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 GEÓLOGO ESTRUTURALISTA A N A L I S A as estruturas AS ESTRUTURAL CONTROLAM PROCESSOS SUPERFICIAIS

5

6 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

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

8 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

9 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

10 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) ou microestruturas visíveis em escala microscópica

11

12

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

14 c) Geotectônica (sensu strictum) Investiga as estruturas de grandes áreas (escala global).

15

16

17 PLANETA TERRA CROSTA MANTO NÚCLEO EXTERNO NÚCLEO INTERNO

18

19

20

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

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

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

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

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

26

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

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

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

30 BORDAS CONVERGENTES Arco vulcânico OU Sistemas de falhas de empurrão

31 Bordas convergentes Núcleo externo Núcleo interno Litosfera

32 BORDAS transformantes ou transcorrentes rio montanhas Sistemas de falhas transcorrentes

33 GEOLOGIA ESTRUTURAL

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

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

36 CONCEITOS FUNDAMENTAIS EM GEOLOGIA ESTRUTURAL

37 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.)

38 ESTRUTURA TENSÃO (stress) DEFORMAÇÃO

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

40 rotação translação distorção ( strain )

41 Exemplos geológicos TRANSLAÇÃO ROTAÇÃO

42 Exemplos geológicos DISTORÇÃO

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

44 Esforços tectônicos tensão ( stress )

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

46 ESTRUTURA ARRANJO ESPACIAL DAS ROCHAS E SUAS ARQUITETURAS INTERNAS

47 A DEFORMAÇÃO

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

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

50 i) homogênea x heterogênea heterogênea homogênea

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

52 ii) cisalhamento puro x cisalhamento simples

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

54 cisalhamento puro cisalhamento simples

55 Cisalhamento puro: não-rotacional ou coaxial

56 Cisalhamento puro - exemplo geológico calcário oolítico

57 Fotografia de uma lâmina delgada de calcário oolítico, deformado

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

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

60 iii) deformação progressiva

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

62 iv) trajetória da deformação

63 Produto final: IGUAL

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

65 A deformação em 2D CÍRCULO PERFEITO QUADRADO PERFEITO

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

67 Relação deformação x tensão

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

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

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

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

72 QUANTIFICAÇÃO DA DEFORMAÇÃO

73 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

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

75 Cisalhamento simples a) ψ = ângulo de cisalhamento

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

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

78 Regime de Deformação rúptil dúctil de transição

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

80 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)