DOBRAS. Isógonas de mergulho, Mecanismos de formação e complementos. George Luiz Luvizotto Regiane Fumes. IGCE - Unesp Rio Claro

Transcrição

1 DOBRAS Isógonas de mergulho, Mecanismos de formação e complementos George Luiz Luvizotto Regiane Fumes IGCE - Unesp Rio Claro

2 Material de estudo: u e-modules livro H. Fossen (link disponível no site disciplina) - Base principal da aula e fonte das animações / ilustrações u apostila Prof. Luiz S. A. Simões (site disciplina) u livros: Hobbs et al (1976), Davis 1984 (1996), Park, 1983 e Ramsay e Huber, 1987 u apostila Fábio Vito Pentagna Paciullo (UFRJ)

3 Objetivos da aula Classificação baseada nas isógonas de mergulho Principais mecanismos de formação de dobras

4 CLASSIFICAÇÃO BASEADA NA ISÓGONA DE MERGULHO n Classificação idealizada por Ramsay, J. G. (1967) na qual relacionam-se as espessuras relativas da camada na charneira e nos flancos n Isógona é a linha que une pontos de igual inclinação de duas superfícies de uma dobra (por exemplo, o topo e a base de uma camada) n Sempre em perfil (perpendicular ao eixo)

5 CLASSIFICAÇÃO BASEADA NA ISÓGONA DE MERGULHO 3 classes principais Classe I Isógonas convergentes Classe II Isógonas paralelas Classe III Isógonas divergentes Fossen 2010 A classe I pode ser subdividida em I-A, I-B e I-C, conforme o grau de convergência das isógonas

6 Fossen 2010

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8 Fold Classes Class Isogon Subclass Isogon 1 Convergent 1A Strongly convergent 1B - Parallel fold 1C Normal to layers Weakly convergent 2 Parallel Similar fold 3 Divergent

9 Fossen 2010 Método de determinação da espessura relativa tα para um determinado ângulo de mergulho α.

10 CLASSIFICAÇÃO BASEADA NA ISÓGONA DE MERGULHO Faça o desenho das dobras numa seção perpendicular aos seus eixos. Método Determine os pontos de charneira e de inflexão para cada camada. Trace o plano axial pelos pontos de charneira definidos e construa tangentes pelos pontos de charneira (darão a referência para α = 0). Determine a espessura ortogonal entre as duas tangentes, que representará a medida da espessura na charneira t0. Selecione um ângulo de mergulho α e construa tangentes a superfície dobrada. Meça a distância ortogonal tα entre as duas tangentes. Expresse tα como uma proporção de t0, onde t α = tα/t0. Plote t α x α. Repita este procedimento para outros valores de α e construa uma curva contínua t α x α, para cada metade de uma dobra

11 CLASSIFICAÇÃO BASEADA NA ISÓGONA DE MERGULHO Para mais tarde! Os modelos clássicos de deformação geram dobras da classe 1B (dobra paralela) e da classe 2 (dobra similar). Essas duas classes não são muito comuns na natureza, pois os tipos de dobras mais frequentes pertencem às classes 1C e 3. A despeito disso, os modelos clássicos são importantes pois representam versões simplificadas de algo mais complexo que ocorre na natureza Fossen 2010

12 Mecanismos de formação de dobras Objetivos: Conhecer os principais mecanismos de deformação que geram dobras e compreender as principais diferenças entre eles Ser capaz de reconhecer padrões que cada um dos mecanismos deixa registrado nas rochas (por exemplo, padrões de deformação)

13 Quais são os tipos principais? Soltem a imaginação!!! Lembrem-se das aulas trabalhos de campo análogos fornecidos em sala de aula

14 Quanto ao mecanismo interno de dobramento, temos 3 modelos clássicos n Flambagem (com superfície neutra) n Deslizamento Flexural n Cisalhamento (paralelo ao plano axial)

15 Fossen separa em: n Dobras formadas de maneira ativa. São decorrentes do encurtamento paralelo a camada. É fundamental existir diferença no comportamento reológico. Flambagem com superfície neutra, deslizamento flexural (buckling)?? n Dobras formadas de maneira passiva. Não existe diferença de competência. Camadas funcionam como marcadores que vão no embalo. Ex: Dobras de cisalhamento. n Dobramento forçado (Bending). Camadas competentes ou não arqueiam-se em decorrência de esforços que atuam ao longo da camada. Não dependem da diferença de competência.

16 Três Mecanismos Fundamentais Flambagem Deslizamento Flexural Dobramento por cisalhamento Fossen 2010

17 Flambagem (com superfície neutra) n Encurtamento paralelo à camada Fossen 2010 n Camada com maior competência (ou viscosidade) que a matriz n Deformação plástica

18 Fossen 2010 Flambagem com sup. neutra n Como envolve apenas curvamento em torno do eixo da dobra, não existe extensão paralela ao eixo, sendo a deformação plana. O eixo da dobra é paralelo ao eixo Y do elipsóide de deformação. n Existe uma superfície próxima ao meio da camada, que mantém sua área inicial, na qual não há deformação (mudanças de forma).

19 Flambagem com sup. neutra n A camada mantém sua espessura inicial (dobras paralelas - 1B). Para fora da superfície neutra ocorre extensão e na parte interna ocorre compressão paralela à superfície dobrada, passando gradativamente de uma para a outra através da superfície neutra. A deformação em geral é mais intensa na charneira do que nos flancos.

20 Flambagem com sup. neutra n Uma linha reta que antes do dobramento faz um ângulo com a direção do eixo, muda o seu ângulo: u aumenta na parte em que há extensão u diminui na parte em que há compressão

21 Nem tudo é paralelo! Na natureza O que acontece se os planos não estiverem paralelos ao esforço? Tende a gerar dobras assimétricas! A assimetria reflete a obliquidade. Fossen 2010 Rotação de planos.

22 Flambagem - Diferença de espessura Reologia das camadas e do meio (matriz) são mantidas constante n Comprimento de onda regular e constante é obtido para cada espessura. Camadas de granito em gneisse. Noruega. Fonte: Fossen 2010

23 Flambagem - Diferença de viscosidade Espessura da camada é mantida constante n Camadas mais competentes geram formam dobras com maior comprimento de onda e amplitude n Espessamento da camada menos competente antes do dobramento. Espessuara final > que a inicial Fossen 2010

24 Flambagem - Multicamadas n Camadas distantes: comportamento normal n Camadas próximas: o conjunto se comporta como se tratasse de uma camada única (mais espessa) Onde estão as diferenças que discutimos anteriormente? Fossen 2010

25 Multicamadas - Dobras Assimétricas Fossen 2010 n Alternância de camadas mais finas e mais espessas: camadas finas podem começar a dobrar primeiro, enquanto as mais espessas apenas aumentam de espessura n As dobras pequenas são posteriormente dobradas pela camada mais espessa. A dobra grande é de primeira ordem e a s pequenas de segunda ordem. n Dobras pequenas se tornam assimétricas. Assimetria indica posição na dobra

26 Distribuição de strain e estruturas associadas Fossen 2010

27 E como fica isso tudo junto? Fossen 2010

28 Deslizamento Flexural (Fluxo Flexural) Fossen 2010 n Envolve cisalhamento sobre as superfícies paralelas à foliação (acamamento) que está sendo dobrada. Isto é, as camadas deslizam umas sobre as outras durante o dobramento. n Quando o cisalhamento ocorre em escala microscópica o processo é denominado de Fluxo Flexural ( Flexural Flow )

29 Deslizamento Flexural Fossen 2010 Envolve curvamento em torno do eixo e cisalhamento paralelo às superfícies dobradas. A deformação é plana ao longo de toda a dobra e o eixo da dobra é paralelo ao eixo Y do elipsóide de deformação

30 Deslizamento Flexural A dobra é isópaca (dobras paralelas - 1B)As superfícies dobradas contêm uma seção circular do elipsóide de deformação. Os planos XY (= 1, 2) do elipsóide de deformação definem um leque divergente. A deformação é mais intensa nos flancos da dobra do que na charneiracomo não existe distorção sobre as superfícies dobradas, uma lineação que fizesse um ângulo com a direção do eixo da dobra, manteria esse ângulo após o dobramento

31 Deslizamento Flexural Importante guardar: n Espessura constante (dobra paralela - 1B) n Deformação é nula na charneira e aumenta progressivamente para os flancos n Linhas inicialmente ortogonais não permanecem desta forma n Podem gerar estruturas associadas ao cisalham., como estrias, etc Fossen 2010

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33 Flambagem e Cisalhamento Alto contraste de competência n Se a diferença de contraste entre as camadas e a matriz for suficientemente alta, dobras podem se formar pelo mecanismo da flambagem durante deformação não coaxial n Envolvem rotação e espessamento / adelgassamento n Rotação assimétrica. Lembra alguns dos exemplos anteriores (formação das dobras assimétricas)

34 Até agora n Flambagem (com superfície neutra) uencurtamento (mecanismo ativo) ucontraste de competência usuperfície neutra, compr. e ext. u n Deslizamento (fluxo) flexural utambém é um mecanismo ativo uocorrem em rochas com superfícies bem marcadas (S0, S1 ) ustrain heterogêneo (flanco>charneira)

35 Dobras de Cisalhamento (Hobbs e apost. Prof. Luiz) Passive Folding (Dobramento Passivo) Fossen 2010 n Envolve fluxo passivo de rocha n Não envolve diferença de competência. Camadas funcionam como marcadores visuais da deformação que fluem passivamente em conjunto com a rocha. n Modelo mais simples é o pilha de cartões n Mantém espessura constante ao longo do PA. Classe 2 Fossen 2010

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37 Exemplo - D. Cisalhamento Quartizito é uma rocha monominerálica que frequentemente exibe dobras formadas por dobramento em zonas de cisalhamento

38 Dobras de Cisalhamento n O exemplo da pilha de cartões é o mais simples! n Este exemplo implica em movimentos de sentidos opostos nos diferentes flancos da dobra n Esforço atua apenas no centro dos cartões Fossen 2010

39 Dobras de Cisalhamento n E se fosse um cisalhamento simples como no exemplo abaixo? n Partição da deformação: variação da resposta ao longo do material pode gerar dobras

40 Dobras de Cisalhamento Se iniciarmos o experimento com um objeto (camada) não-planar, obtemos dobras de cisalhamento em regimes não coaxiais (cisalhamento simples) e até mesmo em regimes coaxiais (cisalhamento puro) Não tem diferença de competência Dobras tem cara diferente. Mas continuam sendo do tipo 2 (ver linhas vermelhas). Apresentam espessura constante ao longo do plano axial Fossen 2010

41 Dobras de Cisalhamento Fossen 2010

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43 Dobras de Cisalhamento A deformação é plana e os planos de cisalhamento apresentam seções circulares do elipsóide de deformação e contêm o eixo Y (= 1), o qual é normal à direção do cisalhamento.

44 Dobras de Cisalhamento n A deformação é plana e os planos de cisalhamento apresentam seções circulares do elipsóide de deformação e contêm o eixo Y (= 1), o qual é normal à direção do cisalhamento. n A direção de cisalhamento não é obrigatoriamente normal ao eixo da dobra n A espessura aparente da camada, medida paralela ao plano axial é constante n Para uma camada inicialmente perpendicular à direção do cisalhamento, o cisalhamento apresenta direção oposta nos flancos da dobra. n As lineações pré-existentes tornam-se distorcidas e caem em um plano definido pela orientação inicial da lineação e a direção de cisalhamento

45 Dobramento Forçado (Fossen) n Rochas arqueiam-se em decorrência de esforços que atuam ao longo da camada (bandamento / foliação). n Não está diretamente ligado ao contraste de competência entre camadas. Isto é, dobras não são noriginadas pelas heterogeneidades geradas pela diferença de competência. n Por ex., falha no embasamento (experimento seminário de tectônica experimental) que deformam os sedimentos sobrejacentes. A deformação é forçada para estas rochas. n Não são formadas dobras com comp. de onda e amplitude constantes. Dobras são efeitos colaterais de outros mecanismos e estruturas

46 Dobramento Forçado Exemplos: monoclinais Deformação no embasamento força a formação de dobras nos sedimentos sobrejacentes

47 Dobramento Forçado Exemplos: rampas e dobras de propagação (arrasto)

48 Dobramento Forçado Exemplos: diapirismo Dobramentos forçados também ocorrem quando magma ou sal ascendem em direção a superfície Fossen 2010

49 Dobramento Forçado Exemplos: boudinage O processo de boudinagen também podem gerar esforços que produzirão dobras forçadas. Ocorrem na região onde os blocos se separam (neck do boudin) e geram dobras nas camadas adjacentes Dobras necessitam exclusivamente de esforços compressivos? Fossen 2010

50 Dobramento Forçado

51 Situação especial: Kink folding n Rochas intensamente foliadas (filitos e xistos, p.ex.) podem apresentar dobras do tipo kink (chaneiras angulares, flancos retos, assimétricas) deformando a foliação. n Existem vários modelos para a formação destas estruturas. Um deles é o do cisalhamento simples. Fossen 2010

52 Situação especial: Kink folding n Se 2 conjuntos de kinks estiverem presentes, sigma 1 esta na bissetriz entre as bandas. n Lembram das bandas de cisalhamento? Angulo é maio aqui por que a def. é dúctil Fossen 2010

53 Situação especial: Kink folding Exemplo Fossen 2010