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I P~/\TIC/\ De Ge LOGI\ ílTQODUTOQll\ GERALDO NORBERTO CHAVES SGARBI Professor auxil iar do Departamento de Geologia ' do Instituto de Geociências da U FMG ROBERTO NOGUEIRA CARDOSO Professor adjunto do Departamento de Geologia do Instituto de Geociências da UFMG PRÁTICA DE GEOLOGIA I INTRODUTOR IA Belo Horizonte Editora UFMG/ PROED 1987 Apresentação Com prazer li, quando ingressei na UFMG em 1984, o então manuscrito da presente obra. A época, em fase de elaboração pelos autores Geraldo Norberto Chaves Sgarbi e Roberto Nogueira Cardoso. O texto, dati lografado como apostila, entrou em teste pelos estudantes da U FMG de 1984 a 1985 o que ensejou aos autores importantes modificações de conteúdo e di- dática, face às contribuições advindas da ótica estudantil. Devido ao caráter prático do texto e à sua fundamentação teórico-conceituai, procurei incentivar os autores a ter como meta sua transformação em livro. Em boa hora a Editora UFMG se interessou em editá-lo sendo hoje para mim, grande honra e satisfação apresentá-lo. Roberto Cardoso carece de apresentação, visto ser por demais conhecido nos meios geo- lógicos, face à ampla gama de atividades geológicas que exerce. Porém, para os jovens estudantes que usarão este texto, gostaria de mencionar-lhes que o Cardoso, formado pela Faculdade de Fi- losofia Ciência e Letras da USP, do prédio da Geologia da Antiga Alameda Glete, em 1958, iniciou- -se no magistério em 1959, lecionando Geologia e Paleontologia na Faculdade de Filosofia de São José do Rio Preto, bem como Geologia, Petrografia e Mineralogia na USP. Sua transferência para Minas deu-se em 1962. quando convidado pelo Prof. 1 phygênio Soares Coelho. veio lecionar Geologia no Dept9 de Engenharia de Minas da U FMG. De 1967 a 1977 também lecionou Geologia F (sica e Geomorfologia na Escola de Minas de Ouro Preto. De 1966 a ·1967 fez curso de especialização em Geologia na Kansas State University, Wichita, tendo po~teriormente realizado cursos de extensão em Gemologia e Oceanografia na USP e Geologia Precambriana na Escola de Minas de Ouro Preto. Além de magist~rio, realizou importantes ,pesquisas no âmbito da Paleontologia, quando entre 1962-1965 era, praticamente, o único especialista brasileiro em conchostráceos. O Prof. Cardoso tem exercido importantes trabalhos de consultoria na área industrial. voltada para mat~- rias-primas minerais para cerâmica, pesquisa e minérios de chumbo, zinco, ouro, diamante e outros. De 1967 a 1977 foi diretor Técnico da E RM - Engenharia de Recursos Minerais. De 1972 a 1973 foi diretor técnico do então recém criado Instituto de Geologia Aplicada. Ocupou, tam- bém, de 1974 a 1979. o cargo de Chefe do Departamento de Geologia da UFMG, quando aqui co- ordenou a implantação do curso de Geologia. Desde sua vinda para a U FMG até 1985, quando se aposen tou, o Prof. Cardoso deu vários cursos curriculares e de extensão, publicou vários trabalhos, angariando com seus aprofundados co- nhecimentos e afável personalidade, a estima de quantos com ele se interagiram. Norberto Sgarbi, graduado em Geologia pela U FMG em 1978, realizou cursos de aper- feiçoamento em Economia Mineral (PUC-MG}. Ensino de Geologia em Nível Superior (UNICAMP} Pesquisa Mineral (SBG-MG}. tendo exercido atividades na área de sondagens para prospecção mi- neral e geotécnica. entre 1979 a 1983. Nesse per íodo, foi o responsável técnico por supervisão de campanhas de sondagens geológicas realizadas no canteiro de obras da Açominas, ou destina- das à pesquisa mineral em vários pontos do território nacional, notadamente Paraná, São Paulo, Minas Gerais. Pará e outros. Em 1983, ingressou por concurso na UFMG, onde tem se devotado ao ensino de Geolo- gia Introdutória para a área de Engenharia Civi l e Geologia Geral para o Curso de Geologia, além de vir realizando pesquisas didáticas pertinentes a essas disciplinas, objeto de artigos já publicados. Portanto, o presente texto, tendo a chancela dos dedicados mestres Sgarbi e Cardoso. será certamente de extrema aplicação para todos aqueles que o uti lizarem. Estão de parabéns o Departamento de Geologia - IGC por apoiar e a Editora UFMG por publicar a presente obra. Prof. Eduardo Antônio Ladeira. Agradecimentos Os autores dedicam especiais agradecimentos aos colegas, cujo apoio foi indispensável à execução do presente trabalho: Professor Edézio Teixeira de Carvalho, DD. Diretor do Instituto de Geociências da Universidade Federal de Minas Gerais; Professor João Alberto Pratini de Morais, DD. Chefe do Departamento de Geologia do Instituto de Geociências da Universidade Federal de Minas Gerais, no início dos trabalhos, em janeiro de 1984. Professor Eduardo Antônio Ladeira, professor do Departamento de Geologia do Insti- tuto de Geociências da Universidade Federal de Minas Gerais, pelo incentivo e revisão geral do trabalho. Professor Antônio Celso Campolim Fogaça, responsável pela confecção do Capftulo 8 - Aerofotogrametria -, ao Professor Carlos A. Rosiere pelas muitas sugestõeS' apresentadas durante o decorrer dos trabalhos, como também aos demais professores do Departamento que nos auxiliaram, revendo os originais e oferecendo sugestões. Funcionário José Antônio Silva Bessa, pelos serviços de datilografia; Funcionária' Ângela Maria Mendes Pinto, pelos serviços de desenho, auxiliada em parte por Frederico Rosa e Silva, desenhista lotado no Centro de Pesquisa Manoel Teixeira da Costa/UFMG. Sumário 1 - ESTRATI FICAÇÃO E ALEITAMENTO. DIREÇÃO E MERGULHO OE CAMA· DAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2 - PE RFIS TOPOGRÁFICOS E SEÇOES GEOLÓGICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3 - PADRÃO OE AFLORAMENTO DE CAMADAS IN:LINAOAS - REGRA DOS Vs. PROBLEfvlA DOS TRÊS PONTOS .. . . .. : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4 - OESCONTlNUI O;.\OES ESTRATIG RAF ICAS . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . 43 5 - AS DOBRAS 6 - AS FALHAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' . ' . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' . . . . . . . . . . . . . . . . . ~ . . . . . . 62 87 7 - PROJEÇÃO ESTEREOG RAFICA .. . . • ........ ...... .. ... . . .. .... . . . . .. . 11 1 8 - AEROFOTOGEOLDG IA .. .. ... . . . . .... . .. . . .. .. .. . . . . . . .. . . . . . . . . ... . 121 • · · ·· ··· · ·~· · · · · ··· " · · · · · · ·· · · · ·· · · · · ·· ··· · · ·· · · · · · ··· · · · · 130 9 - 8 ÜSSOLA APENO ICES .. . ... ..... .... . . . . . .. . . • . . .. . , . . . .. . • .. .. . . . .. . . . ... ... . . . 14 1 REFERENCIAS BIBLIOGRÁF ICAS .. . , ... .. ... . . . . .... • .. .. . . ... . . .. . . . ... . 151 • 11 1 - ESTRATIFICAÇÃO E ALE ITAMENTO. DIREÇÃO E MERGULHO DE CAMADAS. Estratificação e Aleitamento / Sedimentos depositados sob a água~ g{ralmente apresentam disposição regular, resultado da deposição dos fragmentos camada sobre· camada. A rocha é denominada estratificada e os pla- nos que a separam são os planos de estratificação ou aleitamento . Quando as caracterísil: icas dos fragmentos variam em decorrência de alguma causa durante a deposição, os planos de estratificação mostram-se bem definidos. Se as mudanças são suficientemente acentuadas, permitindo separar uma camada d~utra, os planos de aleitamento geralmente são paralelos e dispostos horizontal- mente, a meno§ que perturbações posteriores modifique_m a posição original. Afloramento Quando uma camada de rocha aparece à superfi'cie, diz-se que naquele local há um aflora- mento. Se as rochas permanecessem na posição em que estavam quando da deposição, somente ca· macias superiores seriam visíveis. Na maior parte das vezes isso não acontece; na maioria dos locais onde ocorrem afloramentos, movimentos ocorrem durante e subseqüentemente ao período da de· posição, determinando que os estratos mostrem-se em posiçãoinclinada. O ângulo de inclinação com o plano horizontal é chamado mergulho. Mergulho Verdadeiro Mergulho verdadeiro é o ângulo máximo entre o p lano de uma camada e o p lano horizon- tal. Coincide com a d ireção em que a água escorre quando despejada sobre a superfície da camada. Direção Uma lfnha horizontal no plano da camada é chamada de l inha de direção ou simplesmente direção da camada. Uma linha de di reção é uma l inha de nível e pode ser imaginada como uma curva de nível para a superf ície da camada .. Se a camada é uniformemente inclinada, as linhas de d ireção terão dis- posição perfeitamente paralela. Se a camada não se apresenta com incl inação uniforme, mas dobra- da, as linhas de direção vão se apresentar curvas, da mesma forma que as curvas de n ível em um ter- reno irregu lar. A direção de uma camada é definida pela interseção do plano de estratificação com o plano horizontal. Mergulho Aparente A incl inação da camada com relação ao p lano horizontal, em qualquer direção, exceto àquela do mergulho verdadeiro, formará um ângulo sempre menor que o ê'.lngulo do mergu lho ver- dadeiro. Quanto mais próxima a d ireção do mergu lho aparente com a direção do mergulho verda· deiro, n11:l is se ·aproxima o valor do mergulho aparente com o valor do ângulo do mergulho verda- deiro . . O ângulo do mergulho é definido em termos de graus a partir do plano horizontal ou.em 12 Prática de geologia introdutória termos da tangen te do ângulo, isto é, um m,ergu lho de 1 em 5 signi fica que duas linhas de di reção d istanciadas na vertical em 100 metros estarão 500 metros distantes na horizontal, sendo 1 /5 o valor da tangente do ângu lo. A menos que seja indicado, o termo mergu lho, sem qualificação, deve ser entendido como mergu I ho verdadeiro. A figura 1 .1 é um bloco-d iagrama em que as camadas com mergulho un iforme afloram em uma superfície horizontal. b) e E D Fig. 1.1 - 8/oco·diagrama ilustrando o mergulho verdadeiro. O plano con tido em ABZX é horizontal. AB é uma linha de di reção situada na parte supe- rior da camada com~legenda em pontos; CD é outra linha de di reção da mesma camada mas em po- sição mais ba ixa. O mergulho verdadeiro da camada é o ângu lo YOE, na direção OY, que está em ângulo reto a AB, que é a linha de direção. A camada cai uma d istância XC igual a YE na di reção OX; sendo que OX é maior que OY. O mergulho aparente na direção OX, que é o ângu lo XOC necessariamente é menor do que o ângu- lo do mergulho verdadeiro. Da mesma forma o mergu lho aparente na direç.ão OZ: o ângulo DOZ é menor do que o ângulo do mergu lho verdadeiro. Um plano de uma camada do bloco-d iagrama está representado na Fig. 1.1 B. AB e CD são paralelas, ambas correspondentes a linhas de di reção, OE é normal entre elas. O comprimento das retas OC, 00 e OE são inversamen te proporcionais às tangentes dos ângu los de Mergulhos nas di reções OX, OZ e OY. Por exemplo, se o Mergulho na d ireção OC é de 1: 10, em OD é de 1. 7, em OE é de 1 :5; os comprimen tos OC, OD e OE estarão na razão de 10, 7 e 5. Pode-se assim adotar uma construção gráfica simples para a solução de problemas que en- volvam mergu lhos verdadei ros e aparentes. Exemplo 1: uma camada de carvão mergu lha na razão de 1 :5 na di(eção Sul. Qual será a inclinação de uma estrada locada na camada segundo a di reção S 6üºW1 .. Fig. 1.2 - Determinação do mergulho aparente. E MERGULHO VERDADEIRO 1: 5 V V V V V V - - Estratificação e alei tamento 13 Trace a linha Norte em qualquer posição. A partir dessa linha todas as outras di reções se- rão definidas. Escolha um ponto qualquer O. A parti r de O t race OE, com cinco unidades na direção Sul. Trace uma l inha de di reção segundo E-W. Desde que o mergulho verdadeiro é para Sul ne- cessariamente a l inha de di reção será E-W. A partir de O t race uma linha na direção S 60ºW fazendo uma interseção com a linha de direção, em e. O compri mento da reta OC, medido na mesma escala de unidade que OE, fornece o valor do mergulho aparente na d ireção OC. OC é igua l a 10 unidades. Dessa forma , o mergulho aparente na direção S 60ºW é de 1: 1 O. Exemplo 2: Uma camada mergulha na razão de 1 :8 na direção S 45° W. Em que d ireção o mergulho da camada terá valor de 1: 16? Fig. 1.3 - Determinação do valor do mergulho aparen te em uma determinada direção. Trace a linha Norte e marque um ponto conven iente como origem. Trace a I inha OE na d ireção do mergu lho verdadeiro. estabe lecendo seu comprimento igua l a 8 unidades. Trace a linha de di reção segundo E-W, passando por E. A part ir de O def ina um arco com 16 unidades, fazendo com que intercepte a I inha de direção que passa por E, em C e D. OC e 00 têm 16 unidades de comprimento. C e D estão no mesmo n ível que E, pois estão con t idos na mesma linha de d ireção. O mergulho aparente, segundo OC e 0 0 , tem valor 1: 16. Assi m, há 2 direções em que o valo r do mergu lho aparente é de 1: 16, as quais situam-se em posições apostas ao mergulho verda- deiro. Desse modo, as d ireções em que as camadas mergulham com valor de 1: 16 são S 45ow + 60º e S 45º W - 60° (de1ermine os valores dos ângu los EOC e EOD). Isto é, N 750 W e S 150 E. Exemplo 3 - Uma camada de arenito em um afloramento mergu lha, aparentemente, com um valor de 1: 16 segundo S 55° E. Ou tro afl oramento, próx imo a um córrego, mostra um mergu- lho aparente de 1 :4 na direção do S 30° E. Oual o valor e o rumo do mergulho verdadeiro da ca- mada? 14 Prática de geologia introdutória o D MERG . VERDADEIRO Fig. 1.4 - Determinação do mergulho verdadeiro a partir de 2 mergulhos aparentes. A partir da origem O trace uma linha OA, com 6 unidades no rumo S 55ºE. Trace 08 no rumo S 30ºE com 4 unidades de comprimento. Ligue AB. Esta é uma linha de direção sendo que A e B vão estar três e meia unidades abaixo de O. O mergulho verdadeiro é normal à direção. Dessa forma, trace uma perpend icular OD a partir de O, fazendo uma interseção em AB. OD represen ta o mergu lho verdadeiro em va lor e ru mo. Estabeleça a escala de O D. OD = 3,5 unidades (aprox.) Meça AOD com o transferidor AOD = 550 O mergulho verdadeiro é de 1 :3,5 no rumo Sul. Exercícios propostos 1 .A) - Uma camada mergulha na razão de 1: 1 O na direção N. Calcu le qua l será a incl inação de pi- cadas locadas na camada, segundo as direções N 40º W; N 70º E e N 100 E. 1 .B) - Uma camada mergulha na razão de 1 :5 na d ireção N 45º W. Calcule em que direção o mergulho da camada terá o valo r 1 :8. 1.C) - As camadas de. uma seqüência de rochas mergulham com o valo, de 1 :10 na d ireção S 30º W e, segundo o valor de 1 :8, na direção E. Determine o valor e rumo do mergulho verdadei - ro das camadas. 1.D) - Uma camada af lora no ponto A na cota 400; no ponto B na cota 500, distante 900m na di- reção N 45 E de A. Uma sondagem a 1.270m acima do nível do mar a uma distância de 1,5km a Su l de B atingiu a camada a uma profundidade de 200m. Determine o valor do mergulho e rumo, swpondo que a camada apresen ta mergu lho constante. 1.E) - Uma camada de carvão apresenta mergu lho verdadeiro de 1: 10 no rumo N 75 E.Deseja-se locar uma estrada na camada com um gradiente de 1 :40 e outra com um gradien te de 1 :30. Em que direção essas estradas devem ser locadas? 1 . F) - Proponha e resolva três problemas em que: a) - É conhecido o valor e direção do mergu lho verdadei ro. Deve ser determinado o va lor do mergulho aparente em uma determinada direção. b) - É con-hecido o valor e direção do mergu lho verdadeiro; deve ser determinada a direção de qualquer ângulo de mergu lho aparente. c) - Dados os va lores e direção de mergulho aparente determinar o mergulho verdadeiro. 15 2 - PERFIS TOPOGRÁFICOS E SEÇÕES GEOLÓGICAS Escalas Dá-se o nome de Escala a uma relação númerica. vinculando as extensões.ou dimensões que figuram no desenho com as grandezas reais correspondentes no modelo que serepresenta. Ela pode ser expressa por uma relação numérica ou gráfica, denominada respectivamente Escala Nu- mérica ou Escala Gráfica. Escala Númerica Seja L' a medida de um modelo e La medida natural do objeto representado por esse mo- delo. A escala é dada pela expressão: E= L' L Trata-se de uma fração cu jo numerador é sempre unitário. O denominador pode assumir diferen tes valores, conforme seja o objet ivo estabelecido. Uma escala, por exemplb, "de um para vinte mil" poderá ser grafada de três maneiras: ~.,...,1,..,,. , 1/20.000 ou 1 :20.000, 20.000 sendo que todas elas informam que uma extensão linear medida no mapa representa uma extensão equivalente vinte mi l vezes maior no terreno. Nessa escala. 1 cm no mapa corresponde a 20.000 cm ou a 200 m no terreno. Escala Gráfica A representação gráfica de uma Escala Numérica é chamada Escala Gráfica. É de grande utilidade e vem colocada junto ao mapa, fornecendo rapidamente e sem cálculos o valor real das medidas executadas sobre o desenho. Essa escala é uma extensão reti I ínea. graduada segundo os valores reais correspondentes ao terreno e dividida em segmentos convenientes com a escala do mapa. Para maior precisão, o segmento à esquerda da origem é dividido em 10 partes, podendo, assim, medir até 1/ 10 da divisão principal_ 100 O h11,11111I metros Fig. 2.1 - Escala Gráfica K)() , 200 :,:x, 400 soo 600 ?CO eoo 9'.X> 1 1 1 1 1 1 1: 0 ,000 16 Prática de geolog ia in trodu tória É de grande importância a escolha da escala adequada em função da precisão das medidas. Geralmente u tilizam-se escalas pequenas para mapeamento geológico regional, por exemplo 1: 250.000 e escalas grandes para mapeamen tos geológicos de detalhe, por ex emplo 1 : 5.000. Mapas Topográficos O método mais u t i lizado para a represen tação do relevo so bre mapas é o das curvas de n í - vel. Uma cuNa de nível é urna linha imaginár ia sobre a superfície terrestre que une pontos de igua l elevação com relação a um plano de referência ou superfi'c ie de comparação, que norma lmente é o nível do mar. A altura sobre o plano de referência denomina-se cota que é a distância ver tical entre o nível de comparação e a curva de n (vel. Segundo Breed, C.B, 1969 Fig. 2.2 - Caracter/sticas das curvas de n í vel (Breed, C. B. 1969). A figura 2.3, reproduzida do livro de Breed ( 1969), é um mapa de curvas de nível que mostra o divisor de águas AB CDE, en tre os sistemas de escoamento Norte e Su l. A partir dessa di- visória, e aprox imadamen te normal a ela, partem os morros convexos ou lombadas, que separam os cursos d'água. Os mais importan tes do lado Su l seguem aproximadamente as d ireções A F, DG e EH. Da mesma f igura, podemos ainda ti rar as segu intes conclusões: - todos os pon tos de uma mesma curva de n ível têm a mesma elevação, como os Y; - as elevações estão indicadas por curvas fechadas, como em A , B e C. As depressões também podem ser indicadas da mesma maneira, ut il izando-se neste caso um símbo lo especial ta l como em M, para d istingu i-las das curvas que marcam elevações; - as cuNas de nível nunca se cortam, no caso de uma escarpa haveria pontos de superpo- sição, tais como em R e S .• A s cu rvas de n ível nunca se bifurcam ou se ram ificam . No caso ext remo de uma escarpa vert i cal, poderia parecer que isso acontece, mas na real idade se t ra ta de cu rvas de nível d ist intas; - as curvas de n ível de u ma superHcie p lana são I inhas retas ·paralelas. Esse caso não ocor- re na f igura em questão; - as· ladeiras de penden te uniforme são represen tadas por curvas de nível eqüidistantes, como sucede ao longo da linha gh. A ladei ra TW é convexa e a A V, côncava. Quanto maior a proxi- midade entre as curvas de n ível, maior a penden te; - en tre as linhas de traços ab e cd as curvas de n ível indicam a ex istência de um t alvegue. Observa-se que as curvas sobem, cru zam a aguada normalmen te e descem pelo out ro lado. Em geral as curvas de n ível que cortam um curso d 'água apresen tam sua convexidade vol tada para mon tante . Pequenas ravinas se represen tam por " ondulações" nas cu rvas de n ível, como se pode ver em L; ·· - ehtre cd e ef ex iste u ma elevação cuja d iv isór ia é também perpendicu lar ·às curvas de ní- vel, tal como em W; - entre os picos são notadas pequenas depressões ou vales, indi cadas por N, U, P e O e suas formas estão indicadas pelas curvas de nível en tre A e B, B e C, etc. Perfis topográficos e seções geológicas 17 N t Segundo Breed,C B.,1969 Fig. 2.3 - Mapa de curvas de nível mostrando Divisor de Águas, Vertentes e Tafvegue (Breed, C. 8 . 1969}. Perfis Topográficos O perfi l topográfico é preparado a parti r de mapas topográf icos. Torna-se urna tira de pa- pel, coinci dindo com a linha da seção. Os pontos de interseções das curvas de níve l são marcados e as cotas transferidas para a tira de papel. Em seguida, prepara-se uma base, na qual o perfil é dese- nhado, conforme a figura 2.4. Em um perfi I topográf ico, a escala horizontal é a mesma do mapa. A escala vert ical pode· rá ser a mesma, se não se deseja um realce das feições do relevo ou se ele já possui contrastes al t i· métr icos apreciáveis. Sendo necessário, exagera-se a escala vertical, de modo a evidenciar a topogra- fia. A B Fig. 2.4 - Método de preparação de perfil topográfico. 18 Prática de geologia introdutória Seções Geo lógicas A seção geológica é executada sobre o perfil topográfico. Na verdade, a seção é um perfil topográf ico, contendo as forma~ões geológicas. Uma seção geológica deve conter as seguint~s infor- mações: escalas horizontal e vertical; direção da seção; nomes dos principais acidentes topográficos cruzados pela seção; representação adequada dos símbolos de indicação das rochas. Um exemplo de seção geológica é mostrado pela figura 2.5, onde a escala vertical foi exa- gerada 1 O vezes. Observa-se que os contornos geológicos cruzam as cuNas de n ível, indicando ca- madas não-horizontais. Nota-se também o efeito da topografia sobre as camadas, dando a falsa im- pressão de dobramento das mesmas. Neste exemplo não se corrigiu o ângulo de incl inação dos estratos no perfi l , cuja necessidade será mostrada adiante. ' • 1 ' , N \ \ ' I \ \ ' 1 .... ~-,oco-_ t-\ ' ' \ ' \ 1 ' ' \ ' 1 ' ' ' \ \ \ 1 1 1 , \ 1 1 o 1 l -8. l A' ESC. HORIZ. 1: 2000 ESC. VERT. 1: 200 EXAGERAÇAO VERT 10 A w E MOOIFICÁÓO CE: ELLISON, S. P. Jr., 1958 Fig. 2.5 - Método de preparação de Seção Geológica. (Reproduzido, com modificação, de ELLISON Jr., S.P., 1958). t' J t"' r ,... 1 l'"' Perfis topográficos e seções geológicas I~ Outro exemplo é a figura 2.6A que mostra um mapa geológico com camadas horizontais, cujos contornos acompanham as curvas de nível. Neste mapa, as curvas de n ível coincidentes com os limites geológicos, são representadas apenas pelas suas cotas. ....... · • , . • .. · • ... . · Linho de topogrofio Linho de contato geológico 8 o o, o ESCALA metros 1000 o o N - - o \ o \ o. ' o o o' , o o I o o o q o o o o Segundo BENNISON G.M , 1975 Fig. 2.6A - Mapa geológico, mostrando a disposição dos afloramentos de camadas horizontais (BENN/SON, G.M., 1975). 20 Prática de geologia introdutória A figura 2.68 é uma seção geológi ca construída através do mapa da figura anterior. Para melhor representação do relevo, a escala vertical foi exagerada 4 vezes . Esse procedimento facil ita a representação das camadas em perfi I e evidencia a o rdem estratigráfica existente. SW metros 800 - - - - - -- - ESCALA HffilZONTAL l :40.000 II VERTICAL 1: 10000 EXAGERAÇÃO VERTICAL 4 . : . : : . . · . . ... . . : : . : ... ·. . . . .. : : ' ... .. ~ . . . . . ' . . . . ·. : .·.: . ·.- ' .. , ~ o o o o o o o o o . . . .. : ·. : : . ' ... . . . '• . . .. . o o o o o o o o 00000000 o o Fig. 2.68 - Seção geológica de área ocupada por estrados horizontais.Represen tação de camadas incl inadas em perfis exagerados o o o o o o o o o o NE metros 800 400 Um plano ou camada incl inada que tenha de ser representada em um perfil exagerado exi- ge correção do ângulo medido. Duas maneiras de se proceder à correção são aqui propostas . . 19 Estabelecendo-se os valores do seno e cosseno do ângulo medido com as escalas esta- belecidas horizontal e vertical. O valor angular da camada, exagerada a escala , aumenta. Esse aumento pode ser facilmen- te estabelecido, definidas as relações do ângulo medido com as esr,alas horizontal e vertical , pois a p ri mei ra relaciona-se com o cosseno e a segunda com o seno do referido ângulo. ... ... ... .... Perfis topográficos e seções geológicas 10 20 1:100 100 b=E H 20 1: 200 40 00 8) 100 Fig. 2.7 - Detêrminação do aumento do valor angular de um plano em perfil exagerado. Exemplo: ângulo medido A = 200 sen 200 = 0,34 cos 200 = 0,93 escala hor. = 1 /200 escala ver. = 1/100. 21 Atribui-se um valor 100 para o comprimento total das escalas; como os valores máximos do seno e cosseno é 1, temos: Escala horizontal: 1 - 100 0,93 X X = 93 Esca la vertical: 1 - 100 0,34 X X = 34 Transferidos os novos valores para as escalas respectivas obtemos o valor de B = 36 graus. 29 A t ravés da relação angular definida pela tangente do ângulo medido com as respecti- vas escalas. 22 ev: .L b ·prática de geologia introdutória @ eh= ..L o Fig. 2.8 - Determinação do aumento do valor angular de um plano em perfil exagerado. O estudo da Fig. 2.8 mostra que: Y esc. tang A X esc. Y real -b- - tang A X real. - -a Y real a tang A -b- = X rea l Y real a = tang A X real -b- tang B a -b- tang A Exemplo: Angulo medido Escala horizontal :;:;; Escala vertical = a/b = 0,5 tang. A= 0,36 B = 36 graus 200 1/200(a) 1/100(b) A figura 10.3, p . 152, mostra a solução da equação tang 8 a/b = tang A para valores selecionados de A e a/b (ângulo do mergulho da camada e exagero vertical), a/b assumindo valores iguais a 2, 3, 5 e 10. Neste exemplo, com um exagero vertical correspondente a 1 O, linhas mergu lhando em ângulo 30º e 60º vão aparecer com incl inação de soo e 87º. Vamos examinar agora o caso de seções geológicas em que suas di reções fazem ângu los difer,entes de 90º com a direção das camadas. Se a camada tem direção E e mergulho de 450 N, o mergulho aparente em uma seção vertical N-S terá o mesmo valor do mergulho verdadeiro. Mas se a direção da seção tem direção N 45° W o mergulho aparente terá valor diverso do mergulho verdadeiro, como veremos a seguir. ... ... ... .. .. Perfis topográficos e seções geológicas p X Fig. 2.9 - Seções geológicas em que as direções não são ortogonais às direções das camadas. Na figura 2.9 temos: a = mergu lho verdadeiro b = Angu lo que a d ireção da camada faz com direção da Seção OB e = mergulho aparente OP e AB são duas horizontais do plano. A resolução trigonométrica é a seguinte: OA =· . PB AX = BY ;:::; d Triângulo OAX; d = OA tanga Triângulo OPB; OB s~~ Triângu lo OBY; tang c = oi t OA tanga ang e = OA sen b resolvendo a expressão acima teremos: 23 t ang e = tang a . sen b, que é a expressão que relaciona entre si o mergulho verdadei- ro, o mergulho aparente e direção da seção. O problema poderia ainda ser resolvido por geometria descritiva, conforme a fig. 2.1 O que é desenvolvida a partir da f igura anteri or. B y o o Fig. 2.10 - Correção do mergulho em seções não ortogonais às direções das camadas. O mergu lho aparente pode ser determinado com segurança uti lizando-se o diagrama para cálcu los de mergulhos aparentes. conforme está mostrado na p. 151. 24 Prática de geologia introdutória Exercícios propostos 2.A) - Construir o perfi l geológico, segundo a direção A-8. (BENNISON 1975). ... .J ;'.; E ., .. z <...:..::J o ) I il I J 1 :1 : 1 O 1 ( r 1 ;1 !1 1 1 1 1? 1 i I 1 1 I I:' 1 ! 1 1 1 - 1 / 1 1 /r ,{ 1 { l / 1! 1 I I I 1 1 I I I I I I ,,.- - - / ' ' I ' I ' I • '\ 8 (() • I I 1 1 1 I \ O) \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 1 ' I \ \ . ' '\, I '- I ...... __ _ \ \ 1 1 t . ' / / • I I I 1 I , 1 1 t 1 , ,. 1 . ' ' l{) • r- (]) . • ~ ' <.!) • ;i • .. Perfis topográficos e seções geológicas 2.8) - Construir os perfis geológicos segundo as direções A-8 e CD. e \ ' J? - o o A ' 1 1 I , \\ó)/ ~~ ,, , ,,, ,, ... .,, ... ,-:_ ... ;; / ~ ... "' _,,,, ;.,, .,,.,, ,,"' I , _,- -- - - - - _c;ffY , ' , ,'ef:f:Y ', "------ ' ' ' \ \ ' \ \ 1 1 I f { / I / I 1 I ,- 1 1 1 I I I ----icP/ gf) , I I N D o 1200 1800,. 25 26 3 - PADRÃO DE AFLORAMENTO DE CAMADAS INCLINADAS. REGRA DOS Vs. PRO- BL EMA DOS TRÊS PONTOS. Padrão de afloramento de camadas Os fatores que governam a forma do af loramento do plano de uma camada são a sua dire- ção e o relevo. Em geral, o grau em que cada um desses fatores influencia a forma do afloramento depende do val or do mergulho das camadas e do gradiente da inclinação da superfície. Quando o mergulho é zero (camadas horizontais) não há direção, ou seja, qualquer linha pertencente ao plano da camada é uma linha de direção e o afloramento é uma curva de nível. Nes- se caso. a forma do afl oramento é intensamente determinada pelo relevo. Quando o mergulho é de 90º, o afloramen to corresponde a uma linha reta paralela à direção, qualquer que seja o relevo. En- t re esses dois extremos. o fator di reção torna-se mais importante e o fator relevo menos importante à medida que o valor do mergulho aumenta. Quando a superfície do terreno é plana o afloramento é intensamente determinado pela direção das camadas; este fator torna-se men os importan te e o fa tor relevo mais importante à medi· da que o gradiente do terreno aumenta. Suponhamos que a superfície topográfica seja um vale cu ja linha de talvegue é inclinada de 450 sob a t1orizontal. Se fizermos um corte longitudina l ao vale, segundo a linha V-V. teremos a representação em perfil desta linha, com relação à qual se posicionam as camadas em suas diver- sas posições particu lares, conforme a f igura 3.1 (BONTE, 1958). A interseção do traço do plano de estratificação no plano horizontal com as horizontais de cotas, 30, 40 e 50 nos dão t rês pontos que correspondem, no plano horizontal, a 6 pontos situa- dos dois a dois nas curvas de nível respectivas 30, 40 e 50. O vértice da curva de interseção é dirigi- do pa ra jusante do vale . A inclinação das camadas é conforme a pendente do vale e inferior a ela (11'). A mesma construção mostra que a cu rva de interseção (1 1) t em a mesma feição das curvas de nível e as corta obliquamente. com uma abertura menor. O vértice da curva de interseção é diri- gido para a montante do vale. A inclinação das camadas é contrária à pendente do vale (Ili'). A curva { 111) tem a mesma feição que as curvas de nível e as corta obliquamente com uma abertura maior. O vértice da curva de interseção é dir igido para a montante. Camadas verticais (V'). A curva de interseção {V) é uma linha reta. A superfície topográfica não influencia a re- presentação em plano das camadas vertica is. J t r r r i .• ' • Padrão de afloramento de camadas inclinadas 27 CD-------50 _J..-;-_ ___ -----4) V V ----20 -s)J SEGUNDO A. BONTE - t958 Fig. 3.1 A inclinação das camadas é conforme a pendente do vale e superior a ela (I'). A interseção do t raço do plano de estratificação no plano horizontal com as horizontais de co tas, 30, 40 e 50 nos dão t rês pontos que correspondem, no plano horizontal, a 6 pontos si· tuados dois a dois nas cu rvas de n ível respectivas 30, 40 e 50. O vértice da curva de interseção é dirigido para jusante dovale. A inclínação das camadas é conforme a pendente do vale e inferior a ela (//'). A mesma construção mostra que a curva de in terseção (11) tem a mesma feição das cur- vas de- nível e as corta obl iquamente, com uma abertu ra menor. O vértice da curva de interseção é dirigido para a montante do vale. A inclinação das camadas é contrária à pendente do vale(//!'). 28 Prática de geologia introdutória A curva ( 111 ) tem a mesma feição que as cwvas de n ível e as corta obl iguamente com uma abertura maior. O vértice da curva dé interseção é dirigido para a montante. Camadas verticais (V'). A curva de interseção (V) é uma l inha reta. A superfície topográfica não influencia a representação em plano das camadas vertica is. Camadas horizontais (H'). O traço do plano de estratificação no plano vertical é a horizontal de cota 25; a curva de interseção (H) no plano horizontal é a curva de nível de cota 25. Camadas paralelas à pendente do vale (P'). A cu rva de in terseção (P) é formada por duas ramificações que teoricamente são paralelas à linha de talvegue. Se o traço do plano de estrati f icação no plano vertical é confundido com a li· nha de talvegue, a curva de interseção no plano horizontal é representada pela reta V- V. Método de defin ição da l inha de afloramento em mapa O padrão de afloramento de uma camada inclinada pode ser estabelecido desde que se dis- ponha de mapa t opográfico, d ireção , mergulho e esteja locado pelo menos um afloramen to da ca- mada. Todavia, isso é poss ível somente se a camada for plana. A Fig. 3.2 ilustra o método. O p lano da camada aflora em X. Os intervalos são representa- dos por espaçamentos de 100 metros. A camada tem posição N 90º E; 200 S. É possível determi· nar a posição da camada em qua lquer lugar do mapa. Trace a i inha SS' através do afloramento X, paralelamente à di reção (N 90º E). Observe que estando o a-floramento na cota 800, em qualquer lugar desta linha a camada vai estar a 800m . Trace AB perpendicu lar à direção da camada, a qualquer distância que considerar conveniente; C é a in tersecção de AB com SS'. A part ir de C t race um ângulo corresponden te ao mergulho da cama· da, no caso 200 . CE corresponde ao mergulho da camada em seção transversal. Ao longo de SS', a partir do ponto C, faça divisões correspondentes aos intervalos de 1 OOm (iguais aos da curva de n ível), usando a mesma escala do mapa. Fig. 3.2 - Se um horizonte estratigráfico em x aflora com posição N 9CP E; mergulho 2rP S, o padrão de aflora· menta é mostrado através da linhi, contlnua passando pelos c/rculos. (baseado em BILLINGS, M.P., 1972). ... ' • • • • • ' ~ .. • ~ • ' 1 " • ' • • • ' ' ' -t ' • ' ~ ~ • -• t -' " Padrão de afloramento de camadas inclinadas 29 A partir de cada ponto, que corresponde a 1 OOm de intervalo, t race linhas paralelas a AB de forma a interceptarem a l inha CE. As interse.õ~s são~ontos no plano da camada com espaça- mento de 1 OOm. A partir dessas in terseções, trace linhas paralelas a SS'. Estas são linhas com espa- çamento de 1 OOm relacionadas à camada. Cada ponto onde interceptam curvas de nível com a mesma altitude corresponde ao afloramento da camada. Ligando esses pontos, fica estabelecido o traço da camada no mapa. , A Fig. 3.3 ilustra um segundo método de definição de linha de afloramento, em que não se util iza rebatimento, procedendo-se de forma di reta: a) - selecione dois pontos de um afloramento que interceptam a mesma curva de nível; b) - trace uma linha através desses dois pontos. Esta é uma horizontal do plano da cama· da ou uma linha de direção e o seu valor é o mesmo da curva de n ível; e) - ache outro ponto onde o afloramento corte outra curva de nível; trace através desta uma linha de direção; o valor desta segunda linha de direção, da mesma forma, corresponde ao da curva de n ível; d) - t race todas as linhas de direção. Observe que quando são t raçadas duas linhas de dire· ção todas as outras são conhecidas e que todas as t raçadas em interva los verticais correspondentes são eqüidistantes; e) - trace linhas de direção ocupando toda a dimensão do mapa (com o mesmo intervalo vertical que aquele das curvas de nível ) ; f ) - após registrar os valores de cada linha de direção e sendo os valores das curvas de n í· vel conhecidos, marque no mapa as interseções onde cada linha de direção corta a curva de nível correspondente. Estes são pontos de afloramento da camada; g) - complete o afloramento, ligando os pontos. Há duas importantes regras (a validade das mesmas deve ser t estada nos exercícios) a se· rem observadas ao se l igarem os pontos: 1 - a l inha de afloramento pode cortar somente uma l inha de direção ou uma curva de nível onde intercepta linhas de igual va i or; isto é, deve passar sobre ambas ao mesmo tempo. Uma linha de afloramento não pode cruzar qualquer linha de direção ou qualquer curva de nível, exce- to no ponto de'interseção; · 2 - a linha de afloramento deve dirigir-se diretamente ao ponto adjacen te. É úti l ter em mente a presença e a posição provável de curvas de nível e de l inhas de d ireção interpoláveis. N ' ' .... .... ', ' i o 150 ' g ' 1 y - ' 1 ' ' ' 1 -- \ \ 1 ' 'l!So - ' 1 \ 1 1 -- ' ,.. \ ,.. .. .... 1 ' o o ... ' \ ' N ', ' o o \ I 1 --- 1 ,' / / / I 1 / / '/ I ' / 1 ,/ I 1 f / I , -- _ .... / I -- / I I o !:! ,.. Fig. 3.3 - Definição da linha de afloramento de camada por método direto. (Baseado em PLA TT e CHALL/NOR, 1954) .. Nesse desenho, são dadas duas partes do afl oramento de uma camada represen tadas pelas l inhas contínuas; foi adotado o seguinte procedimento: 1 - foi t raçada a l inha de direção de 180m através de AB; 2 - foi traçada outra linha de 150m passando por C; 3 - conhecida a direção da camada e os in tervalos horizontais, traçam-se as demais linhas de direção até os limites da área do mapa; 30 Prática de geologia introdutória • > 4 - os pontos a, b, ç, d, e• f, e g permitem completar o afloramento. , Note-se que o afloramento do f31a1'o··de uma camada não precisa ser cont ínuo dentro 1os limites de um mapa; ele pode aparecer como i lhas ou porções isoladas. O mesmo aplica-se às curvas de nível que podem ser consideradas como afloramentos de planos horizontais. Mas nem as l inhas de d ireção nem as curvas de n 1'vel podem apresentar extremidades "perdidas" . Observe-se também que o plano de uma camada pode ser determinado conhecendo-se a posição no espaço de três pontos quaisquer nele contidos. O mesmo ocorre quando se dá um ponto de afloramento da camada com o registro da direção e mergulho, ou somente do mergulho. Três pontos de um plano da camada numa mesma curva de nível definem uma linha de direção mas não fornecem o mergulho. Como pode ser mostrado acima, a direção e valor do mergulho verdadeiro e do mergulho aparente podem ser obt idos medindo-se a distânciQ entre duas l inhas de di reção. Assim, na fig. 3.3, WX ou VX ou qualquer outra reta perpendicular à direção mostra que o mergulho é de 1 /8, segun- do a direção Oeste. O comprimento de MN mostra que, naquela direção, o mergulho é de 1 /9. Problema dos três pontos Resolução de problemas dos três pontos é o inverso daquele da construção da linha de afloramento de camada. É possível calcular o mergulho e direção de uma camada, se a posição de três pontos da camada são conhecidos e se a camada é verdadeiramente ,um plano. ( o l e 9o 110 ( b l N A' IO!!o - - - 1100 ' ºº '" Fig. 3.4 - Método dos Três Pontos. Dá-se a altitude de um plano. O mergulho e direção podem ser determinados. A Fig. 3.4a mostra a resolução de um problema simples. Corresponde a um mapa em que é dada a altitude de três pontos da camada (A, B e C) . A direção de um plano corresponde neste caso a AB. O mergu lho é perpendicular à di reção, nesse caso para SE. Traça-se uma perpendicular de C a AB, a interseção é D. Para se determinar o valor do mergulho,um triângulo de resolução é definido, cujo eixo corresponde a DC. Traça-se CF perpendicularmente a DC. A diferença de alt itu· de entre os pontos C e D, 180m, é registrada. na mesma escala do mapa, ao longo da linha CF. O ângulo CDF, corresponde ao mergulho. Na Fig . 3.4b, ou tro problema é resolvido. Os três pontos estão definidos. Algum ponto, a ser determinado, entre B e C, terá a mesma altitude que A (1.050m); a linha ligando esse ponto com A, corresponderá à direção do plano . O ponto desconhecido pode ser locado : 5Sv -~ ~ A lt itude de A - Altitude de B A lt it ude de C - A lt itude de B Distância BD éJC._ Distância BC -::;:..., , l ·<'W em que D é o ponto a ser determinado. Resolvendo a equação, obtém-se BD = 1.1 OOm. Esse val or é lançado a partir do ponto B, usando-se a mesma escala do mapa. AD é a direção do plano. O mer- gulho pode ser determinado como na Fig. 3.4a. r ·, ' • ' ' • Padrão de afloramento de camadas inclinadas 31 Exercício Resolvido 3.1 N \J 9 Exercfcio resolvido - 3.1 - Foram feitas sondagens em A, 8 e C que atingiram uma camada de carvão. Em A a camada situa-se 400m abaixo da superfície, em 8 e C a 300m. Determine a direção e mergulho da camada. Em que profundidade a camada será encontrada através de sondagens nos pontos D e E? Resolução: a) - Traçar as horizontais faLendo a t riangulação~. dividindo os espaços entre dois vértices de mo· do a conter o terceiro vértice. Desse modo, fica estabelecida a direção da camada de carvão; que é N 28º E. b) - O mergulho encontrado para a camada de carvão é de aproximadamente 1 :7 (80). c) - A camada será encontrada em D e E a 490m e 400m, respectivamente, abaixo da superfície topográfica. 32 Prática de geologia introdutória Exercício Resolvido 3.2 N t ~º ' <eº ' o () 9,_ _ __..._ __ I yO m Exercfcío resolvido - 3.2 - O topo de uma camada aflora nos pontos A, 8 e C. Qual a direção da camada e o valor do mergulho? Qual o valor do mergulho aparente na direção S 75 W? Trace o afloramento do topo da camada. Resolução : a) - A direção da camada é aproximadamente N 90° E com mergulho verdadeiro de 1 :5 para S. b) - O mergulho aparente na direção S 75 W é de 1: 18. c) - O .afloramento do topo da camada está t raçado no mapa. , ~ • • ~ 1: ,, ' - -• ~ ~ Padrão de afloramento de camadas inclinadas 33 Exercícios propostos 3.A) - Os mapas a. b e c mostram vales. cujas cuNas de nível têm espaçamento de 30m . Em cada um está indicado o afloramento de uma camada nos pontos igualmente referidos por a. b e c. Complete o afloramento da camada e determine o gradiente do vale ao longo do talve- gue. 300 1 ( o ) 300 ( b) ( e} 34 Prática de geologia introdutória 3.B) - A base de uma camada de arenito aflora em A, B e o topo em C e D. Defina o afloramento da camada. .. - - -300 - - --- -~~~330~--- -~~~350-~~~~ 3 0 o 300 600 m 1: • t: \ ! • H l · 1 1 h 1 '4 ! ' --..: Padrão de afloramento de camadas inclinadas 35 3.C) - O topo de uma camada aflora rao pon to O indicado e sua espessura é de 15 m. Complete o seu afloramento. o /~ ~ / o E o 36 , \ Prática de geo logia introdutória 3.D) - Não é dada a escala . Um aren ito com 25m de espessura, descansa sobre um calcário de 75m de espessura. A base do arenito aflora em A, B e C. Complete o afloramento do areni to e do calcário. o Q o \() ' '"' .. .. Padrão de afloramento de camadas inclinadas 37 3.El - Na área representada pelo mapa, foram executadas três sondagens verticais que at ingiram uma camada de carvão nas profundidades indicadas. Execute uma seção através de D na direção do mergulho verdadei ro , mostrando a posição dessa camada. E º.-, co l{) Q) .. "- '"') o.: <./1 z· o (/) __J __J w o 'O e :, e,, e, '--~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-' ~ 38 Prática de geologia introdutória 3 . F) - Uma sondagem vertical em D revelou a seguinte sucessão de rochas: Aren ito Fàlhelho Siltito Folhelho grafitoso Conglomerado Calcário 35 metros 15 metros 100 metros 75 metros 25 met ros 125 metros Pede-se estabelecer 1 :1 O Sul. o mapa geológico, considerando que o grad iente das camadas é de f r 1/ J ~ '\, I I I Li / / / i,· / / / " / \ / / I / I / / / / / I / \ \ \ / / \ / \ \ I 1 I I I _...-·- -- · -- 60 . ........ . , . ....... \ - . / . '- ·- ·-. ( ." _.,.., / . l " ..,o I ' / \ , . ./ 1 '\_ \ / \ \ / / .. / / / / / / I I / o 1~0 / 1 , •.• 1 "' , · / / / I / / / I / ....... . ...__ / / / / Segundo ELUSON,S.P. Jr; 1958 '· " '\ 1,0 . ..- / I N í .--·- ,/ ·' .., / . ' . i Padrão de afloramento de camadas inclinadas 3.G) - Construa uma seção geológica ao longo de A-8. A ESCALA 1 : 20.000 -- -1 -- - ! --- ' \ o ~ / 1 1 I f / / 1 \ 1 1 ) <-J$> ~ ~ - / _ ,.... / ,.... ,.. oº ~ f 1 \ \ 1 1 1 ' o o ,.., 1 I []][[] 2 '- \ '- / ,.. / f \. ....... ____ _ ...... ._ - -- I> / .--- .,. / .,.. / / / _,... D 39 B / ..,.. -- / .,... .,. / / / .,. / / ,.... ,.... / / 40 ' Prática de geologia introdutória 3.H) - O reconhecimento da área do mapa revelou que as camadas são horizontais. Verificou-se também que o ponto A possuí cota de 950 metros. As litologías encontradas foram: No ponto A: Arenito No ponto B: Contato Arenito-Síltíto No ponto C: Contato Siltito-Marga No ponto D: Contato Marga-Argilito No ponto E: Contato Argilito-Calcário As curvas de nível são de 100 em 100 metros. Pede-se completar o mapa geológí co e fazer o perfil XY. ~oundo C AC. VAAAJf:() , 1983 -- --- - ·-----··-·--- --- " Padrão de aflo ramento de camadas inclinadas 41 3.1) - Os pontos A e 8, e C e D são, respectivamen te, pontos de topo e base de uma camada de aren i to . Pede-se : Completar o afloramen to da camada. - Sua espessura estra ti grá íica . I of\ - ,;; \ ,! D Segundo C. A. C. VARAJAO , 1983 ) 500m 42 Prática de geologia introdutória 3 .J) - Desenhe as seções geológicas X-Y relativas aos mapas a seguir. B ESC . I • 20000 / ~ ~ ~ / ~/-'-- -"-''--~-'-- .,..,. ..... --; / ,., / - -;; - --~-,-"-'---,,--'-,,~"'--'--.---t ~ ____/ - __ .,.. ....... ~~'-.....----'C...,. ............ - ..... _._--; _ /_ --/~ / / /.,...e-~~- - ;,-- - -,,, - -z''--''--...-~--,-~-,.,.... ....... --,- ..... _,.-~__,.--; .,...,__ - - ,... .<::.. _,,.c....1~,,,..;:...L.-,--1---,-_,J.:.--,__JL.._-.--L-,,--.1--,---1 ESC. I• 20000 • • ' ' N ~ I~ • ~ ' ~ ~ -~ N 43 4 - DESCONTINUIDADES ESTRATIGRAF ICAS Rochas sedimentares têm sido depositadas em d iversos ambientes através da histó ria da Terra e estes sed imentos, quando preservados nos fornecem valiosas in formações relativas ao passado do nosso planeta. Estes registros, no entanto, nem sempre são completos e mesmo em esc::ala pequena é di fi'cil encontrar uma continuidade sed imentar perfeita, devido ao fato de que tais interrupções são muito freqüentes Na verdade, estes lapsos na sedimentação cobrem uma maior magni tude de tempo geológico do que o referente aos materiais existentes. Quando as rochas. si tuadas abaixo de uma superfície não estão em continuidade temporal e sedimentológica com rochas si t uadas acima daquela superfície, dizemos que tal feição caracteriza uma descontinuidade estratigrá fica. Esta noção relaciona-se com o estudo das relações existentes entre o conjunto de estratos superior e inferior à interrupção sedimentar. Sob este aspecto enqua- dra·n ·se os conceitos de concordância e discordância (paral elismo e não paralelismo). atendendo sobretudo ao aspecto geométrico; destas relações aparecem os termos paraconformidade, discon- formidade e discordância. Um outro aspecto da questão seria o estudo dos materiais eliminadospelas atividades erosivas. su rgindo então os termos lacuna, hiato, vazio erosional e d iastema. Tais termos serão defin idos a segu ir: Paraconformidade Segundo Dunba r e Rodgers (paraconformity , 1958) a paraconformidade é a desconti- nuidade est ratigráfica em que se mantém o paralelismo entre os materiais inferiores e superiores, a superfície é como um plano de estratificação , sem que seja necessária a presença de erosão. O termo foi traduzido para o castelhano ( 1963) como discordância estratigráfica (fig. 4 2). PARACONFORMIDADE Segundo DUMBAR e RODGERS . 1958 Fig. 4.2 - Paraconformidade 44 Prát ica de geologia introdutória Disconform idade É a descontinuidade estratigráfica em que os materiais superiores e inferiores man tém um paralel ismo , mas a superfície de interrupção é uma superfície erosionada (disconformity, segundo Dunbar e Rodgers, 1958). Os estratos não sofrem nenhum movimento que altere a incl i- nação original ânterior à descontinu idade. O termo foi t raduzido para o castelhano como discor- dância erosional (1963) Fig. 4.3 . DISCON FORMIDADE Segundo DUMBAR e RODGERS , 1958 Fig. 4.3 - Disconformidade Discordância Os conceitos de concordância e discordância têm sofrido m odificações desde que se definiram . Hutton (1795) foi o primeiro que usou o termo discordância (unconformity), referi n- do -se. sob o aspecto geométrico. à falta de paralelismo entre formações superpostas . Posterior- mente, desde o in ício do presente século, começou-se a relacionar o termo mais no sentido de desconti nuidade estratigráfica . sem que fosse imprescind ível a fa lta de paralel ismo. No presente cap ítu lo o termo discordância será apl icado no seu sentido ori ginal de descontinu idade estratigráfica em que os materia is que a del imitam não guardam paralelismo entre si. Durante o tempo que abrange a descont inuidade representada por uma d iscordân cia, tem que ter havido um movimento que deformou ou moveu os materiais já sedi mentados (an - gular unconformity, segundo Dunbar e Rodgers. 1958) . As figuras 4 .4A e 4.48 mostram exem- plos de discordâncias. A primei ra delas mostra materiais deformados que sofreram um processo erosivo que aplainou o relevo. A segunda most ra uma superfície q ue conservou restos deste relevo, que existiu antes do rein ício da sed imentação. O termo foi t raduzido para o castelhano como discordância angular (1963) Fig. 4.4 . . 4 - A -A. DI SCORDANClA - B. DISCOROANCIA COM PALEORELEVO Segundo DUMBAR e RODGERS • 1958 Fig. 4.4 - A. Discordância - 8. Discordância com paleorelevo Descontinuidades estrat igráf icas 45 Pode-se ainda inclu ir den1ro das discordâncias o concei to de incon formidade {noncon- formíty, no sent ido de Dunbar e Rodgers, 1958), quando um con junto de materiais estratificados descansa sobre outros que não o são, sendo estes ígneos ou metamórficos. O termo foi traduzido para o castelhano como discordância litológica, ( 1963) Fig. 4.5. I NCON FOR MIDADE Segundo DUMBAR e ROOGERS , 1'958 Fig. 4.5 - Inconformidade Lacuna, Hiato, Vazio Erosional , Diastema A ausência, por não sedi mentação de materiais que deveriam se encontrar entre a base e o topo de uma interrupção sedimentar denomina-se hiato; navendo erosão durante este mesmo lapso de tempo-;leva o nome de lacuna. Se no tempo transcorrido entre a interrupção da sedimen· tação e seu posterior reinício não houve nenhum outro fenômeno. a lacuna será equivalente ao hiato. O conceito de vazio erosi onal representa os materiais sed imen tados e posteriormente elim inados. O vaz io erosional se detecta por anál ise li tológica enquanto que a determinação do h iato se rea li za por técnicas cronoestratigráficas. A f igura 4 .1 representa estas possib ili dades. As formações X e Z delimitam respectiva- mente a base e o topo da interrupção. O espaço E1 seria ocupado pela formação Y se ela houvesse sedimentado duran te o tempo ty, o que representaria em A o hiat o. Neste caso . a lacuna é igua l ao hiato . . O espaço E2 formou -se ao ser eliminado por erosão os materiais do topo da formação X, no tempo ty, e representa um vaz io erosional. Em B, durante o mesmo t empo que em A , estão os espaços E 1 e E2, exist indo a relação: Lacuna = Hiato + Vazio Erosional , donde se deduz que Lacuna ;;;, Hiato. No caso em que o tempo transcorrido durante a interrupção sed imentar seja relativa- mente cu rto, e que o vaz io erosional seja igual a zero, a descon t inuidade recebe o nome de días- tema. 46 Prática de geologia introdutória L ACU NA HIATO <l: E1 o z g 1- A :::, t ~ B <l: (.) <l: <l: :z: <l: I 2 .J :::, (.) <l: .J Fig. 4 . 1 - Conceito de hiato, lacuna e vazio erosional Critérios para reconhecimento de descon tinuidade estratig~áficc1s . Os principais critérios úteis para reco"lhecer a existência de descontinuidades estratigrá- ficas podem ser agrupados em: litológicos, paleontológicos, estruturais e geomorfológicos. Critérios Litológicos Uma mudança brusca na lito logia pode signif icar uma descon tinuidade, porém deve-se ter o cuidado de observar se a mudança não é devida à mudanças bruscas no regime de sedimen- tação, como por exemplo no caso dos turbiditos. O aparecimento de um conglomerado na base da unidade superior, assim como a presença de seixos pertencentes à unidade inferior, são ind icativos de existência de uma fase erosiva entre as unidades litológicas. A abundância de nódulos fosfatados e ma1ganesíferos podem indicar períodos sem sedimentação, assim como a presença de materiais de alteração t ais como lateritas e argilas de descalci f icação podem ser critérios li to lógicos de descontinuidadçS estrat igráf icas. Critérios Paleontológicos A existência, em dois estratos sucessivos de fósseis correspondentes a idades muito diferentes, é um critério de descontinuidade. Este critério é básico no caso das paraconformi- dades pois, na maior parte das vezes,não existem sinais de outro t ipo. Critérios Estruturais A fal ta de pa ralelismo dos estratos em uma descontinuidade faz com que a mesma seja faci lmente identificável. A interrupção sistemática de falhas ao longo de urria mesma superfície, da mesma forma que a interrupção de diques sem que metamorfoseiem os estratos superiores, são indícios de descontinuidades. Descontinuidades estratigráf icas 47 Critério Geomorfológicos O principal ind icador geomorfológico que marca uma interrupção sedimentar é a presença de superfícies de erosão formando paleorelevos. Outros Critérios Uma mudança brusca no grau de metamorfismo em ambos os lados de uma supert ície pode ser indicativo de uma descontinuidade estratigráfica. Também a determinação de idades absolutas constituem um valioso cri tério auxi liar, que permite não somente iden tificar as inter- rupções sedimentares, mas em casos concretos, pode precisar a magnitude temporal da interrupção. 48 Prática de geologia introdutória Exercício Resolvido 4.1- (Baseado em PLATT & CHALLINOR, 1974). I ARGIUTO 2 CONGLOMERADO 3 FOLHELHO 1 \ 4 ARENITO CONGLOMERÁTICO 5 ARENITO } , , CARBONIFERO 6 CALCARIO 1 · . . ·11 1• 1 • 1 • · , · • I • 1 5 6 CAMBRIANO N t - V '- Descontinuidades estratigráficas 49 Na área indicada no mapa, há dois grupos de rochas separados por uma discordância, que é uma superfície plana e para a qual podem ser traçadas linhas de direção, como indicado. O mer· gulho é de 1 :20, 700 SE. A série superior consiste de aren itos e calcários e os planos das carnadns apresentam ames· ma direção e valor do mergulho que o da discordância. Além disso, a l inha de direção 210m da dis· cordância é coincidente com à inha de direção 240m para o topo do arenito, indicando que o úl· timo tem uma espessura de 30 metros. A espessura vertical do calcário não pode ser determinada, pois somente a sua base aflora na área, mas a camada atinge mais de 90 metros, como indicado na seção. A seqü@ncia inferior consiste de argilitos, conglomerados, fo lhelhos e arenitos. As linhas de direção lançadas para os planos que separam essas camadas mostram que o mergulho é de 1: 5 W. A espessura vertical do arenito não pode ser determinada, pois somente a sua base ocorre na área, mas a camada atinge espessura vertical superior a 90 metros, como indicado na seção. A linha de direção 210 metros para o topo do folhelho coincide com a linha de direção 90 metros para aba- se. o valor da úl tima sendo de terminado traçando-se linhas de direção perpendiculares ao mergu- lho, a intervalos de 130 metros a partir daquelas já definidas pelos afloramentos. A espessura verti· cal do folhelho é, portanto, de 120 metros. Da mesma forma, a espessura vertical do conglomerado é de 180 metros. A espessura vertical do argilito não pode ser determinada, pois somente o seu to· po ocorre na área. mas atinge uma espessura vertical superior a 60 metros. Preparação da Seção A seção é desenhada ao longo do bordo Norte do mapa. 1 - Desenhe a seção topográfica projetando os pontos onde as curvas de n ível fazem in· terseção com a linha da seção nas alt itudes corresponden tes; 2 - Desenhe o plano de descontinuidade, projetando, como antes, os pontos onde as li- nhas de direção desse plano fazem interseção com a linha da seção; una os pontos projetados; 3 - Da mesma forma, registre a base do calcário, projetando. corno antes. os pontos onde as l inhõs de dif'eção pai a e:,:,~ µlcmu í<:1 Ler11 interseça'o com a li nha da seçao; una os pontos projeta· dos; 4 - Do mesmo modo, desenhe, um por um, os planos da seqüência inferior prolongando as linhas de direção através da seqüência suµerior até a linha da seção; após projetar os pontos de-- interseção. una os pontos projetados. Descrição a) - Sucessão Seqüência Superior (Carbon!fero): Calcário .. ....... .. . . . •• .. . •.•....... . Arenito .......... ..... ..... .......... . Seqüência Inferior (Cambriano): A renito ..... .. . .. .. • ................ .. Folhelho ....... ....... ... ............ . Conglomerado .. ... . .... .. ............ . Argilito ... . ....... ..... .. . . .. ..... . • . . b) - Estrutura Espessura Vertical 90m (unidade mais nova) 30m 60m 120m 180m 200m (unidade mais antiga) 1 - As camadas da série superior (Carbonífero) mergulham 1 :20 E. 2 - As camadas da série inferior (Cam briano) mergulham 1 :5 W. c) - Topografia e Relações com a Estrutura 50 Prática de geologia introdutória O relevo mais alto (270m), situado ao Norte do maoa é constituído de calcário. Um vale. cujo talvegue tem rL1mo NW-SE, erodiu a série superior e irnplantou-se sobre a inferior. Da mesma forma. um vale tri bLJtário que posiciona-se de Norte a Sul, desenvolveu -se até a série inferior. d) - História Geológica 1 - Deposição da série inferior em condições marinhas. do argilito oara arenito. 2 - Soerguimento e basculame .. to do conjunto, seguidos de erosão. 3 - Submersão e deposição da série superior, do arenito para calcário. 4 - Soerguimento e basculamento do conjunto. seguido de erosão subaérea e desenvol· vimento da morfologia presente. V V V \....., 0 u v ' \J Descontinuidades estratigráficas Exerc ício Resolvido 4.2. - (Baseado em PLATT & CHALLINOR, 1974). a. ' I ' / ' 1 .,. - , / ' / \ I \ I + \ ,' + t \ 1 ' ' \ I ' J 1 \ / / /- .... , / ' I \ \ ' \ ó- º \ \ \ \ I / I \ ' t + + + + + + ...... t""""l + 1' + \ + ' \ + + \ \ \ \ + ,.,. ~ + + E---=-l 1·· 2 \ 1 1 3 I 1 1 1 \ \ \ \ \ ' \ \ \ " ' " \ '\ '\ \ + t + ... , 4 Sequência Inferior ~º \ 1· ..... ·~ 5 1 \ \ \ .·. \ I I / 1 1 \ \ \ " \ '\ :. ' , / ( ,-- / :. ,\ '- ,_ --- 90 - - - ------ - - o ~ + .... / 210 I I 6 7 Sequência Superior 1. Conglomerado 6- Argilito ..... ..... ........... ..... ..... + .................. ..... ' ' \ " " ---- ---::..- -- + + + -.._ .._ + + ..... - ~ + N i 2· Argilito 7- COlcório seg • Plott,J I, 1974 3- Arenito 4- Folhelho 5- Arcós10 51 52 Prática de geologia introdutória Geralmente, é impossível seguir o afloramento do plano de uma camada por distâncias grandes. Freqüentemente, a área encontra-se coberta por vegetação e por vários tipos de depósitos superficiais, tais como aluviões, solos. etc., reduzindo, em conseqüência, o número de exposições. Não obstante, um número considerável de evidências pode ser obtido de exposições isoladas (leitos de rios, escarpas, pedreiras, poços. minerações, etc.) suficiente para construir-se um mapa geológico da área. Evidências complementares podem ser obtidas através de feições fisiográficas. O objetivo deste exercício é o de mostrar o método de construção de um mapa de uma região. Note-se que a fidelidade de um tal mapa depende do volume de evidências disponível e da c:Jmplexidade das estruturas. O problema consiste em completar o mapa geológico com base nas informações forneci· das. No mapa 4.2a um argilito faz conta to sucessivo sobre o arcósio, o folhelho e o arenito. indi· cando uma discordância na base do argilito. Para çompletar o mapa, será necessário primeiro defi· nir a linha de afloramento da discordância sobre toda a área e, para isso, é necessário determinar a direção e o mergulho da base do argilito. Duas linhas de direção podem ser traçadas para esta su· pertície: a linha de direção 150 metros na parte Oeste do mapa e a linha 120 metros no centro da área. A base do argilito, dessa forma, aflora nestes pontos e sua linha de afloramento é most rada no mapa 4.2b. Note-se que o contorno dos Vs dirige-se para a montante dos vales como tarr.'..-ém contorna o espigão do relevo a Este do Vale. Neste caso, a posição pode ser determinada, interpo· lando-se linhas de direção com intervalo de 15 metros. A partir do exame do afloramento do plano da camada, pode ser visto que. em cada caso, três linhas interceptam no mesmo ponto, ou seja, a curva de nível, a linha de di reção e o aflora· menta. Isso é o que sempre acontece, sendo impossível para o plano da camada interceptar qual· quer das outras duas linhas, exceto em seus pontos de interceptação. Da mesma forma, o plano da camada entre o argilito e o calcário pode ser mapeado, com base nas linhas de direção 1 50 e 180 metros. Para as camadas restantes, pode ser lançada uma linha de direção no contato entre o fo· I helho e o arcósio, na curva de nível de 60 metros e também em 120 metros, enquanto que, na cota 150 metros, ela tem que ser interpolada. O afloramento do plano da camada pode ser, então, completado como anteriormente. Semelhantemente para o plano da camada entre o folhelho e o arenito, podem ser traça· das linhas de direção nas curvas de nível com cotas de 60 e 120 metros. Para a cota 300 metros a linha de direção terá que ser interpolada, permitindo. então. o desenho dos afloramentos. Descontinuidades estratigráficas 53 Exercícios propostos 4 A) - Faça a seção ao longo das direções A-8 e C-D. Com base nas feições observadas. descreva a história geológica, estabelecendo as ordens dos eventos geológicos. ç_ , A l ' -~ I 1 1 /-./v i'I ,/.3()0 1 /·.:-" ·: v V ' I', r-........_ J Jl·. · :··.> V V ~ 1 I ~ ~',, i.,v ~ 1 / :::.: :;·~ 1 _ _ ___ -_ --_ .... _--_,~,,_~rrrttt'f"1v--!~ ~~V~ \:~ ((1L:::. .. ~.·::. V: V' t'" T'- ,-. ... ~ ~ • ·.: V V ,-- i' t-rt- L,, ..,. •.', \·· :·: V V V r r- ..... ~ . j"::;""" t.- · •, 0 í.t V V I~ " . . -. ·ii '<>,,~)~:: < , '·. ·. '. • V - 0 : • : ...... :.:V V V ' V S .... -:-.'-~:,,.. ' . ' ' ' V V v':'°· , , · ·. ' '\ l) . . ' • ' \I V f---- - - --- ----'_,,_,, ·:: ·_ .. vv v / :·.:~.:·· .·.·.'_-: ·v vv 7: v v v D \ ~ · '. a· • • - • : . \, ~ • •. ·. • • • V V V U· ' . . V V ...... ·/ I' : . ' . . : . V V V t---- - - ----- - --\1 ' ... , . ·. ·, .. , 'J ,.· • . • V V ~~ ~'/ ., .• V V ~ N - - - - - - - - -----', ·~ 1 V V _.,~_· --·'v ......... '- • • •. • V V V . - -___ 0-_ _ _ '-1--- ----/-,.-<-/- .J..J.,] ' ;. >: - - - ----f-- - --- - -f-}- - ---"-J, ... 8º • • V r-- --- -----;~::.S:---- ----j'--------(• ~· , V y ' ' V '-'--15°~/ 20.7 \ ·· · · ·IV v r------;:-----t::t=~~~- ----L- -\\·· · .. • ·. V \. / / . . j--- ------j~l:;9-:o _'.'S; 'v:;;/~::::;'f-------- ---\\/ : .. ·· : ~ - ~~ 1\ '\ " \ \ f\ ~ 11 1 ' -' ~ . ' ~ ,' t \ ' . : . · •• • . . ~ · .. :. .....:.....· 18°~ ' l ~P-----;;,/ -------=-=-------"' ~ "l\ Í\ '>----------- ----;'/ . .' i2··· · . .': / . -:---=-+ .. . . . ' . 'B . . ' ... . . ) L egendo V V V V V V V V D . . . . ~ • ~ § ! ...., 54 Prática de geologia introdutória ·~ ""' 4.B) Faça uma seção geológica ao longo de A-8. Os valores ao longo da linha indicam cotas à su- w perfície do solo. Leve em conta o fato da seção não ser ortogonal à direção das camadas, na correção dos ;nergulhos aparentes. Segu ndo ELLISON, S. P Jr , 1958 lií,;, 4.C) lo,,; ...... '- """ ....... \.., ..._ ...... ,.... ,.... '- ....... ...... '- ...... ....... ..._ \.., '- \..; \...., '"" '- \.,,; \... ....... \...., .._ '- .._ \,,., ....... '-' .._ _. ........ '-' '-' ....... Descontinuidades estratigráficas 55 Não é dacla a esca la. Nos pontos A, B e C aflora urna camada de areni w; nos ooncos X. Y e Z aflora uma outra camada. de carvão. Complete o afloramenio das camadas. r- . ...... ·, . ' · '· ' '· ,. ' ·, "· ,. " "· '\ \ , . ' \ ' '· ..... . '-. ...... ·, '- ' ·,. '· ' ·,+ \ \ ·,. y · , ·, '-., . / / / / ~ºº - , / I ./ / I / / / / I I / ./ / ,.,. Eiºº -,,... - - \. ,/ + _.,.100 - · - ..._ / / ./ z / + I X / / / / / / oº 'õ / +- - . A ,,... .- . ....... '\. I f ( ..-900 - ', / ' / ' '\ Segundo ELUSON, S P. Jr ; 1958 ' \ \ \ 1 1 \ . . 1 '+ \ B '\, '\ \.i '\ '· I 1 '· 1 \ 1 \ \ \ \.. . __.! / I I ! \ \ \ \ 1 ,. 1 I ' ·, / --· \ \ \ 1 \ I ; 56 Prática de geologia introdutória 4 .D ) As f iguras abaixo são exemplos teóricos para a determinação de idades relat ivas pelas descon- t inuidades. Organize as lit ologias em ordem decrescente de idades. N s V V r. V V o o o o o o o o o V o o o o o o o < o ( o o o o o o o V o o o o o o o o o ' V . V + + .,. + + + + V + .,. + + + + + + + V + + + + + + + + + + + + .. + + + + .,. V + .. Segundo KARFUNKEL, 1985 D . D D D Ll 2 3 4 5 NW SE .,. + + + -t T + + + + + + Segundo KARFUNKEL, 1985 2 3 4 5 v \,,.., V 'v u V \.....1 1...., V V v v v V Descontínuídades estratigráfícas 57 4.E) Como no exercícío anterior, determine as idades relativas, organizando as li tologias em ordem decrescente de idades. N , ___ _ V V V V V V V ·---- --o o o o o o o o o o o o o o - Segundo Korfunkel , 1985 E ·-V V .-~ . + 1' + ' L'::. ~ 2 V Segundo Korfunkel, 1985 r-·~ 1 • • [__ ' 2 V Q ~I._I g 3 4 5 V V V 3 4 5 s w 6 58 Prática de geologia introdutória 4.F) Determine as idades relativas e identi fique o erro presente no desenho. + + + + + Segundo KARFUNKEL, 1985 2 3 ,- - - -, /\ /\ ~~ 4 + + + + + + 5 4.G) Interprete o desenho e descreva a sua história geológica. Segundo KARFUNKEL, 1985 2 3 4 + + + + :°~ o o 7 8 5 6 7 ,..._ ....., r--··j • V -./ '---~ 9 10 8 V u V V + -+ Descontinuidades estratigráficas 59 4.H) - A figura abaixo é mais um exemplo teórico para a determinação da seqi:iência de idade re- lativa pelas descontinuidades. Seqüencie as unidades em ordem decrescen te de idade. -+ .\, i .f -t -+ -+- ., .... + ,.. \ \ ' + ..-, \ / / -+ \ - \ / - \ \ \ ..... , ,.. \ + / ,. \ / + À \ ., . -i" ,. \ ' , · ,. Baseado em Fl/CK, QUADE, STACHE e WELMER, 1972. 4 .1) - Nas f iguras abaixo, t ransfi ra a geologia dos cortes para os respectivos mapas topográficos. (Escala 1 20.000). / / 1 1 1 \ \ \ \ ' ' ...._ ..... / - -- - - -- - -- --, -, ' ' '- ..... ..... ..... ...._ / ' ,_,df> ' , ' -'-900-' ...... -- - - - -- - N ' ...._ t ,, 60 "ºº ' - -º..:-~ ' ' ' ' __ ...... ., _ , 400 - ----- Prática de geologia introdutória -- ,. 1 \ ' ' - ------ ...... - --- - -- - -- - ----- - - - - -- ----..... ...... ,- ----- ....... 1 - , ' .... -- --- ' --- -- ------?, .,,..- - ... Cb , ,, ' , - - -SOo \ ' I I I , / ~oo'.E~::::::::==~~'-:~-:-:-:-:-:-:-:;:=:::;::~ ~~:t~~~;.;.~;;~-~;:~..::==--=-~.::;.~--:-~:-:::::;; 200 t OO .. :· =· · -- - , ... ---- ......... --..... -- --- ' ' . , Descontinuidades estratigráficas 61 4.Ll - Encont re o plano de descontinuidade e deduza a direção e o mergulho das duas séries de camadas. Desenhe uma SEção ao longo da direção NW-SE. Responda se a camada ele carvão poderia ser encontr.ada por furos de sondas nos pontos A, B e C e, se essa camada está pre- sente, diga em que pro fundidade ela poderia ser encontrada. Caso ela esteja ausente nestes locais, explique. {origina,! de BENNISON, G.M., 1975) . '. 1 1 .• / / ,/ ,. __ ,,. ,,. "'-- 1 ' ,_ - -----~ ---, .......... 1 ~~- ', -,.-c.L-- ::.::.__ _~ --,- / ---i --- 1 o Escola metros :00 N o ' o ' ' o ' ' ' o 62 5 - AS DOBRAS Dobras são ondu lacões nas camadas às quais se dá o nome de anticlinal ou de sinclinal. Uma an ticlinal (anti = oposto; clino = inclinação) é uma dobra, cujo centro é constitu ído porca- madas mais antigas. As camadas mergulham sempre para os lados opostos da estrutura em arco (fig. 51) . Uma sinclinal (sin = junto; clino = incl inação) é uma dobra cujo centro é const ituído por camadas mais recentes. As :amadas mergulham para baixo, convergindo para a estru tura em arco (fig. 5.1). ANTICLINAL P LANO AXÍAL SINCUNAL 1 PLANO AXÍAL Fig. 5.1 - Seção esquemática de estratos dobrados (BENNISON, 1975). Podemos definir as seguintes partes de uma dobra, tomando-se como exemplo urna anti- clinal simétrica, cu jo plano axial é vertical (fig. 5.2) : · - plano axial: é o plano de simetria de uma dobra; - charn_eira: é a interseção de uma camada com o plano axial de uma dobra. No exemplo, por se t ratar de urna dobra simétrica, o lugar geométrico da charneira se torna o seu ponto mais elevado. coincidindo com a Crista da dobra. Se o plano axial não fosse vertical, a charnei ra e a cris- ta seriam distintas; - eixo da dobra: é a interseção do plano axial com um plano horizontal ; " - flancos de dobra : são as partes de uma dobra situadas de ambos os lados do plano axial ; - terminação periclinal: é a região onde termina a dobra, na direção do seu eixo; - pendente ou caimento dos flancos: é o §ngulo máximo que uma camada faz com o pla- no horizonta l. É medido no plano perpendicular ao plano axial. ~ \j,..I v u \;.; v v \...., '-- '- ....., \..,' .._, ...... v ,._ u 1....,., \....,: L.. ..._ "-' L: 1...., v V V v V u L.. v V u Fig. 5.2 - u V l../ V <....:- 1.., '-, -..... '-- ...... ..... ?tono o•iol <v~. Termiraçôo / Pe rlontiehnol As dobras SEÇÃO OE UM PLANO TRANSVERSAL ( CORTE) Te,"'üno.çõo Penont1d lnol SEÇÃO OE UM PLANO HORI ZONTAL (: "1~PO) 63 Esquema das características de uma dobra anticlinal. a, b, e, d, e, ordem estratigráfica das camadas; P, mergulho (ângulo de mergulho) (AUBOUIN, 1968). 1 64 Prática de geologia introdutória A fig. 5.3 mostra um esquema das caracter ísticas de uma dobra sincl inal. / Plo no 0.(101 T&rmmoçôo Pertsi nclinol SEÇÁO DE UM PLftNO TRúNSVERSAL CCDR~E) ,,;,ª' y T Terinu'<lyôo Pe ris'mclinol SEÇÃO OE UM PLANO HORIZONTAL (:MA PA} Fig. 5.3 - Esquema das características de uma dobra sinclinal. a, b, c, d, e, ordem estratigráficadas camadas; P, mergulho (ângulo de mergulho). (AUBOUIN, 1968). As dobras 65 Urna dobra pode ser classificada em função de sua longi tude e de sua largura (fig. 5.4): - se a sua longitude é igJal ou superior a duas vezes a sua largura, se diz si mplesmente anticlinal ou sinclinal; - quando a sua longitude é compreendida entre a largura e o dobro desta, a dobra é de· nominada branquianticlinal ou braquissinclinal; - quando a longitude da dobra é aproximadamente igual à sua largura, ela recebe o nome de domo anticlinal ou cuvete sinclinal. L ~~\ '--~~,; e '-.-::::Y Fig. 5.4 - Se a camada aflorante no centro da dobra é mais antiga: A, anticlinal, B, braquianticlinal; C, domo. Se a camada aftorante no cent ro da dobra é mais recente : A , sinclinal; B, braquissincli nal; C, cuvete. O efeito da erosão em estratos dobrados é o de produzir afloramentos tais que a sucessão de camadas de um flanco é repet ida. todavia em ordem inversa do outro flanco. Em uma anticlinal erodida as camadas mais velhas a11oram no centro da estrutura e, à medida que nos deslocamos para fora da estrutura, sucessivamente camadas .mais novas são encontradas ( Fig. 5.5a). Em uma sinclinal erodida, contrariamente, as camadas mais novas afloram no centro da estrutura, com ca- madas sucessivamente mais velhas aflorando em ambos os lados ( Fig. 5.5b). Fig. 5.5 - a) - Bloco-diagrama de urr.a anticlinal simétrica (dobramento normal); b) - Bloco-diagrama de urr.a sinclinal simétrica (dobramento normal). (BENNISON, 1975). Dobras assimétricas Em muitos casos. as deformações resultantes dos esforços na crosta terrestre produzem dobramentos de tat forma que as dobras não são simétricas. como as descritas anteriormente. Se as camadas de um dos flancos mer,iufham mais acentuadamente que as camadas do outro flanco, a dobra é assimétrica. As diferenças de mergulho, em ambos os flancos, irão refletir na largura dos afloramentos, que serão mais estreitos no caso das camadas do flanco com maior mergulho {Fig. 5.6). Nesse caso, o plano axial que secciona a dobra não é mais vertical, mas inclinado e a dobra é denominada dobra inclinada. 66 Prática de geologia introdutória Seg. Bennison, G.M., 1975. Fig. 5.6 - Bloco-diagrama de uma sinclinal assimétrica (dobra inclinada). (BENNISON, 1975). Dobras invertidas Se a assimetria da dobra é tão grande que ambos os flancos mergulham na mesma direção (embora com diferentes ângulos) isto é, o flanco com maior mergulho foi de tal forma deslocado além do plano vertical que apresenta um mergulho invertido. a dobra é denominada inversa (Fig. 5.7). As camadas do flanco coin o mergulho invertido, deve ser notado. apresentam-se de cabeça para baixo, isto é. invertidas. Fig. 5.1 - Bloco-diagrama de uma dobra invertida. (BENNISON, 1975). Fig. 5.8 - Bloco-diagrama de um dobramento isoclinal; caso especial de inversão em que os flancos da dobra são sub-paralelos. (BENNISON, 1975). Dobramento isoclinal Dobramento isoclinal é um caso especial de dobramento inverso em que os flancos de uma dobra mergulham na mesma direção com o mesmo ângulo (isos = igual; clino = inclinação), como o termo sugere ( Fig. 5.8) . Os planos axiais de uma série dessas dobras apresentar-se-ão apro· ximadamente paralelos em uma área restrita, mas em uma área que se estenda por vários quilôme- tros (maior que a representada em um mapa-exerc ício) podem ser vistos como que formando um leque. Podemos definir, ainda, sob o aspecto geométrico, os seguintes dobramentos (Fig. 5.9 a (Fig. 5.12): - Dobramento monoclinal: são camadas originalmente horizontais que assumem um mergulho repentino, podendo voltar à horizontalidade dos estratos (Fig. 5.9); u .... \...., As dobras 67 - Dobramento homoclinãl: são camadas que mergulham em uma única direção, com mergulhos aproximadamente iguais. Regionalmente, muitos homoclinais são flancos de dobras (Fig. 5.10); - Terraço estrutural: geralmente, são camadas mergulhan tes que assumem localmente uma posição horizontal (Fig. 5.11}; - Dobra em leque: são dobras nas quais os dois flancos se acham invertidos (Fig. 5.12). o o 1) o o o e o o o ; . . ' : . . . . . : ·. • Fig. 5.9 - Dobramento monoclinal. Fig. 5.10 - Dobramento Homoclinal. O V O O O ~ o o o o o : .," •o O O o •• • • • • ' .: # .: •• : • o • o Fig. 5.11 - Terraço estrutural. Fig. 5.12 - Dobra em leque. Dobramento similar e concêntrico Esta é uma classificação que se baseia nas relações entre as superfícies dobradas. A forma com que as camadas reagem ao 93forço depende da constituição do material, assim como do nível da crosta em que as rochas se encontram. Rochas competentes como calcários e arenitos não esti- cam ou alongam sob tensão, nem se comprimem sob forças compressivas, mas podem dar origem a fraturamento e rompimen to, enquanto que rochas incompetentes como folhelhos e argili tos po- dem ser comprimidas e estiradas muito mais intensamente. Assim, em urna seqüência alternada de arenitos e folhelhos. os arenitos rompem-se e fraturam-se. enquanto os folhelhos comprimem-se nos espaços disponíveis. Dobras concêntricas São dobramentos em que o raio de curvatura decresce no sentido do núcleo da dobra, mantendo uma espessura mais ou menos constante. Dois mecanismos são possíveis: as camadas mais externas da dobra podem ser estiradas, enquanto as internas comprimem-se; ou as camadas do lado externo podem desli zar sobre a superffcie das camadas mais internas. Em .virtude da constân· eia de sua espessura tais dobras sã::i designadas dobras isópacas (igual espessura) ( Fig. 5.13 e 5. 14a) . 68 Prática de geologia introdutória ESTRATOS NÃO OOBRADOS ESTIRAMENlO DAS CAMA.. DAS ( COMPRESSÃO NA PARTE CÔNCAVA DO ARCO) DESLIZAMENTO DAS CAMADAS Fig. 5.13 - Comportamento das camadas sob dobramento (BENNISON, 1975). Dobras similares São aquelas nas quais há um adelgaçamento das camadas nos flancos e um espessamento na região axial. As camadas sucessivas dobradas mantêm-se aproximadamente com a mesma for- ma. Em decorrência da variação de espessura. tais dobras são denominadas dobras anisópacas. Os principais fa tores que atuam na formação dessas dobras são o grau de plasticidade do material e suas conseqüentes respostas aos esforços atuantes e às temperaturas envolvidas ( Fig. 5.14b). b DOBRAMENTO CONCENTR!CO SIMILAR Fig. 5. 14 - Forma de dobramen to concêntrico e similar em seção (BENNISON, 1975). Dois tipos possíveis de direções Uma linha de direção é registrada pela união de pontos em que uma superfície geológica (ou plano de camada) encontra-se, à mesma altura. Por definição, esta superfície está à mesma altura ao longo de toda linha de direção. Evidentemente, se unirmos os pontos X e Y (Fig. 5.1 5) estaremos construindo linhas de direção para os planos de direção mostrados, pois não somente os pontos X e Y encontram-se à mesma al tura. mas o plano da camada está à mesma altura ao lon- go da linha XY. Se, entretanto, unirmos os pontos W e X, embora estejam à mesma altura, não es- taremos definindo u ma linha de direção, pois o plano da camada não se encontra à mesma altura V \.,..; v i.., '- As dobras 69 . ao longo da linha WX; encontra-se dobrado em sinclinal. Assim se ten tarmos desenhar uma linha de direção padrão, devemos olhar para a direção correta, aproximadamente em ângulo re to à nossa primeira tentativa. Deve ser observado que é necessário proceder-se a tentativas de visualização da estru cu ra . Qual é o teste para verificarmos se fo i encontrada a linha de direção correta? Nos mapas re lativamente simples. as linhas de direção deverão ser paralelas e igualmente espaçadas (pelo me- nos para cada flanco de estrutura dobrada}_ Além disso, o cálculo das espessu ras verdadei ras de urna camada. em determinados pon:os, deverão fornecer o mesmo valor. z -,, '-, ; 1 , 1 ; ; -- 1 / -...... / , / , , , ' 1 1 1 1 1 ) Fig. 5.15 - Bloco·diagrama, mostrando
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