Geologia CAP 6. Elementos estruturais das rochas

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1 Geologia CAP 6 Elementos estruturais das rochas

2 Elementos estruturais das rochas

3 Elementos estruturais das rochas Noções sobre os elementos estruturais existentes nas rochas, representados pelas dobras, falhas e fraturas. Nunca é demais insistir na importância dos elementos estruturais numa obra de engenharia, pois túneis, barragens ou cortes rodoviários podem encontrar zonas de fraqueza ou ruptura causadas por falhas, dobras ou fraturas, dificultando e encarecendo as obras

4 Elementos estruturais das rochas

5 Deformações das rochas As rochas estão constantemente sob a ação de forças que se originaram no interior da crosta. Essas forças causam vários tipos de deformações. Entende-se por deformação qualquer variação de forma ou volume, ou de ambos, que um corpo experimenta quando sujeito à ação de pressões, tensões, variações de temperatura etc

6 Deformações das rochas A deformação pode ser elástica, plástica e por ruptura. Será deformação elástica quando, uma vez cessada a causa que o deforma, o corpo retorna à forma e ao volume primitivos. Uma vez ultrapassado o limite de elasticidade de um corpo e se este não voltar mais à forma e ao volume primitivos, dizemos que o corpo 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

7 Deformações das rochas A variação de temperatura nas rochas poderá causar deformações elásticas, que, contudo, não podem ser facilmente observadas. A formação de dobras, falhas e fraturas são exemplos de deformações plásticas e de rupturas.

8 Deformações das rochas Zona de plasticidade e de fratura Entende-se por plasticidade uma mudança gradual na estrutura interna de uma rocha, efetuada por reajuste químico e por fraturas microscópicas, enquanto a rocha permanece essencialmente rígida. Durante esse processo, não se produz a fusão. A rocha não chega a fundir-se.

9 Deformações das rochas Zona de plasticidade e de fratura 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. Temperatura e pressão elevadas, presença de umidade e a natureza da própria rocha são fatores que influem nessa plasticidade. Próximo da superfície, as rochas são mais propensas à ruptura

10 Deformações das rochas Zona de plasticidade e de fratura Dessa forma, podemos distinguir na crosta duas zonas distintas de deformações: uma zona de plasticidade a grande profundidade e uma zona de fratura próxima da superfície. A máxima profundidade da zona de fratura é calculada em cerca de 18 km. Abaixo dessa profundidade, todas as rochas se manifestam como plásticas ante uma deformação.

11 Deformações das rochas Zona de plasticidade e de fratura As estruturas produzidas na zona de fraturas são as fraturas, as falhas e as fendas. Na zona de plasticidade, originamse dobras

12 Deformações das rochas Rochas competentes e incompetentes Certas rochas possuem mais facilidade para se dobrarem e transmitirem os esforços recebidos, enquanto outras possuem maior tendência a se fraturarem. As primeiras são rochas competentes e as segundas, incompetentes. Rochas competentes são os folhelhos e os calcários, ao passo que as rochas arenosas, como o quartzito, têm tendência a se fraturarem e são incompetentes

13 Dobras As dobras são ondulações existentes em certos tipos de rochas (p. ex., nas formações estratificadas, como é o caso das 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 gnaisses.

14 Dobras O tamanho das dobras é o mais variado, uma vez que, enquanto algumas não passam de centímetros, outras atingem grandes proporções, com centenas de quilômetros de amplitude

15 Dobras

16 Dobras Causas dos dobramentos As dobras, assim como as falhas, são frequentemente classificadas em tectônicas e atectônicas, segundo sua origem. As de origem tectônica resultam mais ou menos diretamente de forças que operam dentro da crosta terrestre;

17 Dobras Causas dos dobramentos As de origem atectônica são o resultado de movimentos localizados (deslizamentos, acomodações, escorregamentos, avanço do gelo sobre sedimentos inconsolidados etc.) que ocorrem sob a influência de gravidade e na superfície terrestre.

18 Dobras Causas dos dobramentos

19 Dobras Causas dos dobramentos Deve-se observar ainda que, com um dobramento, ocorrem também falhamentos de pequena amplitude, que são de grande valia na interpretação da estrutura

20 Dobras Partes de uma dobra Plano axial ou superfície axial de uma dobra é o plano ou superfície que divide a dobra tão simetricamente quanto possível. O plano axial pode ser vertical, inclinado ou horizontal. Embora seja uma superfície plana, pode apresentar-se curvo. A atitude do plano axial é definida por uma direção e um ângulo de mergulho, tal como a atitude de uma camada.

21 Dobras Partes de uma dobra Eixo é a intersecção da superfície axial com qualquer camada. Tal intersecção é uma linha, tal qual na (linha aa ). Há um eixo para cada camada, e toda dobra apresenta incontáveis eixos. Um só eixo, porém, é suficiente para definir a atitude da dobra. Os eixos podem ser classificados, quanto à sua posição relativa, do mesmo modo que os planos axiais

22 Dobras Partes de uma dobra

23 Dobras Partes de uma dobra Flancos ou limbos são os lados ou as porções da dobra que se unem no seu eixo. Um flanco estende-se do plano axial em uma dobra ao plano axial da dobra seguinte

24 Dobras Partes de uma dobra

25 Dobras Partes de uma dobra Crista é uma linha ao longo da parte mais alta da dobra, ou, mais precisamente, a linha que liga os pontos altos de uma mesma camada em um número infinito de seções transversais. Há uma crista separada para cada camada, e o plano ou superfície formada por todas as cristas é o plano de crista

26 Dobras Partes de uma dobra

27 Dobras Nomenclatura das dobra 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. Algumas vezes, entretanto, os flancos mergulham na mesma direção ou são horizontais. Nesses casos, o anticlinal pode ser definido como uma dobra com rochas mais velhas no centro da curvatura.

28 Dobras Nomenclatura das dobra

29 Dobras Nomenclatura das dobra

30 Dobras Nomenclatura das dobra

31 Dobras Nomenclatura das dobra 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. Entretanto, em sinclinais mais complexos, os flancos podem mergulhar na mesma direção ou, ainda, ser horizontais. Um sinclinal é definido como uma dobra com rochas mais novas no centro da curvatura.

32 Dobras Nomenclatura das dobra

33 Dobras Nomenclatura das dobra

34 Dobras Nomenclatura das dobra Simétrica: dobra em que os dois flancos têm o mesmo ângulo de mergulho Assimétrica: dobra em que os dois flancos mergulham com diferentes ângulos Deitada: dobra em que o plano axial é essencialmente horizontal. Dobras desse tipo são comuns nos Alpes

35 Dobras Nomenclatura das dobra

36 Dobras Nomenclatura das dobra Em leque: é a que representa os dois flancos revirados. Tais dobras, contudo, não são comuns.

37 Dobras Nomenclatura das dobra Monoclinal: dobra em forma de degraus que afeta camadas paralelas, originalmente horizontais ou levemente inclinadas.

38 Dobras Reconhecimento de dobras Em virtude da ação contínua da erosão, não é fácil observar dobras no campo, principalmente quando são de tamanho considerável. Deve-se levar em conta vários pontos de observação, numa tentativa de recompor a geometria da antiga dobra.

39 Dobras Reconhecimento de dobras Na Via Anhanguera, por exemplo, entre Perus e São Paulo, os cortes da estrada exibem as camadas de filitos nas mais variadas posições: aproximadamente 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, pode-se recompor a superficie dobrada

40 Dobras Reconhecimento de dobras

41 Dobras Reconhecimento de dobras O mesmo raciocínio pode ser aplicado para amostras de sondagens colhidas no subsolo. O processo é idêntico. Imaginemos uma região com dobramentos moderados e onde foram executadas várias sondagens. Por meio da observação das amostras retiradas do subsolo, podemos determinar a posição das camadas

42 Dobras Reconhecimento de dobras Suponhamos que foram encontradas as seguintes posições : S1 inclinada 45 para o norte; S2 40 para o sul; S3 70 para o norte; S4 60 para o sul.

43 Dobras Reconhecimento de dobras

44 Dobras Reconhecimento de dobras

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46 Falhas Definição Falhas são rupturas e deslocamentos que ocorrem numa rocha ao longo de um plano, pelos quais as paredes opostas se movem uma em relação à outra. A característica essencial é o movimento diferencial de dois blocos ou camadas ao longo de uma superfície de fratura ou fraqueza

47 Falhas Definição 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 de seu mergulho. O bloco acima do plano de falha é chamado de capa e o abaixo, de lapa. Falhas verticais não terão lapa nem capa. A extensão das falhas pode variar de quilômetros até apenas alguns centímetros

48 Falhas Definição

49 Falhas Elementos de uma falha Plano de falha: superfície ao longo da qual se deu o deslocamento. Linha de falha: intersecção do plano de falha com a superfície topográfica. Espelho de falha: superfície polida de uma rocha, originada no plano de falha pela fricção dos blocos opostos ao se deslocarem. Formam-se frequentemente estrias e caneluras no sentido do movimento. Essa feição permite também deduzir o sentido do deslocamento

50 Falhas Elementos de uma falha Brechas de falhas: quando o movimento é forte, as rochas no plano de falha podem fraturar-se e ser, posteriormente, cimentadas. As brechas tectônicas distinguem-se das rochas sedimentares por apresentarem composição mineralógica idêntica à das rochas encaixantes e homogeneidade quanto aos fragmentos.

51 Falhas Elementos de uma falha 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 de milonito. Temos, então, ao lado do plano de falha, uma zona de metamorfismo

52 Falhas Elementos de uma falha Rejeito: deslocamento relativo de pontos originalmente contíguos, medido com referência ao plano de falha. São cinco os tipos de rejeito: i] Rejeito de mergulho: deslocamento numa falha, paralelo à direção do mergulho do plano de falha

53 Falhas Elementos de uma falha ii] Rejeito direcional: deslocamento sobre o plano de falha, paralelo à sua direção. iii] Rejeito horizontal: deslocamento horizontal numa falha, medido sobre um plano perpendicular à direção da falha.

54 Falhas Elementos de uma falha iv] Rejeito total: deslocamento resultante entre o rejeito direcional e o rejeito de mergulho numa falha. Pode, em certos casos, coincidir com a direção do rejeito direcional ou do rejeito de mergulho. v] Rejeito vertical: deslocamento vertical numa falha, medido sobre um plano perpendicular ao da falha.

55 Falhas Elementos de uma falha

56 Falhas Tipos de falha 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.

57 Falhas Tipos de falha

58 Falhas Tipos de falha Falha inversa ou 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.

59 Falhas Tipos de falha

60 Falhas Tipos de falha Horst e graben: um bloco rochoso afundado entre duas falhas constitui um graben, e um bloco que se ergueu entre duas falhas é um horst. Ambos ocorrem em quase toda área falhada.

61 Falhas Tipos de falha

62 Falhas Reconhecimento de falhas As falhas podem produzir escarpas na topografia. Entretanto, vale lembrar que nem toda escarpa se originou por falhamento. Há também aquelas produzidas por erosão diferencial.

63 Falhas Reconhecimento de falhas Escarpas de falhamento são raras no local onde se deu a falha, pois não demora para a erosão agir, recuando o escarpamento, formando então escarpas ao longo de linhas de falhas paralelas à direção de falhamento, mas não coincidentes nestas.

64 Falhas Reconhecimento de falhas Com o tempo, a erosão destrói toda a evidência de falhas, e estas só podem ser reconhecidas por meios indiretos: falta ou repetição de camadas, fontes ou nascentes alinhadas (acompanhando a direção de falhamento).

65 Falhas Reconhecimento de falhas 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, da linha de vegetação etc. são indícios de falhas. As falhas também podem ser observadas por meio de amostras de sondagens ou por meio de sua correlação

66 Falhas Reconhecimento de falhas

67 Falhas Reconhecimento de falhas

68 Fraturas Definição Trata-se de uma ruptura ou um plano que separa em duas partes um bloco de rocha ou de uma camada, ao longo do qual não ocorreu deslocamento

69 Fraturas Definição Com relação à nomenclatura, o termo diáclase é reservado a fraturas ou rupturas de causas tectônicas, enquanto o termo junta se restringe 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. Em geral, as diáclases são fraturas fechadas, mas podem ser alargadas pelo intemperismo químico.

70 Fraturas Tipos As diáclases originadas por esforços de compressão são as mais frequentes e são provocadas principalmente por esforços tectônicos. Caracterizam-se por superfícies planas e ocorrem na forma de sistemas, cortando-se em ângulo.

71 Fraturas Tipos São comuns nas partes côncavas dos anticlinais e nas convexas dos sinclinais. Quando a estrutura da rocha (metamórfica ou sedimentar) for inclinada, podem desenvolver-se diáclases paralelas à estrutura ou, ainda, oblíquas a ela (p. ex., gnaisses, xistos, folhelhos

72 Fraturas Tipos

73 Fraturas Tipos As diáclases de tensão formam-se perpendicularmente às forças que tendem a puxar opostamente um bloco rochoso. Caracterizam-se, em geral, por superfícies não muito planas. Duas origens são invocadas para diáclases de tensão:

74 Fraturas Tipos origem tectônica: são frequentes nos anticlinais e sinclinais; contração: ocorrem tanto em rochas ígneas como em rochas sedimentares, caracterizando-se por vários sistemas entrecruzados. Um exemplo são as diáclases de contração do basalto que formam colunas prismáticas. Tais diáclases são chamadas, preferencialmente, de juntas.

75 Fraturas Tipos

76 Fraturas Tipos

77 Fraturas Importância i]em Geologia de Engenharia: na construção de túneis, barragens, estradas etc., a existência de fraturas nas rochas deve ser observada cuidadosamente; ii] nos cursos dos rios: os cursos d água aproveitam essas zonas de fraqueza para impor a sua direção;

78 Fraturas Importância iii] em Geologia Econômica: aproveitam-se as fraturas das rochas para a obtenção de lajes, blocos retangulares etc., usados como materiais de construção

79 Fraturas Importância Exemplo típico é o das barragens localizadas em derrames de basalto. Em geral, essa rocha exibe um fraturamento semi-horizontal associado a uma série de fraturas tanto horizontais como verticais e inclinadas.

80 Fraturas Importância Como exemplos, podem ser citadas as barragens de Urubupungá, Ibitinga e Promissão, no Estado de São Paulo, e de Salto Osório, no Paraná. Via de regra, os basaltos necessitam de injeções de cimento para vedar as fraturas.

81 Fraturas Importância

82 Fraturas Representação As fraturas das rochas devem ser mapeadas, com suas direções e inclinações medidas e colocadas em diagramas. Em diagramas circulares, determinam-se posteriormente as direções (ou direção) predominantes dessas fraturas

83 Fraturas Representação

84 Orogênese O termo orogênese abrange, em sentido amplo, o conjunto de fenômenos vulcânicos e erosivos que levam à formação de montanhas. Define-se montanha como uma elevação que atinge mais de 300 m sobre o terreno circundante

85 Orogênese Montanhas vulcânicas São formadas pelo acúmulo de materiais lançados pelos vulcões. Quase todas as montanhas vulcânicas se iniciam com a saída de lavas e de outros produtos vulcânicos por uma abertura situada em terrenos planos. Gradualmente os materiais expulsos se acumulam ao redor da abertura, terminando por formar uma elevação.

86 Orogênese Montanhas vulcânicas Quando esses materiais constituem uma lava fluida, esta estende-se a grandes distâncias sobre as terras circundantes e dá lugar a uma montanha de pendentes suaves de grande extensão.

87 Orogênese Montanhas de origem erosiva i] Isoladas pela erosão: muitas montanhas baixas são os restos de camadas horizontais que ficaram isoladas pelos efeitos da erosão. Essas montanhas, quando ainda têm o topo plano, são chamadas de mesas. O topo é formado por camadas mais resistentes, que protegeram as inferiores. As regiões de Botucatu e Itirapina, no Estado de São Paulo, são exemplos desse tipo

88 Orogênese Montanhas de origem erosiva

89 Orogênese Montanhas de origem erosiva ii] os divisores de água: outras montanhas se formam em decorrência da erosão fluvial. São exemplos os divisores de água, áreas mais elevadas, localizadas entre rios ou bacias hidrográficas. iii] Finalmente, muitas montanhas são consequência de erosões diferenciais, pelas quais as rochas mais fracas são facilmente destruídas, restando as rochas duras que se sobressaem no relevo, constituindo tais elevações

90 Orogênese Montanhas de origem erosiva

91 Orogênese Montanhas de origem tectônica As montanhas de origem tectônica formam as grandes cadeias e originam-se por dobramentos ou falhas, ou por ambos. As montanhas formadas por dobramentos são as mais características e constituem as maiores cordilheiras.

92 Orogênese Montanhas de origem tectônica Formaram-se em uma época geológica relativamente moderna. As cadeias de montanhas formadas em épocas geológicas mais antigas sofreram profunda erosão e, muitas vezes, suas regiões foram completamente peneplanizadas.

93 Orogênese Montanhas de origem tectônica Todas as grandes cadeias de montanhas formadas por dobramentos possuem certas características em comum: i] presença de grandes espessuras de sedimentos, atingindo às vezes m; ii] esses sendimentos são, em grande parte, marinhos, formados em águas rasas, e podem conter fósseis característicos;

94 Orogênese Montanhas de origem tectônica iii] esses sedimentos estão atualmente dobrados, fraturados e elevados acima do nível do mar; iv] com esses dobramentos, há o aparecimento de intrusões ígneas, produzindo vários graus de metamorfismo nos sedimentos;

95 Orogênese Montanhas de origem tectônica v] esses sedimentos dobrados apareceram em uma faixa relativamente estrita e alongada