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
 Aparência
 Função
 Geometria
O ENGENHEIRO
DEFINE
as
estruturas
 Material
 Tamanho
 Resistência
 Custos
etc.
O GEÓLOGO
ESTRUTURALISTA
ANALISA
as
estruturas
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
Geociências
GEOLOGIA ESTRUTURAL
MINERALOGIA
PETROGRAFIA & PETROLOGIA
ESTRATIGRAFIA & SEDIMENTOLOGIA
GEOLOGIA ESTRUTURAL
GEOLOGIA APLICADA
GEOLOGIA ECONÔMICA
MINERALOGIA,
PETROGRAFIA & PETROLOGIA
GEOMORFOLOGIA
ESTRATIGRAFIA & SEDIMENTOLOGIA
SENSORIAMENTO REMOTO
GEOFÍSICA
GEOLOGIA ESTRUTURAL
ESTRATIGRAFIA & SEDIMENTOLOGIA
PETROGRAFIA & PETROLOGIA
GEOFÍSICA
GEOLOGIA ESTRUTURAL
MAPEAMENTO
GEOLÓGICO
(
GEOLOGIA
ESTRUTURAL
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
G e o t e c t ô n i c a (sensu latu)
Geologia Estrutural
Tectônica
Geotectônica
a) 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).
MESOESTRUTURAS
W
E
W
E
caderneta de campo
MESOESTRUTURAS
N
Geologia Estrutural
i) Geologia estrutural descritiva ou qualitativa
ia) Análise estrutural
-
sequenciação dos eventos (a história geológica)
-
cinemática
-
dinâmica
ii) Geologia estrutural quantitativa
b) Tectônica
Investiga os movimentos e as deformações de conjuntos
de estruturas similares, em escala regional.
exemplos: Quadrilátero Ferrífero,
Craton São Francisco
O Quadrilátero Ferrífero - mapa geológico
Mariana
Ouro Preto
O Quadrilátero Ferrífero e o Craton São Francisco
QF
c) Geotectônica (sensu strictum)
Investiga as estruturas de grandes áreas (escala
global).
Placas tectônics
LEMBRETE:
PLANETA TERRA
CROSTA
MANTO
NÚCLEO EXTERNO
NÚCLEO
INTERNO
CROSTA superior x
CROSTA inferior
c. superior
c. inferior
Manto litosférico
Manto astenosférico
CROSTA
CROSTA superior x
CROSTA inferior
superior:
0 a 15 km
inferior:
15 a 40 km
CROSTA
superior: 0 a 15 km
CROSTA
inferior:
15 a 40 km
Deformação
rúptil
Deformação
dúctil
CROSTA CONTINENTAL
x
CROSTA OCEANICA
Continental :
± 40 km
Oceanica :
± 6 km
CROSTA
CROSTA CONTINENTAL
Continente
x
CROSTA OCEANICA
Margem continental
LITOSFERA x ASTENOSFERA
TECTÔNICA DAS PLACAS
1
MESOZÓICO
SUPERCONTINENTE PANGEA
PERFIL ATRAVÉS DOS CONTINENTES
Cadeia Meso-Atlantica
Núcleo externo
Núcleo
Litosfera
interno
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
Litosfera
interno
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.)
(cont.)
• A reologia dos corpos rochosos
 Definição
 Comportamento elástico
 Comportamento plástico
 Comportamento viscoso
 ESTRUTURA
 TENSÃO (stress)
 DEFORMAÇÃO
A ´deformação´ resulta de
MUDANÇAS
► orientação
► posição
► forma
rotação
translação, e
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
(translação)
(distorção),
posição
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 -
calcário oolítico
exemplo geológico
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 EFO RMAÇÃO
A deformação em 2D
CÍRCULO PERFEITO
QUADRADO PERFEITO
A DEFORMAÇÃO em 3D
Prisma
Elipsóide
Z
Y
X
Eixos de deformação: x , y , z
Relação deformação x tensão
O CAMPO DE TENSÃO em 3D
Eixos (vetores) da tensão: σ1, σ2 , σ3
σ1
≥
σ2
≥
σ3
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
σ1
z
σ2
σ3
y
x
σ3
QUANTIFICAÇÃO
DA
DEFORMAÇÃO
Cisalhamento puro
a)
e = ( l f – lo ) / lo = ∆ l / lo x 100 =
e = elongação (deformação)
lf = comprimento final
lo = 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
x
z
b)
x e z = eixos de deformação
Os estados da deformação:
Deformação
geral
Extensão
axial
Achatamento
axial
Deformação
plana
Diagrama de Flinn
Campo do
alongamento
Campo do
achatamento
Regime de Deformação
◙ rúptil
◙ dúctil
◙ de transição
profundidade
0 km
crosta superior
10 km
deformação rúptil
zona de transição
15 km
crosta inferior
40 km
Manto litosférico
deformação dúctil
•
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)