Geologia Estrutural Introdução e Conceitos Fundamentais

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GEOLOGIA ESTRUTURAL 
Introdução 
e 
Conceitos Fundamentais 
O engenheiro e o geólogo tem algo em comum??!! 
Engenheiro civil Geólogo estruturalista 
O engenheiro e o geólogo tem muito em comum??!! 
Engenheiro civil Geólogo estruturalista 
ESTRUTURAS 
O ENGENHEIRO 
 Aparência 
 Função 
 Geometria 
 Material 
 Tamanho 
 Resistência 
 Custos 
etc. 
D E F I N E 
as 
estruturas 
O GEÓLOGO 
ESTRUTURALISTA 
A N A L I S A 
as 
estruturas 
 Tipo de estrutura; 
 Material (rocha) que entrou na formação da estrutura; 
 Geometria; 
 Como o material mudou sua forma original durante a deformação? 
 Qual a sequência na construção da estrutura? 
 Quando a estrutura se formou? 
 Quanto tempo levou para se formar? 
 Condições de P e T? 
 Qual a resistência do material? 
 etc 
A A N Á L I S E das estruturas 
GEOLOGIA ESTRUTURAL 
Geociências 
GEOLOGIA ESTRUTURAL 
MINERALOGIA 
PETROGRAFIA & PETROLOGIA 
ESTRATIGRAFIA & SEDIMENTOLOGIA 
GEOLOGIA ESTRUTURAL 
MINERALOGIA, 
PETROGRAFIA & PETROLOGIA 
ESTRATIGRAFIA & SEDIMENTOLOGIA 
GEOLOGIA APLICADA 
GEOLOGIA ECONÔMICA 
GEOMORFOLOGIA 
SENSORIAMENTO REMOTO 
GEOFÍSICA 
GEOLOGIA ESTRUTURAL 
PETROGRAFIA & PETROLOGIA 
ESTRATIGRAFIA & SEDIMENTOLOGIA 
GEOFÍSICA 
M A P E A M E N T O G E O L Ó G I C O 
GEOLOGIA 
ESTRUTURAL 
( 
G e o t e c t ô n i c a (sensu latu) 
É O RAMO DA GEOLOGIA QUE ESTUDA OS 
MOVIMENTOS E AS DEFORMAÇÕES 
DA 
 CROSTA TERRESTRE 
GEOLOGIA 
ESTRUTURAL 
( 
G e o t e c t ô n i c a (sensu latu) 
Geologia Estrutural 
Tectônica 
Geotectônica 
 
 
 
 Se ocupa com as estruturas do ponto de vista da 
morfologia e dos mecanismos de formação e 
deformação. 
 
 Trata das mesoestruturas (as estruturas visíveis em 
afloramentos). 
a) Geologia Estrutural 
MESOESTRUTURAS 
caderneta de campo 
W E 
W E 
N 
MESOESTRUTURAS 
 
 
i) Geologia estrutural descritiva ou qualitativa 
ia) Análise estrutural 
- sequenciação dos eventos (a história geológica) 
- cinemática 
- dinâmica 
Geologia Estrutural 
ii) Geologia estrutural quantitativa 
 
 
 
 Investiga os movimentos e as deformações de conjuntos 
 de estruturas similares, em escala regional. 
 
 exemplos: Quadrilátero Ferrífero, 
 Craton São Francisco 
 
b) Tectônica 
 
 
O Quadrilátero Ferrífero - mapa geológico 
Ouro Preto 
Mariana 
QF 
O Quadrilátero Ferrífero e o Craton São Francisco 
 
 
 
 Investiga as estruturas de grandes áreas (escala 
 global). 
c) Geotectônica (sensu strictum) 
Placas tectônics 
 
 
CROSTA 
NÚCLEO 
INTERNO 
PLANETA TERRA 
MANTO 
NÚCLEO EXTERNO 
LEMBRETE: 
 
 
CROSTA superior x CROSTA inferior 
c. superior 
c. inferior 
Manto litosférico 
Manto astenosférico 
CROSTA superior x CROSTA inferior 
CROSTA 
superior: 0 a 15 km 
inferior: 15 a 40 km 
CROSTA 
CROSTA 
superior: 0 a 15 km Deformação 
 rúptil 
inferior: 15 a 40 km Deformação 
 dúctil 
 
 
CROSTA CONTINENTAL x CROSTA OCEANICA 
CROSTA 
Continental : ± 40 km 
Oceanica : ± 6 km 
 
 
LITOSFERA x ASTENOSFERA 
Margem continental 
Continente 
CROSTA CONTINENTAL x CROSTA OCEANICA 
 
 
MESOZÓICO SUPERCONTINENTE PANGEA 
 1 
TECTÔNICA DAS PLACAS 
PERFIL ATRAVÉS DOS CONTINENTES 
correntes de convecção 
Núcleo 
 interno 
Núcleo externo 
Litosfera 
Cadeia Meso-Atlantica 
As placas litosféricas atuais e as bordas das placas 
Bordas 
divergentes 
Bordas 
 transformantes 
(transcorrentes) 
 Bordas 
 convergentes 
BORDAS DIVERGENTES 
Sistemas de falhas 
normais 
BACIAS = RIFTES = GRABENS 
Bordas divergentes 
Núcleo 
 interno 
Núcleo externo 
Litosfera 
Cadeia Meso-Atlantica 
 
 
BORDAS CONVERGENTES 
Sistemas de falhas de 
empurrão 
OU 
Arco vulcânico 
Núcleo 
 interno 
Núcleo externo 
Litosfera 
Bordas convergentes 
 
 
BORDAS transformantes ou transcorrentes 
Sistemas de falhas 
transcorrentes 
rio montanhas 
GEOLOGIA 
ESTRUTURAL 
 
 
Gnaisses do Complexo Mantiqueira 
Mapeamento das rochas (mapeamento geológico) 
 
 
Medição das orientações das mesoestruturas 
Strike line = direção 
Dip direction = direção de caimento (sentido) 
Ângulo de mergulho 
CONCEITOS FUNDAMENTAIS 
EM GEOLOGIA ESTRUTURAL 
 
 Estrutura 
 Tensão (stress) 
 Deformação 
 O conceito de deformação 
 Os movimentos que causam a deformação: rotação, translação e distorção 
 (inclui: mudança de volume) 
 Tipos de deformação: 
 homogênea x heterogênea 
 cisalhamento simples x cisalhamento puro 
 
 
 deformação progressiva 
 trajetória da deformação 
 A Representação da deformação: elipsóide; prisma; eixos de deformação 
 A quantificação da deformação 
 Regime de deformação 
 Fatores que influenciam a deformação (cont.) 
 
 
• A reologia dos corpos rochosos 
 
 Definição 
 Comportamento elástico 
 Comportamento plástico 
 Comportamento viscoso 
(cont.) 
 
 ESTRUTURA 
 
 TENSÃO (stress) 
 
 DEFORMAÇÃO 
 
► orientação rotação 
 
► posição translação, e 
 
► forma distorção ( + mudança de volume) 
 
A ´deformação´ resulta de 
 MUDANÇAS 
rotação 
translação 
distorção 
(´strain´) 
TRANSLAÇÃO 
ROTAÇÃO 
Exemplos ´geológicos´ 
DISTORÇÃO 
Exemplos ´geológicos´ 
POR QUE ocorrem 
as mudanças 
de forma (distorção), posição (translação) 
e orientação (rotação)` 
no corpo rochoso??? 
Esforços tectônicos tensão (´stress´) 
as mudanças de forma (distorção), posição 
(translação) e orientação (rotação) 
ESTRUTURA 
ESTRUTURA ≡ 
ARRANJO ESPACIAL DAS ROCHAS 
 E 
SUAS ARQUITETURAS INTERNAS 
 
A DEFORMAÇÃO 
 
 
 Tipo de Deformação 
 
 Representação da deformação 
 
 Quantificação da deformação 
 
 Regime de deformação 
 
 Fatores que influenciam a deformação 
 
Tipo de Deformação 
i) homogênea x heterogênea 
ii) cisalhamento simples x cisalhamento puro 
 
i) deformação progressiva 
ii) trajetória da deformação 
i) homogênea x heterogênea 
heterogênea 
homogênea 
A deformação de 
camadas rochosas 
Exemplo geológico 
Deformação 
heterogênea 
Deformação 
homogênea 
 ii) cisalhamento puro x 
 cisalhamento simples 
 cisalhamento puro x cisalhamento simples 
(Davis and Reynolds, 1996) 
cisalhamento simples 
cisalhamento puro 
Cisalhamento puro: não-rotacional ou coaxial 
Cisalhamento puro - exemplo geológico 
calcário oolítico 
 
 
Fotografia de uma lâmina delgada de calcário oolítico, deformadoCisalhamento simples: rotacional ou não coaxial 
ψ = ângulo de cisalhamento 
Cisalhamento simples - exemplos geológicos 
trilobitas 
ψ = ângulo de cisalhamento 
 
iii) deformação progressiva 
 
cisalhamento simples 
cisalhamento puro 
Eixos de deformação: x e z 
ψ = ângulo de cisalhamento 
 
iv) trajetória da deformação 
 
Produto final: IGUAL 
REPRESENTAÇÃO DA 
 D E F O R M A Ç Ã O 
FIM 
CÍRCULO PERFEITO 
QUADRADO PERFEITO 
A deformação em 2D 
X 
Z 
Y 
Eixos de deformação: x , y , z 
Elipsóide Prisma 
A DEFORMAÇÃO em 3D 
x y 
Relação deformação x tensão 
Eixos (vetores) da tensão: σ1, σ2 , σ3 
 ≥ ≥ σ1 σ2 σ3 
O CAMPO DE TENSÃO em 3D 
CÍRCULO PERFEITO CIRCULO DEFORMADO 
 = ELIPSE 
Relação: deformação x tensão (em 2D) 
CIRCULO DEFORMADO 
 = ELIPSE 
x 
z 
Eixos de deformação: x e z 
R 
R = raio do círculo 
x y 
Elipsóide de deformação 
x y 
z 
Elipsóide de TENSÃO 
σ2 
σ3 
σ1 
σ3 
QUANTIFICAÇÃO 
 DA 
DEFORMAÇÃO 
Cisalhamento puro 
e = ( l f – lo ) / lo = ∆ l / lo x 100 = % 
e = elongação (deformação) 
lf = comprimento final 
lo = comprimento inicial 
a) 
x 
z 
Eixos de deformação: x e z 
R 
R = raio do círculo 
b) 
Cisalhamento simples 
ψ = ângulo de cisalhamento a) 
Cisalhamento simples 
x 
z 
x e z = eixos de deformação b) 
Extensão 
 axial 
Achatamento
axial 
Deformação 
 geral 
Deformação 
plana 
Os estados da deformação: 
 Diagrama de Flinn 
Campo do 
 alongamento 
Campo do 
 achatamento 
◙ rúptil 
◙ dúctil 
◙ de transição 
 
Regime de Deformação 
 
crosta superior 
crosta inferior 
Manto litosférico 
zona de transição 
10 km 
15 km 
0 km 
40 km 
p
ro
fu
n
d
id
a
d
e 
deformação rúptil 
deformação dúctil 
 Propriedades mecânicas intrínsicas das rochas (tipo de rocha) 
 Temperatura (depende da profundidade) 
 Pressão confinante (depende da profundidade) 
 Presença de fluidos 
 Pressão dirigida (contração / extensão) 
 Tempo de atuação das forças e velocidade de deformação (taxa) 
 Anisotropia dos maciços (estruturas planares e lineares) 
 Heterogeneidade das rochas (diferença nas propriedades mecânicas dos minerais) 
 
• fatores que influenciam a deformação