GEOLOGIA ESTRUTURAL Introdução e Conceitos Fundamentais

GEOLOGIA ESTRUTURAL Introdução e Conceitos Fundamentais

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

PLANETA TERRA CROSTA MANTO NÚCLEO EXTERNO NÚCLEO INTERNO

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

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

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

CROSTA CONTINENTAL x CROSTA OCEANICA Continente Margem continental LITOSFERA x ASTENOSFERA

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

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

BORDAS DIVERGENTES Sistemas de falhas normais BACIAS = RIFTES = GRABENS

Cadeia Meso-Atlantica Núcleo externo Núcleo interno Litosfera Bordas divergentes

BORDAS CONVERGENTES Arco vulcânico OU Sistemas de falhas de empurrão

Bordas convergentes Núcleo externo Núcleo interno Litosfera

BORDAS transformantes ou transcorrentes rio montanhas Sistemas de falhas transcorrentes

GEOLOGIA ESTRUTURAL

Mapeamento das rochas (mapeamento geológico) Gnaisses do Complexo Mantiqueira

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

CONCEITOS FUNDAMENTAIS EM GEOLOGIA ESTRUTURAL

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.)

ESTRUTURA TENSÃO (stress) DEFORMAÇÃO

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

rotação translação distorção ( strain )

Exemplos geológicos TRANSLAÇÃO ROTAÇÃO

Exemplos geológicos DISTORÇÃO

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

Esforços tectônicos tensão ( stress )

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

ESTRUTURA ARRANJO ESPACIAL DAS ROCHAS E SUAS ARQUITETURAS INTERNAS

A DEFORMAÇÃO

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

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

i) homogênea x heterogênea heterogênea homogênea

Exemplo geológico Deformação homogênea A deformação de camadas rochosas Deformação heterogênea

ii) cisalhamento puro x cisalhamento simples

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

cisalhamento puro cisalhamento simples

Cisalhamento puro: não-rotacional ou coaxial

Cisalhamento puro - exemplo geológico calcário oolítico

Fotografia de uma lâmina delgada de calcário oolítico, deformado

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

Cisalhamento simples - exemplos geológicos ψ = ângulo de cisalhamento trilobitas

iii) deformação progressiva

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

iv) trajetória da deformação

Produto final: IGUAL

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

A deformação em 2D CÍRCULO PERFEITO QUADRADO PERFEITO

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

Relação deformação x tensão

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

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

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

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

QUANTIFICAÇÃO DA DEFORMAÇÃO

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

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

Cisalhamento simples a) ψ = ângulo de cisalhamento

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

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

Regime de Deformação rúptil dúctil de transição

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

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)