GEOLOGIA ESTRUTURAL

Introdução

e

Conceitos Fundamentais

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

▪ 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 para se formar?

▪ Condições de P e T?

etc

A A N Á L I S E das estruturas

GEOLOGIA ESTRUTURAL

PETROGRAFIA & PETROLOGIA

ESTRATIGRAFIA & SEDIMENTOLOGIA

GEOFÍSICA

M A P E A M E N T O G E O L Ó G I C O

Se ocupa com as estruturas do ponto de vista da geometria e

dos mecanismos de formação e deformação.

Geologia Estrutural

i) Geologia estrutural descritiva ou qualitativa

ia) Análise estrutural

- sequenciação dos eventos (a história geológica)

- cinemática

- dinâmica

ii) Geologia estrutural quantitativa

(

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

Investiga as estruturas de grandes áreas (escala global).

c) Geotectônica (sensu strictum)

CROSTA superior x CROSTA inferior

CROSTA

superior: 0 a 15 km

inferior: 15 a 40 km

CROSTA

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

LITOSFERA x ASTENOSFERA

Margem continentalContinente

CROSTA CONTINENTAL x CROSTA OCEANICA

PERFIL ATRAVÉS DOS CONTINENTES

correntes de convecção

Núcleo

interno

Núcleo externo

Litosfera

Cadeia Meso-Atlantica

As placas litosféricas atuais e as bordas das placas

BORDAS DIVERGENTES

Sistemas de falhas

normais

BACIAS = RIFTES = GRABENS

Bordas divergentes

Núcleo

interno

Núcleo externo

Litosfera

Cadeia Meso-Atlantica

BORDAS CONVERGENTES

Sistemas de falhas de

empurrão

OU

Arco vulcânico

Núcleo

interno

Núcleo externo

Litosfera

Bordas convergentes

BORDAS transformantes ou transcorrentes

Sistemas de falhas

transcorrentes

rio montanhas

GEOLOGIA

ESTRUTURAL

Gnaisses do Complexo Mantiqueira

Mapeamento das rochas (mapeamento geológico)

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

► orientação rotação

► posição translação, e

► forma distorção ( + mudança de volume)

A ´deformação´ resulta de

MUDANÇAS

rotação

translação

distorção

(´strain´)

TRANSLAÇÃO

ROTAÇÃO

Exemplos ´geológicos´

DISTORÇÃO

Exemplos ´geológicos´

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

A deformação de

camadas rochosas

Exemplo geológico

Deformação

heterogênea

Deformação

homogênea

ii) cisalhamento puro x

cisalhamento simples

cisalhamento puro x cisalhamento simples

(Davis and Reynolds, 1996)

cisalhamento simples

cisalhamento puro

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

trilobitas

ψ = ângulo de cisalhamento

iii) deformação progressiva

cisalhamento simples

cisalhamento puro

Eixos de deformação: x e z

ψ = ângulo de cisalhamento

iv) trajetória da deformação

Produto final: IGUAL

REPRESENTAÇÃO DA

D E F O R M A Ç Ã O

FIM

CÍRCULO PERFEITOQUADRADO PERFEITO

A deformação em 2D

X

Z

Y

Eixos de deformação: x , y , z

Elipsóide Prisma

A DEFORMAÇÃO em 3D

Relação deformação x tensão

Eixos (vetores) da tensão: σ1, σ2 , σ3

≥ ≥ σ1 σ2 σ3

O CAMPO DE TENSÃO em 3D

CÍRCULO PERFEITO CIRCULO DEFORMADO

= ELIPSE

Relação: deformação x tensão (em 2D)

CIRCULO DEFORMADO

= ELIPSE

x

z

Eixos de deformação: x e z

R

R = raio do círculo

Elipsóide de deformação

xy

z

Elipsóide de TENSÃO

σ2

σ3

σ1

σ3

QUANTIFICAÇÃO

DA

DEFORMAÇÃO

Cisalhamento puro

e = ( l f – lo ) / lo = ∆ l / lo x 100 = %

e = elongação (deformação)

lf = comprimento final

lo = comprimento inicial

a)

x

z

Eixos de deformação: x e z

R

R = raio do círculo

b)

Cisalhamento simples

ψ = ângulo de cisalhamentoa)

Cisalhamento simples

x

z

x e z = eixos de deformaçãob)

Extensão

axial

Achatamento

axial

Deformação

geral

Deformação

plana

Os estados da deformação:

◙ rúptil

◙ dúctil

◙ de transição

Regime de Deformação

crosta superior

crosta inferior

Manto litosférico

zona de transição10 km

15 km

0 km

40 km

pro

fun

did

ad

e

deformação rúptil

deformação dúctil

▪ 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)

• fatores que influenciam a deformação