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GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 1, global #1)i i i i i i i i Geologia estrutural Haakon Fossen tradução | Fábio R. Dias GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 3, global #3)i i i i i i i i É com imenso prazer que a Statoil Brasil apresenta a 1ª edição em português do livro Geologia Estrutural. Publicado pela primeira vez em inglês em 2010 pela editora britânica Cambridge Press, o livro tem como objetivo apresentar ao estudante de geologia um material atualizado sobre o tema. O autor Haakon Fossen é um renomado especialista norueguês nesta área e atualmente ministra cursos de campo de geologia estrutural, treinando tecnicos no âmbito da empresa. A Statoil percebeu que havia uma demanda no mercado para uma versão em português de um livro como este e decidiu subsidiar seus custos, sua tradução e produção. A Statoil é uma empresa de energia internacional integrada e de base tecnológica, focada primariamente em atividades de exploração e produção de petróleo e gás. Nossa missão é atender a demanda mundial por energia de forma responsável. Com sede na Noruega, a companhia está presente em 37 países, onde emprega mais de 21 mil pessoas. A Statoil está ativamente presente no Brasil desde 2001. Atualmente emprega cerca de 280 funcionários em seu escritório no Rio de Janeiro, além de 600 contratados offshore. Possui um portfólio de exploração diversificado no Brasil e opera o campo de Peregrino, na Bacia de Campos, que entrou em produção no primeiro semestre de 2011. A Statoil deseja a você uma próspera carreira na área de geologia e esperamos que você aprecie e aproveite os ensinamentos do autor. Para conhecerem melhor a Statoil, visitem www.statoil.com. Prezado estudante, GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 5, global #5)i i i i i i i i Sobre o Autor Haakon Fossen É professor de Geologia Estrutural na Universidade de Bergen, Noruega, ligado ao Departamento de Ciências da Terra, às Coleções de História Natural e ao Centro de Pesquisa Integrada de Petróleo (Centre for Integrated Petroleum Re- search, CIPR). Sua experiência profissional inclui atividades em exploração e produção na Statoil, além de mapeamento geológico e exploração mineral na Noruega. Sua pesquisa abrange de rochas cristalinas a rochas sedimentares e sedimentos, em tópicos como dobras, zonas de cisalhamento, formação e co- lapso da Orogênese Caledoniana, modelagem numérica da deformação (trans- pressão), evolução do rifte do Mar do Norte e estudos de arenitos deformados do oeste dos Estados Unidos. O autor realizou longos trabalhos de campo em várias partes do mundo, principalmente na Noruega, em Utah/Colorado (EUA) e no Sinai (Egito), englobando mapeamento geoló- gico, petrografia, modelagem física e numérica, geocronologia e interpretação sísmica. O Professor Fossen tem participado como editor de vários periódicos geológicos internacionais, publicou mais de 90 artigos científicos, além de dois livros e vários capítulos de livros. O autor leciona Geologia Estrutural em cursos de graduação há mais de dez anos, com ênfase no desenvolvimento de recursos didáticos eletrônicos para auxiliar na visualização e compreensão das estruturas geológicas. GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 7, global #7)i i i i i i i i Como usar este livro Cada capítulo começa com uma introdução, que apresenta o tópico específico no contexto da Geologia Estrutural como um todo. As introduções fornecem um guia para o capítulo e ajudarão você a navegar pelo livro. O corpo do texto contém termos em destaque e expressões-chave que o leitor deve compreender e buscar familiarizar-se com eles. Muitos desses termos constam do glossário ao final do livro. O glossário permite que você encontre facilmente os termos e pode ser usado para a revisão de tópicos importantes e conceitos-chave. Cada capítulo também traz uma série de afirmações destacadas para encorajar o leitor a fazer uma pausa e rever sua compreensão do conteúdo lido. A maioria dos capítulos contém um ou mais boxes com informações detalhadas sobre um assunto espe- cífico, exemplos úteis ou informações básicas relevantes. Os pontos mais importantes são apresentados no resumo ao final de cada capítulo. As questões de revisão podem ser usadas para testar sua compreensão de um capítulo antes de seguir para o próximo. As respostas a essas questões são fornecidas em inglês no site do livro na internet (http://folk.uib.no/nglhe/StructuralGeoBook.html). As sugestões de leituras complementares trazem indicações de livros e artigos selecionados para os lei- tores interessados em informações mais detalhadas ou mais avançadas. Além disso, ao final dos capítulos há indicações para módulos de e-learning, altamente recomendados após a leitura do capítulo como revisão e preparação para provas. Os módulos fornecem informações que complementam o texto principal. Recursos na internet (em inglês) Recursos especialmente preparados para este livro estão disponíveis na sua página na internet (http://folk.uib.no/nglhe/StructuralGeoBook.html), que abrangem: • módulos de e-learning em Adobe Flash, que combinam animações, textos, ilustrações e fotografias que apresentam aspectos-chave de Geologia Estrutural em ambiente visual interativo; • todas as figuras dos capítulos em formato digital (jpeg) para uso dos leitores; • figuras complementares, que ilustram estruturas geológicas e exemplos adicionais de campo; • respostas às questões de revisão apresentadas no final de cada capítulo; • exercícios adicionais e soluções; • um local para disponibilização de imagens, animações, vídeos, exercícios e outros recursos fornecidos pelos leitores. GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 9, global #9)i i i i i i i i Nota do Tradutor Deformation, strain, deformação No Brasil, tem sido utilizada a palavra deformação como tradução tanto de deformation como de strain, o que foi mantido nesta tradução. Em português, não há uma tradução simples e direta para a palavra inglesa strain, que se refere a mudanças na dimensão ou na forma de objetos – a palavra deformation é mais abrangente, referindo-se também à translação e à rotação de objetos. Como exemplos da tradução de strain em português, podemos citar “elipsoide de deformação” (strain ellipsoid) e “análise da deformação” (strain analysis). Nas passagens em que se discute o significado específico dos termos, é feita uma distinção, traduzindo- se deformation por “deformação” e strain por “deformação interna”. Ao longo do livro, o significado específico pode ser deduzido do contexto e o uso da tradução abrangente “deformação” não compromete a compreensão do texto. Fábio Ramos Dias de Andrade GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 19, global #19)i i i i i i i i Sumário Capítulo 1 – Geologia Estrutural e análise estrutural, 27 1.1 – Primeira abordagem da Geologia Estrutural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 1.2 – Geologia Estrutural e tectônica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 1.3 – Conjunto de dados estruturais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.4 – Dados de campo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 1.5 – Sensoriamento remoto e geodésia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 1.6 – DEM, GIS e Google Earth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 1.7 – Dados sísmicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 1.8 – Dados experimentais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 1.9 – Modelagem numérica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 1.10 – Outras fontes de dados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 1.11 – Organização de dados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 1.12 – Análise estrutural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 1.13 – Observações finais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Capítulo 2 – Deformação, 51 2.1 – O que é deformação? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 2.2 – Componentes de deformação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 2.3 – Sistema de referência . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.4 – Deformação: desconectada da história . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 2.5 – Deformação homogênea e heterogênea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 2.6 – Descrição matemática da deformação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.7 – Deformação interna (strain) unidimensional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 2.8 – Deformação interna (strain) em duas dimensões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 2.9 – Deformação interna (strain) tridimensional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 2.10 – Elipsoide de deformação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 2.11 – Mais sobre o elipsoide de deformação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 2.12 – Variação de volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 2.13 – Deformação interna uniaxial (compactação) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 20, global #20)i i i i i i i i 20 Geologia Estrutural 2.14 – Cisalhamento puro e deformações coaxiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 2.15 – Cisalhamento simples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 2.16 – Cisalhamento subsimples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 2.17 – Deformação progressiva e parâmetros de fluxo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 2.18 – Campo de velocidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 2.19 – Apófises de fluxo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 2.20 – Vorticidade e Wk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 2.21 – Deformação em estado constante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 2.22 – Deformação incremental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 2.23 – Compatibilidade de deformação e condições de contorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 2.24 – História da deformação a partir de rochas deformadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 2.25 – Coaxialidade e cisalhamento simples progressivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 2.26 – Cisalhamento puro progressivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 2.27 – Cisalhamento subsimples progressivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 2.28 – Cisalhamentos simples e puro e suas dependências da escala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 2.29 – Deformação geral tridimensional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 86 2.30 – Esforço versus deformação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Capítulo 3 – Deformação em rochas, 93 3.1 – Por que realizar análises de deformação? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 3.2 – Deformação em uma dimensão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 3.3 – Deformação em duas dimensões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3.4 – Deformação em três dimensões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Capítulo 4 – Esforço, 107 4.1 – Definições, magnitudes e unidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 4.2 – Esforço em uma superfície . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 4.3 – Esforço em um ponto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 4.4 – Componentes de esforço . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 4.5 – O tensor de esforços (matriz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 4.6 – Esforço deviatórico e esforço médio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 4.7 – Círculo e diagrama de Mohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 21, global #21)i i i i i i i i Sumário 21 Capítulo 5 – Esforços na litosfera, 117 5.1 – Importância das medidas de esforços . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 5.2 – Medições de esforços . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 5.3 – Estados de esforços de referência . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 5.4 – O efeito térmico no esforço horizontal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 5.5 – Esforço residual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 5.6 – Esforço tectônico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 5.7 – Padrão global de esforços . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 5.8 – Esforço diferencial, esforço deviatórico e algumas implicações . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Capítulo 6 – Reologia, 139 6.1 – Reologia e mecânica do contínuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 6.2 – Condições idealizadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 6.3 – Materiais elásticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 6.4 – Plasticidade e fluxo: deformação permanente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 6.5 – Modelos combinados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 6.6 – Experimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 154 6.7 – O papel da temperatura, da água etc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 6.8 – Definição de deformação plástica, dúctil e rúptil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 6.9 – Reologia da litosfera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 Capítulo 7 – Fratura e deformação rúptil, 165 7.1 – Mecanismos de deformação rúptil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 7.2 – Tipos de fraturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 7.3 – Critérios de ruptura e fratura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 7.4 – Microdefeitos e ruptura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 7.5 – Terminação e interação de fraturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 7.6 – Reativação e deslizamento friccional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 7.7 – Pressão de fluidos, esforço efetivo e poroelasticidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 7.8 – Bandas de deformação e fraturas em rochas porosas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 22, global #22)i i i i i i i i 22 Geologia Estrutural Capítulo 8 – Falhas, 203 8.1 – Terminologia de falhas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 8.2 – Anatomia de falha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 8.3 – Distribuição de rejeito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 8.4 – Identificação de falhas em campos de petróleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 8.5 – Nascimento e crescimento das falhas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 8.6 – Crescimento de populações de falhas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 8.7 – Propriedades selantes e de comunicação das falhas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 Capítulo 9 – Cinemática e paleoesforços em regime rúptil, 247 9.1 – Critérios cinemáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 9.2 – Esforços de falhas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 9.3 – Uma abordagem cinemática para dados de rejeito de falha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 9.4 – Estruturas contracionais e extensionais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 Capítulo 10 – Deformação em microescala, 263 10.1 – Mecanismos de deformação e microestruturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 10.2 – Mecanismos de deformação rúpteis versus plásticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 10.3 – Mecanismos de deformação rúptil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 10.4 – Geminação mecânica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 10.5 – Defeitos cristalinos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 10.6 – Da escala atômica às microestruturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 Capítulo 11 – Dobras e dobramento, 283 11.1 – Descrição geométrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 11.2 – Dobramento: mecanismos e processos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 11.3 – Padrões de interferência de dobras e dobras redobradas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303 11.4 – Dobras em zonas de cisalhamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 11.5 – Dobramento em níveis crustais rasos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 23, global #23)i i i i i i i i Sumário 23 Capítulo 12 – Foliação e clivagem, 313 12.1 – Conceitos básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 12.2 – Terminologia de idades relativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 12.3 – Desenvolvimento de clivagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 12.4 – Clivagem, dobras e deformação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 12.5 – Foliações em quartzitos, gnaisses e zonas miloníticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 Capítulo 13 – Lineações, 333 13.1 – Terminologia básica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 13.2 – Lineações relacionadas à deformação plástica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 13.3 – Lineações no regime rúptil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338 13.4 – Lineações e cinemática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 Capítulo 14 – Boudinagem, 347 14.1 – Boudinagem e estruturas de estricção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348 14.2 – Geometria, viscosidade e deformação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348 14.3 – Boudinagem assimétrica e rotação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 14.4 – Boudinagem de foliação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353 14.5 – Boudinagem e a elipse de deformação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355 14.6 – Boudinagem em larga escala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360 Capítulo 15 – Zonas de cisalhamento e milonitos, 363 15.1 – O que é uma zona de cisalhamento? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 15.2 – A zona de cisalhamento plástico ideal . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 15.3 – Adição de cisalhamento puro a uma zona de cisalhamento simples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374 15.4 – Zonas de cisalhamento com deformação não plana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 15.5 – Milonitos e indicadores cinemáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 15.6 – Crescimento de zonas de cisalhamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392 GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 24, global #24)i i i i i i i i 24 Geologia Estrutural Capítulo 16 – Regimes contracionais, 395 16.1 – Falhas contracionais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396 16.2 – Falhas de cavalgamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 16.3 – Rampas, cavalgamentos e dobras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 16.4 – Cunhas orogênicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417 Capítulo 17 – Regimes extensionais, 421 17.1 – Falhas extensionais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422 17.2 – Sistemas de falhas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423 17.3 – Falhas de baixo ângulo e complexos de núcleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427 17.4 – Geometria rampa-patamar-rampa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430 17.5 – Colapso de lapa versus de capa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431 17.6 – Rifteamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 17.7 – Hemigrabens e zonas de acumulação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434 17.8 – Modelos de cisalhamento puro e simples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434 17.9 – Estimativas de estiramento, fractais e lei de potência . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435 17.10 – Margens passivas e riftes oceânicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438 17.11 – Extensão e colapso orogênico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439 17.12 – Extensão pós-orogênica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443 Capítulo 18 – Falhas de rejeito direcional, transpressão e transtração, 447 18.1 – Falhas de rejeito direcional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448 18.2 – Falhas de transferência . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448 18.3 – Falhas transcorrentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450 18.4 – Desenvolvimento e anatomia de falhas de rejeito direcional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451 18.5 – Transpressão e transtração . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458 18.6 – Partição da deformação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 464 Capítulo 19 – Tectônicas do sal, 467 19.1 – Tectônica do sal e halocinese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468 19.2 – Propriedades e reologia do sal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468 GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 25, global #25)i i i i i i i i Sumário 25 19.3 – Diapirismo, geometria e fluxo de sal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470 19.4 – Diápiros em ascensão: processos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481 19.5 – Diapirismo de sal em regime extensional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482 19.6 – Diapirismo em regime contracional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485 19.7 – Diapirismo em contextos de rejeito direcional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488 19.8 – Colapso de sal por carstificação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489 19.9 – Descolamentos de sal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 Capítulo 20 – Balanceamento e restauração, 495 20.1 – Conceitos básicos e definições . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496 20.2 – Restauração de seções geológicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 20.3 – Restauração da vista em mapa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505 20.4 – Restauração em três dimensões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506 20.5 – Backstripping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507 E-módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509 Capítulo 21 – Uma breve visão panorâmica, 511 21.1 – Síntese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512 21.2 – Fases de deformação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512 21.3 – Deformação progressiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513 21.4 – Texturas metamórficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514 21.5 – Datações radiométricas e trajetórias P-T-t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517 21.6 – Tectônica e sedimentação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521 Leituras complementares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521 Apêndice A - Detalhes sobre a matriz de deformação, 523 A.1 – Matriz de deformação e elipsoide de deformação (strain) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523 A.2 – Variação em área ou volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524 A.3 – Orientação do elipsoide de deformação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524 A.4 – Extensão e rotação de linhas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524 A.5 – Rotação de planos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525 A.6 – ISA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525 A.7 – Apófises de fluxo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525 A.8 – Número de vorticidade cinemática (Wk) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525 A.9 – Decomposição polar de D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526 GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 26, global #26)i i i i i i i i 26 Geologia Estrutural Apêndice B - Projeção estereográfica, 529 B.1 – Projeção estereográfica (equiangular). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529 B.2 – Projeção de igual área . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530 B.3 – Representação de planos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530 B.4 – Representação de linhas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532 B.5 – Pitch (rake) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532 B.6 – Ajuste de um plano a linhas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534 B.7 – Linha de intersecção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534 B.8 – Ângulo entre planos e linhas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534 B.9 – Atitude a partir de mergulhos aparentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534 B.10 – Rotação de planos e linhas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534 B.11 – Diagrama de roseta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534 B.12 – Programas gráficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535 Leitura complementar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535 Glossário, 537 Referências bibliográficas, 567 Legendas das figuras de abertura dos capítulos, 573 Índice Remissivo, 577 GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 27, global #27)i i i i i i i i Geologia Estrutural e análise estrutural 1 A Geologia Estrutural é o estudo de dobras, falhas e outras estruturas deforma- cionais na litosfera, no que diz respeito à sua ocorrência e modos de formação. As estruturas podem variar de centenas de quilômetros de extensão a detalhes microscópicos, e ocorrem em contextos muito variados, registrando variações instigantes nas condições de esforço e deformação – informações que podemos desvendar se conhecermos seus códigos. A história contida nas estruturas das rochas é bela, fascinante e interessante, e pode ser muito útil à sociedade. A exploração, o mapeamento e o aproveitamento de recursos minerais, como ardósias e xistos (pedras de revestimento), minérios metálicos, água subterrânea, petróleo e gás dependem do trabalho de geólogos estruturalistas, que devem compreender o que observam e apresentar interpretações e previsões razoáveis. Neste primeiro capítulo, vamos estabelecer as bases para os capítulos seguintes por meio da definição e da discussão de conceitos fundamentais e de diferentes conjuntos de dados e métodos em que a Geologia Estrutural e a análise estrutural se baseiam. Dependendo de seu conhecimento prévio de Geologia Estrutural, pode ser útil rever este capítulo depois de percorrer os demais. GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 28, global #28)i i i i i i i i 28 Geologia Estrutural 1.1 Primeira abordagem da Geologia Estrutural Para conhecermos a Geologia Estrutural, precisa- mos observar as rochas deformadas e encontrar uma explicação de como e por que elas adquiri- ram essa forma. Nossos principais métodos são as observações de campo, os experimentos de labora- tório e as modelagens numéricas. Todos os méto- dos apresentam vantagens e desafios. Os exemplos de campo retratam os resultados finais dos proces- sos de deformação, mas podem deixar de lado a história real da deformação. Experimentos de labo- ratório podem simular a deformação progressiva, mas quão representativas são observações feitas ao longo de horas ou semanas, quando comparadas com histórias geológicas naturais que abrangem milhares ou milhões de anos? Por sua vez, a mo- delagem numérica da deformação, feita a partir de equações matemáticas e computadores, é limitada pelas simplificações necessárias para adequar os processos às linguagens de computação e aos com- putadores disponíveis. A combinação de diferentes abordagens, porém, permite a obtenção de modelos realistas da formação das estruturas e de seu signi- ficado. Os estudos de campo serão sempre impor- tantes, já que qualquer modelagem, seja numérica ou física, deve basear-se direta ou indiretamente em observações e descrições precisas de campo. A objetividade em trabalhos de campo é fundamen- tal e representa mais um desafio. De uma forma ou de outra, eles são a razão principal pela qual muitos geólogos optaram por se dedicar à pesquisa científica. 1.2 Geologia Estrutural e tectônica O termo estrutura deriva do latim struere, que signi- fica construir. Podemos dizer que: Uma estrutura geológica é uma configuração ge- ométrica de rochas, e a Geologia Estrutural lida com a geometria, a distribuição e a formação des- sas estruturas. É importante notar que a Geologia Estrutural lida apenas com estruturas criadas pela deforma- ção de rochas, e não com estruturas primárias, for- madas por processos sedimentares ou magmáticos. Entretanto, as estruturas de deformação podem se desenvolver pela modificação de estruturas primá- rias, como o dobramento de camadas de uma rocha sedimentar. O outro termo, tectônica, deriva da palavra grega tektos, que significa construir ou construtor. A Geo- logia Estrutural e a tectônica, portanto, lidam com a formação da litosfera terrestre, em termos das es- truturas resultantes, e estudam os movimentos que esculpem a forma das porções mais superficiais de nosso planeta. Podemos dizer que a tectônica está mais relacionada com os processos subjacentes de produção das estruturas: A tectônica aborda processos “externos” e geral- mente regionais que produzem um dado conjunto característico de estruturas. A palavra “externo”, nesse contexto, indica que os processos são externos ao volume de rocha em questão. Os processos ou causas externos podem ser, por exemplo, movimentos de placas tectônicas, intrusões forçadas de magma, diápiros de lama ou sal em movimento gravitacional, fluxos de geleiras e impactos de meteoritos. Cada uma dessas causas externas pode criar estruturas características que definem um estilo tectônico, e a tectônica relaci- onada recebe nomes específicos em cada caso. A tectônica de placas é aquela que ocorre em grande escala e envolve o movimento e a interação de pla- cas litosféricas. No âmbito da tectônica de placas, expressões como tectônica de subducção, tectônica de colisão e tectônica de rifte são aplicadas em ca- sos específicos. A glaciotectônicaé a deformação de sedimentos e de seu embasamento (em geral, rochas sedimen- tares) sob a parte frontal de uma geleira em movi- mento. Nesse caso, a deformação é criada pelo mo- GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 51, global #51)i i i i i i i i Deformação 2 As rochas deformadas e suas tramas e estruturas podem ser analisadas e mapeadas. No capítulo anterior, vimos brevemente alguns métodos e técnicas da Geologia Estrutural. Cada estrutura reflete uma mudança na forma e, talvez, um transporte dentro de um arcabouço de referência. Geralmente nos referimos a essas mudan- ças como deformações. Ao observarmos rochas deformadas, automaticamente imaginamos como elas devem ter sido antes da deformação e por quais processos passaram. Para compreender as estruturas, é necessário entender os fundamentos da deformação, incluindo algumas definições úteis e descrições matemáticas. Esse é o tema deste capítulo. GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 67, global #67)i i i i i i i i 2 Deformação 67 Aumento anisotrópico de volume: XYZ 6= 1, onde dois ou os três valores, dos valores X, Y e Z, são diferentes entre si. 2.13 Deformação interna uniaxial (compactação) A deformação interna uniaxial (uniaxial strain) é a contração ou extensão ao longo de um dos eixos principais de deformação, sem variações no com- primento dos outros eixos. Essa deformação requer a reorganização, adição ou remoção de volume de rocha. Se houver perda de volume, teremos contra- ção uniaxial e redução de volume. Isso acontece por reorganização de grãos durante a compactação fí- sica de sedimentos porosos e tufos próximo à super- fície, levando a um empacotamento mais denso dos grãos. Somente a água, o óleo ou o gás dos poros deixam o volume de rocha, mas não os minerais. Em rochas calcárias ou sedimentares siliciclás- ticas em grande profundidade, a deformação uni- axial pode ser acomodada por dissolução (pres- são), também conhecida como compactação quí- mica. Nesse caso, os minerais são dissolvidos e transportados por fluidos para fora do volume de rocha. A remoção de minerais por difusão pode também ocorrer sob condições metamórficas na crosta média e inferior. Esse processo pode levar à formação de clivagem ou à compactação através de zonas de cisalhamento. A extensão uniaxial implica expansão em uma direção. Esse processo pode ocorrer devido à formação de fraturas tênseis ou de veios, ou durante reações metamórficas. Contração uniaxial: X = Y > Z, X = 1 Extensão uniaxial: X > Y = Z, Z = 1 A deformação uniaxial pode ocorrer isolada- mente, como, por exemplo, na compactação de sedimentos, ou em combinação com outros tipos de deformação, como o cisalhamento simples. Mui- tas zonas de cisalhamento podem ser conveniente- mente consideradas como zonas de cisalhamento simples, com encurtamento uniaxial adicional transversal. O encurtamento uniaxial ou compactação é uma deformação importante e bastante comum, que re- quer uma descrição mais detalhada. A matriz de deformação da deformação uniaxial é 1 0 0 0 1 0 0 0 1 + Δ (2.10) onde Δ é a elongação na direção vertical (negativa para compactação) e 1 + Δ é o estiramento vertical (Fig. 2.16). O fato de que apenas o terceiro elemento diagonal é diferente de 1 implica elongação ou en- curtamento somente em uma direção. A matriz for- nece o elipsoide de deformação, que é oblato (forma de panqueca) no caso de compactação. Ela também pode ser usada para calcular o modo como feições planas, como falhas e estratificações, são afetadas pela compactação (Fig. 2.16). Se for possível estimar a porosidade atual e a inicial (0) de um sedimento compactado ou rocha sedimentar, poderemos utilizar a equação: = 0e−CZ (2.11) para encontrar (1 + Δ), onde Z é a profundidade de soterramento e C é uma constante cujos valo- res típicos são cerca de 0,29 para areia, 0,38 para silte e 0,42 para folhelho; “e” é, nesse caso, a função exponencial, e não o fator de extensão. A Eq. 2.11 nos mostra que a porosidade varia em função da profundidade Z em uma matriz com a forma: 1 0 0 0 1 0 0 0 1 + ƒ (Z) (2.12) Pode ser demonstrado que Δ = (1 − 0)/(1 − 0 e−CZ), e a matriz de deformação, portanto, se torna: 1 0 0 0 1 0 0 0 (1− 0) / 1− 0e−CZ (2.13) GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 93, global #93)i i i i i i i i Deformação em rochas 3 A deformação (strain) nas rochas pode ser analisada por meio de uma ampla gama de métodos. Muita ênfase foi dada às análises da deformação uni, bi e tridimensio- nal em rochas deformadas de modo dúctil, particularmente na segunda metade do século XX, quando grande parte da comunidade ligada à Geologia Estrutural passou a dedicar-se à deformação dúctil. Os dados de deformação foram coletados ou calculados para uma melhor compreensão dos empurrões em cinturões orogênicos e dos mecanismos relacionados aos dobramentos. O foco da Geologia Estrutural mudou desde então, e o campo de estudos foi ampliado nas duas últimas décadas. Hoje, a análise de deformação é aplicada com a mesma ênfase em áreas falhadas, bacias de rifte e cinturões orogênicos. No Cap. 20 retornaremos à deformação em regime rúptil. Neste, abordaremos como a deformação é medida e quantificada em regime dúctil. GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 107, global #107)i i i i i i i i Esforço 4 No capítulo anterior, abordamos o modo como a deformação pode ser observada e medida em rochas deformadas. O conceito de esforço (stress) está diretamente relacionado à deformação, mas é mais abstrato porque não pode ser visto direta- mente. É necessário observarmos as feições de deformação (preferencialmente, deformação de pequena intensidade) para podermos fazer interpretações sobre o esforço. Ou seja, as estruturas visíveis de deformação podem nos fornecer algumas informações sobre o campo de esforços ao qual a rocha foi submetida. Entretanto, essa relação não é direta, e nem mesmo a mais detalhada reconstituição do campo de esforços permite prever quais serão as estruturas deformadas resultantes, a menos que tenhamos informações adicionais sobre as propriedades físicas e mecânicas das rochas, a temperatura, a pressão e as demais condições físicas de contorno. Neste capítulo, são apresentados os conceitos mais básicos sobre esforços. Nos dois seguintes, abordaremos os esforços na litosfera e as relações entre esforço, deformação e propriedades físicas. GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 117, global #117)i i i i i i i i Esforços na litosfera 5 Após abordarmos a natureza dos esforços, veremos, neste capítulo, como obter informações sobre os esforços na crosta e como interpretá-las. Um grande número de medidas de esforços tem sido feito nas últimas décadas em todo o mundo. Elas indicam que as condições de esforços na crosta são complexas, em parte devido às heterogeneidades geológicas (falhas, zonas de fraturas, contrastes composicionais), em parte porque diversas áreas foram expostas a múltiplas fases de deformação, cada qual associada a um campo de esforços diferente. Esta última situação é rele- vante, uma vez que a crosta tem a capacidade de “congelar” um estado de esforços e preservá-lo na forma reliquiar ao longo do tempo geológico. O conhecimento dos campos de esforços locais e regionais possui diversas aplicações práticas, incluindo levantamentos para a construção de túneis, sondagens e perfurações para água e petróleo. Além disso, o conhecimento dos estados de esforçosatuais e passados fornece informações importantes sobre processos tectônicos recentes e antigos. GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 128, global #128)i i i i i i i i 128 Geologia Estrutural Fig. 5.9 Arenito permiano com alta densidade de juntas do Platô do Colorado, erodido pelo Rio Colorado. As juntas não ocorrerão em um reservatório de arenito, a menos que ele seja soerguido e substancialmente arrefecido Isso pode ser relevante para geólogos que traba- lham na exploração de reservatórios de petróleo em áreas soerguidas, onde as fraturas tensionais verti- cais que podem causar vazamentos nas armadilhas de petróleo são mais comuns. Isso significa, ainda, que uma sobrepressão menor seria suficiente para produzir fraturas em um arenito, em comparação com um argilito (Fig. 5.11), e é por esse motivo que o hidrofraturamento tende a ser confinado a cama- das de arenito em vez de afetar as camadas adja- centes de argilitos e folhelhos. 5.5 Esforço residual Um esforço pode ser aprisionado e preservado após a força ou o campo de esforços externos ter sido re- movido ou alterado; esse tipo de esforço é denomi- nado esforço residual. Em princípio, qualquer tipo de esforço pode ser aprisionado em uma rocha se, por algum motivo, uma deformação elástica for pre- servada após a remoção do campo de esforços ex- ternos. As origens dos esforços externos podem ser sobrecarga, esforços tectônicos ou efeitos térmicos. Veremos como um esforço residual pode formar- -se em arenitos durante compactação, cimentação e soerguimento. Durante o soterramento, os esfor- ços se concentram nas áreas de contato entre os grãos. Considere que ocorra uma cimentação an- tes da remoção do campo de esforços externos cau- sado pelo soterramento. Posteriormente, se o so- erguimento e a erosão expuserem o arenito à su- perfície e, consequentemente, causarem uma redu- ção dos esforços, a deformação elástica dos grãos causada pela remoção da sobrecarga começará a relaxar. O relaxamento, entretanto, é parcialmente bloqueado pelo cimento. Assim, parte do esforço é transferida para o cimento, e o restante permanece GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 139, global #139)i i i i i i i i Reologia 6 Os esforços e a deformação estão relacionados entre si, mas essa relação depende das propriedades da rocha submetida a deformação. Estas, por sua vez, dependem de condições físicas tais como estado de esforços, temperatura e taxa de deformação. Uma rocha que se fratura a baixa temperatura pode fluir como um líquido viscoso quando em alta temperatura, e uma rocha que se fratura sob o impacto de um martelo pode fluir suavemente sob baixa taxa de deformação. Quando discutimos o comportamento das rochas, é útil recorrermos à ciência dos materiais, que define o comportamento dos materiais ideais (elástico, newtoniano e perfeitamente plástico). Esses materiais de referência são normalmente usados na modelagem da deformação natural. É essa abordagem que faremos neste capítulo, enfocando as deformações experimentais feitas em laboratório, que trazem informações bastante úteis sobre a deformação de rochas. As experiências com diferentes materiais aumentaram consideravelmente nosso conhecimento sobre a deformação e a reologia das rochas. GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 165, global #165)i i i i i i i i Fratura e deformação rúptil 7 Estruturas rúpteis como juntas e falhas são encontradas em quase toda a superfície da Terra sólida. A deformação rúptil é a marca registrada da deformação na crosta superior, ocorrendo em áreas onde os esforços se acumulam em níveis que excedem o limite local de resistência à ruptura da crosta. As estruturas rúpteis podem formar-se de modo suave, por exumação e resfriamento das rochas, ou de modo violento, durante os terremotos. Em ambos os casos, a deformação rúptil causada pelo fraturamento implica um rompimento instantâneo das estruturas cristalinas em escala atômica, e esse tipo de deformação tende a ser não apenas mais rápido, mas também mais localizado que a deformação plástica. As estruturas rúpteis podem ser estudadas com relativa facilidade em laboratório, e a união de dados experimentais com observações de campo e de lâminas petrográficas constitui a base do nosso conhecimento atual sobre a deformação rúptil. Neste capítulo, vamos abordar a formação de várias estruturas rúpteis em pequena escala e as suas condições de formação. GEOLOGIA ESTRUTURAL — Prova 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — página (local 203, global #203)i i i i i i i i Falhas 8 As falhas afetam as camadas de rochas e introduzem “defeitos” no arcabouço estratigráfico primário. Elas são estruturas geológicas extremamente intrigantes e fascinantes para os que trabalham com Geologia Estrutural, ainda que em alguns casos possam frustrar estratígrafos e mineradores por dificultarem o mapeamento geológico e a interpretação de dados sísmicos. Hoje sabemos mais sobre as falhas do que há poucas décadas, em razão principalmente dos avanços da indústria do petróleo. Elas também representam desafios para a disposição de resíduos e para a construção de túneis. As falhas ativas têm uma relação próxima com terremotos e desastres sísmicos. Neste capítulo, abordaremos a geometria, a anatomia e a evolução de falhas e de conjuntos de falhas, com exemplos e aplicações relevantes para a indústria do petróleo. GEOLOGIA ESTRUTURAL — PROVA 5 — 3/9/2012 — Maluhy&Co. — PÁGINA (LOCAL 213, GLOBAL #213)i i i i i i i i 8 Falhas 213 Boxe 8.1 ROCHAS DE FALHA (cont.) Injeção de veios de pseudotaquilito em gnaisse protomilonítico (Heimefrontfjella, Antártica). Milonitos não são exatamente rochas de falhas, ainda que tenham sido assim consideradas por Sibson. Os milonitos são subdivididos com base na proporção dos grãos originais, de tamanho grande, e da matriz recristalizada. Os milonitos são foliados e comumente apresentam lineações e abundantes evidências de processos de deformação plástica, em vez de deslizamento friccional e moagem de grãos. Os milonitos formam-se a profundidades e temperaturas maiores que os cataclasitos e as demais rochas de falha; e acima de 300°C para rochas ricas em quartzo. O membro extremo da série dos milonitos, o blastomilonito, é um milonito que se recristalizou após o término da deformação (recristalização pós-cinemática). Dessa forma, o blastomilonito apresenta grãos sem deformação e aproximadamente equidimensionais ao microscópio, com a foliação milonítica ainda visível em amostra de mão. A deformação plástica e os milonitos serão tratados nos Caps. 10 e 15. Essa relação situa-se entre as linhas retas D = 1.000 CT e D = 10 CT, o que significa que a espessura do núcleo da falha é estatisticamente em torno de 1/100 do rejeito da falha, para falhas com rejeito de até 100 m. As camadas encontram-se, em geral, flexiona- das (dobradas) em torno de falhas, particularmente em rochas sedimentares. O termo clássico para esse comportamento é arrasto, que deve ser usado como um termo geométrico puramente descritivo. A zona de arrasto pode ser mais larga ou mais estreita que a zona de dano, ou pode até estar ausente. A distinção entre a zona de dano e a zona de arrasto se faz pelo caráter de deformação dúctil desta, enquanto a zona de dano é, por definição, restrita à deformação rúptil. Ambas as zonas são partes da zona de deformação associada às falhas. De modo geral, as rochas moles desenvolvem zonas de arrasto mais pronunciadas que as rochas rígidas. 8.3 Distribuição de rejeito Em alguns casos, é possível mapear variações no rejeito ao longo de
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