01_Estrutural_ [Modo de Compatibilidade]

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Instituto Federal do Espírito Santo - IFES
Campus Cachoeiro de Itapemirim
Geologia Estrutural
Luiz José Cruz Bezerra
Geólogo, M.Sc.
Cachoeiro de Itapemirim – ES 1
 A geologia estrutural é uma das disciplinas com maior importância na
geologia, devido seu vasto campo de aplicações, como na geotecnia, risco
ambiental, geologia econômica, evolução crustal, geotectônica,
geodinâmica etc.
Na geotecnia e risco ambiental, é o conhecimento das estruturas Na geotecnia e risco ambiental, é o conhecimento das estruturas
geológicas que vai determinar o quanto de peso o terreno vai suportar,
quer seja para construção de edifícios, pontes, portos, barragens ou
construções em áreas de encostas ou taludes.
 Na geologia econômica, sabe-se que a maioria das mineralizações tem
controle estrutural, se concentrando nas estruturas como zonas de
cisalhamento, fraturas, falhas e eixos de dobras.
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 Na crosta há um dinamismo motivado por esforços resultantes de forças
endógenas (movimentos tectônicos) que deslocam maciços. As
espessuras em regiões continentais são de cerca de 30 Km e podem
variar de 5 Km, nas regiões oceânicas a 70 Km nas cadeias orogênicas –
ver perfil do planeta).
 • Os movimentos tectônicos produzem nas rochas as modificações de
posição, atitude, forma e volume. Isto é que define a deformação, cujos
resultados são as estruturas tectônicas ou secundárias.
 • O termo Geologia Estrutural foi cunhado por CHARLES LYELL (1873,
no livro "Princípios de Geologia“), para se referir ao estudo das estruturas
maiores. Com a evolução da ciência geológica os estudos se estenderam
às estruturas menores, visíveis em afloramentos ou amostras de rochas e
até em lâminas delgadas microtectônica).
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 A GEOLOGIA ESTRUTURAL estuda as deformações da crosta terrestre,
(porção envoltória do manto, acima da Descontinuidade de Mohovicic -
MOHO). Ocupa-se com as estruturas e a morfologia de sua formação. São
também objetos de seus estudos os mecanismos, os processos de
deformação e os produtos gerados.
 Os estudos estruturais focam os corpos rochosos de forma global: suas
estruturas (geometria e/ou morfologia), sua movimentação (cinemática) e
a origem desta movimentação (dinâmica).
 A Primeira Lei de Newton (“todo o corpo persiste em seu estado de
repouso ou de movimento uniforme, a menos que seja compelido a
mudar seu estado por uma força aplicada a ele” ) é bem representada por
esse escopo da ciência geológica, pois a grande presença de falhas e dobras
na crosta sugere que as rochas foram submetidas a forças que modificaram
seu estado original.
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 É o ramo da Geologia que estuda os processos deformacionais
ocorrentes na litosfera a partir das estruturas presentes nas rochas e
que são decorrentes destas deformações.
5Litosfera= crosta terrestre + manto superior = placas tectônicas !
 Definição: É a ciência que estuda a atitude, geometria e a anatomia dos 
corpos rochosos e da forma com que o corpo reage frente a força 
dominante.
 Na geologia estrutural investigaremos e responderemos as seguintes 
perguntas:perguntas:
 Qual é a estrutura investigada?
 Quando ela se desenvolveu (se formou)?
 Em quais condições ela se formou?
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 A Geologia estrutural descreve e analisa um corpo 
geológico de 3 maneiras:
 1 – Análise Geométrica (Geometria)
 2 – Análise Cinemática (Strain = Deformação)
 3 – Análise Dinâmica (Stress = Tensão ou Pressão)
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 Parte descritiva ou qualitativa da geologia estrutural e implica no estudo do
tamanho, da forma e orientação das estruturas.
 Esse tipo de análise envolve interpretação de imagens aéreas, modelos digitais
de relevo, interpretação de perfis geofísicos e estratigráficos, observações e
obtenção de atitudes estruturais de campo, análise da deformação em
laboratório, estudos petrográficos. Necessita-se levar em conta a escala delaboratório, estudos petrográficos. Necessita-se levar em conta a escala de
trabalho.
 Em grande parte do trabalho em laboratório (ou escritório) utiliza-se o
Estereograma Estrutural (stereonet), que se trata de ferramenta qualitativa de
fácil uso para a inserção de pontos e vetores em um sistema de projeção de
coordenadas tridimensionais.
 O estudo dos movimentos que geram as diversas estruturas rochosas é chamado
de cinemática e o estudo das forças que causam o movimento é chamado de
dinâmica. A física e a matemática que envolve a Geologia Estrutural são
equacionadas para estudar a cinemática e a dinâmica
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Análise geométrica: estuda a deformação por meio das formas resultantes
da modificação das formas originais de estratos e/ou de maciços.
 requer tratamento matemático. É a descrição quantitativa
do “caminho” que as rochas percorrem durante sua
deformação.
 Também descreve a posição relativa de dois pontos durante Também descreve a posição relativa de dois pontos durante
a deformação rochosa que podem alterar sua posição pela
translação conjunta, rotação um ao redor do outro ou pela
alteração da distância entre si.
 Costuma-se chamar esta descrição de “mapeamento da
deformação”.
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Deformação de corpo de prova submetido a uma tensão (seta em vermelho)
 Interpreta as tensões (forças e pressões) responsáveis pela formação das
estruturas. É a mais interpretativa da análise estrutural.
 Necessita o entendimento da geometria e da cinemática das estruturas.
Revela a magnitude relativa e a orientação absoluta das tensões
responsáveis pelas deformações e neste caso, inclui o estudo da reação:responsáveis pelas deformações e neste caso, inclui o estudo da reação
da rocha ao stress a que está submetida: ao stress (tensão) aplicado há
um strain (deformação) gerado
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:
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Deformação de um maciço submetido a uma tensão
 Textura refere-se aos grãos componentes da rocha quanto à forma,
tamanho, o arranjo entre as unidades granulares (ou cristais) e suas
relações de contato.
 Estrutura designa tanto os arranjos espaciais micro e macroscópico dos
cristais nas rochas quanto aos arranjos espaciais das unidades rochosas.
 As “unidades” rochosas podem ser heterogêneas, já que a forma, o
volume, a atitude e as relações espaciais podem variar.
 • As estruturas geológicas podem ser visualizadas em diferentes escalas
(desde um grão mineral, uma camada, um maciço rochoso, até um
continente).
 • As estruturas podem ser geradas durante a formação da rocha e
posteriormente sofrerem modificações (deformações) por ação de
esforços, contínuos ou não.
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 Quanto à origem
 • Primárias: concomitantes à gênese da rocha (sedimentar – por ex. 
estratificação cruzada - ou magmática – por ex. estrutura fluidal)
 • Secundárias: posteriores à gênese da rocha.
 Podem ser atectônicas ou adiastróficas (a maioria das estruturas exógenas) 
ou tectônicas ou diastróficas (estruturas endógenas). As tectônicas, por sua 
vez, são:
 (a) coesivas ou contínuas, quando há mudança de forma, volume, atitude 
e posição, sem perda de continuidade (dobras, xistosidades)
 (b) disjuntivas ou disruptivas, quando há perda da continuidade (falhas, 
juntas).
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 Quanto à geometria:
 • Planares: xistosidade, gnaissificação, falhas e acamamentos;
 • Lineares: eixos de dobras, interseções de estruturas planares;
 • Cilíndricas ou cônicas: formas especiais
 Quanto à localização no corpo rochoso:
 • Internas: circunscritas ao corpo.
 • Externas: situadas fora do corpo, em sua superfície.
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 Penetratividade
Distribuição regular de uma estrutura qualquer por todo o maciço rochoso, numa
certa escala de observação. Utiliza-se também o termo pervasidade.
Se a distribuição não é regular, a estrutura é pouco penetrativa ou não
penetrativa (linhas vermelhas) ou bastante penetrativas (linhas amarelas).
19penetrativa (linhas vermelhas) ou bastante penetrativas (linhas amarelas).
Estruturas primárias de rochas sedimentares mais comuns
(a) Acamamento plano-paralelo: estratificações planares paralelas entre si
(b) Acamamento plano-cruzado: retrabalho de sedimentos em ambientes de rios 
meandrantes
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(c) Estratificações rítmicas: alternância de finas camadas, repetidas 
sucessivamente
(d) Estrutura gradacional: variação granulométrica gradual, mais grossa na base
até a mais fina no topo
(e) Marcas de onda: simétricas (marca o topo da camada), assimétricas (não
permite a observação do topo da camada)
(f) Fendas de ressecamento: geralmente preenchidas com material arenoso
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(f) Fendas de ressecamento: geralmente preenchidas com material arenoso
(g) Estruturas convolutas: a camada de cima desliza sobre a camada inferior que 
funciona como uma camada lubrificante
(h) Camadas basais: camadas arenosas penetram nas camadas argilosas devido às 
pressões de suas camadas superiores
(i) Discordâncias: camadas inferiores apresentam tectonismo, enquanto as mais 
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(i) Discordâncias: camadas inferiores apresentam tectonismo, enquanto as mais 
jovens ocorrem intactas. A discordância pode
ser angular ou paralela
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Estruturas primárias mais comuns das rochas ígneas são formadas quando o 
magma está se consolidando
(a) Forma dos corpos Tabulares (diques e sills), cilíndricos (chaminés
vulcânicas), circulares (intrusões graníticas e outros), irregulares (batólitos
e stocks)
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(b) Relações de contatos Contato abrupto (corpos próximos à crosta ou
extravasantes); contato gradacional (rocha ígnea que passa gradativamente às
características da rocha encaixante); contato concordante (sills); Contato
discordante (diques).
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(c) Estruturas Internas
• Fluidais: o fluxo laminar da massa ígnea determina orientação
planar dos minerais.
• Estruturas vesiculares: localizadas no topo de um derrame.
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• Sistemas de fraturas atectônicas: sucessão de esforços internos ou
externos. Por ex., fraturas paralelas à estrutura fluidal ou motivadas pelo
resfriamento.
• Sistemas de fraturas marginais: ocorrem à margem do contato.
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 TECTÔNICA:
 Investiga a morfologia e a associação específica das estruturas, e a força 
que a formou.
APLICAÇÃO NA GEOTECTÔNICA: APLICAÇÃO NA GEOTECTÔNICA:
 Na geotectônica regional, que pesquisa a distribuição regional e a 
história estrutural de zonas deformadas.
 Na geotectônica geral que envolve a geodinâmica, que estuda a 
dinâmica dos movimentos gerais;
 Na geotectônica histórica, que estuda a história dos movimentos 
tectônicos
 Na geotectônica teórica
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 As rochas possuem propriedades elásticas e plásticas concomitantes, 
dependendo das condições físicos/químicos atuantes.
 Qualquer corpo na natureza possui:
1 – Pressão Confinante e Litostática: todos os corpos sofrem pressão  1 – Pressão Confinante e Litostática: todos os corpos sofrem pressão 
confinante associado a um sistema.
 2 – Temperatura
 3 – Quantidade e Quimismo dos Fluidos.
 4 – Anisotropia e Heterogeneidade
 5 - Tempo
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Ocorrem normalmente próximas à superfície do terreno.
(a) Compactação: arqueamento e compactação das camadas inferiores devido 
ao peso isostático.
(b) Deslizamentos de terras: parecem falhas mas na realidade são erosão das 
encostas por movimentos rotacionais.
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encostas por movimentos rotacionais.
(c) Creep: movimentos lentos do solo que tendem a arquear a encosta.
(d) Expansão de argilas: as argilas em estado plano tendem a dobrar-se para 
aumentar sua superfície de contato e volume pela saturação de água.
(e) Deslizamentos sub-aquáticos: “dobras” atectônicas e fraturas atectônicas.
(f) Arrasto pelo gelo: os movimentos de geleiras podem arrastar e dobrar uma 
camada em estado horizontal, fazendo com que esta camada fique irregularmente 
dobrada. Também pode haver cisalhamento em estado frio.
(g) Astroblemas, ou crateras geradas por impactos de meteoritos
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MOVIMENTOS GLOBAIS
• Eustasia - termo que designa as variações do nível do mar. Movimentos
eustáticos podem ser positivos (quando há transgressão marinha) ou negativos
(regressão marinha).
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MOVIMENTO LOCAIS
• Isostasia - termo que explica que a
superfície do Planeta sempre tende ao
equilíbrio isostático, isto é, à
compensação das pressões: havendo
carga na região haverá subsidência,
havendo erosão haverá ascensão.
Praias geradas devido 
a movimento eustático
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MOVIMENTOS REGIONAIS
Epirogênese - movimentos
de ascenção ou descenso de
grandes áreas da crosta
terrestre, de modo lento. É um
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terrestre, de modo lento. É um
reajustamento isostático
abrangente (extensas regiões)
sem afetar de forma
significativa estruturas antigas.
Orogênese - conjunto de fenômenos que
levam à formação de cadeias de
montanhas, produzidas pelo diastrofismo
(falhas e ou dobras) em zonas de
subducção.
Taxas atuais de subsidência e
ascenção nos EUA
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Levantamento causado pela remoção de capa de gelo
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Seção esquemática em áreas com domos e bacias
Ascenção é causada por levantamento da pluma mantélica e subsidência por 
extensão e resfriamento.
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 Reologia: estuda o comportamento físico das rochas, mediante a 
aplicação de forças e tensões (stress).
As propriedades mecânicas da rocha refletem aspectos das forças e dos
movimentos que os corpos experimentaram. As rochas possuem
propriedades elásticas e plásticas concomitantes.
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Xisto do Complexo Setuva, Vale do
Ribeira – PR. Foto: E. Salamuni
Os métodos de estudos são:
1 – Dinâmico: que investiga a natureza e os tipos de tensões aplicadas nas 
rochas durante a deformação.
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rochas durante a deformação.
2 – Cinemático: as relações geométricas e de simetria em relação a um 
plano de movimento são estabelecidas nas análises da trama rochosa. 
3 – Analítico: ensaios teóricos de resistência de materiais, tais como metais 
agregados cerâmicos e concretos. As condições são simuladas em 
laboratório.
Modelo Reduzido: constroem-se modelos em escala das estruturas e 
deformações a fim de se descobrir as tensões regionais envolvidas. 
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• O estado de tensão propicia deformação/movimentação (cinemática) e resulta 
na forma final (geometria) da rocha.
• Força ou tração: agente responsável elos movimentos das rochas
submetendo-as a solicitações diversas. Caso a solicitação seja tangencial
ocorre o cisalhamento, que pode ser subdividido em componente normal (α n) e
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ocorre o cisalhamento, que pode ser subdividido em componente normal (α n) e
componente de cisalhamento (α s).
A intensidade da força (ou tração) depende da área da superfície por onde é
distribuída.
STRESS E STRAIN
Stress significa “tensão“ ou “esforço” . A tensão é a força/área (N/m2)
necessária para produzir deformação (strain).
Strain significa “deformação". É uma grandeza escalar medida somente pelo 
comprimento.
Vetor é um quantitativo que possui magnitude e direção. Tensor é um quantitativo
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Vetor é um quantitativo que possui magnitude e direção. Tensor é um quantitativo
usado para descrever a propriedade física de um material.
Tanto o stress quanto o strain são materializados por elipsóides utilizados para
representação espacial da tensão e da deformação, cujos eixos são
inversamente proporcionais.
Tensão x Deformação (Profundidade)
Um corpo rochoso está submetido a dois esforços, o litostático (similar à 
força da gravidade) e o tectônico. Ambos podem ser representados por 
elipsóides de tensão.
Elipsóide de tensão (stress)
Em geral no interior de um grande corpo geológico, a orientação do stress varia de
lugar para lugar, dependendo de vários fatores(espessura da crosta, reologia do
material, natureza de estruturas pretéritas, existência de descontinuidades). Essa
variação é conhecida como campo de tensão, que pode ser representado e
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variação é conhecida como campo de tensão, que pode ser representado e
analisado pelo digrama da trajetória de stress.
Nestes diagramas as linhas mostram a contínua variação na orientação do stress 
principal, considerando que α1 (Smax) sempre é perpendicular a α3 (Smin).
Assim, em cada ponto do objeto geológico o campo de tensão é representado
por um sistema de eixos nominados pela letra (grega) "α“ SIGMA, onde α1 > α2
> α3 (ordem decrescente de tensão).
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O campo de tensão é
caracterizado pelos eixos σ1,
σ2 e σ3, cuja representação
gráfica é o elipsóide de tensão.
(lembrete: é um campo físico,
portanto não representa um objeto
concreto)
Elipsóide de deformação (strain)
Eixos de deformação são representados pelas letras “x","y","z“, cuja relação é 
x>y>z, ou seja, mostra ordem decrescente de deformação.
O elipsóide de tensão é inversamente proporcional ao elipsóide de deformação. 
Numa comparação aproximada:
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Numa comparação aproximada:
Σ1<>Z /σ2<>Y /σ3<>X
Os eixos dos elipsóides variam de acordo com o stress aplicado na superfície 
rochosa. Desta forma os eixos podem sofrer,
(a) estiramento/encurtamento/encurtamento
(b) estiramento/encurtamento/estiramento
(c) encurtamento/estiramento/estiramento
O campo de deformação é caracterizado pelos 
eixos X, Y e Z, cuja representação gráfica é 
uma elipsóide.
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O elipsóide de deformação é um objeto 
concreto, podendo se tratar de um grão 
de um mineral (quartzo, feldspato etc.) 
estirado numa rocha.
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Comparação entre os elipsóides e de tensão e de deformação.
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 Científico: 
 - Possibilita o melhor entendimento dos processos 
geológicos e tectônicos ocorrentes na Terra.
 - Permite realizar uma reconstrução da história geológica 
das rochas e das placas tectônicas.
 Prático: a determinação ...
 - De jazidas minerais, de reservas de hidrocarbonetos e de 
água subterrânea.
 - Dos melhores métodos de lavra a serem adotados.
 - De locais propensos e de melhores métodos de obras 
ligadas a engenharia civil.
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 Deformação (Strain): processo que resulta na alteração da 
posição e/ou da forma das rochas em resposta a esforços 
(Stress), os quais são gerados por forças.
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 “Entidade física que altera, ou tende a alterar, o estado 
de repouso de um corpo ou seu movimento retilíneo 
uniforme, em resposta a atuação de esforços (Stress)!”
 Existem dois tipos fundamentais de forças que afetam os Existem dois tipos fundamentais de forças que afetam os
 corpos geológicos:
 - Força de corpo/volume: atuam sobre a massa de um 
corpo.. Ex: força gravitacional
 - Força de contato: atuam empurrando ou puxando 
determinado corpo ao longo de uma superfície 
imaginária, como uma fratura. Ex: forças tectônicas.
Estas forças atuam em conjunto!
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 Além das forças atuantes, a deformação 
(Strain) depende:
- Da natureza da rocha - Da natureza da rocha
 - Das condições ambientais: T e P
 Todos os fatores que condicionam a 
deformação atuam em conjunto!
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 Natureza da rocha:
 - Tipos de rochas:
 Rochas mais dúcteis (plásticas): mármores, ardósias, filitos, xistos.
 Rochas mais rúpteis (frágeis): arenitos, quartzitos e rochas ígneas 
em geral.em geral.
 Mineralogia:
 Minerais mais dúcteis: halita, calcita, dolomita, filossilicatos (micas).
 Minerais menos dúcteis: tectossilicatos (quartzo e feldspato), granada 
e olivina.
 Minerais de ductibilidade mediana: inossilicatos (anfibólios e 
piroxênios).
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 A deformação (Strain) é causada por forças 
geradas a partir de movimentos ocorrentes 
nos limites das placas tectônicas.
 Existem 3 tipos principais de forças 
tectônicas:
 - Forças compressivas
 - Forças extensionais/distensivas
 - Forças de cisalhamento.
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 Deformação “reversível”: o material volta a sua forma e 
volume original quando cessa a força aplicada.
 - Cada material apresenta um limite de elasticidade. Quando há 
aumento na deformação e este limite é alcançado, passa-se aumento na deformação e este limite é alcançado, passa-se 
a ter um comportamento rúptil ou dúctil predominante.
 - Ex: Expansão térmica das rochas: não envolve quebra ou 
ruptura do corpo, apenas alongamento (dilatação) e
 encurtamento (contração e expansão).
 - OBS: Terremoto só quebra/contorce as rochas quando sua 
vibração ultrapassa o limite de elasticidade.
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Terremoto em São Paulo (22/04/2008
Moradores de São Paulo sentiram um tremor de terra por volta das 21h 
desta terça-feira. O tremor foi sentido em todas as regiões da cidade e 
algumas áreas da Grande São Paulo.
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O epicentro do terremoto ocorreu a cerca de 215 km de São Vicente, no 
litoral sul de São Paulo e atingiu 5,2 graus na escala Richter. O tremor 
ocorreu a aproximadamente 10 km de profundidade.
"É um terremoto raso. Pela escala, toda cidade de São Paulo e a região 
metropolitana deve ter sentido. Em todo raio de 300 km do evento ele 
pode ser sentido", disse George Sand, professor-doutor do laboratório. 
Segundo ele, não há como prever novos tremores.
Fonte: Folha de São Paulo 
 Ambas estão associadas a níveis estruturais.
Nível estrutural: região caracterizada por um
mesmo mecanismo de deformação. 
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- Tem haver com a profundidade onde ocorrem
as forças atuantes.
Deformação rúptil
Deformação dúctil
Deform. rúptil
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Deform. dúctil
Fusão Parcial
Fusão Total
 pequena profundidade (até 40 km)
 Baixa T e baixa P .
- Estruturas associadas: falhas e fraturas. - Estruturas associadas: falhas e fraturas.
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 Grande profundidade (≥ 40 km).
 Alta T e alta P
 Deformação dúctil: resulta no “dobramento, estiramento e  Deformação dúctil: resulta no “dobramento, estiramento e 
 cisalhamento” da rocha.
 - Neste nível estrutural, pode haver fusão parcial.
 - Estruturas associadas: dobras
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 O que é Geologia Estrutural e seus objetivos.
 O que gera a deformação das rochas.
 Quais são as forças que geram a deformação.
 Quais os tipos de deformação
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Instituto Federal do Espírito Santo - IFES
Campus Cachoeiro de Itapemirim
Geologia Estrutural
Luiz José Cruz Bezerra
Geólogo, M.Sc.
Cachoeiro de Itapemirim – ES 69