GEOLOGIA ESTRUTURAL Introdução e Conceitos Fundamentais

Transcrição

1 GEOLOGIA ESTRUTURAL Introdução e Conceitos Fundamentais

2 O engenheiro e o geólogo tem algo em comum??!! Engenheiro civil Geólogo estruturalista

3 O engenheiro e o geólogo tem muito em comum??!! Engenheiro civil Geólogo estruturalista ESTRUTURAS

4 O ENGENHEIRO D E F I N E as estruturas Aparência Função Geometria Material Tamanho Resistência Custos etc.

5 O GEÓLOGO ESTRUTURALISTA A N A L I S A as estruturas

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7 A A N Á L I S E das estruturas 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 levou para se formar? Condições de P e T? Qual a resistência do material? etc

8 Geociências GEOLOGIA ESTRUTURAL

9 MINERALOGIA PETROGRAFIA & PETROLOGIA ESTRATIGRAFIA & SEDIMENTOLOGIA GEOLOGIA ESTRUTURAL

10 GEOLOGIA APLICADA GEOLOGIA ECONÔMICA MINERALOGIA, PETROGRAFIA & PETROLOGIA GEOMORFOLOGIA ESTRATIGRAFIA & SEDIMENTOLOGIA SENSORIAMENTO REMOTO GEOFÍSICA GEOLOGIA ESTRUTURAL

11 ESTRATIGRAFIA & SEDIMENTOLOGIA PETROGRAFIA & PETROLOGIA GEOFÍSICA GEOLOGIA ESTRUTURAL M A P E A M E N T O G E O L Ó G I C O

12 GEOLOGIA ESTRUTURAL ( 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

13 GEOLOGIA ESTRUTURAL ( G e o t e c t ô n i c a (sensu latu) Geologia Estrutural Tectônica Geotectônica

14 a) Geologia Estrutural Se ocupa com as estruturas do ponto de vista da morfologia e dos mecanismos de formação e deformação. Trata das mesoestruturas (as estruturas visíveis em afloramentos).

15 MESOESTRUTURAS W E W E caderneta de campo

16 N MESOESTRUTURAS

17 Geologia Estrutural i) Geologia estrutural descritiva ou qualitativa ia) Análise estrutural - sequenciação dos eventos (a história geológica) - cinemática - dinâmica ii) Geologia estrutural quantitativa

18 b) Tectônica Investiga os movimentos e as deformações de conjuntos de estruturas similares, em escala regional. exemplos: Quadrilátero Ferrífero, Craton São Francisco

19 O Quadrilátero Ferrífero - mapa geológico Mariana Ouro Preto

20 O Quadrilátero Ferrífero e o Craton São Francisco QF

21 c) Geotectônica (sensu strictum) Investiga as estruturas de grandes áreas (escala global). Placas tectônics

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23 LEMBRETE: PLANETA TERRA CROSTA MANTO NÚCLEO EXTERNO NÚCLEO INTERNO

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25 CROSTA superior x CROSTA inferior c. superior c. inferior Manto litosférico Manto astenosférico

26 CROSTA CROSTA superior x CROSTA inferior CROSTA superior: inferior: 0 a 15 km 15 a 40 km

27 CROSTA superior: 0 a 15 km Deformação rúptil inferior: 15 a 40 km Deformação dúctil

28 CROSTA CONTINENTAL x CROSTA OCEANICA CROSTA Continental : Oceanica : ± 40 km ± 6 km

29 CROSTA CONTINENTAL x CROSTA OCEANICA Continente Margem continental LITOSFERA x ASTENOSFERA

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31 TECTÔNICA DAS PLACAS 1 MESOZÓICO SUPERCONTINENTE PANGEA

32 PERFIL ATRAVÉS DOS CONTINENTES Cadeia Meso-Atlantica Núcleo externo Núcleo interno Litosfera correntes de convecção

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34 As placas litosféricas atuais e as bordas das placas Bordas divergentes Bordas transformantes (transcorrentes) Bordas convergentes

35 BORDAS DIVERGENTES Sistemas de falhas normais BACIAS = RIFTES = GRABENS

36 Cadeia Meso-Atlantica Núcleo externo Núcleo interno Litosfera Bordas divergentes

37 BORDAS CONVERGENTES Arco vulcânico OU Sistemas de falhas de empurrão

38 Bordas convergentes Núcleo externo Núcleo interno Litosfera

39 BORDAS transformantes ou transcorrentes rio montanhas Sistemas de falhas transcorrentes

40 GEOLOGIA ESTRUTURAL

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44 Mapeamento das rochas (mapeamento geológico) Gnaisses do Complexo Mantiqueira

45 Medição das orientações das mesoestruturas Strike line = direção Dip direction = direção de caimento (sentido) Ângulo de mergulho

46 CONCEITOS FUNDAMENTAIS EM GEOLOGIA ESTRUTURAL

47 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.)

48 (cont.) A reologia dos corpos rochosos Definição Comportamento elástico Comportamento plástico Comportamento viscoso

49 ESTRUTURA TENSÃO (stress) DEFORMAÇÃO

50 A deformação resulta de MUDANÇAS orientação rotação posição translação, e forma distorção ( + mudança de volume)

51 rotação translação distorção ( strain )

52 Exemplos geológicos TRANSLAÇÃO ROTAÇÃO

53 Exemplos geológicos DISTORÇÃO

54 POR QUE ocorrem as mudanças de forma (distorção), posição (translação) e orientação (rotação)` no corpo rochoso???

55 Esforços tectônicos tensão ( stress )

56 as mudanças de forma (distorção), posição (translação) e orientação (rotação) ESTRUTURA

57 ESTRUTURA ARRANJO ESPACIAL DAS ROCHAS E SUAS ARQUITETURAS INTERNAS

58 A DEFORMAÇÃO

59 Tipo de Deformação Representação da deformação Quantificação da deformação Regime de deformação Fatores que influenciam a deformação

60 Tipo de Deformação i) homogênea x heterogênea ii) cisalhamento simples x cisalhamento puro i) deformação progressiva ii) trajetória da deformação

61 i) homogênea x heterogênea heterogênea homogênea

62 Exemplo geológico Deformação homogênea A deformação de camadas rochosas Deformação heterogênea

63 ii) cisalhamento puro x cisalhamento simples

64 cisalhamento puro x cisalhamento simples (Davis and Reynolds, 1996)

65 cisalhamento puro cisalhamento simples

66 Cisalhamento puro: não-rotacional ou coaxial

67 Cisalhamento puro - exemplo geológico calcário oolítico

68 Fotografia de uma lâmina delgada de calcário oolítico, deformado

69 Cisalhamento simples: rotacional ou não coaxial ψ = ângulo de cisalhamento

70 Cisalhamento simples - exemplos geológicos ψ = ângulo de cisalhamento trilobitas

71 iii) deformação progressiva

72 cisalhamento puro cisalhamento simples Eixos de deformação: x e z ψ = ângulo de cisalhamento

73 iv) trajetória da deformação

74 Produto final: IGUAL

75 FIM REPRESENTAÇÃO DA D E F O R M A Ç Ã O

76 A deformação em 2D CÍRCULO PERFEITO QUADRADO PERFEITO

77 A DEFORMAÇÃO em 3D Elipsóide Prisma Z Y X Eixos de deformação: x, y, z

78 Relação deformação x tensão

79 O CAMPO DE TENSÃO em 3D Eixos (vetores) da tensão: σ 1, σ 2, σ 3 σ 1 σ 2 σ 3

80 Relação: deformação x tensão (em 2D) CÍRCULO PERFEITO CIRCULO DEFORMADO = ELIPSE

81 R x z CIRCULO DEFORMADO = ELIPSE Eixos de deformação: x e z R = raio do círculo

82 Elipsóide de TENSÃO Elipsóide de deformação σ 1 z σ 2 σ 3 y x σ 3

83 QUANTIFICAÇÃO DA DEFORMAÇÃO

84 Cisalhamento puro a) e = ( l f l o ) / l o = l / l o x 100 = % e = elongação (deformação) l f = comprimento final l o = comprimento inicial

85 b) Eixos de deformação: x e z R x z R = raio do círculo

86 Cisalhamento simples a) ψ = ângulo de cisalhamento

87 Cisalhamento simples z x b) x e z = eixos de deformação

88 Os estados da deformação: Deformação geral Extensão axial Achatamento axial Deformação plana

89 Diagrama de Flinn Campo do alongamento Campo do achatamento

90 Regime de Deformação rúptil dúctil de transição

91 profundidade 0 km 10 km 15 km crosta superior zona de transição crosta inferior deformação rúptil deformação dúctil 40 km Manto litosférico

92 fatores que influenciam a deformação 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)