Aula_Juntas_Falhas_george_atual_handout

Prévia do material em texto

4/4/19
1
Geologia Estrutural e Geotectônica
Unesp – Campus de Rio Claro
Prof. Dr. George Luiz Luvizotto
Falhas
Qual o universo de estudo desta aula?
Zona de Cisalhamento
n Ruptil = Falha / Zona de Falha 
n Dúctil = Zona de Cisalhamento Dúctil 
• É importante
identificar se a região
apresenta história
deformacional dúctil
ou rúptil. Em muitos
caso identifica-se uma
história complexa
(parte dúctil – parte 
rúptil). 
4/4/19
2
Falha - Definição
n Livro do Fossen
“Qualquer superfície ou faixa estreita onde 
é visível um deslocamento causado por 
cisalhamento”
n Outros
“Fratura com componente de 
deslocamento paralela à parede” 
Falha - Definição
Tipos de Falhas
• Quanto ao Tipo de Rejeito 
(translacionais)
– Falha Normal
– Falha Inversa
– Falha Direcional
–
– … e também oblíquas
Posição dos Esforços Tectônicos
Anderson 1951
n Anderson percebeu que como não há esforços 
cisalhantes na superfície da Terra
n Por exemplo: fluidos, água e ar não acumulam 
esforço cisalhante
n Portanto, nos regimes tectônicos um dos 
esforços principais (Sigma 1, 2 ou 3) está na 
vertical.
4/4/19
3
Teoria de Fraturamento Anderson
Reconheceu em 1951 que
apenas falhas normais, 
inversas e direcionais podem
ocorrer na superfície terrestre
Falhas sempre fazem 
ângulo de 30° com σ1
Posição dos Esforços Tectônicos
Anderson 1951
Falhas ocorrem
sempre em ângulo
de 30� com σ1 (Na 
verdade, um ângulo
menor que 45 
graus!) 
4/4/19
4
Horst, Graben, Sintética - Antitética
• Horst = Alto
• Graben = Baixo
• Sintética = Mesmo 
mergulho que a falha 
pincipal
• Antitética = Mergulho 
oposto (p/ outros tipos 
de falha tb)
• Hemigraben, Volteio 
(rollover), Arrasto 
inverso
4/4/19
5
Geometria - Falhas Lístricas
• Superfície curva. Há rotação (dobramento)
• Horizontaliza-se em profundidade
Elementos geométricos das falhas
• Plano de Falha (PF)
• Capa ou Teto (hanging wall): bloco que situa-se sobre o
plano de falha
• Lapa ou Muro (footwall): bloco que situa-se sob o plano
de falha
• Espelho de falha: superfície lisa, brilhante, normalmente
cheia de estrias de atrito, situado sobre o plano de falha
• Traço ou linha de falha: a linha formada pela interseção
do plano de falha (PF) com a superfície terrestre ou o
plano horizontal (PH)
• Estrias de atrito e degraus
Rejeito (Slip)
• Rejeito é o deslocamento relativo de pontos
previamente adjacentes nos lados opostos da
falha
• Tanto os movimentos absolutos quanto os
relativos são caracterizados pelos rejeitos
• É medido no plano de falha, determinando os
componentes geométricos do deslocamento. 
Rejeito (Slip)
• Rejeito total (net slip): distância medida no plano
de falha em dois pontos deslocados pela falha.
• Rejeito direcional (strike-slip): o rejeito medido
paralelamente à direção do plano de falha. 
• Rejeito de mergulho (dip-slip): o rejeito medido
ao longo do rumo do mergulho do plano de falha
4/4/19
6
Rejeito & Separação
Rejeito = Deslocamento Real
Separação = Deslocamento Aparente
Rejeito & Separação
Rejeito = Deslocamento Real
Separação = Deslocamento Aparente
Armadilha Rejeito x Separação
4/4/19
7
n Qual o sentido de 
cisalhamento?
n Qual o sentido de cisalhamento?
Qual o tipo de ZC?
ZC em corte não paralelo à
direção de movimento !
Armadilhas de Rejeito x Separação
Sepa
ração
Linhas de corte (cutoff)
• Falha = geometria 
3D
• Intercepta 
diferentes 
camadas em 
diferentes 
posições em 3D
• Mapas de 
contorno 
estrutural 
(petróleo)
4/4/19
8
Critérios para reconhecimento de 
Falhas
Deslocamento e truncamento 
de Camadas
Deslo
camento
de Camadas
Que tipo de falha é esta?
Presença de estruturas e rochas
associadas à falha
• Plano de falha / 
escarpa
• Farinha de falha
• Brechas
• Cataclasitos / 
milonitos
• Estrias
• Degraus
Rochas associadas à falha
4/4/19
9
• brechas tectônicas: resultam
da trituração dos detritos
devido movimento dos 
blocos. São brechas
monogênicas cuja matriz
resulta do material existente
no local onde se formam. Os 
fragmentos são muito
angulosos e de dimensão
variável
Brechas, cataclasitos, milonitos
Rúptil (cataclasitos)
Variação de Texturas em 
uma Zona de Cisalhamento 
em função da profundidade
Cataclasito
Milonito
Gnaisse Fitado
P
r
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
P
r
e
s
s
ã
o
e
T
e
m
p
.
4/4/19
10
Pseudotaquilitos
… critérios para reconhecimento de Falhas
Estrias / 
degraus
4/4/19
11
Omissão e Repetição de Camadas Repe$ção e Ausência de horizontes
• Falhas podem gerar repetição ou 
ausência de camadas
• Em seções verticais: ausência = 
falha normal e repetição = falhas 
inversas
• Furos oblíquos podem “enganar”
Identificação de falhas em subsup.
• Dados sísmicos
• Ferramenta 
indispensável na 
industria do 
petróleo
Anatomia de Falha
• Zona de dano
• Núcleo ou 
superfície de 
deslizamento
• Arrasto 
(plástica?)
4/4/19
12
Anatomia de Falha
Zona de 
dano 
apresenta 
maior 
densidade de 
banda de 
deformação. 
Valor 
máximo é 
ob;do no 
núcleo da 
falha
Anatomia de Falha
Crescimento de Falha
• Em rochas não porosas (ou com 
baixa porosidade) as falhas 
crescem a partir de pequenas 
fraturas de cisalhamento
• Isto é, não crescem a partir de um 
único plano
• Formam wing cracks
• Vários planos se juntam para 
formar a falha
• Gera aumento de porosidade
Crescimento de Falha
4/4/19
13
Crescimento de Falha
• Em meios porosos os 
grãos se reorganizam
• Geram-se bandas de 
deformação
Bandas de deformação
• Desenvolve-se em rochas porosas
• Tipo especial de fratura de cisalhamento
• Pequenas zonas de cisalhamento
• São bastante estreitas mas podem ser muito 
longas
• Podem afetar a permeabilidade / porosidade 
de reservatórios
Bandas de deformação Bandas de deformação
4/4/19
14
Crescimento de Falha “Arenito”
• Em meios porosos os grãos se 
reorganizam
• Geram-se bandas de deformação 
(várias) conforme a deformação 
avança
• Há diminuição da porosidade
• Os grãos se rearranjam
• Diminuição da porosidade e 
endurecimento (oposto do que se 
observa em rochas não porosas) 
Distribuição de Rejeito
• Rejeito não é uniforme ao longo da falha
• Valores máximos são obtidos próximo à região central (em falhas simples)
Distribuição de Rejeito
• Várias maneiras de 
representar
• Isolinhas…
• Vetores…
Zona de Dano
• As estruturas na zona de dano 
formam-se antes, durante e 
depois da formação da superfície 
de deslizamento (falha)
• Pode ter espessura variada
4/4/19
15
Zona de Dano Arrasto de falha
Qq variação na a4tude de camadas ou 
marcadores nas adjacências da falha. Possui 
relação gené4ca com a falha e pode indicar 
a movimentação rela4va dos blocos
Arrasto de falha
• Dobramento de camadas em torno de uma falha
• Rúptil ou dúctil?
• Os eixos das dobras são paralelos a direção do 
plano de falha e perpendiculares ao deslocamento
Arrasto de falha
4/4/19
16
Arrasto de falha Trishear
n Modelo Trishear - Propagação 
de dobra na frente da Falha
Interação de falhas
4/4/19
17
Conexão de falhas e estruturas de transferência
• Quando os planos de falha crescem o regime 
de tensão e deformação ao redor dos planos 
afetam-se mutuamente (um interfere no 
outro)
• Não sobrepostas à sobrepostas à ligação 
direta
• Pode levar à formação de rampa de 
transferência (distribuição assimétrica do 
rejeito)
Conexão de falhas e estruturas de transferência
Conexão de falhas e estruturas de transferência
• Rampa de transferência
Conexão de falhas e estruturas de transferência
4/4/19
18
Rampa de transferência Interação vertical
• As falhas se interagem 
também na vertical
Falhas
• Se desenvolvem: pela união / combinação de 
pequenas estruturas (planos) ou pela reativação de 
juntas / falhas pré-existentes. Como qualquer outra 
falha! São complexas quando obs. em detalhe…
n Fraturas Subsidiárias
É COM VOCÊS!
Se é uma falha cortada na direção do 
movimento, posicione o esforço principal!
Que outras fraturas devem aparecer?
4/4/19
19
n Fraturas Subsidiárias
É COM VOCÊS!
Fraturas de Extensão (T) eEstilolítica
s1
s3
Es
tilo
líti
ca
Fratura de Extensão
Falhas Direcionais – Como se iniciam?
• Se desenvolvem: pela união / combinação de 
pequenas estruturas (planos) ou pela reativação de 
juntas / falhas pré-existentes. Como qualquer outra 
falha! São complexas quando obs. em detalhe…
• E o tal do “Riedel”!!!!
Falhas Direcionais – Riedel
• Experimentos com argila 
no início dos anos 1900
• Logo percebeu que a 
argila não formava um 
único plano de falha, 
mas sim uma zona de 
falha com conjunto de 
estruturas associadas
Falhas Direcionais – Riedel
(a)
Forma-se 
primeiramente 
R. Em seguida P 
(variação local 
do campo de 
stress). R e P 
são sintéticas 
(mesmo 
movimento que 
o cisalhamento 
principal)
4/4/19
20
Falhas Direcionais – Riedel
(a)
Formam-se 
ainda fraturas 
tipo R’. São 
menos 
desenvolvidas, 
fazem alto 
ângulo com o 
cisalhamento 
principal e são 
antitéticas
Falhas Direcionais – Riedel
(b,c)
Fraturas de 
extensão (T) 
também podem 
ocorrer. No 
campo podem 
se manifestar 
como falhas 
normais (em 
grandes 
sistemas 
trasncorrentes)
Falhas Direcionais – Riedel
(b,c)
Dobras e Juntas 
estilolíticas 
também podem 
ocorrer, 
perpendicularm
ente ao 
encurtamento 
(Z). Eixo das 
dobras 
inicialmente // 
ao X
ISA – Instant. Stretching Axis
Experimento Camiseta – Ex. C (dobras)
4/4/19
21
Arcos convergentes e divergentes
• Conexão de fraturas 
secundárias 
• Riedel
Ex: ‘push-up’ e 
bacias ‘pull-apart’
Transpressão / Transtração
Cisalhamento simples – não há 
transporte vertical de massa
Transpressão – encurtamento 
horiz. + estiramento vertical 
(vert. uplift)
Transtração – estiramento 
horiz. + formação de bacia
Transpressão / Transtração
Transtração e transpressão:
Podem ser gerados localmente pela 
inclinação do plano de falha em relação ao 
plano principal de cisalhamento.
Arcos discutidos nos exemplos anteriores 
Transpressão / Transtração
4/4/19
22
Transpressão / Transtração
Transpressão Transtração
Do
m
in
ad
o 
po
r 
Ci
s. 
Pu
ro
Do
m
in
ad
o 
po
r 
Ci
s.
 S
im
pl
es
Elips. Oblato Elips. Prolato
Transpressão / Transtração: dobras
Transpressão Transtração
Elementos geométricos 
rotacionam.
Pensar em em eixo X e 
sigma 1, por exemplo
Arcos convergentes (Restraining bends)
Estruturas contracionais: 
estilolitos, dobras, foliação, 
falhas inversas, dupl. 
contracional
Formam altos (pop-ups)
Ocorrem quando falhas 
direcionais sinistrais curvam para 
a direita (vice-versa)
Arcos convergentes (Restraining bends)
Experimento - McClay e Bonora (2001). Estruturas tipo ‘Pop-up’
4/4/19
23
Arcos convergentes (Restraining bends)
Dobras associadas à arcos convergentes (eixo ~ perp. ao sigma 1)
Arcos divergentes (Releasing bends)
Estruturas extensionais:
Falhas normais, fraturas de 
extensão, duplex extens.
Formam baixos (pull-apart)
Ocorrem quando falhas 
direcionais sinistrais curvam 
para a esquerda(vice-versa)
Arcos divergentes (Releasing bends)
Exemplo 
Death Valley (CA):
- Estruturas 
associadas
- Bacia pull-apart
Arcos divergentes (Releasing bends)
Outro Exemplo: 
Mar Morto
Conclusão, é uma 
estrutura de matar 
;o)
4/4/19
24
4/4/19
25
Falhas Direcionais – 3 tipos fundamentais
• Falhas de Tranferência – transferem o 
deslocamento de uma falha (ou fratura) para 
outra
• Falhas Transformantes – seccionam o assoalho 
oceânico (partindo da cadeia meso-oceânica) 
• Falhas Transcorrentes – falhas direcionais de 
dimensão regional. Extremidades “livres” (não se 
associam a outras falhas como nos exemplos 
acima). Direcional vertical
Falhas de transferência
• Transferem o deslocamento de duas falhas 
extensionais ou contracionais por meio de 
movimentos direcionais
• Estão ligadas e 
não podem 
crescer 
livremente!
• Também são 
chamadas de F. 
de Rasgamento
Falhas de transferência – regimes 
compressivos e extensivos! Falhas Transformantes
• Exemplos de Falhas 
Transformantes no 
Atlântico
• Podem ser muito longas
• Zonas de fratura 
representam falhas 
inativas
• São tão antigas quanto 
a idade da crosta 
oceânica
4/4/19
26
Falhas Transcorrentes
• Termo preferencialmente utilizado para denominar 
falhas direcionais, sub-verticais, que ocorrem na crosta 
continental e apresentam as terminações “livres”, isto é 
não são limitadas por outras estruturas
• Terminações livres significa: a extensão da falha em 
mapa aumenta com o acumulo de deslocamento
• Então, quanto “maior” a falha, maior o deslocamento 
(St Andreas ~ 1200 km comprimento e ~300 km de 
deslocamento)
• Não quer dizer que F. Transcorrentes nunca encontram 
obstáculos ou complicações durante a evolução. Elas 
podem interagir com outras estruturas (falhas p. ex.). 
Todavia elas não tem papel especial na cinemática das 
F. Transcorrentes
Falhas Trancorrentes
• Não são controladas pela cinemática de falhas extensionais
ou contracionais
• Evoluem conforme campo de stress próprio
• São “Intraplaca” – anteriores poderiam ser “interplacas”
Falhas de Empurrão/Sistemas de 
Cavalgamento
Alóctone/Autóctone
Janela e Klippe 
4/4/19
27
Terminações
Terminações