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18/10/13 1 Falhas Fonte: Marli Bryant Miller (marlimillerphoto.com) FALHAS Expressão fundamental da a@vidade tectônica no nível estrutural superior. Fraturas com deslocamento paralelo ao plano de ruptura. Regimes compressivos, extensionais ou transcorrentes. Estruturas presentes em todas as escalas (de mm até km). Podem afetar níveis dúcteis (se a deformação for rápida). Elementos geométricos das falhas Plano de falha Espelho de falha Blocos de falha Capa (teto) Lapa (muro) Rejeito Traço de falha Elementos das falhas Escarpa de falha Estrias de falha Pitch / Rake Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud Rea@vações Reu@lização de um mesmo plano de falha por episódios deformacionais sucessivos (progressivos ou polifásicos). O plano inicial de falhamento cons@tui uma zona de fraqueza da rocha que é reu@lizada quando a sua posição espacial é favorável. Geralmente, cada evento tende a apagar as estrias do anterior que, entretanto, podem ser parcialmente conservadas, caracterizando assim rea@vações da falha. Nomenclatura das falhas A cada regime tectônico pode ser associado um 9po caracterís9co (mas não exclusivo) de falha: FALHAS NORMAIS FALHAS INVERSAS FALHAS TRANSCORRENTES 18/10/13 2 Falha normal Fonte: Marli Bryant Miller (marlimillerphoto.com) Falha inversa Fonte: Marli Bryant Miller (marlimillerphoto.com) Falha transcorrente Fonte: Marli Bryant Miller (marlimillerphoto.com) Falhas normais, inversas e transcorrentes Tipos básicos que representam situações ideais (ocorrem na natureza) Termos intermediários são mais frequentes. Nomenclatura complementar para termos intermediários. Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud Nomenclatura complementar para termos intermediários. Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud Falhas lístricas A superLcie de falha apresenta um curvamento na direção do mergulho que tende à horizontalização com o aumento da profundidade. Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) 18/10/13 3 Decomposição do rejeito NO PLANO DE FALHA Rejeito total Obliquidade (β) – rake/pitch Rejeito direcional Rejeito de mergulho NO PLANO VERTICAL QUE CONTEM O REJEITO VERDADEIRO Rejeito total Caimento (θ) – plunge Rejeito horizontal Rejeito ver@cal Decomposição do rejeito Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) Perfilagem ver@cal FALHAS SUBTRATIVAS Falhas normais provocam omissões nas camadas interceptadas pela sondagem. FALHAS ADITIVAS Falhas inversas provocam duplicações nas camadas interceptadas pela sondagem. Mapas geológicos A representação das falhas em mapas pode oferecer uma visão do 9po de falhas presentes numa área. A separação entre camadas rela9va ao traço de falha pode permi9r a iden9ficação de falhas normais, inversas ou transcorrentes. Omissões e repe@ções Podem acontecer dependendo da relação angular entre a falha e o acamamento. Fonte da imagem: Rowland (2007) Omissões e repe@ções Fonte da imagem: Rowland (2007) Em muitas ocasiões a direção verdadeira do movimento é desconhecida Separação Termo baseado na observação de movimentos aparentes u9lizado quando a direção do movimento é desconhecida. SEPARAÇÃO DIRECIONAL SEPARAÇÃO DE MERGULHO ver@cal (throw) horizontal (heave) 18/10/13 4 Fonte da imagem: Rowland (2007) Rochas de falha (cataclás@cas) Rochas formadas pela alteração da rocha original (fragmentação) a par9r dos movimentos de falha. Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud Zona de falha Faixa integrada por um sistema de múl@plas falhas menores subparalelas que em conjunto resolvem o deslocamento entre dois blocos. Rochas de falha rúp@l (cataclás@cas) Rochas metamórficas (metamorfismo dinâmico). Trituração leva a uma progressiva diminuição do tamanho e aumento do arredondamento (cataclazação / cominuição). Matriz fina englobando fragmentos da rocha original. Variáveis: Tipo litológico – P – T – Presença de fluidos. Podem sofrer li9ficação (ou não). Classificação de Sibson (1977) Indicadores cinemá@cos Feições estruturais que permitem determinar o movimento rela@vo entre os blocos de falha. MARCADORES O mesmo objeto fraturado pode ser observado de cada lado do plano de falha. DOBRAS DE ARRASTO Podem ocorrer em rochas com um certo grau de plas9cidade. TECTOGLIFOS Marcadores ligados a irregularidades do plano de falha. Escalonamento (degraus) – Aspereza do plano Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud TECTOGLIFOS Recristalização em aberturas Lentes de minerais(qtz – cc) podem ter habito fibroso. Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) 18/10/13 5 TECTOGLIFOS Deformação da foliação Abertura – Torsão – Torsão e cavalgamento Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud TECTOGLIFOS Cristas e sulcos (ranhuras) A par9r de objetos mais resistentes (objetos es9radores) Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud FRATURAS DE SEGUNDO ORDEM (SUBSIDIÁRIAS) Planos de ruptura acessórios que apresentam relações sistemá9cas com os planos de falha principais. Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) FRATURAS DE SEGUNDO ORDEM (SUBSIDIÁRIAS) Planos de ruptura acessórios que apresentam relações sistemá9cas com os planos de falha principais. Arranjo geométrico (angular e cinemá9co) indica a direção do rejeito da falha principal. Fratura geometria em relação à falha principal ângulo mergulho cinema@ca R baixo (5 a 15) na direção do rejeito falhas normais sinté9cas R' alto (65 a 85) na direção do rejeito falhas inversas an9te9cas P baixo (5 a 15) na direção oposta ao rejeito falhas inversas sinté9cas T 45 na direção do rejeito extensionais (juntas) FRATURAS DE SEGUNDO ORDEM (SUBSIDIÁRIAS) Fratura geometria em relação à falha principal ângulo mergulho cinema@ca R baixo (5 a 15) na direção do rejeito falhas normais sinté9cas R' alto (65 a 85) na direção do rejeito falhas inversas an9te9cas P baixo (5 a 15) na direção oposta ao rejeito falhas inversas sinté9cas T 45 na direção do rejeito extensionais (juntas) Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) FRATURAS DE SEGUNDO ORDEM (SUBSIDIÁRIAS) Fratura geometria em relação à falha principal ângulo mergulho cinema@ca R baixo (5 a 15) na direção do rejeito falhas normais sinté9cas R' alto (65 a 85) na direção do rejeito falhas inversas an9te9cas P baixo (5 a 15) na direção oposta ao rejeito falhas inversas sinté9cas T 45 na direção do rejeito extensionais (juntas) Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) 18/10/13 6 FRATURAS DE SEGUNDO ORDEM (SUBSIDIÁRIAS) Planos de menor extensão com disposição escalonada. Devem ser comprovadamente cogené9cas com a falha. As fraturas de Riedel (R) tendem a ser mais comuns, mas todos os 9pos podem coexis9r. As fraturas T são geralmente as mais confiáveis, por serem mais facilmente iden9ficáveis. Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) Representação cartográfica das falhas Simbologia não normalizada, mas de uso geral aceito. Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud Sistemas de falhas associados a regimes extensionais Afinamento litosférico Falhas normais são as principais feições associadas a este regime, formando sistemas de riqs. Este afinamento é responsável pela formação da maior parte das bacias sedimentares. Em casos extremos, podem evoluir até a formação de um oceano. Modelos de afinamento Vinculados aos níveis estruturais da crosta. 2 modelos: Com a9vação do nível de descolamento. Sem a9vação do nível de descolamento. Diversas INTERFACES horizontais podem ser a9vadas como níveis de descolamento (limites entre níveis sedimentares, limite cobertura-‐embasamento, limite crosta/manto, an@gos planos de cavalgamento, etc...) Nos dois casos, a deformação frágil afeta aproximadamente os primeiros 15 km da crosta. Modelos idealizados de afinamento crustal. Cisalhamento puro e cisalhamento simples. Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) Modelos de afinamento (interpretações) Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) 18/10/13 7 Geometria dos sistemas de falhas normais Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud DOMINÓ (superLcies planas) LÍSTRICAS (superLcies curvas) As duas situações implicam rotação dos blocos Geometria dos sistemas de falhas normais Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud DOMINÓ Requer uma zona de fraqueza Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) Geometria dos sistemas de falhas normais HORST E GRABEN (Modelo idealizado sem rotação) Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) An@clinal de roll-‐over Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud PROBLEMA GEOMÉTRICO Nas falhas lístricas o espaço aberto gerado deve ser preenchido. Mecanismos possíveis: Arqueamento do compar9mento superior Falhamento normal an9té9co. Variações locais no mergulho do plano de falha PATAMARES (inclinação suave) e RAMPAS (íngremes) Estas irregularidades locais doplano de falha tendem a ser eliminadas no decorrer do movimento. Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud Duplex Segmentos len9culares imbricados (horses) formados a par9r da geração localizada de novos planos de falha. Terminologia dos sistemas extensionais Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud 18/10/13 8 Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) Terminologia (em inglês) dos sistemas extensionais Falhas de crescimento Falhas a9vas durante a sedimentação. Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud Podem desenvolver geometrias complexas (variação de espessura das camadas, discordância angular progressiva ao longo do plano de falha, etc.) Sistemas de falhas associados a regimes compressionais Espessamento litosférico. Falhas inversas e cavalgamentos. Nas cadeias de montanhas (orógenos) formam-‐se cinturões de cavalgamento margeando os domínios mais deformados da zona axial da cadeia. Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) Cavalgamentos Falhas inversas de baixo ângulo. Mergulho do plano: 30° -‐ subhorizontal. Rejeito de poucos metros até mais de 100 km. Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) Empilhamento tectônico por superposição de cavalgamentos Descolamento (detachment) Cavalgamento basal que separa uma sequencia de nappes do substrato subjacente (não transportado) Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) Empilhamento tectônico por superposição de cavalgamentos Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) 18/10/13 9 Falhas de cavalgamento Transportam rochas mais an9gas para cima de rochas mais jovens. Colocam rochas de maior grau metamórfico acima de rochas de menor grau metamórfico. A ESTRATIGRAFIA E O GRAU METAMÓRFICO PODEM SER UTILIZADOS NA IDENTIFICAÇÃO E MAPEAMENTO DE CAVALGAMENTOS. Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) Nappes de cavalgamento Porção da crosta que foi deslocada sobre a falha de cavalgamento. Caracterís9cas dos orógenos contracionais. O rejeito de uma nappe deve ser no mínimo de 10 km. As nappes podem ocorrer como camadas individuais, mas geralmente elas contem diversas camadas tectônicas internas separadas por falhas de cavalgamento. Uma nappe é delimitada por uma falha mestra de base e uma falha mestra de topo. Nomenclatura dos blocos AUTÓCTONE Formado no local em que se encontra (não sofreu deslocamento) PARAUTÓCTONE Transportado por poucos km (blocos facilmente correlacionáveis com rochas do embasamento) ALÓCTONE “Terrenos diferentes” (Transportados por dezenas / centenas de km) Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud A erosão intensa potenciada pela elevação do terreno produze variações acentuadas do relevo podendo gerar profundos recortes nos empilhamentos tectônicos. Klippes (maciços isolados) Janelas tectônicas (Fensters) Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud Es@lo de deformação. TECTÔNICA THIN-‐SKIN (Pele fina) Frequentemente nas regiões deformadas de antepaís. Afeta apenas a parte superficial da crosta. O embasamento não é deformado. Um descolamento limita a base da cobertura deformada. Geralmente as nappes não apresentam deformação interna. Gera um espessamento crustal limitado. Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) Es@lo de deformação. TECTONICA THICK-‐SKIN (Pele grossa) Frequentemente na região central do cinturão orogênico. Afeta a crosta em profundidade, incluindo a crosta inferior. O Embasamento é deformado. As nappes podem ser deformadas penetra9vamente. Não há descolamento. Gera um espessamento crustal significa9vo. Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) 18/10/13 10 Dobras de propagação de falha Zona de deformação dúc9l em torno a extremidade na frente de propagação de um cavalgamento. Em rochas sedimentares ou de baixo grau metamórfico. Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) Dobras relacionadas a falhas As camadas são deformadas duas vezes em uma distancia curta antes de ser transportadas em direção ao antepaís para um nível estra9gráfico superior. Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) Duplex compressional Zona de imbricação integrada por uma serie de escamas tectônicas (cavalos) separadas por falhas inversas de a9tude similar. Limitado por uma falha mestra de base e uma falha mestra de topo. Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud Duplex compressional CAVALOS -‐ FALHAMESTRA DE BASE -‐ FALHA MESTRA DE TOPO. Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) Formação de duplexes POR EVOLUÇÃO DAS RAMPAS FRONTAIS Zona de imbricação à frente da rampa. Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud Formação de duplexes POR EVOLUÇÃO DAS RAMPAS FRONTAIS Zona de imbricação atrás da rampa. Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud 18/10/13 11 Dobra necessária (an@clinal de rampa) Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud Retrocavalgamento Falha an9té9ca em relação aos cavalgamentos principais. ESTRUTURAS POP-‐UP ZONAS TRIANGULARES Fonte da imagem: Prof M.H. Arthaud Falhas em regimes transcorrentes. Extensões de até centenas de km. Podem recortar a litosfera completa (limites de placas). Falhas em regimes transcorrentes. REGIME PURO SUB-‐REGIME TRANSTENSIONAL SUB-‐REGIME TRANSPRESSIONAL Feições diagnós9cas: Bacias de pull-‐apart Duplexes transcorrentes Estruturas em flor Estruturas em flor Fonte: GEOLOGIA ESTRUTURAL (Fossen 2012) Zonas de falhas de rejeito direcional Aspecto anastomosado derivado da coalescência de de fraturas R, R’ e P Falhas normais na mesma direcao das fraturas T Dobras Falhas inversas Es@lolitos Fratura geometria em relação à falha principal ângulo mergulho cinema@ca R baixo (5 a 15) na direção do rejeito Falhas sinté9cas R' alto (65 a 85) na direção do rejeito Falhas an9te9cas P baixo (5 a 15) na direção oposta ao rejeito Falhas sinté9cas T 45 na direção do rejeito extensionais (juntas)
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