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Geologia Estrutural 2 - Falhas e Fraturas

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1)Na área mostrada no mapa abaixo afloram rochas miloníticas com excelentes indicadores
de sentido de cisalhamento. Em um dia de campo foram descritos 10 pontos, onde foram
coletadas as informações estruturais expressas na legenda do mapa. Como poderiam ser
interpretados esses dados? Crie um modelo evolutivo que congregue todos os dados
obtidos. Desenhe uma seção E-W.
↑ N
Assumindo que o norte se encontra localizado à direita do mapa(para cima), vemos ao
fazer a seção E-W observamos uma dobra antiformal ,simétrica pois os flancos tem
mergulho semelhante, aberta( ângulo entre flancos de aproximadamente 60°) e a lineação
de estiramentos se encontra paralela ao eixo da dobra, eixo que é horizontal. Os
indicadores cinemáticos do lado esquerdo estão no sentido de cisalhamento destra l(⬆⬇),
e no lado direito exibem uma movimentação sinistral (⬇⬆). Importante descrever o modelo
evolutivo(fig 1.1) da região, que foi separado em dois estágios de deformação.
a) Na 1° teremos uma zona de cisalhamento,com seu plano na horizontal que
direcionou o bloco de cima para norte e o bloco de baixo para sul. A zona de
cisalhamento arrastou o gnaisse para norte por cima do quartzito , formando a
foliação milonítica e lineação de estiramento . Assim gerou um milonito, a foliação
milonítica e uma lineação de estiramento no gnaisse. Assim a existência do
lineamento N-S antes do dobramento.
b) Na 2° fase da deformação ocorreu a formação de uma dobra antiformal com o eixo
da dobra N-S e os flancos mergulhando em um alto ângulo(60°) para L ou para O, o
esforço horizontal máximo foi L-O, o encurtamento maior sendo L-O. O eixo da
dobra é considerado antiformal com o eixo da dobra N-S, coincidentemente com a
lineação de estiramento e a direção de transporte tectônico da primeira fase. Depois
da deformação do antiformal , temos a denudação do terreno que causa a erosão da
charneira da dobra, assim temos a exposição final. No flanco leste teremos a
impressão do movimento sinistral e no flanco oeste movimento destral.
Fig 1.1: Modelo evolutivo proposto
Fig 1.2: Perfil Leste-Oeste
2) A Análise Estrutural Cinemática pressupõe um conhecimento da geometria, das relações
temporais (corta-corta) e das orientações das estruturas presentes (Análise Estrutural
Geométrica). Para ser fazer a Análise Estrutural Cinemática são necessários os indicadores
de sentido de cisalhamento (shear sense indicators). Descreva os indicadores de sentido de
cisalhamento que são utilizados na tectônica dúctil e na tectônica rúptil e como devem ser
usados para a correta interpretação cinemática
Indicadores Cinemáticos são estruturas a partir das quais fornecem inferências sobre o
campo de deslocamento das partículas materiais (fluxo) na rocha durante a deformação
progressiva (Hanmer & Passchier, 1991)
Para caracterizar a deformação em uma rocha é necessário quantificar elipsoides
"imaginários" contidos nas rochas. Imediatamente batemos em uma parede, pois essas
feições raramente estão presentes nas rochas. Ocasionalmente, podemos encontrar
características como oólitos elípticos, que são conhecidos por serem esféricos antes da
deformação. Esperar por tais características em cada rocha deformada é quase impossível.
Em vez disso, deve-se usar outros dados estruturais para quantificar um elipsoide em
qualquer ponto necessário em uma rocha. Os critérios cinemáticos referem-se a
características estruturais em um corpo de rocha deformado que indicam o grau de
deformação que ocorreu. Em essência, o requisito é que em qualquer rocha, devemos ser
capazes de quantificar o grau de alongamento máximo e o grau de encurtamento máximo
para definir os eixos dos elipsoides, observar a foliação e a lineação torna isso mais fácil.
Na da tectônica rúptil são usados indicadores de sentido do cisalhamento que são:
a) Crescimento de minerais e estilólitos: As superfícies de falhas nunca são
completamente planas, por isso podem ser encontrados relevantes indicadores
cinemáticos onde há irregularidade na geometria dessas superfícies. Onde há
irregularidade causa contrações locais ,como numa inflexão contracional,podendo
encontrar estruturas como estilólitos e “clivagens”(Fig. 1). Inflexões com outra
orientação, podem causar extensão e abertura de vazios ,onde pode ocorrer o
crescimento de minerais.
Fig. 1 : Estilólitos e crescimento mineral. Fonte: Geologia estrutural (Haakon Fossen
2012)
b) Fraturas subsidiárias : São como pequenas fraturas que se desenvolvem ao longo
de uma falha pode apresentar um arranjo que indica uma direção do rejeito da falha.
Essas pequenas fraturas agregam nomes diferentes, dependendo de sua atitude e
cinemática. A Fig. 2 mostra como as diferentes categorias de fraturas em uma
seção perpendicular ao plano principal da falha e paralela à direção do rejeito (plano
M). As fraturas T é o nome geralmente dado a pequenas fraturas extensionais nesse
contexto. Elas podem ser vazias, mas comumente são preenchidas por quartzo ou
carbonalos e não apresentam estrias. A orientação das fraturas T em relação à
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#ref
superfície de deslocamento principal ou média (superfície M) nota o sentido do
rejeito. As fraturas T têm mergulho tipicamente de 45° na direção do rejeito, em
relação a uma superfície M horizontal. Um conjunto de fraturas de cisalhamento,
conhecidas como fraturas P, nessa situação, as fraturas de cisalhamento de Riedel
ou fraturas R representam falhas "normais" de baixo ângulo, enquanto as fraturas R
representam as falhas reversas antitéticas em alto ângulo com M. As fraturas de
Riedel tendem a ser mais comuns que as R 'ou P, mas todos os tipos podem
coexistir, e suas relações cinemáticas locais e suas posições em relação a M
revelam o sentido de movimento da estrutura principal. O geólogo francês
Jean-Pierre Petit classificou como várias estruturas que podem ocorrer em
superfícies de falha em critérios T, P e R, em que as letras maiúsculas indicam o
elemento dominante na estrutura subordinada. Os critérios T abrangem as fraturas
extensionais (T) que interceptam a superfície de falha estriada (M). Em seção
geológica, The M tendem a formar um ângulo agudo de intersecção que aponta para
a direção do rejeito. As intersecções podem também ocorrer como estruturas
curvadas que apontam para a direção do rejeito.
Fig. 2: Fraturas subsidiárias. Fonte: Geologia estrutural (Haakon Fossen 2012)
c) Arrancamento (aração), crescimento de minerais e espelhos de falha: As asperezas
ou objetos relativamente mais resistentes (fragmentos de rochas, seixos ou grãos de
minerais mais resistentes) em um dos lados do plano de falha podem escavar
ranhuras ou estrias na parede do bloco oposto . Os materiais que estão na
trajetória desses objetos são empurrados para o lado, enquanto uma cavidade em
forma de mela-lua é aberta e, em geral, preenchida com material oriundo do bloco
oposto. Uma crista (ou ranhura. Depende do ponto de vista) pode, em alguns casos,
ser encontrada a frente do objeto,tais lineações que podem ser denominadas
lineações de ranhura e crista. As cavidades em forma de meia-lua evoluem para
ranhuras. comprimento corresponde idealmente ao deslocamento do objeto
resistente em relação à superfície. Mas muitos exemplos de rejeitos de escala
centimétrica que formam estrias de comprimento decimétrico ou mesmo métrico.
Portanto, deve haver outros processos ocorrendo além da simples escavação da
ranhura. Uma possibilidade é que algumas dessas estrias sejam enrugamentos, e
não simplesmente ranhuras geradas por fricção. Estas são estruturas lineares
formadas nos estágios iniciais do crescimento de fraturas e podem ser polidas e
estriadas à medida que o rejeito se acumula. isso pode resultar em estrias longas e
bem desenvolvidas. As estrias são tipicamente encontradas em superfícies polidas
denominadas espelhos de falha, onde são denominadas estrias de atrito
(slickenlines). Além de estrias friccionais, o nodo ocorre uma cristalização de
minerais não lee side das rugosidade(irregularidades), o que marca o sentido do
rejeito. Quando os minerais se cristalizam como fibras, as orientação das fibras
tende a ser próxima a direção do rejeito.
Fig. 3: Depressão,crista e clasto tectônico. Fonte:Geologia estrutural (Haakon Fossen 2012)
d) Falhas Conjugadas: A presença de falhas conjugadas nas rochas pode ser usada
para determinar a sensação de cisalhamento e a orientação das tensões principais
no momento da deformação frágil. O conjunto de falhas conjugadas se desenvolve
em um ângulo de aproximadamente 30° a σ 1 , no plano do eixo sigma σ 2 é
perpendicular ao eixo sigma σ 3 . O sentido de cisalhamento tem consistentemente
a pequena cunha de aproximadamente 60 °movendo-se em direção à interceptação
dos dois planos de falha (Fig.4) . Além disso, a presença de quaisquer linhas
descoladas nas superfícies indicará a presença e a direção de qualquer
deslocamento lateral.
https://structuredatabase.wordpress.com/brittle-shear-sense-indicators/#fig
Fig. 4 :Diagrama esquemático de um conjunto de falhas conjugadas com uma orientação de
aproximadamente 30 0 para a maior tensão principal σ 1. Fonte:
https://structuredatabase.wordpress.com
e) Porfiroclastos fraturado :Em rochas cisalhadas e miloníticas, minerais que são duros
e quebradiços, como feldspato, mica e piroxênio, comumente se fraturam e giram
em orientações assimétricas características dentro de uma matriz dúctil (Simpson &
Schmid, 1983; Tanaka, 1992) . Essa assimetria permite que a sensação de
cisalhamento durante o tempo de deformação seja determinada. Três tipos comuns
de porfiroclastos fraturados são; (a) porfiroclastos fragmentados do tipo dominó, (b)
porfiroclastos fragmentados de Mozaik e (c) porfiroclastos fragmentados do tipo
banda de cisalhamento (Passhier, 2005) .
Fig 5: Diagrama esquemático mostrando uma variedade de porfiroclastos fraturados
comumente observados. Fonte: Passchier e Trouw, 2005.
En Echelon Veins: As veias do escalão são indicadores úteis do sentido de cisalhamento .
Eles se formam em duas etapas. A primeira fase é a formação de aberturas tensionais
quebradiças orientada aproximadamente 45° da tendência de falha (Olson & Pollard, 1991) .
Esses cortes de tensão são comumente preenchidos com quartzo ou calcita. As formas
sigmoidais mostradas na forma de segundo estágio devido à rotação durante a deformação
dúctil dentro da zona de cisalhamento. As pontas deformadas resultantes das formas
sigmoidais podem ser usadas para determinar o sentido de cisalhamento na zona de falha
(Thomas & Pollard, 1993) .
https://structuredatabase.wordpress.com/brittle-shear-sense-indicators
https://structuredatabase.wordpress.com/brittle-shear-sense-indicators/#refs
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https://structuredatabase.wordpress.com/brittle-shear-sense-indicators/#fig7
https://structuredatabase.wordpress.com/brittle-shear-sense-indicators/#refs
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Fig 6:Diagrama esquemático mostrando o desenvolvimento de veias em escalão e a
orientação das veias para as tensões principais.Fonte:
https://structuredatabase.wordpress.com
Na da tectônica dúctil, quando tratamos de lineações minerais e de estiramento é melhor
observados os indicadores cinemáticos no corte perpendicular a foliação e paralelo à
lineação, no caso de lineação de crenulação e de interseção é melhor ver no corte
perpendicular a lineação. São usados indicadores de sentido do cisalhamento que são:
a) Bandas de cisalhamento tipo C: É a orientação preferencial de micas ou
estratificação de composição distinta (foliação) pode ser seccionada em um pequeno
ângulo oblíquo por conjuntos de zonas de cisalhamento menores subparalelas.
Essas zonas de cisalhamento em pequena escala (milímetro a centímetro) são
conhecidas como bandas de cisalhamento. A foliação é frequentemente denotada
como S (para xistosidade) e as faixas de cisalhamento como C. Rochas miloníticas
bem foliadas geralmente apresentam conjuntos únicos de C (bandas de
cisalhamento) que se formam em um ângulo oblíquo (entre 25-45°) a S
(xistosidade), com a relação entre os dois indicando sensação de cisalhamento. A
curvatura sigmoidal das bandas de cisalhamento em zonas de cisalhamento serve
como o indicador de detecção de cisalhamento mais direto, no entanto as bandas de
cisalhamento podem se formar relativamente tarde durante a evolução de uma zona
de cisalhamento e podem refletir apenas parte da história de deformação (Fossen,
2010; CW Passchier & Trouw, 1996; Ramsay, 1980)
b) Bandas de cisalhamento tipo C’ : se a deformação de cisalhamento for
significativamente alta em uma zona de cisalhamento, o ângulo entre C e S torna-se
subparalelo e indiscernível. Isso forma uma foliação composta que consiste em
https://structuredatabase.wordpress.com/brittle-shear-sense-indicators
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#ref
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#ref
superfícies S e C giradas. Relações SC simples normalmente vistas em milonitos
também são perturbadas por heterogeneidades na rocha deformada e escorregam
ao longo de elementos micáceos na foliação. Os tecidos de alta tensão resultam na
formação de bandas de cisalhamento C’ oblíquas às margens da zona de
cisalhamento, esta segunda geração de bandas de cisalhamento só é distinguível de
C, onde suas orientações em relação aos limites da zona de cisalhamento são
conhecidas.
Fig. 7: Pares de foliação comuns em zonas de cisalhamento dúctil. Bandas de cisalhamento
do tipo C e do tipo C 'em relação à xistosidade (S) e limites da zona de cisalhamento..Fonte:
https://structuredatabase.wordpress.com
c) Orientação preferencial da rede: A orientação preferencial da rede refere-se ao
arranjo sistemático das redes cristalinas em oposição a uma distribuição aleatória. A
orientação preferencial da rede de grãos minerais pode colocá-los em posição para
fácil deslocamento de deslocamento que (também referido como amolecimento
geométrico), que pode ser usado como um indicador de sentido de cisalhamento (Ji
et al., 2004; CW Passchier & Trouw, 1996) .
Fig. 8: Enfraquecimento progressivo dos tecidos devido à rotação do grão e da rede em um
plano de cisalhamento. Fonte:https://structuredatabase.wordpress.com
https://structuredatabase.wordpress.com/brittle-shear-sense-indicators
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#ref
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#ref
https://structuredatabase.wordpress.com
d) Orientação Cristalográfica Preferencial: o padrão de orientação do c óptico e um eixo
de quartzo podem ser usados para determinar a seção de cisalhamento em
milonitos ricos em quartzo. Em milonitos ricos em quartzo, o padrão de orientação
do eixo c óptico do quartzo pode ser usado para determinar a seção de
cisalhamento. A plotagem das orientações do eixo c para várias amostras
normalmente formará um padrão assimétrico. Este padrão assimétrico pode ser
usado para determinar a sensação de cisalhamento (Law, 1990; CW Passchier &
Trouw, 1996) .
Fig. 9: Orientação Cristalográfica Preferencial.
Fonte:https://structuredatabase.wordpress.com/
e) Dobras
Dobras assimétricas: dobras assimétricas, com eixos de dobra em um ângulo alto
para a foliação, podem indicar a sensação de cisalhamento. A rotação dos planos
axiais de dobra da vertical com aperto de dobra progressivo reflete a rotação da
direção principal da deformação finita em relação aos eixos de fluxo de alongamento
instantâneo. Deve-se ter cuidado para não confundir indicadores de dobras
assimétricas confiáveis com dobras parasíticas, cuja assimetria pode ser invertida
em torno dedobras maiores, ou dobras de cortina, cujos eixos de dobra são
paralelos à direção de cisalhamento ( Carreras, Druguet, & Griera, 2005 ).
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#ref
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#ref
https://structuredatabase.wordpress.com/
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#ref
Fig. 10: Distribuição das dobras assimétricas em uma zona de cisalhamento. Adaptado de
Burg, JP Structural Geology and Tectonics.
f) Os porfiroclastos revestidos são encontrados nos milonitos e possuem “caudas”
compostas por grãos finos que são recristalizados nas bordas do porfiroclasto. A
assimetria das caudas define a sensação de cisalhamento na rocha ductilmente
deformada. Diferentes tipos de porfiroclastos revestidos são distinguidos por sua
geometria de cauda única.
● σ porfiroclastos
● δ porfiroclastos
● φ porfiroclastos
● Sombras de tensão (sombras de pressão)
● Si porfiroclastos
● Mica fish
● Sigmóides
σ porfiroclasto :as caudas estendem-se em ambos os lados do grão na direção a jusante do
cisalhamento relativo experimentado pela matriz, e não cruzam a linha paralela à foliação
através do centro do grão (Carreras et al., 2005). Estes são formados quando o
componente central é irrotacional no quadro cinemático ou quando abundante material
recristalizado é produzido durante a deformação ( Mukherjee, 2011; CW Passchier & Trouw,
1996 ).
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#ref
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#ref
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#sigma
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#delta
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#phi
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#shadow
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#si
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#sigmoid
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#ref
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Fig.11: Porfiroclastos com revestimento tipo σ. Adaptado de Twiss & Moores (1992) .
δ porfiroclastos: semelhante ao σ porfiroclasto, mas as caudas cruzam a linha central. 7
Estes se formam quando o componente central gira, rapidamente e com uma pequena
quantidade de material recristalizado produzido ( Mukherjee, 2011; CW Passchier & Trouw,
1996 ).
Fig.12: Porfiroclastos revestidos do tipo δ. Adaptado de Twiss & Moores
φ porfiroclastos: essas características são dominantes em rochas de alto grau,
provavelmente devido à rápida recristalização em fluxo não coaxial. Devido à sua simetria
ortorrômbica e falta de degrau na cauda, eles não podem ser usados para determinar a
sensação de cisalhamento ( CW Passchier & Trouw, 1996 ).
Fig. 13: φ - porfiroclastos com revestimento tipo. Adaptado de Passchier & Coelho (2006) .
Strain Shadows (Pressure Shadows) : formam-se a partir do fluxo ao redor de um corpo
rígido (ou seja, grãos minerais ou limites), criando um destacamento local da matriz do
corpo, especialmente quando há um contraste reológico significativo com a rocha
hospedeira. O espaço formado pela deflexão do fluxo sobre o objeto forma uma região de
baixa pressão para a qual o material da parede de rocha irá migrar por advecção de fluido
ou por difusão aprimorada por fluido, e recristalizar ( Fossen, 2010). Essas estruturas
assumirão geometria do tipo sigma com deformação progressiva ( CW Passchier & Trouw,
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#ref
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1996; Twiss & Moores, 1992) Estes diferem dos porfiroclastos revestidos na origem do
material cristalizado nas caudas alongadas, e talvez sejam difíceis de inferir um sentido
inequívoco de cisalhamento, mas são interpretados da mesma maneira de outra maneira (
Twiss & Moores, 1992 ).
Fig. 14: Sombras de deformação desenvolvidas em regime de cisalhamento. Adaptado de
Passchier & Coelho (2006) .
Porfiroclastos de Si: os porfiroblastos crescem durante a deformação, envolvendo os
minerais adjacentes da matriz. A rotação e o crescimento contínuos de um porfiroclasto
resultam em um trem helicoidal de inclusões de sombras de pressão crescentes que
definem o sentido de rotação do grão e, conseqüentemente, o sentido de cisalhamento da
matriz ( Schoneveld, 1977; Twiss & Moores, 1992 ). Deve-se ter cuidado para não confundir
o sentido de cisalhamento para trens de inclusão com um pseudo-sentido de crenulação
preservada da foliação anterior ( Schoneveld, 1977 ).
Fig.15: Trilhas helicoidais de inclusões em um popiroblasto granada com rotação de 180 °.
Modelo de cilindro de corda adaptado de Schoneveld (1977)
Mica fish : grandes cristais de grão único com uma forma sigma alongada, consistindo de
cristais internamente indeformados e isolados em uma matriz de granulação relativamente
fina. Eles se formam por deslizamento nas superfícies planas da estrutura e parecem
permanecer estáveis na orientação durante a deformação dúctil. Sua geometria é resultante
de dissolução, crescimento e possivelmente deformação interna. Sua orientação é
https://structuredatabase.wordpress.com/ductile-shear-sense-indicators/#ref
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comumente inclinada contra o sentido geral de cisalhamento e pode formar uma pequena
cauda de material recristalizado que pode ser interpretada da mesma forma que caudas do
tipo sigma.
Fig. 16: Mika fish.. Adaptado de Hammer & Passchier (1991) .
Sigmóides : Essas lentes em forma de losango diferem em composição da rocha
hospedeira e também não possuem o grão rígido central de porfiroclastos revestidos. Eles
são comumente mantidos por uma fina camada de massa fundida anatética que pode se
espalhar na rocha da parede paralela à foliação. O mecanismo de formação é
desconhecido, mas muitos se formam como componentes da banda de cisalhamento que
se tornaram isolados devido à separação extrema. Geometricamente falando, eles
apresentam a mesma indicação de sentido de cisalhamento que os porfiroclastos revestidos
de sigma. Deve-se ter o cuidado de observá-los no plano do perfil de vorticidade, pois a
geometria 2D dos sigmóides pode variar em diferentes seções ( Cees Passchier & Coelho,
2006 ).
Fig 17 :Sigmóide em regime de cisalhamento. Adaptado de Passchier & Coelho (2006) .
Boudins assimétricos: O tipo de banda de cisalhamento boudin assimétrico é um indicador
de senso de cisalhamento comum em regimes de cisalhamento dúctil. Eles podem ser um
indicador de detecção de cisalhamento confiável.
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Fig18: Boudins assimétricos
Bibliografia:
● Haakon Fossen. Geologia estrutural. 4° edição. Oficina do Livro,2013.
● Twiss, RJ e Moores, E. (1992). Structural Geology
● Fabio V. P. Paucillo:Lineações; disponível:
http://www.rc.unesp.br/igce/petro/estrutural/Estrutural_Unesp/Aulas_Teoricas_files/Lineacoe
s.pdf
● Jordan Crashe:Shear sense indicators, Disponivel:
https://structuredatabase.wordpress.com/
● http://www.geosci.usyd.edu.au/users/prey/ACSGT/EReports/eR.2002/SamReport2/ki
nematic_criteria.html
https://structuredatabase.wordpress.com/
http://www.geosci.usyd.edu.au/users/prey/ACSGT/EReports/eR.2002/SamReport2/kinematic_criteria.html
http://www.geosci.usyd.edu.au/users/prey/ACSGT/EReports/eR.2002/SamReport2/kinematic_criteria.html

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