encontrado, nas mais variadas cores, na Bahia, Minas Gerais e Ceará. Jazidas de aluviões ou de solos residuais: quando o material não é rocha, a exploração se dá através dos depósitos de aluvião ou dos solos residuais. Os aluviões são fontes dos seguintes materiais: Cascalho: para concreto, revestimento de leitos de estradas de terra, etc. Areia: para confecção de concreto, fundações, filtros de barragem, etc. Argila: para cerâmica em geral, núcleo impermeável de barragem, etc. As jazidas de solos residuais (áreas de empréstimo): quando o material é solo (maduro argila laterítica cores em tons de vermelho e laranja) a exploração se dá através dos depósitos formados pela capa de solos residuais. Os solos argilosos (nunca siltosos) são fontes dos seguintes materiais: Argila: para construção de aterros em geral. Argila: Construção de estruturas compactadas com finalidade de trabalhar com permeabilidade baixa. Métodos de investigação Pedreiras: a seleção preliminar deste tipo de área é feita através de observações em mapas topográficos, geológicos e por fotografias aéreas. Posteriormente, visita-se o local, utilizando-se de métodos usuais de investigação, como abertura de poços e trincheiras, execução de sondagens e até de aplicação de métodos geofísicos (sísmicos e elétricos). 16

4 Depósitos naturais Aluvião: são concentrações de solos constituídas pela ação da água ou vento, sendo que os materiais mais comuns encontrados neste tipo de depósito são as areias, argilas e cascalhos. Normalmente são localizados ao longo de rios, principalmente nas suas confluências ou em suas planícies de inundação. Solos Residuais: são concentrações de solos maduro, formado a partir de processos de pedogenese (alterações realizadas pelo meio clima tropical, quente e húmido), após a ação do intemperismo de solos de alteração de rocha. Normalmente são localizados ao encostas não muito íngremes. As investigações geológicas para este tipo de ocorrência devem ser feitas, levando-se em conta os seguintes pontos: Aspectos topográficos do local do depósito (vale, terraço, etc): tais informações podem ser obtidas através de mapas plani-áltimétricos, em escalas convenientes, juntamente com fotos da ocorrência. Geologia do depósito: considerar as características do depósito, observando as rochas que o originaram, a natureza das rochas adjacentes, a ocorrência ou não de capa de solo de recobrimento, a sua composição mineralógica aproximada, a variações locais em granulação, qualidade, etc. Condições hidrogeológicas: observação da cota do nível d água nas diferentes estações do ano, bem como de sua qualidade. É necessário conhecer a posição do nível d água para determinar o tipo de equipamento que vai ser utilizado na extração do material. A presença de água poderá exigir o uso de bombas para sua retirada durante a exploração do depósito. Cubagem e propriedades físicas do depósito (basicamente granulometria): na cubagem, estimam-se, separadamente, as partes situadas abaixo e acima do nível d água. Rochas e solos mais comuns e sua aplicação Pedra britada: em construção civil, as rochas mais utilizadas são as magmáticas como o granito, gabro e diabásio. Eventualmente, usam-se também algumas rochas metamórficas, que são, porém, menos favoráveis, pois tendem a formar fragmentos em placas, ao invés de equidimensionais, como é o caso de gnaisses e quartzitos. Usam-se também depósitos naturais de cascalho em aluviões, após a lavagem e seleção por tamanho. Revestimentos de fachadas e pisos: as rochas mais comuns são as magmáticas e metamórficas, usadas com e sem polimento. Como exemplos, pode-se citar o granito, gabro, diabásio, quartzito, itacolomito (pedra-mineira), mármore, ardósia, gnaisses. Porém, em alguns casos, utiliza-se até rochas sedimentares como o calcário e o siltito. Paralelepípedos: as rochas mais utilizadas são o granito, o basalto, o diabásio e o gnaisse. Solos residuais: são usados normalmente como áreas de empréstimo para aterros, barragens, entre outros. Solos de aluvião: podem fornecer areia (para concreto, filtro ou fundição), cascalho (para leitos de estradas e concreto) e argila (para cerâmica). Métodos de exploração de jazidas 17

5 Pedreiras: a exploração de uma pedreira requer uma série de equipamentos e várias etapas a serem seguidas: Limpeza por tratores do material estéril que recobre a rocha sã. Marteletes para perfuração da rocha e explosivos para serem colocados nestes furos. Carregadeiras para transportar o material fragmentado pelas explosões até a central de britagem. Peneiras para seleção dos fragmentos. Britadores para fragmentar os blocos de rocha em vários tamanhos menores. Lavadores para retirar o pó que se associa aos fragmentos. Para a obtenção de placas para revestimento, o material é extraído em grandes blocos (nas rochas magmáticas) e depois é serrado em placas. Nas rochas metamórficas já se obtêm essas placas, graças à divisibilidade dessa rocha em função da orientação dos seus minerais. Aluviões: a exploração de um depósito de aluvião para extração de areia, cascalho ou argila é mais simples. Areia: dragas para retirar o material e silos para separar a água da areia. Argila: escavadeiras pequenas. Cascalho: escavadeiras ou dragas. Neste caso, precisa-se de um lavador e de peneiras para separar o cascalho dos materiais mais finos. Argila: a exploração de um depósito de argila é igualmente simples. Argila: escavadeiras pequenas ou equipamentos de maior porte, dependendo do volume a escavar e da eficiência pretendida para a obra (velocidade do trabalho). O que deve ser observado é o fato de se encontrar, abaixo da capa de argila solo maduro, um solo inadequado à construção de aterro que é o silte. b) Construção de estradas, corte em geral e minas a céu aberto. Para que sejam asseguradas as condições de conforto, segurança e economia na construção de uma rodovia, além das condicionantes geométricas de traçado, há que se proceder as investigações de natureza geológica e geotécnica da região a atravessar, as quais constituem os fundamentos dos estudos de drenagem e de estabilidade dos cortes e túneis, aterros e seus terrenos de suporte, fundações de obras de arte e dimensionamento dos pavimentos. Os problemas de fundações de aterros para estradas surgem, em geral, na construção de aterros sobre argilas moles ou terrenos pantanosos, quando então é de se prever o aparecimento de grandes recalques ou, até mesmo, a ruptura da fundação. Situações como estas em projeto de 18

6 estradas tem uma importância muito grande, sendo estudado neste curso em unidade específica, mais adiante (Unid. 02 Geotecnia de Fundações Aterro sobre Solos Moles). Vista geral (1995) da construção de uma estrada (Acesso Norte de Juiz de Fora) nas proximidades do bairro Jockei Club II. Observa-se, abaixo na foto, trecho terraplenado em solo com base do pavimento já contruída e acima na foto, corte em rocha exemplificando diferentes situações geotécnicas. A geologia local pode ser fator determinante para a inviabilização (econômica) de determinados traçados inicialmente idealizados. A figura acima ilustra (à esquerda) um escorregamento superficial de solo sobre a ocorrência de uma rocha e a outra a diferença de estabilidade dos cortes executados num mesmo vale, em que há uma formação de rocha em planos, como é o caso das formações de filito, rocha muito comum na região de Belo Horizonte, por exemplo. c) Fundações de Edifícios 19

7 A escolha do tipo de fundação é responsabilidade do engenheiro projetista e é feita baseada nas informações geológicas, as quais devem fornecer dados sobre o terreno de fundação. O método mais comum para investigação geológica da fundação de edifícios é o de sondagem à percussão com circulação de água, acompanhado pelo ensaio normalizado de penetração (SPT) ou sondagem de simples reconhecimento do solo (Normas ABNT). Este método fornece um perfil com a descrição das camadas do solo e a resistência oferecida por elas à penetração de um amostrador normalizado. Pode fornecer, ainda, a profundidade do nível de água estático. Quando a fundação é rochosa, ou parcialmente rochosa, usa-se outro método de sondagem, a sondagem rotativa com broca de diamante e extração de testemunho de sondagem. A rocha amostrada é descrita e avaliada quanto à resistência. Em casas ou construções que aplicam baixa tensão sobre o solo, muitas vezes não são realizadas sondagens. Vale, neste caso, a experiência do Engenheiro responsável, ou mesmo construtor, para estabelecer até onde deve ir a escavação para ser colocada a fundação classificada como superficial. A experiência é reforçada pelo conhecimento dos solos da região. Este assunto é tratado na disciplina Geotecnia de Fundações, oferecida na UFJF. Para fundações de barragens ou outras obras que exijam estudos especiais usam-se todos os métodos de investigação geológica. Neste caso, os mapas geotécnicos podem fornecer valiosas informações. Condições geológicas desfavorável para fundações superficiais (sapatas). d) Obtenção de água subterrânea. 20

8 O interior da Terra, composto de diferentes rochas, funciona como um vasto reservatório subterrâneo para a acumulação e circulação das águas que nele se infiltram. As rochas que formam o subsolo da Terra, raras vezes, são totalmente sólidas e maciças. Elas contêm numerosos vazios chamados também de interstícios, que variam dentro de uma larga faixa de dimensões e formas. Apesar desses interstícios poderem atingir dimensões de uma caverna em algumas rochas, deve-se notar que a maioria tem dimensões muito pequenas. São geralmente, interligados, permitindo o deslocamento das águas infiltradas. Em consequência da infiltração, a água precipitada sobre a superfície da terra penetra no subsolo e através da ação da gravidade sofre um movimento descendente até atingir uma zona onde os vazios, poros e fraturas se encontram totalmente preenchidos d água. Esta zona é chamada zona saturada. Essa zona é separada por uma linha conhecida como nível freático ou lençol freático. Ciclo Hidrológico da Água - Infiltração e formação de lençol freático (L.F.) A utilização da água existente no subsolo é feita através de poços caseiros (exemplo ilustrado abaixo) e profundos, conforme a profundidade alcançada. Grande número das obras de Engenharia encontram problemas relativos às águas subterrâneas. A ação e a influência dessas águas têm causado numerosos imprevistos e acidentes. Os casos mais comuns desse tipo de problema são verificados em cortes de estradas, escavações de valas e canais, fundações para barragens, pontes, edifícios, etc. De acordo com o tipo de obra, executa-se um tipo de drenagem ou rebaixamento do lençol freático. A construção de edifícios, barragens, túneis, etc., normalmente requer escavações abaixo do lençol freático. Tais escavações podem exigir tanto uma drenagem, como um rebaixamento do lençol freático. São vários os métodos para eliminar a água existente no subsolo. e) Barragens de terra e aterros em geral. 21

9 As barragens são estruturas construídas em vales e destinadas a fechá-los transversalmente, proporcionando assim um represamento de água. A água acumulada por uma barragem é utilizada para as três seguintes finalidades principais: abastecimento de cidades, suprimento à irrigação e produção de energia elétrica. Estas são portanto barragens de acumulação. As que se destinam ao desvio dos cursos d água denominan-se barragens de derivação. A escolha do local para implantação de uma barragem é feita segundo um planejamento geral em que interferem as condições geológicas e geotécnica da região e ainda fatores hidráulicos, hidrelétricos e político-econômicos. Este assunto será visto de forma mais detalhada na Unidade 04 e 05 deste curso. O estudo de uma barragem e, em particular, da sua fundação, requer preliminarmente as seguintes investigações: Topográficas: Cumpre, previamente, um levantamento topográfico da região onde deverá ser construída a barragem, delineando-se assim a sua bacia de acumulação. Hidrológicas: Tais investigações, de grande importância, visam a conhecer o regime de águas da região. Geológicas: O conhecimento das condições geológicas da região é de importância fundamental. Basta observar que das causas de acidentes de barragens nos Estados Unidos, pelo menos 40% são, direta ou indiretamente, de ordem geológica. O trabalho do engenheiro deve, portanto, ser secundado pelo de um experiente geólogo de barragens. A prospecção geológica refere-se em particular ao estudo das rochas, com especial atenção quanto aos seus eventuais fendilhamentos. 22

10 f) Túneis e escavações subterrâneas O objetivo dos túneis é permitir uma passagem direta através de certos obstáculos, que podem ser elevações, rios, canais, áreas densamente povoadas, etc. São elementos de transporte, com exceção daqueles usados em mineração. São exemplos os túneis ferroviários, rodoviários, de metrôs, de transporte de fluídos (água). No transporte de água, a finalidade pode ser tanto para obtenção de energia, como de abastecimento de populações. Exemplo de escavação subterrânea sob a BR040 Trevo do salvaterra J. Fora/MG 23

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12 Os túneis são também frequentemente usados em barragens como obras auxiliares, através dos quais as águas do rio são desviadas a fim de permitirem a construção das estruturas da barragem no leito do rio. Os túneis de desvio são, em certos casos, aproveitados posteriormente como túneis de adução, isto é, transporte das águas do reservatório até a casa das máquinas. Na maioria dos casos, o traçado, tamanho e forma da seção do túnel são estabelecidos anteriormente ao reconhecimento geológico, escolha esta governada primeiramente pelos interesses de tráfego e transporte. Este deve ser o caso dos túneis urbanos, rodoviários e ferroviários e, também, nos túneis de condução de água, nos quais as condições hidráulicas determinam seu tamanho e forma. A tendência para o traçado de um túnel é mantê-lo o mais reto possível, não só por seu percurso menor, mas também pela simplificação da construção e da sua locação topográfica. O encontro de algumas condições geológicas particularmente ruins, durante o reconhecimento prévio, pode dar lugar a um novo traçado do túnel. Este assunto será visto de forma mais detalhada na Unidade 06 deste curso Atividades de Profundidade: a) Abertura (escavações) túneis para uso civil. Obras civis envolvendo escavações subterrâneas em rochas e solos exigem estudos geológicos geotécnicos detalhados e específicos, para seu sucesso. Geologia - Fatos determinantes, definição de projeto adaptado as paticularidades local. Engenharia Civil - Conhecimentos técnicos científicos para a execução da obra de engenharia. b) Escavações de Minas em profundidade c) Cavernas para hidroelétricas. Atividades Especiais: a) Engenharia de Petróleo b) Engenharia Geotécnica em Geral c) Engenharia do Meio Ambiente (armazenamento de produtos radioativos) 25

13 Elementos Estruturais das Rochas* *Texto extraído do Livro Geologia Aplicada à Engenharia, de Nivaldo José Chiossi, que se encontra com sua edição esgotada. Introdução O presente texto fornece noções sobre os elementos estruturais existentes nas rochas, representadas pelas dobres, falhas e fraturas. Outros elementos, como acamamentos das rochas sedimentares ou xistosidade das rochas metamórficas, já foram considerados no Curso de Elementos de Geologia (Formação das Rochas). Nunca é demais insistir na importância dos elementos estruturais numa obra de Engenharia. Assim os túneis, barragens ou cortes rodoviários em determinadas áreas podem encontrar zonas de fraqueza ou ruptura, causadas por falhas, dobras ou fraturas daquelas rochas. a) Deformação das Rochas As rochas estão constantemente sob a ação de forças que se originam no interior da Crosta. Essas forças causam vários tipos de deformações. Por deformação entende-se qualquer variação de forma ou volume ou de ambos, que um corpo experimenta quando sujeito à ação de pressões, tensões, variações de temperatura, etc. As deformações podem ser elásticos, plásticos e por ruptura. Será elástica quando, uma vez cessada a causa que o deforma, o corpo retorna à forma e volume primitivos. Uma vez ultrapassado o limite de elasticidade de um corpo e se este não voltar mais a forma e volume primitivos, dizemos que o mesmo sofreu uma deformação plástica. Se o esforço for tal que é ultrapassado o limite de plasticidade do corpo, este se rompe, sofrendo ruptura ou fratura. O efeito da variação de temperatura nas rochas poderá causar deformações elásticas, que, contudo, não podem ser facilmente observadas. A formação de dobras, falhas e diáclases são exemplos das deformações plásticas e de rupturas. - Zona de Plasticidade e de Fratura Por plasticidade entende-se uma mudança gradual na forma e na estrutura interna de uma rocha, efetuada por reajuste químico e por fraturas microscópicas, enquanto a rocha permanece essencialmente rígida. Durante este processo não se produz a fusão. A rocha não chega a fundir-se. Sob enormes pressões e temperaturas que existem nas grandes profundidades da Crosta, todas as rochas experimentam uma tendência maior à plasticidade do que à fratura. A temperatura e a pressão elevadas, a presença de umidade e a natureza da própria rocha são fatores que influem nesta plasticidade. Próximo da superfície, as rochas são mais propensas à ruptura. Dessa forma, podemos distinguir na Crosta duas zonas distintas de deformações: uma zona de plasticidade e a grande profundidade e uma zona de fratura próxima à superfície. As estruturas produzidas na zona de fratura são as fraturas, falhas e fendas. Na zona de plasticidade originam-se dobras, estruturas gnáissicas, xistosas, etc. - Rochas Competentes e Incompetentes 26

14 Certas rochas possuem mais facilidade para se dobrarem e transmitirem os esforços recebidos, enquanto outras possuem maior tendência a se fraturarem. As primeiras são as rochas competentes e as segundas, as incompetentes. Como exemplo, rochas competentes são os folhetos e calcários, enquanto as rochas arenosas como o quartzito têm tendência a se fraturarem (incompetentes). b) Dobras São aquelas existentes em certos tipos de rochas. Por exemplo, nas formações extratificadas, como rochas vulcânicas e sedimentares e seus equivalentes metamórficos. Entretanto, qualquer rocha acamada ou com alguma orientação pode mostrar-se dobrada como acontece com filitos, quartzitos ou gnaisse. O tamanho das rochas é o mais variado, uma vez que, enquanto algumas não passam de centímetros, outras atingem grandes proporções com centenas de quilômetros de amplitude. Figura Aspecto de rocha em corte, no acesso da AV. JK até a BR040, em J. Fora, em que se observa o efeito de dobramento. - Causa dos dobramentos Dobras, assim como falhas, são frequentemente classificadas em tectônicas e atêctonicas, segundo sua origem, As de origem tectônica resultam mais ou menos diretamente de forças que operam dentro da crosta da Terra. As de origem atectônicas são o resultado de movimentos localizados (deslizamentos, acomodações, escorregamentos, avanço de gelo sobre sedimentos inconsolidados, etc.) sob influencia de gravidade e na superfície terrestre. As dobras de origem atectônicas são inexpressivas, de âmbito local. Deve-se observar ainda que com um dobramento ocorrem também falhamentos de pequena amplitude, de grande valia na interpretação da estrutura resultante. 27

15 Exemplo de estrato rochoso dobrado - Nomenclatura das dobras A terminologia para se descrever o aspecto geométrico de dobras é a seguinte: -Anticlinal: é uma dobra convexa para cima. Significa, em grego, inclinado opostamente. Refere-se ao fato de, em anticlinais simples, os dois flancos mergulharem em direções opostas. -Sinclinal: é uma dobra côncava para cima. O significado, em grego, é inclinado junto, por se referir ao fato de, nos mais simples sinclinais, os dois flancos mergulharem um em direção ao outro. O conjunto de termos a seguir se refere à atitude dos eixos. 28

16 - Reconhecimento de dobras Não é fácil a observação de dobras no campo, principalmente quando são de tamanho considerável. Isso em virtude da ação contínua da erosão. Devem-se levar em consideração vários pontos de observação, numa tentativa de se recompor a geometria da antiga dobra. Ex.: na Via Anhanguera, entre Perus e São Paulo, os cortes dessa estrada exibem as camadas de filtro nas mais variadas posições: mais ou menos no km 35, as camadas aparecem na posição vertical. Antes e depois desse ponto, as inclinações das camadas são mais suaves. Num caso como esse, podes-se recompor a superfície dobrada, da seguinte maneira: O mesmo raciocínio de observação pode ser feito para as amostras de sondagens colhidas no subsolo. O processo é idêntico. Imaginemos uma região com dobramentos moderados, e onde foram executadas várias sondagens. 29

17 Através da observação das amostras que são retiradas do subsolo, podemos determinar a posição das camadas. Suponhamos que foram encontradas as seguintes posições: S 1 Inclinada para o norte 45 0 S para o sul S para o norte S para o sul Colocando-se esses valores no perfil, pode-se recompor a dobra. É óbvio que, quanto mais simples for a dobra e maior o número de sondagens, mais exata será a reconstrução da dobra. Exemplo de formação montanhosa com dobras visíveis c) Falhas - Definição Falhas são rupturas e deslocamentos que ocorrem numa rocha ao longo de um plano, e pelo qual as paredes opostas se movem um em relação a outra. A característica essencial é o movimento diferencial de dois blocos ou camadas, ao longo de um superfície de fratura ou fraqueza. 30

18 Os deslocamentos, das falhas podem variar de poucos centímetros até dezenas de quilômetros. A atitude ou posição de uma falha é dada pela medida de sua direção e mergulho. O bloco acima do plano de falha é chamado capa e o abaixo, lapa. É óbvio que falhas verticais não terão lapa nem capa. - Elementos de uma Falha Plano de Falha: é a superfície ao longo da qual se deu o deslocamento. Linha de Falha: é a interseção do plano de falha com a superfície topográfica. Espelho de Falhas: originaram-se em conseqüência do deslocamento. É a superfície polida de uma rocha originada pela fricção dos blocos opostos, no plano da falha. Formam-se frequentemente estrias e caneluras, no sentido do movimento. Essa feição permite também deduzir o sentido do deslocamento. Brechas de Falhas: quando o movimento é forte, as rochas no plano podem se fraturar e ser, posteriormente, cimentadas. As brechas tectônicas se distinguem das rochas sedimentares, por apresentarem composição mineralógica idêntica à das rochas encaixantes e homogeneidade quanto aos fragmentos. Quando o movimento é muito forte, a rocha, no plano de falha, fica moída, transformando-se em pó de rocha. A consolidação desse pó constitui a rocha metamórfica chamada milonito. Temos, então, ao longo do plano de falha, uma zona de metamorfismo. Rejeito: é o deslocamento relativo de pontos originalmente contínuos, medido com referência ao plano de falha. São cinco os tipos de rejeito: - Tipos de Falha Os tipos mais simples de falhas são os seguintes: 31

19 Falha normal: falha em que a capa (ou teto) se movimenta aparentemente para baixo em relação à lapa (ou muro). O plano de falha mergulha para o lado que aparentemente se abateu. Esta é uma falha de tensão. Falha inversa ou de empurrão: falha em que a capa aparentemente se desloca para o alto, em relação à lapa. O plano de falha mergulha aparentemente para o bloco que se elevou. É uma falha de compressão. Horst e graden : um bloco rochoso afundado entre duas falhas constitui um graden, e um bloco que se ergueu entre duas falhas é um horst. - Reconhecimento de Falhas As falhas podem produzir escarpas na topografia. Entretanto, vale lembrar que nem toda escarpa se originou por falhamento. Há também escarpas produzidas por erosão diferencial. Escarpas de falhamento são raras no local onde se deu a falha, pois em breve a erosão vai agir recuando o escarpamento, formando então escarpas ao longo de linhas de falhas paralelas à direção de falhamento, mas não coincidentes nestas. Com o tempo, a erosão destrói toda a evidência de falha e esta só pode então ser reconhecida por meios indiretos: falta ou repetição de camadas, contato brusco de dois tipos litológicos, fontes ou nascentes alinhadas (acompanhando a direção de falhamento). É muito útil também a observação de espelhos de falhas, brechas e milonitos. Em fotografias aéreas, a mudança brusca da cor do terreno, o desvio do curso de um rio, linha de vegetação, etc. são indícios de falhas. As falhas podem ser também observadas através de amostras de sondagens, por meio de sua correlação. Ex.: 32

20 d) Fraturas - Definição É uma deformação por ruptura. Trata-se de um plano que separa em duas partes um bloco de rocha ou de uma camada, e ao longo do qual não se deu deslocamento. A foto mostra um gnaisse, típico do litoral do Rio de Janeiro, com uma fratura que foi preenchida por uma formação mineral que permitiu o afastamento dos planos formados. Veja que não há deslocamento. - Tipos As fraturas têm a seguinte nomenclatura: O termo diáclase é reservado para as fraturas ou rupturas de causas tectônicas, enquanto o termo junta restringe-se a fraturas cuja origem é a contração por resfriamento. O espaçamento entre as diáclases de um bloco rochoso pode variar de metros até poucos centímetros. As diáclases são fraturas normalmente fechadas, mas podem ser alargadas pelo intemperismo químico. a) As diáclases originadas por esforços de compressão são mais freqüentes e são provocadas principalmente por esforços tectônicos. Caracterizam-se por superfícies planas e ocorrem na forma de sistemas, cortando-se em ângulo. São comuns nas partes côncavas dos anticlinais e nas convexas dos sinclinais. Quando a estrutura da rocha (metamórfica ou sedimentar) for inclinada, podem se desenvolver diáclases paralelas `a estrutura ou ainda obliquas a ela. Ex.: gnaisses, xistos, folhelhos. 33