Análise Estrutural - Geologia Estrutural

-- IntroduIntroduçção ão àà ANANÁÁLISE ESTRUTURAL LISE ESTRUTURAL --

GEOLOGIA ESTRUTURALestudo da arquitetura da crosta

….pelo exame das rochas deformadas - ESTRUTURAS

DEFORMAÇÃO: resposta de qualquer material (sólido, líquido ou gás) às forças que causam mudanças na sua forma, dimensão ou posição (orientação)

…resulta de tensões que excedem a resistência da rocha…

Certos materiais (cerca) se deformam de diferentes maneiras

Dúctil (flexões) Frágil (rupturas)

As rochas, como a cerca, experimentarádeformação de várias formas, a depender das propriedades da rocha e da natureza

das tensões aplicadas.

Dobras Falhas

Embora engenharia e geologia estrutural sejam similares, há uma diferença importante:

Engenharia:

Aplica stress Observa o que acontece

?Geologia Estrutural:

Infere a forma original e o que aconteceu Observa o objeto deformado

Em relação às rochas deformadas, os geólogos lidam com as seguintes questões ….

•Qual é a estrutura?

•Qual é a sua geometria?

•Qual a posição original dos materiais envolvidos?

•Os materiais mudaram de forma durante a deformação?

•Qual foi a fonte de tensões que causou a deformação?

•Qual foi a seqüência de fases que ocasionaram a deformação final da rocha?

•Quando ocorreu a deformação?

•Quanto tempo durou o episódio deformacional?

•Quais eram as temperaturas e pressões?

•Qual o comportamento reológico dos materiais?

•Por qual razão a deformação ocorreu naquele momento e local (Significado Tectônico?

DefiniDefiniçções Bões Báásicassicas►► Estrutura geolEstrutura geolóógica:gica: feifeiçções, formas ou tramas (ões, formas ou tramas (fabricsfabrics)) definidas definidas

em uma rocha, existentes na superfem uma rocha, existentes na superfíície ou no interior da Terra que cie ou no interior da Terra que podem ser descritas geometricamente (forma, tamanho, posipodem ser descritas geometricamente (forma, tamanho, posiçção)ão)

►► Elementos geomElementos geoméétricos que definem uma estrutura:tricos que definem uma estrutura:

Planos (superfPlanos (superfíícies)cies)

Linhas Linhas

ORIGEM DA ESTRUTURAORIGEM DA ESTRUTURA

►► Estrutura primEstrutura primáária:ria: estrutura formada durante ou seguidamente estrutura formada durante ou seguidamente apapóós a deposis a deposiçção (sedimentar) ou formaão (sedimentar) ou formaçção (ão (íígnea) de rochasgnea) de rochas

►► Estrutura secundEstrutura secundáária:ria: estrutura originada depois de formada a estrutura originada depois de formada a rocha (gravidade, pressão de flurocha (gravidade, pressão de fluíídos, compactados, compactaçção ...)ão ...)

►► Estrutura tectônica:Estrutura tectônica: estrutura resultante de processos estrutura resultante de processos deformacionais (deformacionais (strainstrain) devido a atividade tectônica) devido a atividade tectônica

TIMING DA ESTRUTURATIMING DA ESTRUTURA

►► SinSin--formacionalformacional ((sinsin--deposicionaldeposicional) )

►► PenecontemporâneaPenecontemporânea ((tarditardi--deposicionaldeposicional))

►► PPóóss--formacionalformacional ((ppóóss--deposicionaldeposicional) )

PROCESSO GERADOR DA ESTRUTURAPROCESSO GERADOR DA ESTRUTURA

►► Fraturamento:Fraturamento: deslizamento deslizamento friccionalfriccional

►► Plasticidade & difusão:Plasticidade & difusão: deformadeformaçção de grão ou de cristalão de grão ou de cristal

COESIVIDADE DA DEFORMACOESIVIDADE DA DEFORMAÇÇÃOÃO

►► RRúúptil (Frptil (Fráágil) gil) –– zonas discretas (planos) de deformazonas discretas (planos) de deformaççãoão

►► DDúúctil ctil –– deformadeformaçção contão contíínua (distribunua (distribuíída)da)

TIPO DE DEFORMATIPO DE DEFORMAÇÇÃO (STRAIN)ÃO (STRAIN)

►► ContracionalContracional:: Rocha encurtada horizontalmente, alongada Rocha encurtada horizontalmente, alongada verticalmenteverticalmente

►► Extensional:Extensional: Rocha alongada horizontalmente, encurtada Rocha alongada horizontalmente, encurtada verticalmenteverticalmente

►► Direcional (Direcional (StrikeStrike--slipslip):): rocha alongada e encurtada rocha alongada e encurtada horizontalmente, segundo direhorizontalmente, segundo direçções perpendicularesões perpendiculares

DISTRIBUiDISTRIBUiÇÇÃO DE DEFORMAÃO DE DEFORMAÇÇÃO EM UM VOLUMEÃO EM UM VOLUME

►► ContContíínua (nua (PenetrativaPenetrativa):): deformadeformaçção que envolve o volume totalão que envolve o volume total

►► Localizada:Localizada: penetrativapenetrativa no intervalo de um pequeno domno intervalo de um pequeno domíínionio

►► Discreta:Discreta: uma estrutura isolada uma estrutura isolada

CATEGORIAS DE ESTRUTURAS GEOLÓGICAS: • Elementos constitutivos de mapas estruturais

1) Contatos – separam corpos de rocha• Deposicional normal e discordância• Intrusivos• Por falha

2) Estruturas primárias• Em sedimentos antes de se tornar rocha sedimentar

…estratificação cruzada, marcas de onda, etc.... estruturas penecontemporâneas: falhas, dobras e foliação

• Em lava ou no magma antes de se tornar rocha ígnea…textura vesicular e almofada em basaltos (pillow), etc.... foliação relacionado a fluxo magmático... juntas de resfriamento

3) Estruturas secundárias• Juntas, fraturas de cisalhamento e veios• Falhas• Dobras• Foliações e lineações• Zonas de cisalhamento

ContatosContatosContato intrusivo

ContatosContatosContato por falha

Tipos de discordânciasTipos de discordâncias►► Angular Angular ►► OnlapOnlap ((buttressbuttress))►► Inconformidade (Inconformidade (nonconformitienonconformitie))►► Desconformidade (paralela)Desconformidade (paralela)

ContatosContatosDiscordâncias

Estruturas (PrimEstruturas (Primáárias) Sedimentaresrias) Sedimentares

Estruturas (PrimEstruturas (Primáárias) Vulcânicasrias) Vulcânicas

Bandamento de fluxo em riolito

Pillow lavas

Juntas colunares

Pillow lavas

O acamamento representa um arcabouço de referência para descrever a deformação em rochas sedimentares

Lei da Horizontalidade Original (Steno)

Acamamento basculado ou dobrado é fácil de reconhecer …. mas pode ser difícil de ser encontrado em rochas metamórficas

de médio a alto grau ou muito deformadas.

Apenas o acamamento permite a identificação das primeiras fases de dobramento em uma área

Homoclinal Dobra recumbente

Estruturas Estruturas PenecontemporâneasPenecontemporâneasOu soft-sediment deformation

(deformação ao mesmo tempo da deposição)

Estruturas diagenéticas e/ou de compactação

Estruturas SecundEstruturas Secundááriasrias

GEODINÂMICA TERRESTRE

REGIMES TECTÔNICOSREGIMES TECTÔNICOS

METALOGÊNESEMETALOGÊNESE

Sítios Geotectônicos e Formação de Depósitos Minerais:► Os grandes traços estruturais, ao controlarem a sedimentação, o magmatismo e a

percolação de fluidos, controlam direta ou indiretamente a localização e a geometria dos corpos de minério.

► Os sítios geotectônicos exercem um controle maior no tipo da mineralização, na sua deformação e no seu potencial de preservação, por diversas maneiras:

Tipo de magmatismo: também, associado um sistema hidrotermal particular

Natureza da bacia sedimentar: A geometria, a espessura, a composição, a sucessão de fácies e a formação dos depósitos minerais singenéticos, diagenéticos e epigenéticos

Gradiente geotérmico: Específico para cada ambiente, exercendo um controle importante na circulação/migração de fluidos (por ex., salmouras quentes mineralizantes – brines).

Grandes zonas de falhas: controlam a circulação dos fluidos mineralizantes e, portanto, a deposição de minérios.

Ambiente tectônico: Determina o potencial de preservação das rochas e dos depósitos minerais associados

DISCIPLINAS RELACIONADAS COM A GEOLOGIA ESTRUTURAL

Geotectônica (Tectônica Global)

Transcorrente, Extensional e Compressional

Tectônica & Sedimentação

Inversão Tectônica

Tectônica do Sal

Neotectônica (Geomorfologia Estrutural)

Tectônica

Tectonofísica

Geologia Estrutural

Mecânica Estrutural (Stress, Strain, Reologia)

Análise EstruturalAnálise Descritiva

Análise Cinemática

Análise Dinâmica

Modelagem EstruturalModelagem Física

Modelagem Numérica

Interpretação e Modelagem de Seções

Análise do Strain

Análise do Stress e Paleostress

Exploração & Pesquisa MIneral

METALOGÊNESE

Microtectônica

TECTÔNICA X GEOLOGIA ESTRUTURAL(relacionadas e interdependentes)

►► TectônicaTectônica:: estudo da origem e evoluestudo da origem e evoluçção geolão geolóógica (histgica (históória de ria de movimento e deformamovimento e deformaçção) de grandes ão) de grandes ááreas (regional a global) reas (regional a global) da litosfera da Terra (por ex., origem dos continentes; formada litosfera da Terra (por ex., origem dos continentes; formaçção ão de montanhas, formade montanhas, formaçção do assoalho oceânicoão do assoalho oceânico

►► Geologia Estrutural:Geologia Estrutural: estudo da deformaestudo da deformaçção nas rochas, em ão nas rochas, em escalas que variam de regional a escalas que variam de regional a submicroscsubmicroscóópicapica (micro(micro--, , mesomeso--, e macro, e macro--escala)escala)

►► Um geUm geóólogo que estuda a deformalogo que estuda a deformaçção das rochas ...ão das rochas ...

..... identifica e interpreta estruturas geol..... identifica e interpreta estruturas geolóógicas e suas gicas e suas implicaimplicaçções tectônicasões tectônicas

Escalas de Observação e Resoluação

As estruturas podem ser de várias escalas

Global: o mundo inteiro ~104-105 kmRegional ou provincial: pouco definido;

província fisiográficaou cinturão montanhoso (103-104 km)

Macroscópica ou escala de mapa: maior do que uma área que se possa verde um local (10-102 km) (e.g. 7.5’)

Mesoscópica: afloramento ou amostra de mão (10-5-10-1 km) (cm-m)Microscópica: visível sob microscópio ótico (10-8-10-6 km)Submicroscópica: TEM, SEM, etc. (< 10-8 km)

►► Para executar uma anPara executar uma anáálise estrutural completa lise estrutural completa éénecessnecessáário fazer observario fazer observaçções em vões em váárias escalas rias escalas

Também:

Penetrativa: caracteriza a rocha total na escala de observação

Não-penetrativa: não caracteriza integralmente a rocha

Não-penetrativaFalhas parecem estar bem espaçadas

PenetrativaFalhas pouco espaçadas

A grau de penetratividade de uma estrutura depende da escala de observação

A escala também afeta o que pode ser observado:

veios

Dobras

Estruturas geológicas de várias escalas:Global

Regional ou de Província

Macroscópica (escala de mapa)



Mesoscópica (afloramento)

Mesoscópica (amostra de mão)

Estruturas sigmoidais(zonas de cisalhamento)

Foliação

Microscópica (microscópio óptico)

Submicroscópica• Scanning electron microscopy (SEM) • Transmission electron microscopy (TEM)

►► EstruturaEstrutura

FeiFeiçção geomão geoméétrica em uma rocha cuja forma, dimensão e trica em uma rocha cuja forma, dimensão e distribuidistribuiçção pode ser descritaão pode ser descrita

►► MicroestruturaMicroestrutura

Arranjo em pequena escala de elementos geomArranjo em pequena escala de elementos geoméétricos e mineraltricos e mineralóógicos no gicos no arcabouarcabouçço da rochao da rocha

►► TexturaTextura

OrientaOrientaçção preferencial de eixos cristalogrão preferencial de eixos cristalográáfico na amostrafico na amostra

►► MicrotramaMicrotrama

Compreende a microestrutura e a textura de um materialCompreende a microestrutura e a textura de um material

Uso de ModelosUso de Modelos►► UtilizamUtilizam--se modelos geomse modelos geoméétrico, mecânico e cinemtrico, mecânico e cinemáático para tico para

compreender a deformacompreender a deformaçção em todas as escalas (micro, meso, ão em todas as escalas (micro, meso, macro)macro)

►► Modelo GeomModelo Geoméétrico:trico: interpretainterpretaçção 3D da distribuião 3D da distribuiçção e orientaão e orientaçção ão das feidas feiçções na crosta terrestreões na crosta terrestre

►► Modelo CinemModelo Cinemáático:tico: especifica a histespecifica a históória de movimento que deve ter ria de movimento que deve ter levado o sistema de um estado levado o sistema de um estado indeformadoindeformado para um deformado (ou para um deformado (ou de uma configurade uma configuraçção para outra)ão para outra)

Ex. Modelo de Tectônica de PlacasEx. Modelo de Tectônica de Placas

►► Modelo Mecânico:Modelo Mecânico: baseado nas leis de mecânica do contbaseado nas leis de mecânica do contíínuonuo

Estudo da deformaEstudo da deformaçção de rocha sob forão de rocha sob forçças aplicadas (em laboratas aplicadas (em laboratóório)rio)

Ex. Modelo de forEx. Modelo de forçças indutoras da Tectônica de Placas (mecanismo de as indutoras da Tectônica de Placas (mecanismo de convecconvecçção no manto)ão no manto)

Abordagens, Fundamentos e Objetivos da AnAbordagens, Fundamentos e Objetivos da Anáálise Estruturallise Estrutural

Após ver inúmeras estruturas…. Como proceder para determinar suas origens?

• OBSERVAÇÃO (ANÁLISE DESCRITIVA): Definição de geometrias estruturais em 3 dimensões (3D)

Diretamente: mapeamento, sondagem, laboratórioIndiretamente: sísmica, gravidade, magnetismo etc.

• ANÁLISE CINEMÁTICA:Investigação dos movimentos ocorridos ... …translação, rotação , dilatação, distorção (história deformacional; strain)

• ANÁLISE DINÂMICA: Estudo do stress e da resistência da rocha a partir do objeto deformado

(em geral interpretativo)

A Análise Estrutural(uma combinação de análise descritiva, cinemática e dinâmica)

Conduz ao reconhecimento de que a geometria e simetria da estrutura interna das rochas refletem a geometria e simetria dos movimentos e tensões responsáveis pela deformação.

Cada estrutura é composta de elementos estruturais que devem ser identificados edescritos …

Elementos físicos: real, tangível com geometria mensurávelElementos geométricos: superfícies e/ou linhas imaginárias identificáveis

PartesPartes de de umauma DobraDobra

Flancoda

dobraEixo da dobra

Plano axial

Análise Descritiva:

Fundamentada no mapeamento geológico ……revela contatos entre unidades e geometria 3D dos corpos

Fazer inventário das orientações de: • contatos• Unidades rochas • Estruturas primárias• Estruturas secundárias

Construir seções geológicas que correspondam às melhores interpretações da geologia projetadas em subsuperfície

A análise descritiva inclui os seguintes itens:

Tipo de rocha ou material

Geometria da feição (linear; superfície: planar ou curva; volume)

Posição no espaço – usualmente um mapa, seção, bloco diagrama (requer coordenadas e orientação espacial)

Forma e dimensão

Relação espacial com outras feições (distância, orientação relativa

Relação temporal com outras feições (Estratigrafia, relações de corte, idades radiométricas)

MatematicamenteMatematicamente

FeiFeiçção estrutural = f(x,y,z,t)ão estrutural = f(x,y,z,t)

Base cartográfica

Mapa “real”

Mapa interpretado

Elementos constitutivos de mapas estruturais

Construção de Perfil/Seção Geológica

Perfil Estrutural

Seção Estrutural

Medindo a Deformação nas Rochas

Localizador GPS

Sistemas de Referência

Elementos Estruturais

- Planos (superfícies)

ou

- Linhas (lineações)

Direção (strike) e Mergulho (dip)

Em levantamentos estruturais costuma-se medir:

- Strike e Dip

ou

- Dip e Dip direction

Strike – Direção da linha horizontal em um plano inclinado

Dip – declividade máxima de uma camada, medida a partir da horizontal

Dip Direction – Direção do mergulho máximo; a 90o do strike

Rumo (bearing) e Caimento (plunge)

Medidas de estruturas linearesMedidas de estruturas lineares

Caimento e direção do caimento

Pitch ou rake + atitude do plano

NOTAÇÕES USUAIS EM GEOLOGIA ESTRUTURAL

► Função do tipo de bússola de geólogo utilizado:

Quadrante: variando de 0 a 90°. O plano é referido aos quadrantes do Norte (NE e NW), o rumo do mergulho a todos os quadrantes (NE, NW, SE e SW). A linha éreferida aos quadrantes, seguido do valor angular de mergulho. PLANO: N30E/50NW

Azimutal: considera a direção entre 0 e 360°; o rumo do mergulho é referido ao quadrante. PLANO: 30/50NW

Clar: definida pelo azimute do rumo de mergulho, seguido do valor angular de mergulho. PLANO: 300/50

EXERCÍCIO

Estrutura Notação Quadrante Notação Azimutal Notação Clar

N30E/50NW

Linha

Plano

EXERCÍCIO


N30E/50NW 30/50NW

Linha

Plano

EXERCÍCIO


N30E/50NW 30/50NW 300/50

Linha

Plano

EXERCÍCIO


N30E/50NW 30/50NW 300/50

N40W/30NE

50/40SE

190/20

N45E/30NE 45/30NE 45/30

225/30Linha

Plano

EXERCÍCIO


N30E/50NW 30/50NW 300/50

N40W/30NE 320/30NE 50/30

50/40SE

190/20

N45E/30NE 45/30NE 45/30

225/30Linha

Plano

EXERCÍCIO


N30E/50NW 30/50NW 300/50

N40W/30NE 320/30NE 50/30

N50E/40SE 50/40SE 140/40

190/20

N45E/30NE 45/30NE 45/30

225/30Linha

Plano

EXERCÍCIO


N30E/50NW 30/50NW 300/50

N40W/30NE 320/30NE 50/30

N50E/40SE 50/40SE 140/40

N80W/20SW 280/20SW 190/20

N45E/30NE 45/30NE 45/30

225/30Linha

Plano

EXERCÍCIO


N30E/50NW 30/50NW 300/50

N40W/30NE 320/30NE 50/30

N50E/40SE 50/40SE 140/40

N80W/20SW 280/20SW 190/20

N45E/30NE 45/30NE 45/30

S45W/30 225/30 225/30Linha

Plano

Redução da medida

Mapa

Croquis Estruturais

Fotografias de Estruturas

Fotografia de Estruturas

Croqui Estrutural

Considerar a limitação da escala de observação dos detalhes representados no mapa

Métodos de cartografia digital

Métodos de projeção estereográfica

Dados estruturais de testemunho

AnAnáálise Estrutural Cinemlise Estrutural Cinemááticatica

Trata da medida de deslocamentos

?

120120

100100

8080

6060

2020

120

120

100

100

80

80

60

60

20

20

Soerguimento

Falha

Rocha antigaRocha jovem

120

120

100

100

80

80

60

20

Soerguimento

Erosão

120

120

100

100

80

80

60

60

20

20

Soerguimento

Falha

120120

100100

8080

6060

2020

Processos avaliados na análise cinemática e de strain:

Deslocamento de corpo rígido (sem variação na forma ou dimensão):TranslaçãoRotação

Mudança de forma e/ou dimensão (strain):Dilação (contração ou expansão de volumeStrain: (alteração da forma)

Timing Tempo gasto para ocorrer uma deformação ou deslocamentoSeqüência de formação das várias feições estruturais

Análise Cinemática: 4 tipos de movimentos possíveis:

Tempo 1 Tempo 2

Translação(corpo rígido)

Rotação(corpo rígido)

Distorção; strain(mudança de forma)

Variação de volume(dilatação, contração)

Dilatação Translação

Distorção(strain)

Rotação

Análise DinâmicaInterpretação de forças, tensões, mecanismo gerador de estruturas

Explicação do caráter físico e geométrico das estruturas, cinemática e relações entre stress e strain, em termos de forças que atuaram sobre os materiais

Descrição da orientação e magnitude do stress e resposta do material

Essas forças não podem ser aferidas diretamente, uma vez que o evento sucedeu há algum tempo. Portanto, o geólogo estruturalista deve fundamentar seu estudo em modelos dinâmicos para tentar duplicar as observações geométricas e cinemáticas

MODELOS FÍSICOS-ANALÓGICOS (EXPERIMENTAIS)

&MODELOS NUMÉRICOS

(MATEMÁTICOS)

Modelos físicos em escala de laboratório: algum material (em geral areia ou argila) é utilizado para representar o comportamento da rocha. Forças são aplicadas e as estruturas geradas, observadas e comparadas com feições naturais.

gg ççExtensionaisExtensionais

gg ççExtensionaisExtensionais

Modelos Matemáticos/Numéricos Quantitativos: um conjunto de equações matemáticas são desenvolvidas para prever a deformação. Elas são resolvidas analita e ou numericamente para gerar estruturas e comparar com feições naturais. Alguns modelos matemáticos podem ser complexos.

HISTHISTÓÓRIA ESTRUTURAL RIA ESTRUTURAL – Timing dos eventos/processos deformacionais

PrincípiosTiming relativo

SuperposiçãoHorizontalidade original das camadas sedimentaresSucessão faunística

Timing absoluto: decaimento radioativo (Geocronologia)

DistinDistinçção entre Stress e Strainão entre Stress e Strain

• Stress é instantâneo; existe apenas quando aplicado• Strain é a deformação resultante na rocha ....

que é a base para a análise estrutural detalhada

A aplicação de stress resulta em strain

Cada qual com seus próprios termos associados:

Stress: compressão e distensãoStrain: encurtamento (contração) e alongamento (extensão)

O stress é responsável pela formação de estruturas geológicas

TerminologiaTerminologia

►► StressStress –– forforçça que atua a que atua sobre uma superfsobre uma superfíície (forcie (forçça a por unidade de por unidade de áárea)rea)

►► DeformaDeformaççãoão –– mudanmudançça na a na forma e/ou volume da rocha forma e/ou volume da rocha em resposta ao stressem resposta ao stress

►► StrainStrain –– deformadeformaçção ão resultante do stress.resultante do stress.

Tipos de StressTipos de Stress

Stress Uniforme: força igual aplicada em cada direção

Compressional

Stress Diferencial: força aplicada: força aplicada maior em uma direção

Compressional

Distensional

Cisalhamento

Cálculo do stress

Strain -% mudança

Tipos de mudanças• Expansão• Contração • Rotação

Deformação1. Elástica – não permanente (a rocha retorna à forma original)

2. Dúctil – permanente (a rocha flui ou se flexiona)

3. Rúptil (ou Frágil) – permanente (a rocha experimenta ruptura)

Fatores que controlam a deformaFatores que controlam a deformaçção ou resistência da rochaão ou resistência da rocha

1.1. Temperatura Temperatura ––

Alta T e P, o material se torna dAlta T e P, o material se torna dúúctilctil

Baixa T e P, o material se torna rBaixa T e P, o material se torna rúúptilptil

1.1. Pressão Pressão litostlitostááticatica –– com o aumento da Pl (peso das rochas sobrejacente), os materiais se tornam mais dúcteis

2.2. Taxa de DeformaTaxa de Deformaçção ão –– com a aplicação rápida do stress, a rocha tende a um comportamento rúptil. Stress aplicado por um longo tempo gera mudanças mais dúcteis

3.3. ComposiComposiçção das rochas ão das rochas –– nas mesmas condições de T e P, algumas rochas são mais rúpteis do que outras; a composição mineral controla a resistência

Tipos de DeformaTipos de Deformaççãoão►► DeformaDeformaçção Elão Eláástica:stica: o material retorna o material retorna àà sua forma original depois que o stress sua forma original depois que o stress éé

cessado.cessado.

►► DeformaDeformaçção Dão Dúúctil:ctil: mudanmudançça permanente na forma seja por flexão ou atrava permanente na forma seja por flexão ou atravéés de s de fluxo.fluxo.

►► DeformaDeformaçção Frão Fráágil (Rgil (Rúúptil):ptil): mudanmudançça permanente na forma, quando o material a permanente na forma, quando o material experimenta fraturamento ou se quebraexperimenta fraturamento ou se quebra

Limite de elasticidade: ponto além do qual ocorre a deformação permanente

15-2b

breaks flows

A deformação pode ser homogênea ou heterogênea:

(a) Homogênea� Quantidade de deformação é igual em todas as partes infinitesimais do corpo.

(b) Heterogênea� Deformação não é similar em todos os pontos do corpo.

Em relação aos eixos do elipsóide de deformação observa-se que:

(a) Se Y corresponde à direção de encurtamento. Há constrição com geração de lineação;

(b) Quando Y corresponde à direção de estiramento há achatamento com geração da foliação;

(c) Quando não há deformação na direção Y a deformação é plana gerando foliação e lineação.

A deformação pode ser quantificada. As mudanças tanto no comprimentode linhas como no valor angular entre essas linhas podem ser calculadas.

Utilizam-se as seguintes relações:

Passos da ANPassos da ANÁÁLISE ESTRUTURALLISE ESTRUTURAL

1. Compilação bibliográfica e cartográfica

2. Integração de dados de sensoriamento remoto

3. Integração de dados geofísicos (MAG, GAMA, GRAVI ...)

4. Reconhecimento preliminar

5. Estratégia do levantamento cartográfico

6. Levantamento sistemático de campo

7. Organização e tratamento dos dados estruturais

8. Análise e interpretação dos resultados

9. Integração com o contexto tectônico/geotectônico regional

10. Síntese Estrutural (relatório contendo a descrição, análise e interpretação das estruturas além de mapas, seções e diagramas estruturais)

Métodos de levantamento estrutural

1. Mapeamento convencional por afloramento (exploração regional)

2. Mapeamento por travessa (estilo estrutural)

3. Mapeamento de contato (precisão e natureza geológica)

4. Mapeamento de acidente tectônico – falha e/ou zona de cisalhamento (precisão e natureza geológica)

5. Mapeamento de afloramento (relações litoestruturais)

6. Mapeamento de mina subterrânea (relações litoestruturais)

7. Mapeamento de frente de lavra (relações litoestruturais)

Domínios Estruturais e Compartimentação Tectônica

Interpretação e Modelagem de Seções Estruturais

Porque saber geologia estrutural?

Exploração de petróleo: estruturas como falhas, juntas são condutos potenciais para fluidos (água, gás, óleo) e controlam o transporte de fluidos em subsuperfície enquanto que certas estruturas (dobras ...) formam trapas estruturais.

Pesquisa e Exploração Mineral – CONTROLE ESTRUTURAL CONTROLE ESTRUTURAL DE MINERALIZADE MINERALIZAÇÇÕESÕES. Estruturas geológicas (falhas, dobras, veios ...) são sítios para a deposição de minério, enquanto que os processos deformacionais controlam e/ou modificam a geometria dedepósitos minerais.

RelaRelaçção dos depão dos depóósitos minerais com as feisitos minerais com as feiçções estruturaisões estruturais

► Os depósitos minerais, de qualquer tipo, ou gênese, são controlados por estruturas geológicas.

► Natureza dos Depósitos Minerais Estruturalmente Controlados:

Sedimentares-deformacionais

Magmáticos-deformacionais

Metamórficos-deformacionais

Zonas de cisalhamento

Armadilhas (trapas) Estruturais de DepArmadilhas (trapas) Estruturais de Depóósitos Mineraissitos Minerais

► As armadilhas por estruturas deformacionais são estruturas geológicas capazes de bloquear a circulação de fluidos mineralizantes, determinadas por processos de dobramento e/ou falhamento e envolvem:

A abertura de espaços vazios;

A juxtaposição de estratos permeáveis e impermeáveis;

Formação de cúpulas antiformais onde estratos permeáveis são “selados” por estratos impermeáveis.

CONTROLE ESTRUTURAL

Dilatância versus Deformação

Mecanismos de geraMecanismos de geraçção de ão de dilatânciadilatância

1) Abertura de fratura de extensão

2) Intersecção de fraturas

3) Movimentos ao longo de superfície não-planares

4) Rotação variável de estratos

5) Dilatação no lado convexo de estratos arqueados

6) Dilatação como uma componente da compressão geral

GeraGeraçção de armadilhas deformacionais por ão de armadilhas deformacionais por falhamentofalhamento

SITUASITUAÇÇÕES ESTRUTURAISÕES ESTRUTURAIS

► Inflexões/deflexões das falhas: a zona transtensiva é estabelecida quando a inflexão é feita no sentido da rotação interna da falha.

► Ramificações das falhas: a zona de coalescência das falhas secundárias com a falha principal é submetida à transtensão.

► Interseções de falhas: ocasiona espaços abertos por deslocamentos diferenciais

► Fraturas distensivas

GeraGeraçção de armadilhas deformacionais por ão de armadilhas deformacionais por dobramentodobramento

SITUASITUAÇÇÕES ESTRUTURAISÕES ESTRUTURAIS

► Durante o dobramento as rochas dobradas suportam vários tipos de distorções, dando origem a estruturas internas e a mudança de forma, cuja acomodação depende da natureza do material geológico, da forma da dobra e do mecanismo de deformação.

► Mecanismos de dobramento x mineralizações:

Flambagem (buckling): em geral, forma dobras do tipo paralela, com espessuras das camadas constantes. A acomodação das distorções nesse mecanismo de dobramento comumente produz espaços abertos intra ou interestratais

Achatamento (flattening): dobras com flancos adelgaçados e ápices espessados. Nessa classe de dobras, não são produzidos espaços abertos.

Seção estrutural através de um segmento dobrado de Broken Hill, contendo

depósitos minerais tipo stratabound.

Depósitos do tipo Saddle reef na província aurífera de Bendigo

(Victoria, Austrália)

MECANISMOS DEFORMACIONAIS E MINERALIZAMECANISMOS DEFORMACIONAIS E MINERALIZAÇÇÕESÕES

► A mineralização é formada sincronicamente com a deformação, embora ocorra preferencialmente nos estágios tardios.

► Em qualquer sistema com circulação de fluidos em meios porosos, a mineralização estará associada a um zoneamento de minerais neoformados por:

Substituição da rocha encaixante

Preenchimento dos espaços abertos pela deformação

► As fraturas constituem condutos para o fluxo de fluidos de forma que se encontra uma variedade de alterações e produtos de mineralização ao longo de suas superfícies.

► Fraturas mineralizadas podem conter fibras as quais preenchem a abertura da fratura.

► Veios extensionais: abundantes em zonas de cisalhamento.

FRATUMENTO HIDRÁULICO

► Os fluidos mineralizantes migram das zonas de maior pressão para os espaços abertos por dilatação deformacional.

► Nesses espaços a pressão de fluidos aumenta bem para compensar a diminuição da pressão litostática.

► Local e temporariamente a pressão de fluidos é maior do que a pressão litostática confinante e do que a resistência mecânica da rocha encaixante.

► Dessa forma ocorre o hidrofraturamento da rocha encaixante e a abertura de espaços adicionais para mineralização.

MineralizaMineralizaçções em zonas de cisalhamentoões em zonas de cisalhamento

► Os depósitos são formados pela mobilização de fluidos mineralizantes de origem formacional, ou metamórfica em zonas de intenso fraturamento, ou falhamento.

► A deformação por cisalhamento dá origem a canais interconectados de permeabilidade secundária, por onde os fluidos mineralizantes podem percolar:

► Lixiviando a rocha nas porções de mais alta pressão e/ou temperatura; e

► Depositando/precipitando minerais metálicos e ganga nos sítios dilatacionais de menor pressão convinante e/ou temperatura.

TransformaTransformaçção de Depão de Depóósitos Estratiformessitos Estratiformes

► A superposição de processos deformacionais em corpos estratiformes, acompanhados por metamorfismo, modifica a geometria inicial dos depósitos na medida em que os níveis, ou as lentes podem:

Ser segmentados por falhas;

Adelgaçados por processos compressionais

► A reconstrução de depósitos cuja geometria original foi segmentada pode trazer informações importantes para campanhas de prospecção que visem o aumento de reservas numa determinada unidade estratigráfica.

► Contribuições adicionais da deformação e do metamorfismo:

Concentrações minerais lenticulares em charneiras de dobras e flexuras de estratos;

Concentrações minerais colunares na interseção de falhas com estratos favoráveis.

Acamamento horizontal

Depósito de cromita acamadada

EVOLUEVOLUÇÇÃO E CONTROLE ESTRUTURAL DE UM DEPÃO E CONTROLE ESTRUTURAL DE UM DEPÓÓSITO ESTRATIFORMESITO ESTRATIFORME

Acamamento horizontal Dobramento aberto a fechado Dobramento cerrado + achatamento

Redobramento das dobras originais Outro episódio de redobramento

SLIDES NÃO UTILIZADOS NO CURSO

GrGrááficos da deformaficos da deformaçção em funão em funçção do esforão do esforççoo

Cilindro sob compressão uniaxialDeformação sob temperatura constante e pressões de confinamento variáveis

Deformação sob pressão confinante constante e temperatura variável

Deformação sob condições de velocidade e deformação variáveis

Stress x StrainStress x Strain► Um corpo rochoso é submetido a duas pressões, a litostática isotrópica e

a tectônica anisotrópica.

► Uma rocha apresenta variação de sua deformação em função da pressão e da temperatura conforme o gráfico TENSÃO x DEFORMAÇÃO.

► No gráfico são demonstrados os campos referentes à deformação elástica, limite da elasticidade, deformação plástica e o ponto de ruptura.

► A curva de deformação éconseqüência das mudanças dos mecanismos da deformação ativadas em escala cristalina.

Quando há o aparecimento da primeira deformação, com incrementos posteriores, a rocha poderá assumir uma ou mais das seguintes condições:

(a) Aumento natural da deformação com a manutenção do esforço constante,

(b) strain hardening: aumento da resistência e conseqüente necessidade do aumento do esforço para aumento da deformação.

(c) strain softening: aumento da deformação com esforços cada vez menores. Nesta situação o local tende a concentrar cada vez mais a deformação impedindo a propagação para o restante da rocha.

Análise Estrutural - Geologia Estrutural

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