Das estruturas geológicas à edificação de uma Cadeia de Montanhas; do Ciclo das Rochas ao Ciclo Tectónico. Noel Moreira & Rui Dias

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1 Das estruturas geológicas à edificação de uma Cadeia de Montanhas; do Ciclo das Rochas ao Ciclo Tectónico Noel Moreira & Rui Dias

2 1. Introdução Há interacção entre o ciclo tectónico e o Ciclo das Rochas? Como se formam as rochas metamórficas? Novos oceanos e oceanos antigos? Quais as evidências? Rochas sedimentares como se relacionam com a tectónica? Metamorfismo de soterramento pode dar metamorfismo regional? Rochas magmáticas plutónicas à superfície? Como? 02(77)

3 1. Introdução Reconstituições paleogeográficas? Como sabemos quantos continentes existiam? O que é que as estruturas geológicas nos dizem? O que é uma zona de cisalhamento? Qual a sua relação com uma falha? É possível erodir uma cadeia de montanhas como os Himalaias? O que são Milonitos? Qual a sua relação com um cataclasito? 03(77)

4 1. Introdução Os Mármores vem do calcário? Mas os calcários não são rochas tipicamente oceânicas? Então existiram mares no interior de Portugal?! Qual a relação entre o metamorfismo e a deformação? Como se formaram os granitos no Norte e Centro de Portugal? E os xistos? Muitas perguntas e uma tentativa de algumas respostas! 04(77)

5 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Estruturas Geológicas Estruturas de contacto Estruturas primárias Estruturas secundárias A diferenciação das estruturas nestas categorias directamente relacionada com os processos envolvidos na sua génese. 05(77)

6 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Estruturas de contacto Incluem relações geométricas entre duas ou mais unidades/corpos rochosos, podendo ser subdivididos em contactos: - Deposicionais - Intrusivos - Corte/fractura 06(77)

7 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Estruturas primárias Definem-se como as características geométricas e texturais desenvolvidas durante o processo de formação do corpo rochoso onde estão incluídas. Esta tipologia de estruturas está presente nas rochas - Sedimentares - Magmáticas 07(77)

8 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Estruturas secundárias Abrangem configurações geométricas e texturais geradas posteriormente à génese das rochas sedimentares e magmáticas, geralmente associadas aos processos de deformação e metamorfismo. 08(77)

9 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Estrutura primária - Estratificação - Principio da Horizontalidade inicial - Principio da sobreposição de camadas 09(77)

10 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Exemplos de estruturas Sedimentares (adaptado de Nichols, 2009) 10(77)

11 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Mais grosseiros na base da camada e os mais finos no topo Organização granulométrica durante o processo de deposição de sedimentos de carácter heterogéneo no que respeita à granularidade dos seus elementos constituintes, em ambiente aquático. 11(77)

12 12(77) 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas

13 13(77) 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas

14 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Foram aqui designadas estruturas de fluxo a todas as estruturas que são resultantes do fluxo do meio aquático, onde as rochas sedimentares se depositam. Estas podem dar-nos indicações por exemplo de paleocorrentes. 14(77)

15 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Groove e flute casts 15(77)

16 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Groove e flute casts 16(77)

17 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Estruturas de Bioturbação Estruturas sedimentares de origem biogénica (como por exemplo galerias ou marcas de locomoção) características de ambientes específicos e que perturbam a estrutura sedimentar a que se sobrepõem. 17(77)

18 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Icnofóssil de Cruziana 18(77)

19 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Icnofóssil de Skolithos 19(77)

20 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Classificação das dobras quanto à forma Estruturas Secundárias deformação Mas serão anticlinais ou sinclinais? 20(77)

21 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Classificação das dobras quanto à polaridade Estruturas Secundárias Para classificar a dobra em Anticlinal ou Sinclinal é necessário saber a polaridade da sequência Principio da sobreposição de camadas Podemos sabe-lo tendo em conta o conteúdo faunístico? 21(77)

22 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Estruturas Secundárias Nas estruturas à mesoscala muitas vezes não é possível saber a polaridade da sequência com base no conteúdo faunístico como tal as estruturas sedimentares são essenciais na identificação da polaridade de uma sequência estratigráfica, indicando o topo e base da sequência. 22(77)

23 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Icnofósseis do género Cruziana Marcas de locomoção de trilobites, que deixam sulcos no topo da camada. Estes sulcos são posteriormente preenchidos por sedimentos, criando moldes internos que surgem na base da camada. 23(77)

24 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Estruturas Secundárias As estruturas secundárias associam-se, na maioria dos casos, aos processos de deformação e metamorfismo que, muitas vezes, surgem articulados. 24(77)

25 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Estruturas Secundárias A descrição de uma estrutura envolve a sua caracterização quanto à sua geometria e cinemática. 25(77)

26 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Estruturas Secundárias Dobras e clivagem associada unidades câmbricas da região de Vila Boim-Terrugem 26(77)

27 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Estruturas Secundárias exemplos Dobramento desarmónico em unidade metamórficas da região de Abrantes 27(77)

28 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Princípio da intersecção Estruturas Secundárias exemplos Veios preenchidos por quartzo, deflectindo a camada de pelito (Vila Boim, NE Alentejano) 28(77)

29 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Estruturas Secundárias exemplos Famílias de cialhamento conjugadas com veios en-echelon 29(77)

30 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas Estruturas Secundárias exemplos Boudin em gauvauque na sequencia turbidítica do grupo do Flysch do Baixo Alentejo 30(77)

31 2. Estruturas geológicas como chave para a compreensão da Tectónica de Placas - Análise das estruturas a todas as escalas - Escalas micro e meso - Entendimento das estruturas à macroescala - Percepção e compreensão dos processos activos - Fundamental na compreensão da Tectónica de Placas e dinamismo do Planeta - O passado é a chave do futuro 31(77)

32 3. Zonas de Cisalhamento e estruturas associadas; o que elas nos dizem? Falamos muito em deformação, mas o que é realmente?! Qualquer corpo, quando sujeito a um campo de tensões, pode variar a sua forma (i.e. distorção), posição e/ou orientação (i.e. rotação e/ou translação), adoptando uma forma distinta da sua forma inicial. 32(77)

33 3. Zonas de Cisalhamento e estruturas associadas; o que elas nos dizem? Deformação não homogénea (adaptado de Fossen, 2012) Zonas planares entre blocos rígidos Concentram a deformação Zonas de Cisalhamento 33(77)

34 3. Zonas de Cisalhamento e estruturas associadas; o que elas nos dizem? Zonas de Cisalhamento - zonas tabulares de espessura variável - deformação não-coaxial - predomínio da deformação dúctil, - deslocamento contínuo entre os dois blocos rígidos que a delimitam 34(77)

35 3. Zonas de Cisalhamento e estruturas associadas; o que elas nos dizem? Desenvolvimento -fabrics - estruturas - paragéneses minerais 35(77) Reflectem as condições de pressão e temperatura, o tipo de escoamento, assim como a cinemática destas zonas (Passchier & Trouw, 2005).

36 3. Zonas de Cisalhamento e estruturas associadas; o que elas nos dizem? Então e as Falhas? Zonas de cisalhamento (em profundidade) evidências superficiais Falhas PS: Nem todas as falhas estão associadas a cisalhamentos profundos Falhas surgem em regimes superficiais com deformação frágil 36(77)

37 3. Zonas de Cisalhamento e estruturas associadas; o que elas nos dizem? Diferentes regimes de deformação (frágil ou dúctil) diferentes rochas (milonito e cataclasito) Considerando crosta granítica profundidade de transição entre os 10 e os 15 Km 37(77)

38 3. Zonas de Cisalhamento e estruturas associadas; o que elas nos dizem? As falhas e as zonas de cisalhamento podem ser descritas tendo em conta a sua geometria e a sua cinemática, ou seja, a movimentação relativa entre os blocos 38(77)

39 3. Zonas de Cisalhamento e estruturas associadas; o que elas nos dizem? Deformação dúctil - grande diversidade de estruturas - relacionado com processos metamórficos 39(77)

40 3. Zonas de Cisalhamento e estruturas associadas; o que elas nos dizem? Estruturas tipo delta Micaxistos granatíferos de Abrantes 40(77)

41 3. Zonas de Cisalhamento e estruturas associadas; o que elas nos dizem? Estruturas do tipo sigma Sigma em quartzo no seio de Micaxistos granatíferos de Abrantes 41(77)

42 3. Zonas de Cisalhamento e estruturas associadas; o que elas nos dizem? Bandas C-C Micaxistos granatíferos de Abrantes 42(77)

43 3. Zonas de Cisalhamento e estruturas associadas; o que elas nos dizem? (adaptado de Kearey et al., 2009 ) O estudo de uma zona de cisalhamento à escala de um orógeno deve ser feita a todas a escalas (da micro à macroescala). Estas apresentam regularmente inflexões da sua orientação geral, o que gerar pontualmente cinemáticas que não representam cinemática geral da zona de cisalhamento. 43(77)

44 4. Do fundo dos oceanos ao núcleo de uma cadeia de montanhas; do Ciclo das Rochas ao Ciclo Tectónico Tipologia de rochas Sedimentares Metamorficas Magmáticas Vulcânicas Plutónicas Reconhecimento da diversidade litológica anterior à compreensão dos processos que levam à génese de cada um dos tipos de rochas. 44(77)

45 4. Do fundo dos oceanos ao núcleo de uma cadeia de montanhas; do Ciclo das Rochas ao Ciclo Tectónico Percepção dos processos identificação de dois grandes sistemas - Ciclo Hidrológico - Ciclo Tectónico (funcionamento cíclico e cooperativo) movimentação dos materiais geológicos da superfície para locais mais profundos na crosta terrestre e mesmo do manto, sendo posteriormente trazidos novamente para a superfície alterações físicas e químicas das rochas ao serem levadas para locais diferentes daqueles onde se formaram, as rochas são sujeitas a condições de pressão, temperatura e ambiente químico diferentes das que existiam inicialmente 45(77)

46 4. Do fundo dos oceanos ao núcleo de uma cadeia de montanhas; do Ciclo das Rochas ao Ciclo Tectónico Superfície da Terra em permanente modificação. Ciclo das Rochas conjunto de processos que são responsáveis por este trânsito litológico 46(77)

47 4. Do fundo dos oceanos ao núcleo de uma cadeia de montanhas; do Ciclo das Rochas ao Ciclo Tectónico Granito Gnaissico - Metamorfismo de rocha magmática plutónica - desenvolvimento de um bandado metamórfico 47(77)

48 4. Do fundo dos oceanos ao núcleo de uma cadeia de montanhas; do Ciclo das Rochas ao Ciclo Tectónico Anfibolitos - Metamorfismo de rocha magmática (vulcânica?) 48(77)

49 4. Do fundo dos oceanos ao núcleo de uma cadeia de montanhas; do Ciclo das Rochas ao Ciclo Tectónico Mármore - Metamorfismo de rocha sedimentar carbonatada 49(77)

50 4. Do fundo dos oceanos ao núcleo de uma cadeia de montanhas; do Ciclo das Rochas ao Ciclo Tectónico Consideremos - Bacia oceânica (planícies abissais apresentam profundidades entre 3000 e 6000m; Lowrie, 2007) - Coberta totalmente por sedimentos - total máximo próximo de 7000m - Admitindo um gradiente geotérmico médio de 25ºC/Km (Kearey et al., 2009) (considerando subsidência da bacia associada à isostasia inerente ao facto de estarmos a substituir água do mar com densidade próxima de 1 por sedimentos com uma densidade média superior a 2,5 g/cm 3 ) 50(77)

51 4. Do fundo dos oceanos ao núcleo de uma cadeia de montanhas; do Ciclo das Rochas ao Ciclo Tectónico Então: -temperaturas na base da sequência sedimentar atingiriam um máximo próximo dos 175ºC - temperatura muito próxima da transição entre rochas sedimentares e rochas metamórficas 51(77) - Não seria rochas possível a formação de rochas metamórficas de médio e alto grau, bem como a fusão das rochas e génese de rochas magmáticas. - formação de rochas de muito baixo grau

52 4. Do fundo dos oceanos ao núcleo de uma cadeia de montanhas; do Ciclo das Rochas ao Ciclo Tectónico Apenas recorrendo aos processos de espessamento e/ou estiramento litosférico (Ciclo Tectónico), se torna possível a compreensão do: - Ciclo das Rochas - génese de rochas magmáticas e metamórficas. Metamorfismo de sequência sedimentar depositada numa bacia sedimentar (oceânica) Ciclo Tectónico binómio metamorfismo-deformação espessamento litosférico 52(77)

53 4. Do fundo dos oceanos ao núcleo de uma cadeia de montanhas; do Ciclo das Rochas ao Ciclo Tectónico Espessamento crustal geralmente Limites convergentes sequências sedimentares horizontais Dois blocos continentais, separados por uma bacia oceânica diminuição da extensão da bacia sequências vão sofrer encurtamento 53(77)

54 4. Do fundo dos oceanos ao núcleo de uma cadeia de montanhas; do Ciclo das Rochas ao Ciclo Tectónico - Convergência tensões compressivas máximas subhorizontais (e não subverticais como acontece quando a tensão litostática é dominante) - Génese de estruturas geológicas (e.g. dobras e falhas) que permitem o espessamento vertical da sequência 54(77)

55 4. Do fundo dos oceanos ao núcleo de uma cadeia de montanhas; do Ciclo das Rochas ao Ciclo Tectónico Aumento da pressão e temperatura nas zonas mais profundas da sequência transformações físicas e químicas nas rochas, no estado sólido, ao longo do tempo; génese das rochas metamórficas à escala regional Incremento de temperatura fusão das rochas formação de rochas magmáticas 55(77)

56 4. Do fundo dos oceanos ao núcleo de uma cadeia de montanhas; do Ciclo das Rochas ao Ciclo Tectónico Ciclo Tectónico VS Ciclo das Rochas 56(77)

57 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Unidades morfotectónicas: - Maciço Ibérico (ou Hespérico), - Orlas Meso-Cenozóicas - Meridional (ou do Algarve) Ribeiro et al. (1979) - Ocidental (ou Lusitaniana) - Bacia do Tejo-Sado 57(77)

58 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Maciço Ibérico com zonamento interno Características que permitem a divisão - Tectono-estratigráficas, - Metamórficas e - Magmáticas Denominador comum: - presença de abundantes rochas metamórficas, muitas vezes associadas a um intenso magmatismo Ribeiro (2013), in Dias et al. (2013) CICLO TECTÓNICO 58(77)

59 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Bacias Meso-Cenozóicas Rochas sedimentares + Rochas magmáticas Maciço Ibérico Rochas metamórficas + Rochas magmáticas 59(77)

60 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Distribuição espacial e abundância de rochas magmáticas plutónicas no Maciço Ibérico Muito abundantes + rochas metamórficas de mais alto grau (Zonas Centro Ibérica, Ossa-Morena e Oeste Astúrico-Leonesa) Pouco abundantes ou inexistentes + rochas metamórficas de mais baixo alto grau (Zonas Cantábrica e Sul Portuguesa) (adaptado de IGM, 1968) 60(77)

61 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Idade da sedimentação VS Idade do Magmatismo Contemporaneidade de processos 01(XX) (adaptado de IGM, 1968)

62 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Deformação nas sequências carbónicas da Zona Sul Portuguesa 62(77)

63 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Zonamento interno do Maciço Ibérico Posicionamento distinto na cadeia de montanhas 63(77) (adaptado de Dias & Cardoso, 2005)

64 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico deformação e metamorfismo das unidades de idade ante-mesozóica presentes no Maciço Ibérico (adaptado de Ribeiro, 2013 in Dias et al., 2013) 64(77)

65 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Polaridade da estrutura VS Estratigrafia (IGM, 1997) 65(77)

66 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Estruturas repercutireis a diferentes escalas 66(77)

67 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Sequência Carbónica Idade da deformação Grupo do Fysch do Baixo Alentejo Estruturas geológicas secundárias permitem deduzir a sequência de acontecimentos 67(77)

68 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Cadeia Varisca Europeia Parte de uma extensa cadeia de montanhas antiga: km largura km comprimento (adaptado de Ribeiro & Sanderson, 1996) - desde o Cáucaso aos Apalaches e às montanhas Ouachita nos Estados Unidos 68(77)

69 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Abertura e fecho do Oceano Rheic Colisão entre três grandes placas Gondwana a Sul e Laurência e Báltica a Norte e uma série de blocos continentais menores que bordejavam o bordo setentrional da Gondwana 69(77)

70 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Os processos que deram lugar a esta cintura orogénica tiveram lugar entre os 510 e os 250 Ma O processo de colisão de placas culmina com a formação do Supercontinente Pangeia. 70(77)

71 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico erosão da cadeia orogénica + recuperação isostática Traz até ao afloramento, materiais que se geraram em ambientes profundos (núcleo de uma cadeia de montanhas) laboratório ao ar livre 71(77)

72 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Abertura Ciclo Varisco Abertura Fecho Repetição dos processos de forma cíclica Ciclo Atlântico 72(77)

73 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Abertura de bacias no Meso-Cenozóico Regimes distensivos Abertura Ciclo Atlântico 73(77)

74 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico 74(77) Unidades do Triásico bacias atlânticas detritos continentais resultantes da erosão da cadeia de Montanhas

75 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Princípio das Causas actuais Génese de arenitos vermelhos continentais. 75(77)

76 5. Do Ciclo Tectónico e a Geologia de Portugal; uma visão diferente de um mapa geológico Discordância entre unidades Carbónicas deformadas e Triásico sub-horizontal 76(77)

77 Agradecimentos - Fundação Calouste Gulbenkian - Programa Estímulo à Investigação Fundação para a Ciência e Tecnologia - Bolsa de doutoramento de referência (SFRH/BD/80580/2011) - Fundação para a Ciência e Tecnologia - financiamento atribuído ao Centro de Geofísica de Évora (PEst-OE/CTE/UI0078/2011). Obrigado! 77(77)