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GEOLOGIA ESTRUTURAL
Introdução
e
Conceitos Fundamentais
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O engenheiro e o geólogo tem muito em comum??!!
Engenheiro civil Geólogo estruturalista
ESTRUTURAS
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O GEÓLOGO
ESTRUTURALISTA A N A L I S A
as
estruturas
AS ESTRUTURAL
CONTROLAM
PROCESSOS
SUPERFICIAIS
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▪ 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
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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
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Se ocupa com as estruturas do ponto de vista da geometria e
dos mecanismos de formação e deformação.
Geologia Estrutural
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i) Geologia estrutural descritiva ou qualitativa
ia) Análise estrutural
- sequenciação dos eventos (a história geológica)
- cinemática
- dinâmica
ii) Geologia estrutural quantitativa
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(
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
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Investiga as estruturas de grandes áreas (escala global).
c) Geotectônica (sensu strictum)
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CROSTA superior x CROSTA inferior
CROSTA
superior: 0 a 15 km
inferior: 15 a 40 km
CROSTA
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CROSTA
superior: 0 a 15 km Deformação
rúptil
inferior: 15 a 40 km Deformação
dúctil
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CROSTA CONTINENTAL x CROSTA OCEANICA
CROSTA
Continental : ± 40 km
Oceanica : ± 6 km
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LITOSFERA x ASTENOSFERA
Margem continentalContinente
CROSTA CONTINENTAL x CROSTA OCEANICA
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PERFIL ATRAVÉS DOS CONTINENTES
correntes de convecção
Núcleo
interno
Núcleo externo
Litosfera
Cadeia Meso-Atlantica
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As placas litosféricas atuais e as bordas das placas
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BORDAS DIVERGENTES
Sistemas de falhas
normais
BACIAS = RIFTES = GRABENS
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Bordas divergentes
Núcleo
interno
Núcleo externo
Litosfera
Cadeia Meso-Atlantica
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BORDAS CONVERGENTES
Sistemas de falhas de
empurrão
OU
Arco vulcânico
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Núcleo
interno
Núcleo externo
Litosfera
Bordas convergentes
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BORDAS transformantes ou transcorrentes
Sistemas de falhas
transcorrentes
rio montanhas
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GEOLOGIA
ESTRUTURAL
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Gnaisses do Complexo Mantiqueira
Mapeamento das rochas (mapeamento geológico)
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Medição das orientações das mesoestruturas
Strike line = direção
Dip direction = direção de caimento (sentido)
Ângulo de mergulho
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS
EM GEOLOGIA ESTRUTURAL
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• 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.)
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➢ ESTRUTURA
➢ TENSÃO (stress)
➢ DEFORMAÇÃO
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► orientação rotação
► posição translação, e
► forma distorção ( + mudança de volume)
A ´deformação´ resulta de
MUDANÇAS
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rotação
translação
distorção
(´strain´)
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TRANSLAÇÃO
ROTAÇÃO
Exemplos ´geológicos´
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DISTORÇÃO
Exemplos ´geológicos´
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POR QUE ocorrem
as mudanças
de forma (distorção), posição (translação)
e orientação (rotação)`
no corpo rochoso???
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Esforços tectônicos tensão (´stress´)
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as mudanças de forma (distorção), posição
(translação) e orientação (rotação)
ESTRUTURA
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ESTRUTURA ≡
ARRANJO ESPACIAL DAS ROCHAS
E
SUAS ARQUITETURAS INTERNAS
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▪ Tipo de Deformação
▪ Representação da deformação
▪ Quantificação da deformação
▪ Regime de deformação
▪ Fatores que influenciam a deformação
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Tipo de Deformação
i) homogênea x heterogênea
ii) cisalhamento simples x cisalhamento puro
i) deformação progressiva
ii) trajetória da deformação
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i) homogênea x heterogênea
heterogênea
homogênea
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A deformação de
camadas rochosas
Exemplo geológico
Deformação
heterogênea
Deformação
homogênea
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ii) cisalhamento puro x
cisalhamento simples
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cisalhamento puro x cisalhamento simples
(Davis and Reynolds, 1996)
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cisalhamento simples
cisalhamento puro
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Cisalhamento puro: não-rotacional ou coaxial
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Cisalhamento puro - exemplo geológico
calcário oolítico
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Fotografia de uma lâmina delgada de calcário oolítico, deformado
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Cisalhamento simples: rotacional ou não coaxial
ψ = ângulo de cisalhamento
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Cisalhamento simples - exemplos geológicos
trilobitas
ψ = ângulo de cisalhamento
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iii) deformação progressiva
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cisalhamento simples
cisalhamento puro
Eixos de deformação: x e z
ψ = ângulo de cisalhamento
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iv) trajetória da deformação
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Produto final: IGUAL
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REPRESENTAÇÃO DA
D E F O R M A Ç Ã O
FIM
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CÍRCULO PERFEITOQUADRADO PERFEITO
A deformação em 2D
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X
Z
Y
Eixos de deformação: x , y , z
Elipsóide Prisma
A DEFORMAÇÃO em 3D
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Relação deformação x tensão
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Eixos (vetores) da tensão: σ1, σ2 , σ3
≥ ≥ σ1 σ2 σ3
O CAMPO DE TENSÃO em 3D
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CÍRCULO PERFEITO CIRCULO DEFORMADO
= ELIPSE
Relação: deformação x tensão (em 2D)
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CIRCULO DEFORMADO
= ELIPSE
x
z
Eixos de deformação: x e z
R
R = raio do círculo
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Elipsóide de deformação
xy
z
Elipsóide de TENSÃO
σ2
σ3
σ1
σ3
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QUANTIFICAÇÃO
DA
DEFORMAÇÃO
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Cisalhamento puro
e = ( l f – lo ) / lo = ∆ l / lo x 100 = %
e = elongação (deformação)
lf = comprimento final
lo = comprimento inicial
a)
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x
z
Eixos de deformação: x e z
R
R = raio do círculo
b)
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Cisalhamento simples
ψ = ângulo de cisalhamentoa)
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Cisalhamento simples
x
z
x e z = eixos de deformaçãob)
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Extensão
axial
Achatamento
axial
Deformação
geral
Deformação
plana
Os estados da deformação:
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◙ rúptil
◙ dúctil
◙ de transição
Regime de Deformação
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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
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▪ 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