Aula 4 Fraturas e falhas

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Alessandro Braga 
2017 
GEOLOGIA ESTRUTURAL 
Fraturas e Falhas 
Deformação rúptil 
• Estruturas rúpteis como fraturas e falhas são encontradas em 
quase toda a superfície da terra. 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; 
 
• A deformação rúptil é causada pelo fraturamento e implica um 
rompimento instantâneo das estruturas cristalinas em escala 
atômica; 
 
• Ou seja, de modo geral a deformação rúptil gera 
descontinuidades a partir da perda de coesão no maciço 
rochoso. 
Deformação Rúptil 
fraturamento, perda 
de coesão 
 
 
 
Deformação Dúctil 
dobramentos, sem 
perda de coesão 
Obs: A rocha irá se 
deformar por fraturamento 
quando o limite de 
resistência do material for 
excedido. 
O que são fraturas (diáclases ou juntas)? 
No sensu stricto, é qualquer descontinuidade plana ou subplana, 
formada por esforços internos (p. ex., térmico) ou externo (p. ex., 
tectônico). As fraturas podem ser divididas em: 
 
• Fraturas abertas ou de extensão (juntas, veios e diques) 
 Ocorre extensão perpendicular 
à parede. Podem ser preenchidas. 
 
 
 
• Fraturas de cisalhamento (falha) 
 Ocorre movimentação paralelo 
à parede. 
 
 
Fraturas preenchidas por minerais são denominadas de 
veio, ao passo que as preenchidas por magmas são diques. 
Fratura extensional 
Fratura de cisalhamento 
(falha) 
O modelo de Riedel é utilizado para a interpretação estrutural gerados em 
tectônica rúptil, seja no próprio campo ou no escritório. 
Fraturamento no Modelo de Riedel 
 
 
Origem das fraturas 
Fraturas 
São feições muito bem representadas. Podem ser encontradas em 
todos os tipos de rochas e de ambientes: rochas metamórficas, 
sedimentares, ígneas, pouco ou não deformadas. 
 
Apesar da frequência, fornecem informações relativamente 
limitadas para os interessados em entender a evolução tectônica 
de determinada região. Isto se deve a vários fatores: 
 
 É difícil estabelecer uma cronologia dos fraturamentos 
sucessivos quando eles não envolvem deslocamentos; 
 
 A correlação com estruturas sincrônicas é geralmente aleatória; 
 
 Os planos de fraturas geram anisotropia na rocha, 
frequentemente reutilizada em mais de uma fase; 
Fraturas 
 Por fim, existe uma infinidade de mecanismos que provocam a 
ruptura das rochas, gerando feições morfologicamente parecidas, 
dificultando assim a determinação de sua origem. 
 
Apesar das restrições, o seu estudo é fundamental por várias razões: 
 
 Do ponto de vista geotécnico, por serem planos de menor 
coesão, podem se transformar em planos de movimento; 
 
 Do ponto de vista metalogenético as fraturas representam, nos 
vários níveis crustais, o caminho preferencial das soluções 
mineralizadoras; 
 
 Do ponto de vista hidrogeológico, desempenham um papel 
fundamental na dinâmica dos aquíferos. 
 
Algumas definições: 
Família – conjunto de fraturas paralelas ou subparalelas com padrão regular 
Sistema – quando ocorre duas ou mais famílias de juntas (pares conjugados) 
Fraturas 
Organização espacial 
As superfícies de ruptura das juntas podem ser consideradas 
como planares; quando apresentam uma distribuição plano-
paralela e um espaçamento relativamente constante, são 
chamadas sistemáticas. No caso de juntas de distribuição 
irregular, são chamadas não sistemáticas 
 
Padrões 
 
 
Representação de fraturas 
Representação de fraturas 
• As falhas são a expressão fundamental da atividade tectônica no 
nível estrutural superior, onde as rochas apresentam um 
comportamento frágil; 
 
• Elas estão associadas tanto ao regime compressional como 
extensional ou transcorrente. Em certos casos, podem afetar até 
o domínio dúctil da crosta. 
Falhas 
Falhas – elementos geométricos 
 É uma descontinuidade 
como deslocamento paralelo 
às suas paredes e dominada 
por mecanismos de 
deformação rúptil; 
 
 Plano de descontinuidade 
(fratura) ao longo do qual 
houve deslocamento de 
blocos; 
 
 Podem acomodar grande 
quantidade de deformação 
na crosta superior. 
 muro 
 teto 
foot-wall 
hanging-wall 
plano de falha 
(espelho de falha) 
bloco bloco 
Qualquer superfície ou faixa 
estreita onde é visível um 
deslocamento causado por 
cisalhamento. 
Falhas – elementos geométricos de rejeito 
 
 
Falhas – elementos geométricos de rejeito 
Quando um dos blocos de 
falha apresenta uma 
componente de rotação, as 
estrias podem apresentar um 
encurvamento; 
 
É frequente a reutilização de 
um mesmo plano de falha por 
episódios deformacionais 
sucessivos (progressivos ou 
polifásicos); 
 
O ângulo entre a direção do 
plano de falha e a estria é o 
pitch ou rake da estria. 
Modelo de Anderson (1942) 
Estes três tipos básicos de 
falhas correspondem a 
situações ideais. Estas 
situações nem sempre 
ocorrem na natureza. 
Assim, é necessário utilizar 
uma nomenclatura 
complementar para 
contemplar a grande 
diversidade de tipos de 
falhas susceptíveis de 
serem encontradas no 
campo. 
 
Classificação com base no mergulho 
Classificação com base no mergulho 
O observação de falhas se 
torna difícil se analisada 
apenas em duas dimensões. 
Por vezes uma falha 
transcorrente pode, num 
plano vertical parecer uma 
falha vertical. 
É possível observar que, num 
perfil vertical, as falhas normais 
podem provocar a omissão de 
camadas enquanto que as 
falhas inversas podem 
provocar a sua duplicação. As 
primeiras são ditas subtrativas, 
enquanto as últimas são 
aditivas. 
Quando uma falha inclinada recorta camadas também 
inclinadas, a falha é dita conforme quando o seu plano e a 
camada mergulham na mesma direção, e contrária quando eles 
mergulham em sentido oposto. 
Indicadores cinemáticos 
TIPOS DE FALHAS 
O bloco acima do plano de 
falha é conhecido como capa ou 
teto, por sua vez o bloco abaixo 
do plano de falha pode ser 
denominado lapa ou muro. 
 
• Falha normal - capa rebaixa 
em relação à lapa; 
• Falha transcorrente – 
movimento lateral dos blocos 
(pode ser sinistral ou destral); 
• Falha inversa – capa soergue 
em relação à lapa (abaixo de 
45°, falha de cavalgamento). 
O regime extensional 
provoca um afinamento 
litosférico, podendo, em 
caso extremo, levar até a 
formação de um oceano. 
Este afinamento é 
responsável pela formação 
da maior parte das bacias 
sedimentares; 
 
As falhas normais são as 
principais feições associadas 
a este regime, formando 
sistemas geralmente 
chamados rifts. 
Regime extensional 
Sistema de Horst e Graben 
Elementos geométricos 
rejeito 
Elementos geométricos 
rejeito Falha normal 
Elementos geométricos 
rejeito 
horizontal (heave) 
vertical (throw) 
total 
rejeito total: medido no plano de falha 
Os sistemas extensionais são geralmente 
caracterizados por associações de falhas 
normais, conjugadas ou não. Duas 
geometrias básicas de superfícies de falhas 
podem ser observadas: 
 
superfícies curvas, caracterizadas por 
uma atenuação do mergulho com o 
aumento de profundidade, 
correspondendoà geometria lístrica; 
 
superfícies planas, correspondendo à 
geometria em dominós. 
 
Nos dois casos, o falhamento implica 
numa rotação dos blocos falhados. 
Geometria das falhas 
falha lístrica 
falha lístrica 
falha lístrica 
falha lístrica 
falha lístrica 
roll-over 
 
Falha tipo dominó 
Sistema de falhas sintéticas e antitéticas 
As falhas sintéticas são paralelas e têm o mesmo movimento 
relativo que a falha mestra. Ao que aquelas que mergulham na 
direção oposta à falha mestra, é chamada antitética. 
Sistema de falhas sintéticas e antitéticas 
As falhas sintéticas são paralelas e têm o mesmo movimento 
relativo que a falha mestra. Ao que aquelas que mergulham na 
direção oposta à falha mestra, é chamada antitética. 
Exemplo mundial (mar vermelho) 
Elementos geométricos 
rejeito 
Regime compressional 
Elementos geométricos 
rejeito 
Falha inversa 
• Nos domínios encurtados da crosta terrestre, ao contrário dos 
domínios estirados, expõe na superfície os níveis mais profundos 
da crosta; 
 
• Nas cadeias de montanhas, após o reequilíbrio isostático, elas 
tendem a formar cinturões alongados, os cinturões de cavalgamento 
(thrust belt) margeando os domínios mais deformados; 
 
• As falhas associadas ao regime compressional são geralmente 
inversas e provocam o empilhamento tectônico; 
 
• O rejeito destas falhas pode ser extremamente importante. 
Quando ele varia de centenas de metros a alguns quilômetros, as 
falhas são chamadas cavalgamentos. Quando ultrapassa a dezena 
de quilômetros, atingido às vezes mais de cem quilômetros, elas 
são chamadas nappes. 
Regime compressional 
• Os relevos acentuados, consequência da erosão rápida das 
cadeias de montanhas, podem provocar profundos recortes 
nos empilhamentos tectônicos, deixando a mostra o material 
autóctone. Este tipo de feição recebe o nome de janela 
tectônica. Em outros casos, o alóctone aparece no meio do 
autóctone, preservado pela erosão na forma de testemunho 
chamado klippe. 
• As falhas contracionais durante a formação de cinturão 
orogênico, formam tipicamente zonas de imbricação, que 
correspondem a uma série de falhas reversas conectadas entre si 
por uma falha mestra de base de baixo ângulo; 
 
• Se houver uma falha mestra de topo definindo o limite superior 
dessa zona, todo o conjunto é denominado de duplex; 
 
• Uma estrutura em duplex é constituída por cavalos arranjados 
de modo similar a cartas de baralho imbricadas. 
 
Geometria das falhas 
Exemplo mundial (Andes) 
movimento horizontal  falha transcorrente 
falha de rejeito direcional (strike slip fault) 
Regime transcorrente (falhas direcionais) 
• caracterizado pela horizontalidade do plano principal σ1 e σ3 
do elipsóide da deformação; 
 
• No caso de um regime transcorrente puro, ao contrário dos 
regimes extensionais e compressionais, não há alteração da 
espessura da crosta. Entretanto este caso é raro e, 
geralmente, soma-se à componente direcional do movimento 
uma componente divergente (divergência oblíqua) ou 
convergente (convergência oblíqua); 
 
• Estas duas situações levam à caracterização de dois sub-
regimes: o regime transtensional (afinamento crustal) e 
transpressional (espessamento crustal). 
Regime transcorrente (falhas direcionais) 
No deslocamento lateral, as 
curvaturas e irregularidades das 
superfícies destas falhas podem 
dar origem a zonas alternadas de 
divergência (bacias de pull-apart) 
e de convergência (pop up). 
Exemplo mundial (falha de Santo André)