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- Introdução à ANÁLISE ESTRUTURAL -
GEOLOGIA ESTRUTURAL
estudo da arquitetura da crosta
….pelo exame das rochas deformadas - ESTRUTURAS
DEFORMAÇÃO: resposta de qualquer material (sólido, líquido ou gás) às
forças que causam mudanças na sua forma, dimensão ou posição (orientação)
…resulta de tensões que excedem a resistência da rocha…
Certos materiais (cerca) se deformam de diferentes maneiras
Dúctil (flexões)

Frágil (rupturas)

As rochas, como a cerca, experimentará
deformação de várias formas, a depender
das propriedades da rocha e da natureza
das tensões aplicadas.

Dobras

Falhas
Embora engenharia e geologia estrutural sejam similares, há uma diferença
importante:

Engenharia:

Aplica stress

Observa o que acontece

Geologia Estrutural:

?
Infere a forma original e o
que aconteceu

Observa o objeto deformado
Em relação às rochas deformadas, os geólogos lidam com as seguintes questões ….
•Qual é a estrutura?
•Qual é a sua geometria?
•Qual a posição original dos materiais envolvidos?
•Os materiais mudaram de forma durante a deformação?
•Qual foi a fonte de tensões que causou a deformação?
•Qual foi a seqüência de fases que ocasionaram a deformação final da rocha?
•Quando ocorreu a deformação?
•Quanto tempo durou o episódio deformacional?
•Quais eram as temperaturas e pressões?
•Qual o comportamento reológico dos materiais?
•Por qual razão a deformação ocorreu naquele momento e local (Significado Tectônico?
Definições Básicas
►

Estrutura geológica: feições, formas ou tramas (fabrics) definidas
em uma rocha, existentes na superfície ou no interior da Terra que
podem ser descritas geometricamente (forma, tamanho, posição)

►

Elementos geométricos que definem uma estrutura:
Planos (superfícies)
Linhas
ORIGEM DA ESTRUTURA
►

Estrutura primária: estrutura formada durante ou seguidamente
após a deposição (sedimentar) ou formação (ígnea) de rochas

►

Estrutura secundária: estrutura originada depois de formada a
rocha (gravidade, pressão de fluídos, compactação ...)

►

Estrutura tectônica: estrutura resultante de processos
deformacionais (strain) devido a atividade tectônica

TIMING DA ESTRUTURA
►

Sin-formacional (sin-deposicional)

►

Penecontemporânea (tardi-deposicional)

►

Pós-formacional (pós-deposicional)
PROCESSO GERADOR DA ESTRUTURA
►

Fraturamento: deslizamento friccional

►

Plasticidade & difusão: deformação de grão ou de cristal

COESIVIDADE DA DEFORMAÇÃO
►

Rúptil (Frágil) – zonas discretas (planos) de deformação

►

Dúctil – deformação contínua (distribuída)
TIPO DE DEFORMAÇÃO (STRAIN)
►

Contracional: Rocha encurtada horizontalmente, alongada
verticalmente

►

Extensional: Rocha alongada horizontalmente, encurtada
verticalmente

►

Direcional (Strike-slip): rocha alongada e encurtada
horizontalmente, segundo direções perpendiculares

DISTRIBUiÇÃO DE DEFORMAÇÃO EM UM VOLUME
►

Contínua (Penetrativa): deformação que envolve o volume total

►

Localizada: penetrativa no intervalo de um pequeno domínio

►

Discreta: uma estrutura isolada
CATEGORIAS DE ESTRUTURAS GEOLÓGICAS:
• Elementos constitutivos de mapas estruturais
1) Contatos – separam corpos de rocha
• Deposicional normal e discordância
• Intrusivos
• Por falha
2) Estruturas primárias
• Em sedimentos antes de se tornar rocha sedimentar
…estratificação cruzada, marcas de onda, etc.
... estruturas penecontemporâneas: falhas, dobras e foliação
• Em lava ou no magma antes de se tornar rocha ígnea
…textura vesicular e almofada em basaltos (pillow), etc.
... foliação relacionado a fluxo magmático
... juntas de resfriamento
3) Estruturas secundárias
• Juntas, fraturas de cisalhamento e veios
• Falhas
• Dobras
• Foliações e lineações
• Zonas de cisalhamento
Contatos
Contato intrusivo
Contatos
Contato por falha
Contatos
Discordâncias

Tipos de discordâncias
► Angular
► Onlap (buttress)
► Inconformidade (nonconformitie)
► Desconformidade (paralela)
Estruturas (Primárias) Sedimentares
Estruturas (Primárias) Vulcânicas
Pillow lavas

Bandamento de fluxo em riolito

Juntas colunares

Pillow lavas
O acamamento representa um arcabouço de referência para descrever a
deformação em rochas sedimentares
Lei da Horizontalidade Original (Steno)
Acamamento basculado ou dobrado é fácil de reconhecer
…. mas pode ser difícil de ser encontrado em rochas metamórficas
de médio a alto grau ou muito deformadas.
Apenas o acamamento permite a identificação das
primeiras fases de dobramento em uma área

Homoclinal

Dobra recumbente
Estruturas Penecontemporâneas
Ou soft-sediment deformation
(deformação ao mesmo tempo da deposição)
Estruturas diagenéticas e/ou de compactação
Estruturas Secundárias
GEODINÂMICA TERRESTRE
REGIMES TECTÔNICOS
METALOGÊNESE
Sítios Geotectônicos e Formação de Depósitos Minerais:
►

Os grandes traços estruturais, ao controlarem a sedimentação, o magmatismo e a
percolação de fluidos, controlam direta ou indiretamente a localização e a geometria
dos corpos de minério.

►

Os sítios geotectônicos exercem um controle maior no tipo da mineralização, na sua
deformação e no seu potencial de preservação, por diversas maneiras:
Tipo de magmatismo: também, associado um sistema hidrotermal particular
Natureza da bacia sedimentar: A geometria, a espessura, a composição, a sucessão de
fácies e a formação dos depósitos minerais singenéticos, diagenéticos e epigenéticos
Gradiente geotérmico: Específico para cada ambiente, exercendo um controle importante
na circulação/migração de fluidos (por ex., salmouras quentes mineralizantes – brines).
Grandes zonas de falhas: controlam a circulação dos fluidos mineralizantes e, portanto, a
deposição de minérios.
Ambiente tectônico: Determina o potencial de preservação das rochas e dos depósitos
minerais associados
DISCIPLINAS RELACIONADAS COM A GEOLOGIA ESTRUTURAL
Geotectônica

METALOGÊNESE

(Tectônica Global)

Transcorrente, Extensional e Compressional

Tectônica

Tectônica & Sedimentação
Inversão Tectônica
Tectônica do Sal

Tectonofísica

Neotectônica (Geomorfologia Estrutural)
Mecânica Estrutural (Stress, Strain, Reologia)
Análise Estrutural
Análise Descritiva
Análise Cinemática
Análise Dinâmica

Geologia Estrutural

Modelagem Estrutural
Modelagem Física
Modelagem Numérica
Interpretação e Modelagem de Seções

Análise do Strain
Análise do Stress e Paleostress

Microtectônica

Exploração &
Pesquisa MIneral
TECTÔNICA X GEOLOGIA ESTRUTURAL
(relacionadas e interdependentes)
►

Tectônica: estudo da origem e evolução geológica (história de
movimento e deformação) de grandes áreas (regional a global)
da litosfera da Terra (por ex., origem dos continentes; formação
de montanhas, formação do assoalho oceânico

►

Geologia Estrutural: estudo da deformação nas rochas, em
escalas que variam de regional a submicroscópica (micro-,
meso-, e macro-escala)

►

Um geólogo que estuda a deformação das rochas ...
..... identifica e interpreta estruturas geológicas e suas
implicações tectônicas
Escalas de Observação e Resoluação
As estruturas podem ser de várias escalas
Global: o mundo inteiro ~104-105 km
Regional ou provincial: pouco definido;
província fisiográfica
ou cinturão montanhoso (103-104 km)
Macroscópica ou escala de mapa: maior do que uma área que se possa ver
de um local (10-102 km) (e.g. 7.5’)
Mesoscópica: afloramento ou amostra de mão (10-5-10-1 km) (cm-m)
Microscópica: visível sob microscópio ótico (10-8-10-6 km)
Submicroscópica: TEM, SEM, etc. (< 10-8 km)

►

Para executar uma análise estrutural completa é
necessário fazer observações em várias escalas
Também:
Penetrativa: caracteriza a rocha total na escala de observação
Não-penetrativa: não caracteriza integralmente a rocha

Não-penetrativa

Penetrativa

Falhas parecem estar bem espaçadas

Falhas pouco espaçadas

A grau de penetratividade de uma estrutura depende da escala de observação
A escala também afeta o que pode ser observado:

veios

Dobras
Estruturas geológicas de várias escalas:
Global
Regional ou de Província
Macroscópica (escala de mapa)
Macroscópica (escala de mapa)
Macroscópica (escala de mapa)
Mesoscópica (afloramento)
Mesoscópica (amostra de mão)

Estruturas sigmoidais
(zonas de cisalhamento)

Foliação
Microscópica (microscópio óptico)
Submicroscópica
• Scanning electron microscopy (SEM)
• Transmission electron microscopy (TEM)
►

Estrutura
Feição geométrica em uma rocha cuja forma, dimensão e
distribuição pode ser descrita

►

Microestrutura
Arranjo em pequena escala de elementos geométricos e mineralógicos no
arcabouço da rocha

►

Textura
Orientação preferencial de eixos cristalográfico na amostra

►

Microtrama
Compreende a microestrutura e a textura de um material
Uso de Modelos
►

Utilizam-se modelos geométrico, mecânico e cinemático para
compreender a deformação em todas as escalas (micro, meso,
macro)

►

Modelo Geométrico: interpretação 3D da distribuição e orientação
das feições na crosta terrestre

►

Modelo Cinemático: especifica a história de movimento que deve ter
levado o sistema de um estado indeformado para um deformado (ou
de uma configuração para outra)
Ex. Modelo de Tectônica de Placas

►

Modelo Mecânico: baseado nas leis de mecânica do contínuo
Estudo da deformação de rocha sob forças aplicadas (em laboratório)
Ex. Modelo de forças indutoras da Tectônica de Placas (mecanismo de
convecção no manto)
Abordagens, Fundamentos e Objetivos da Análise Estrutural
Após ver inúmeras estruturas….

Como proceder para determinar suas origens?

• OBSERVAÇÃO (ANÁLISE DESCRITIVA):
Definição de geometrias estruturais em 3 dimensões (3D)
Diretamente: mapeamento, sondagem, laboratório
Indiretamente: sísmica, gravidade, magnetismo etc.
• ANÁLISE CINEMÁTICA:
Investigação dos movimentos ocorridos ...
…translação, rotação , dilatação, distorção (história deformacional; strain)
• ANÁLISE DINÂMICA:
Estudo do stress e da resistência da rocha a partir do objeto deformado
(em geral interpretativo)

A Análise Estrutural
(uma combinação de análise descritiva, cinemática e dinâmica)
Conduz ao reconhecimento de que a geometria e simetria da estrutura interna das rochas
refletem a geometria e simetria dos movimentos e tensões responsáveis pela
deformação.
Cada estrutura é composta de elementos estruturais que devem ser identificados e
descritos …
Elementos físicos: real, tangível com geometria mensurável
Elementos geométricos: superfícies e/ou linhas imaginárias identificáveis

Partes de uma Dobra

Eixo da dobra

Flanco
da
dobra

Plano axial
Análise Descritiva:
Fundamentada no mapeamento geológico …
…revela contatos entre unidades e geometria 3D dos corpos
Fazer inventário das orientações de:
• contatos
• Unidades rochas
• Estruturas primárias
• Estruturas secundárias
Construir seções geológicas que correspondam às melhores
interpretações da geologia projetadas em subsuperfície
A análise descritiva inclui os seguintes itens:
Tipo de rocha ou material
Geometria da feição (linear; superfície: planar ou curva; volume)
Posição no espaço – usualmente um mapa, seção, bloco diagrama
(requer coordenadas e orientação espacial)
Forma e dimensão
Relação espacial com outras feições (distância, orientação relativa
Relação temporal com outras feições (Estratigrafia, relações de
corte, idades radiométricas)

Matematicamente
Feição estrutural = f(x,y,z,t)
Base cartográfica

Mapa interpretado

Mapa “real”
Elementos constitutivos de mapas estruturais
Construção de Perfil/Seção Geológica

Perfil Estrutural

Seção Estrutural
Medindo a Deformação nas Rochas
Sistemas de Referência

Localizador GPS
Elementos Estruturais
- Planos (superfícies)
ou
- Linhas (lineações)
Direção (strike) e Mergulho (dip)
Em levantamentos estruturais costuma-se medir:
- Strike e Dip
ou
- Dip e Dip direction

Strike – Direção da linha horizontal
em um plano inclinado
Dip – declividade máxima de uma
camada, medida a partir da
horizontal
Dip Direction – Direção do mergulho
máximo; a 90o do strike
Rumo (bearing) e Caimento (plunge)
Medidas de estruturas lineares
Caimento e direção do caimento

Pitch ou rake + atitude do plano
NOTAÇÕES USUAIS EM GEOLOGIA ESTRUTURAL
►

Função do tipo de bússola de geólogo utilizado:
Quadrante: variando de 0 a 90°. O plano é referido aos quadrantes do Norte (NE e
NW), o rumo do mergulho a todos os quadrantes (NE, NW, SE e SW). A linha é
referida aos quadrantes, seguido do valor angular de mergulho. PLANO:

N30E/50NW

Azimutal: considera a direção entre 0 e 360°; o rumo do mergulho é referido ao
quadrante. PLANO: 30/50NW
Clar: definida pelo azimute do rumo de mergulho, seguido do valor angular de
mergulho. PLANO: 300/50
EXERCÍCIO

Estrutura

Notação Quadrante
N30E/50NW

Plano

Linha

Notação Azimutal

Notação Clar
EXERCÍCIO

Estrutura

Linha

Notação Azimutal

N30E/50NW
Plano

Notação Quadrante

30/50NW

Notação Clar
EXERCÍCIO

Estrutura

Linha

Notação Azimutal

Notação Clar

N30E/50NW
Plano

Notação Quadrante

30/50NW

300/50
EXERCÍCIO

Estrutura

Notação Quadrante

Notação Azimutal

Notação Clar

N30E/50NW

30/50NW

300/50

N40W/30NE
Plano
50/40SE
190/20
N45E/30NE

45/30NE

Linha
225/30

45/30
EXERCÍCIO

Estrutura

Notação Quadrante

Notação Azimutal

Notação Clar

N30E/50NW

30/50NW

300/50

N40W/30NE

320/30NE

50/30

Plano
50/40SE
190/20
N45E/30NE

45/30NE

Linha
225/30

45/30
EXERCÍCIO

Estrutura

Notação Quadrante

Notação Azimutal

Notação Clar

N30E/50NW

30/50NW

300/50

N40W/30NE

320/30NE

50/30

N50E/40SE

50/40SE

140/40

Plano
190/20
N45E/30NE

45/30NE

Linha
225/30

45/30
EXERCÍCIO

Estrutura

Notação Quadrante

Notação Azimutal

Notação Clar

N30E/50NW

30/50NW

300/50

N40W/30NE

320/30NE

50/30

N50E/40SE

50/40SE

140/40

N80W/20SW

280/20SW

190/20

N45E/30NE

45/30NE

45/30

Plano

Linha
225/30
EXERCÍCIO

Estrutura

Notação Quadrante

Notação Azimutal

Notação Clar

N30E/50NW

30/50NW

300/50

N40W/30NE

320/30NE

50/30

N50E/40SE

50/40SE

140/40

N80W/20SW

280/20SW

190/20

N45E/30NE

45/30NE

45/30

S45W/30

225/30

225/30

Plano

Linha
Redução da medida
Mapa
Croquis Estruturais
Fotografias de Estruturas
Fotografia de Estruturas
Croqui Estrutural
Métodos de
cartografia digital

Considerar a limitação da escala de observação
dos detalhes representados no mapa

Métodos de projeção
estereográfica
Dados estruturais de testemunho
Análise Estrutural Cinemática
Trata da medida de deslocamentos

?
20

20

60

60

80

80

100

100

120

120
Falha
20
60
20

80

60

100

80

120

100
120

Soerguimento
Erosão

20

Rocha jovem

Rocha antiga

80

60

100

80

120

100
120

Soerguimento
Falha
20
60
20

80

60

100

80

120

100
120

Soerguimento
20

20

60

60

80

80

100

100

120

120
Processos avaliados na análise cinemática e de strain:
Deslocamento de corpo rígido (sem variação na forma ou dimensão):
Translação
Rotação
Mudança de forma e/ou dimensão (strain):
Dilação (contração ou expansão de volume
Strain: (alteração da forma)
Timing
Tempo gasto para ocorrer uma deformação ou deslocamento
Seqüência de formação das várias feições estruturais
Análise Cinemática: 4 tipos de movimentos possíveis:
Tempo 1

Tempo 2
Translação
(corpo rígido)

Rotação
(corpo rígido)

Distorção; strain
(mudança de forma)

Variação de volume
(dilatação, contração)
Dilatação

Rotação

Translação

Distorção
(strain)
Análise Dinâmica
Interpretação de forças, tensões, mecanismo gerador de estruturas
Explicação do caráter físico e geométrico das estruturas, cinemática e
relações entre stress e strain, em termos de forças que atuaram sobre os
materiais
Descrição da orientação e magnitude do stress e resposta do material
Essas forças não podem ser aferidas diretamente, uma vez que o
evento sucedeu há algum tempo. Portanto, o geólogo estruturalista
deve fundamentar seu estudo em modelos dinâmicos para tentar
duplicar as observações geométricas e cinemáticas

MODELOS FÍSICOS-ANALÓGICOS
(EXPERIMENTAIS)
&
MODELOS NUMÉRICOS
(MATEMÁTICOS)
Modelos físicos em escala de laboratório: algum material (em geral areia ou
argila) é utilizado para representar o comportamento da rocha. Forças são aplicadas
e as estruturas geradas, observadas e comparadas com feições naturais.
g
ç
Extensionais
g
ç
Extensionais
Modelos Matemáticos/Numéricos Quantitativos: um conjunto de equações
matemáticas são desenvolvidas para prever a deformação. Elas são resolvidas analita e
ou numericamente para gerar estruturas e comparar com feições naturais. Alguns
modelos matemáticos podem ser complexos.
HISTÓRIA ESTRUTURAL
– Timing dos eventos/processos deformacionais
Princípios
Timing relativo
Superposição
Horizontalidade original das camadas sedimentares
Sucessão faunística
Timing absoluto: decaimento radioativo (Geocronologia)
Distinção entre Stress e Strain
• Stress é instantâneo; existe apenas quando aplicado
• Strain é a deformação resultante na rocha ....
que é a base para a análise estrutural detalhada
A aplicação de stress resulta em strain
Cada qual com seus próprios termos associados:
Stress: compressão e distensão
Strain: encurtamento (contração) e alongamento (extensão)

O stress é responsável pela formação de estruturas geológicas
Terminologia
►

Stress – força que atua
sobre uma superfície (força
por unidade de área)

►

Deformação – mudança na
forma e/ou volume da rocha
em resposta ao stress

►

Strain – deformação
resultante do stress.
Tipos de Stress
Stress Uniforme: força igual aplicada em cada direção
Compressional
Stress Diferencial: força aplicada: força aplicada maior
em uma direção
Compressional
Distensional
Cisalhamento
Cálculo do stress
Strain -% mudança

Tipos de mudanças
• Expansão
• Contração
• Rotação
Deformação
1. Elástica – não permanente (a rocha retorna à forma original)
2. Dúctil – permanente (a rocha flui ou se flexiona)
3. Rúptil (ou Frágil) – permanente (a rocha experimenta ruptura)
Fatores que controlam a deformação ou resistência da rocha
1.

Temperatura –
Alta T e P, o material se torna dúctil
Baixa T e P, o material se torna rúptil

1.

Pressão litostática – com o aumento da Pl (peso das rochas
sobrejacente), os materiais se tornam mais dúcteis

2.

Taxa de Deformação – com a aplicação rápida do stress, a
rocha tende a um comportamento rúptil. Stress aplicado por
um longo tempo gera mudanças mais dúcteis

3.

Composição das rochas – nas mesmas condições de T e P,
algumas rochas são mais rúpteis do que outras; a
composição mineral controla a resistência
Tipos de Deformação
►

Deformação Elástica: o material retorna à sua forma original depois que o stress é
cessado.

►

Deformação Dúctil: mudança permanente na forma seja por flexão ou através de
fluxo.

►

Deformação Frágil (Rúptil): mudança permanente na forma, quando o material
experimenta fraturamento ou se quebra

Limite de elasticidade: ponto
além do qual ocorre a
deformação permanente
breaks

15-2b

flows
A deformação pode ser homogênea ou heterogênea:
(a) Homogênea
Quantidade de deformação é igual em todas as
partes infinitesimais do corpo.
(b) Heterogênea
Deformação não é similar em todos os pontos
do corpo.
Em relação aos eixos do elipsóide de deformação observa-se que:

(a) Se Y corresponde à direção de
encurtamento. Há constrição com
geração de lineação;
(b) Quando Y corresponde à direção de
estiramento há achatamento com
geração da foliação;
(c) Quando não há deformação na direção
Y a deformação é plana gerando
foliação e lineação.
A deformação pode ser quantificada. As mudanças tanto no comprimento
de linhas como no valor angular entre essas linhas podem ser calculadas.
Utilizam-se as seguintes relações:
Passos da ANÁLISE ESTRUTURAL
1.

Compilação bibliográfica e cartográfica

2.

Integração de dados de sensoriamento remoto

3.

Integração de dados geofísicos (MAG, GAMA, GRAVI ...)

4.

Reconhecimento preliminar

5.

Estratégia do levantamento cartográfico

6.

Levantamento sistemático de campo

7.

Organização e tratamento dos dados estruturais

8.

Análise e interpretação dos resultados

9.

Integração com o contexto tectônico/geotectônico regional

10.

Síntese Estrutural (relatório contendo a descrição, análise e interpretação das
estruturas além de mapas, seções e diagramas estruturais)
Métodos de levantamento estrutural
1.

Mapeamento convencional por afloramento (exploração regional)

2.

Mapeamento por travessa (estilo estrutural)

3.

Mapeamento de contato (precisão e natureza geológica)

4.

Mapeamento de acidente tectônico – falha e/ou zona de cisalhamento
(precisão e natureza geológica)

5.

Mapeamento de afloramento (relações litoestruturais)

6.

Mapeamento de mina subterrânea (relações litoestruturais)

7.

Mapeamento de frente de lavra (relações litoestruturais)
Domínios Estruturais e Compartimentação Tectônica
Interpretação e Modelagem de Seções Estruturais
Porque saber geologia estrutural?
Exploração de petróleo: estruturas como
falhas, juntas são condutos potenciais para
fluidos (água, gás, óleo) e controlam o
transporte de fluidos em subsuperfície
enquanto que certas estruturas (dobras ...)
formam trapas estruturais.
Pesquisa e Exploração Mineral – CONTROLE ESTRUTURAL
DE MINERALIZAÇÕES. Estruturas geológicas (falhas, dobras,
ÕES
veios ...) são sítios para a deposição de minério, enquanto que os
processos deformacionais controlam e/ou modificam a geometria de
depósitos minerais.
Relação dos depósitos minerais com as feições estruturais
►

Os depósitos minerais, de qualquer tipo, ou gênese, são controlados por estruturas
geológicas.

►

Natureza dos Depósitos Minerais Estruturalmente Controlados:
Sedimentares-deformacionais
Magmáticos-deformacionais
Metamórficos-deformacionais
Zonas de cisalhamento
Armadilhas (trapas) Estruturais de Depósitos Minerais
►

As armadilhas por estruturas deformacionais são estruturas geológicas
capazes de bloquear a circulação de fluidos mineralizantes, determinadas por
processos de dobramento e/ou falhamento e envolvem:
A abertura de espaços vazios;
A juxtaposição de estratos permeáveis e impermeáveis;
Formação de cúpulas antiformais onde estratos permeáveis são
“selados” por estratos impermeáveis.

CONTROLE ESTRUTURAL
Dilatância versus Deformação
Mecanismos de geração de dilatância
1)

Abertura de fratura de extensão

2)

Intersecção de fraturas

3)

Movimentos ao longo de superfície não-planares

4)

Rotação variável de estratos

5)

Dilatação no lado convexo de estratos arqueados

6)

Dilatação como uma componente da compressão geral
Geração de armadilhas deformacionais por falhamento
SITUAÇÕES ESTRUTURAIS
►

Inflexões/deflexões das falhas: a zona transtensiva é estabelecida
quando a inflexão é feita no sentido da rotação interna da falha.

►

Ramificações das falhas: a zona de coalescência das falhas secundárias
com a falha principal é submetida à transtensão.

►

Interseções de falhas: ocasiona espaços abertos por deslocamentos
diferenciais

►

Fraturas distensivas
Geração de armadilhas deformacionais por dobramento
SITUAÇÕES ESTRUTURAIS
►

Durante o dobramento as rochas dobradas suportam vários tipos de
distorções, dando origem a estruturas internas e a mudança de forma, cuja
acomodação depende da natureza do material geológico, da forma da dobra
e do mecanismo de deformação.

►

Mecanismos de dobramento x mineralizações:
Flambagem (buckling): em geral, forma dobras do tipo paralela, com
espessuras das camadas constantes. A acomodação das distorções nesse
mecanismo de dobramento comumente produz espaços abertos intra ou
interestratais
Achatamento (flattening): dobras com flancos adelgaçados e ápices
espessados. Nessa classe de dobras, não são produzidos espaços abertos.
Seção estrutural através de um segmento
dobrado de Broken Hill, contendo
depósitos minerais tipo stratabound.

Depósitos do tipo Saddle reef na
província aurífera de Bendigo
(Victoria, Austrália)
MECANISMOS DEFORMACIONAIS E MINERALIZAÇÕES
►

A mineralização é formada sincronicamente com a deformação, embora
ocorra preferencialmente nos estágios tardios.

►

Em qualquer sistema com circulação de fluidos em meios porosos, a
mineralização estará associada a um zoneamento de minerais
neoformados por:
Substituição da rocha encaixante
Preenchimento dos espaços abertos pela deformação
►

As fraturas constituem condutos para o fluxo de fluidos de forma que se
encontra uma variedade de alterações e produtos de mineralização ao
longo de suas superfícies.

►

Fraturas mineralizadas podem conter fibras as quais preenchem a
abertura da fratura.
►

Veios extensionais: abundantes em zonas de cisalhamento.
FRATUMENTO HIDRÁULICO
►

Os fluidos mineralizantes migram das zonas de maior pressão para os
espaços abertos por dilatação deformacional.

►

Nesses espaços a pressão de fluidos aumenta bem para compensar a
diminuição da pressão litostática.

►

Local e temporariamente a pressão de fluidos é maior do que a pressão
litostática confinante e do que a resistência mecânica da rocha encaixante.

►

Dessa forma ocorre o hidrofraturamento da rocha encaixante e a abertura de
espaços adicionais para mineralização.
Mineralizações em zonas de cisalhamento
►

Os depósitos são formados pela mobilização de fluidos mineralizantes de
origem formacional, ou metamórfica em zonas de intenso fraturamento, ou
falhamento.

►

A deformação por cisalhamento dá origem a canais interconectados de
permeabilidade secundária, por onde os fluidos mineralizantes podem percolar:
►

Lixiviando a rocha nas porções de mais alta pressão e/ou temperatura; e

►

Depositando/precipitando minerais metálicos e ganga nos sítios
dilatacionais de menor pressão convinante e/ou temperatura.
Transformação de Depósitos Estratiformes
►

A superposição de processos deformacionais em corpos estratiformes,
acompanhados por metamorfismo, modifica a geometria inicial dos
depósitos na medida em que os níveis, ou as lentes podem:
Ser segmentados por falhas;
Adelgaçados por processos compressionais

►

A reconstrução de depósitos cuja geometria original foi segmentada pode
trazer informações importantes para campanhas de prospecção que visem
o aumento de reservas numa determinada unidade estratigráfica.

►

Contribuições adicionais da deformação e do metamorfismo:
Concentrações minerais lenticulares em charneiras de dobras e
flexuras de estratos;
Concentrações minerais colunares na interseção de falhas com
estratos favoráveis.
Acamamento horizontal

Depósito de cromita acamadada
EVOLUÇÃO E CONTROLE ESTRUTURAL DE UM DEPÓSITO ESTRATIFORME
Acamamento horizontal

Dobramento aberto a fechado

Redobramento das dobras originais

Dobramento cerrado +
achatamento

Outro episódio de redobramento
SLIDES NÃO UTILIZADOS NO CURSO
Gráficos da deformação em função do esforço

Cilindro sob compressão uniaxial

Deformação sob pressão confinante
constante e temperatura variável

Deformação sob temperatura constante
e pressões de confinamento variáveis

Deformação sob condições de
velocidade e deformação variáveis
Stress x Strain
►

Um corpo rochoso é submetido a duas pressões, a litostática isotrópica e
a tectônica anisotrópica.

►

Uma rocha apresenta variação de sua deformação em função da pressão
e da temperatura conforme o gráfico TENSÃO x DEFORMAÇÃO.

►

No gráfico são demonstrados os campos referentes à deformação
elástica, limite da elasticidade, deformação plástica e o ponto de ruptura.

►

A curva de
deformação é
conseqüência das
mudanças dos
mecanismos da
deformação ativadas
em escala cristalina.
Quando há o aparecimento da primeira deformação, com incrementos posteriores, a
rocha poderá assumir uma ou mais das seguintes condições:
(a) Aumento natural da deformação com a manutenção do esforço constante,
(b) strain hardening: aumento da resistência e conseqüente necessidade do aumento
do esforço para aumento da deformação.
(c) strain softening: aumento da deformação com esforços cada vez menores. Nesta
situação o local tende a concentrar cada vez mais a deformação impedindo a propagação
para o restante da rocha.

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Análise Estrutural - Geologia Estrutural

  • 1. - Introdução à ANÁLISE ESTRUTURAL -
  • 2. GEOLOGIA ESTRUTURAL estudo da arquitetura da crosta ….pelo exame das rochas deformadas - ESTRUTURAS DEFORMAÇÃO: resposta de qualquer material (sólido, líquido ou gás) às forças que causam mudanças na sua forma, dimensão ou posição (orientação) …resulta de tensões que excedem a resistência da rocha…
  • 3. Certos materiais (cerca) se deformam de diferentes maneiras Dúctil (flexões) Frágil (rupturas) As rochas, como a cerca, experimentará deformação de várias formas, a depender das propriedades da rocha e da natureza das tensões aplicadas. Dobras Falhas
  • 4. Embora engenharia e geologia estrutural sejam similares, há uma diferença importante: Engenharia: Aplica stress Observa o que acontece Geologia Estrutural: ? Infere a forma original e o que aconteceu Observa o objeto deformado
  • 5. Em relação às rochas deformadas, os geólogos lidam com as seguintes questões …. •Qual é a estrutura? •Qual é a sua geometria? •Qual a posição original dos materiais envolvidos? •Os materiais mudaram de forma durante a deformação? •Qual foi a fonte de tensões que causou a deformação? •Qual foi a seqüência de fases que ocasionaram a deformação final da rocha? •Quando ocorreu a deformação? •Quanto tempo durou o episódio deformacional? •Quais eram as temperaturas e pressões? •Qual o comportamento reológico dos materiais? •Por qual razão a deformação ocorreu naquele momento e local (Significado Tectônico?
  • 6. Definições Básicas ► Estrutura geológica: feições, formas ou tramas (fabrics) definidas em uma rocha, existentes na superfície ou no interior da Terra que podem ser descritas geometricamente (forma, tamanho, posição) ► Elementos geométricos que definem uma estrutura: Planos (superfícies) Linhas
  • 7. ORIGEM DA ESTRUTURA ► Estrutura primária: estrutura formada durante ou seguidamente após a deposição (sedimentar) ou formação (ígnea) de rochas ► Estrutura secundária: estrutura originada depois de formada a rocha (gravidade, pressão de fluídos, compactação ...) ► Estrutura tectônica: estrutura resultante de processos deformacionais (strain) devido a atividade tectônica TIMING DA ESTRUTURA ► Sin-formacional (sin-deposicional) ► Penecontemporânea (tardi-deposicional) ► Pós-formacional (pós-deposicional)
  • 8. PROCESSO GERADOR DA ESTRUTURA ► Fraturamento: deslizamento friccional ► Plasticidade & difusão: deformação de grão ou de cristal COESIVIDADE DA DEFORMAÇÃO ► Rúptil (Frágil) – zonas discretas (planos) de deformação ► Dúctil – deformação contínua (distribuída)
  • 9. TIPO DE DEFORMAÇÃO (STRAIN) ► Contracional: Rocha encurtada horizontalmente, alongada verticalmente ► Extensional: Rocha alongada horizontalmente, encurtada verticalmente ► Direcional (Strike-slip): rocha alongada e encurtada horizontalmente, segundo direções perpendiculares DISTRIBUiÇÃO DE DEFORMAÇÃO EM UM VOLUME ► Contínua (Penetrativa): deformação que envolve o volume total ► Localizada: penetrativa no intervalo de um pequeno domínio ► Discreta: uma estrutura isolada
  • 10. CATEGORIAS DE ESTRUTURAS GEOLÓGICAS: • Elementos constitutivos de mapas estruturais 1) Contatos – separam corpos de rocha • Deposicional normal e discordância • Intrusivos • Por falha 2) Estruturas primárias • Em sedimentos antes de se tornar rocha sedimentar …estratificação cruzada, marcas de onda, etc. ... estruturas penecontemporâneas: falhas, dobras e foliação • Em lava ou no magma antes de se tornar rocha ígnea …textura vesicular e almofada em basaltos (pillow), etc. ... foliação relacionado a fluxo magmático ... juntas de resfriamento 3) Estruturas secundárias • Juntas, fraturas de cisalhamento e veios • Falhas • Dobras • Foliações e lineações • Zonas de cisalhamento
  • 13. Contatos Discordâncias Tipos de discordâncias ► Angular ► Onlap (buttress) ► Inconformidade (nonconformitie) ► Desconformidade (paralela)
  • 15.
  • 16. Estruturas (Primárias) Vulcânicas Pillow lavas Bandamento de fluxo em riolito Juntas colunares Pillow lavas
  • 17. O acamamento representa um arcabouço de referência para descrever a deformação em rochas sedimentares Lei da Horizontalidade Original (Steno) Acamamento basculado ou dobrado é fácil de reconhecer …. mas pode ser difícil de ser encontrado em rochas metamórficas de médio a alto grau ou muito deformadas.
  • 18. Apenas o acamamento permite a identificação das primeiras fases de dobramento em uma área Homoclinal Dobra recumbente
  • 19. Estruturas Penecontemporâneas Ou soft-sediment deformation (deformação ao mesmo tempo da deposição)
  • 20.
  • 21. Estruturas diagenéticas e/ou de compactação
  • 24.
  • 25.
  • 26.
  • 29. Sítios Geotectônicos e Formação de Depósitos Minerais: ► Os grandes traços estruturais, ao controlarem a sedimentação, o magmatismo e a percolação de fluidos, controlam direta ou indiretamente a localização e a geometria dos corpos de minério. ► Os sítios geotectônicos exercem um controle maior no tipo da mineralização, na sua deformação e no seu potencial de preservação, por diversas maneiras: Tipo de magmatismo: também, associado um sistema hidrotermal particular Natureza da bacia sedimentar: A geometria, a espessura, a composição, a sucessão de fácies e a formação dos depósitos minerais singenéticos, diagenéticos e epigenéticos Gradiente geotérmico: Específico para cada ambiente, exercendo um controle importante na circulação/migração de fluidos (por ex., salmouras quentes mineralizantes – brines). Grandes zonas de falhas: controlam a circulação dos fluidos mineralizantes e, portanto, a deposição de minérios. Ambiente tectônico: Determina o potencial de preservação das rochas e dos depósitos minerais associados
  • 30.
  • 31.
  • 32. DISCIPLINAS RELACIONADAS COM A GEOLOGIA ESTRUTURAL Geotectônica METALOGÊNESE (Tectônica Global) Transcorrente, Extensional e Compressional Tectônica Tectônica & Sedimentação Inversão Tectônica Tectônica do Sal Tectonofísica Neotectônica (Geomorfologia Estrutural) Mecânica Estrutural (Stress, Strain, Reologia) Análise Estrutural Análise Descritiva Análise Cinemática Análise Dinâmica Geologia Estrutural Modelagem Estrutural Modelagem Física Modelagem Numérica Interpretação e Modelagem de Seções Análise do Strain Análise do Stress e Paleostress Microtectônica Exploração & Pesquisa MIneral
  • 33. TECTÔNICA X GEOLOGIA ESTRUTURAL (relacionadas e interdependentes) ► Tectônica: estudo da origem e evolução geológica (história de movimento e deformação) de grandes áreas (regional a global) da litosfera da Terra (por ex., origem dos continentes; formação de montanhas, formação do assoalho oceânico ► Geologia Estrutural: estudo da deformação nas rochas, em escalas que variam de regional a submicroscópica (micro-, meso-, e macro-escala) ► Um geólogo que estuda a deformação das rochas ... ..... identifica e interpreta estruturas geológicas e suas implicações tectônicas
  • 34. Escalas de Observação e Resoluação As estruturas podem ser de várias escalas Global: o mundo inteiro ~104-105 km Regional ou provincial: pouco definido; província fisiográfica ou cinturão montanhoso (103-104 km) Macroscópica ou escala de mapa: maior do que uma área que se possa ver de um local (10-102 km) (e.g. 7.5’) Mesoscópica: afloramento ou amostra de mão (10-5-10-1 km) (cm-m) Microscópica: visível sob microscópio ótico (10-8-10-6 km) Submicroscópica: TEM, SEM, etc. (< 10-8 km) ► Para executar uma análise estrutural completa é necessário fazer observações em várias escalas
  • 35. Também: Penetrativa: caracteriza a rocha total na escala de observação Não-penetrativa: não caracteriza integralmente a rocha Não-penetrativa Penetrativa Falhas parecem estar bem espaçadas Falhas pouco espaçadas A grau de penetratividade de uma estrutura depende da escala de observação
  • 36.
  • 37. A escala também afeta o que pode ser observado: veios Dobras
  • 38. Estruturas geológicas de várias escalas: Global
  • 39. Regional ou de Província
  • 44. Mesoscópica (amostra de mão) Estruturas sigmoidais (zonas de cisalhamento) Foliação
  • 46. Submicroscópica • Scanning electron microscopy (SEM) • Transmission electron microscopy (TEM)
  • 47.
  • 48. ► Estrutura Feição geométrica em uma rocha cuja forma, dimensão e distribuição pode ser descrita ► Microestrutura Arranjo em pequena escala de elementos geométricos e mineralógicos no arcabouço da rocha ► Textura Orientação preferencial de eixos cristalográfico na amostra ► Microtrama Compreende a microestrutura e a textura de um material
  • 49. Uso de Modelos ► Utilizam-se modelos geométrico, mecânico e cinemático para compreender a deformação em todas as escalas (micro, meso, macro) ► Modelo Geométrico: interpretação 3D da distribuição e orientação das feições na crosta terrestre ► Modelo Cinemático: especifica a história de movimento que deve ter levado o sistema de um estado indeformado para um deformado (ou de uma configuração para outra) Ex. Modelo de Tectônica de Placas ► Modelo Mecânico: baseado nas leis de mecânica do contínuo Estudo da deformação de rocha sob forças aplicadas (em laboratório) Ex. Modelo de forças indutoras da Tectônica de Placas (mecanismo de convecção no manto)
  • 50. Abordagens, Fundamentos e Objetivos da Análise Estrutural Após ver inúmeras estruturas…. Como proceder para determinar suas origens? • OBSERVAÇÃO (ANÁLISE DESCRITIVA): Definição de geometrias estruturais em 3 dimensões (3D) Diretamente: mapeamento, sondagem, laboratório Indiretamente: sísmica, gravidade, magnetismo etc. • ANÁLISE CINEMÁTICA: Investigação dos movimentos ocorridos ... …translação, rotação , dilatação, distorção (história deformacional; strain) • ANÁLISE DINÂMICA: Estudo do stress e da resistência da rocha a partir do objeto deformado (em geral interpretativo) A Análise Estrutural (uma combinação de análise descritiva, cinemática e dinâmica) Conduz ao reconhecimento de que a geometria e simetria da estrutura interna das rochas refletem a geometria e simetria dos movimentos e tensões responsáveis pela deformação.
  • 51. Cada estrutura é composta de elementos estruturais que devem ser identificados e descritos … Elementos físicos: real, tangível com geometria mensurável Elementos geométricos: superfícies e/ou linhas imaginárias identificáveis Partes de uma Dobra Eixo da dobra Flanco da dobra Plano axial
  • 52. Análise Descritiva: Fundamentada no mapeamento geológico … …revela contatos entre unidades e geometria 3D dos corpos Fazer inventário das orientações de: • contatos • Unidades rochas • Estruturas primárias • Estruturas secundárias Construir seções geológicas que correspondam às melhores interpretações da geologia projetadas em subsuperfície
  • 53. A análise descritiva inclui os seguintes itens: Tipo de rocha ou material Geometria da feição (linear; superfície: planar ou curva; volume) Posição no espaço – usualmente um mapa, seção, bloco diagrama (requer coordenadas e orientação espacial) Forma e dimensão Relação espacial com outras feições (distância, orientação relativa Relação temporal com outras feições (Estratigrafia, relações de corte, idades radiométricas) Matematicamente Feição estrutural = f(x,y,z,t)
  • 55.
  • 56.
  • 57.
  • 58. Elementos constitutivos de mapas estruturais
  • 59. Construção de Perfil/Seção Geológica Perfil Estrutural Seção Estrutural
  • 60. Medindo a Deformação nas Rochas Sistemas de Referência Localizador GPS
  • 61. Elementos Estruturais - Planos (superfícies) ou - Linhas (lineações)
  • 62. Direção (strike) e Mergulho (dip)
  • 63. Em levantamentos estruturais costuma-se medir: - Strike e Dip ou - Dip e Dip direction Strike – Direção da linha horizontal em um plano inclinado Dip – declividade máxima de uma camada, medida a partir da horizontal Dip Direction – Direção do mergulho máximo; a 90o do strike
  • 64.
  • 65.
  • 66. Rumo (bearing) e Caimento (plunge)
  • 67. Medidas de estruturas lineares Caimento e direção do caimento Pitch ou rake + atitude do plano
  • 68. NOTAÇÕES USUAIS EM GEOLOGIA ESTRUTURAL ► Função do tipo de bússola de geólogo utilizado: Quadrante: variando de 0 a 90°. O plano é referido aos quadrantes do Norte (NE e NW), o rumo do mergulho a todos os quadrantes (NE, NW, SE e SW). A linha é referida aos quadrantes, seguido do valor angular de mergulho. PLANO: N30E/50NW Azimutal: considera a direção entre 0 e 360°; o rumo do mergulho é referido ao quadrante. PLANO: 30/50NW Clar: definida pelo azimute do rumo de mergulho, seguido do valor angular de mergulho. PLANO: 300/50
  • 72. EXERCÍCIO Estrutura Notação Quadrante Notação Azimutal Notação Clar N30E/50NW 30/50NW 300/50 N40W/30NE Plano 50/40SE 190/20 N45E/30NE 45/30NE Linha 225/30 45/30
  • 73. EXERCÍCIO Estrutura Notação Quadrante Notação Azimutal Notação Clar N30E/50NW 30/50NW 300/50 N40W/30NE 320/30NE 50/30 Plano 50/40SE 190/20 N45E/30NE 45/30NE Linha 225/30 45/30
  • 74. EXERCÍCIO Estrutura Notação Quadrante Notação Azimutal Notação Clar N30E/50NW 30/50NW 300/50 N40W/30NE 320/30NE 50/30 N50E/40SE 50/40SE 140/40 Plano 190/20 N45E/30NE 45/30NE Linha 225/30 45/30
  • 75. EXERCÍCIO Estrutura Notação Quadrante Notação Azimutal Notação Clar N30E/50NW 30/50NW 300/50 N40W/30NE 320/30NE 50/30 N50E/40SE 50/40SE 140/40 N80W/20SW 280/20SW 190/20 N45E/30NE 45/30NE 45/30 Plano Linha 225/30
  • 76. EXERCÍCIO Estrutura Notação Quadrante Notação Azimutal Notação Clar N30E/50NW 30/50NW 300/50 N40W/30NE 320/30NE 50/30 N50E/40SE 50/40SE 140/40 N80W/20SW 280/20SW 190/20 N45E/30NE 45/30NE 45/30 S45W/30 225/30 225/30 Plano Linha
  • 81. Métodos de cartografia digital Considerar a limitação da escala de observação dos detalhes representados no mapa Métodos de projeção estereográfica
  • 82. Dados estruturais de testemunho
  • 83.
  • 84. Análise Estrutural Cinemática Trata da medida de deslocamentos ?
  • 90. Processos avaliados na análise cinemática e de strain: Deslocamento de corpo rígido (sem variação na forma ou dimensão): Translação Rotação Mudança de forma e/ou dimensão (strain): Dilação (contração ou expansão de volume Strain: (alteração da forma) Timing Tempo gasto para ocorrer uma deformação ou deslocamento Seqüência de formação das várias feições estruturais
  • 91. Análise Cinemática: 4 tipos de movimentos possíveis: Tempo 1 Tempo 2 Translação (corpo rígido) Rotação (corpo rígido) Distorção; strain (mudança de forma) Variação de volume (dilatação, contração)
  • 93. Análise Dinâmica Interpretação de forças, tensões, mecanismo gerador de estruturas Explicação do caráter físico e geométrico das estruturas, cinemática e relações entre stress e strain, em termos de forças que atuaram sobre os materiais Descrição da orientação e magnitude do stress e resposta do material Essas forças não podem ser aferidas diretamente, uma vez que o evento sucedeu há algum tempo. Portanto, o geólogo estruturalista deve fundamentar seu estudo em modelos dinâmicos para tentar duplicar as observações geométricas e cinemáticas MODELOS FÍSICOS-ANALÓGICOS (EXPERIMENTAIS) & MODELOS NUMÉRICOS (MATEMÁTICOS)
  • 94. Modelos físicos em escala de laboratório: algum material (em geral areia ou argila) é utilizado para representar o comportamento da rocha. Forças são aplicadas e as estruturas geradas, observadas e comparadas com feições naturais.
  • 97. Modelos Matemáticos/Numéricos Quantitativos: um conjunto de equações matemáticas são desenvolvidas para prever a deformação. Elas são resolvidas analita e ou numericamente para gerar estruturas e comparar com feições naturais. Alguns modelos matemáticos podem ser complexos.
  • 98.
  • 99. HISTÓRIA ESTRUTURAL – Timing dos eventos/processos deformacionais Princípios Timing relativo Superposição Horizontalidade original das camadas sedimentares Sucessão faunística Timing absoluto: decaimento radioativo (Geocronologia)
  • 100. Distinção entre Stress e Strain • Stress é instantâneo; existe apenas quando aplicado • Strain é a deformação resultante na rocha .... que é a base para a análise estrutural detalhada A aplicação de stress resulta em strain Cada qual com seus próprios termos associados: Stress: compressão e distensão Strain: encurtamento (contração) e alongamento (extensão) O stress é responsável pela formação de estruturas geológicas
  • 101. Terminologia ► Stress – força que atua sobre uma superfície (força por unidade de área) ► Deformação – mudança na forma e/ou volume da rocha em resposta ao stress ► Strain – deformação resultante do stress.
  • 102. Tipos de Stress Stress Uniforme: força igual aplicada em cada direção Compressional Stress Diferencial: força aplicada: força aplicada maior em uma direção Compressional Distensional Cisalhamento
  • 103.
  • 104.
  • 105.
  • 106. Cálculo do stress Strain -% mudança Tipos de mudanças • Expansão • Contração • Rotação
  • 107. Deformação 1. Elástica – não permanente (a rocha retorna à forma original) 2. Dúctil – permanente (a rocha flui ou se flexiona) 3. Rúptil (ou Frágil) – permanente (a rocha experimenta ruptura)
  • 108. Fatores que controlam a deformação ou resistência da rocha 1. Temperatura – Alta T e P, o material se torna dúctil Baixa T e P, o material se torna rúptil 1. Pressão litostática – com o aumento da Pl (peso das rochas sobrejacente), os materiais se tornam mais dúcteis 2. Taxa de Deformação – com a aplicação rápida do stress, a rocha tende a um comportamento rúptil. Stress aplicado por um longo tempo gera mudanças mais dúcteis 3. Composição das rochas – nas mesmas condições de T e P, algumas rochas são mais rúpteis do que outras; a composição mineral controla a resistência
  • 109.
  • 110. Tipos de Deformação ► Deformação Elástica: o material retorna à sua forma original depois que o stress é cessado. ► Deformação Dúctil: mudança permanente na forma seja por flexão ou através de fluxo. ► Deformação Frágil (Rúptil): mudança permanente na forma, quando o material experimenta fraturamento ou se quebra Limite de elasticidade: ponto além do qual ocorre a deformação permanente
  • 112. A deformação pode ser homogênea ou heterogênea: (a) Homogênea Quantidade de deformação é igual em todas as partes infinitesimais do corpo. (b) Heterogênea Deformação não é similar em todos os pontos do corpo.
  • 113. Em relação aos eixos do elipsóide de deformação observa-se que: (a) Se Y corresponde à direção de encurtamento. Há constrição com geração de lineação; (b) Quando Y corresponde à direção de estiramento há achatamento com geração da foliação; (c) Quando não há deformação na direção Y a deformação é plana gerando foliação e lineação.
  • 114.
  • 115. A deformação pode ser quantificada. As mudanças tanto no comprimento de linhas como no valor angular entre essas linhas podem ser calculadas. Utilizam-se as seguintes relações:
  • 116.
  • 117. Passos da ANÁLISE ESTRUTURAL 1. Compilação bibliográfica e cartográfica 2. Integração de dados de sensoriamento remoto 3. Integração de dados geofísicos (MAG, GAMA, GRAVI ...) 4. Reconhecimento preliminar 5. Estratégia do levantamento cartográfico 6. Levantamento sistemático de campo 7. Organização e tratamento dos dados estruturais 8. Análise e interpretação dos resultados 9. Integração com o contexto tectônico/geotectônico regional 10. Síntese Estrutural (relatório contendo a descrição, análise e interpretação das estruturas além de mapas, seções e diagramas estruturais)
  • 118. Métodos de levantamento estrutural 1. Mapeamento convencional por afloramento (exploração regional) 2. Mapeamento por travessa (estilo estrutural) 3. Mapeamento de contato (precisão e natureza geológica) 4. Mapeamento de acidente tectônico – falha e/ou zona de cisalhamento (precisão e natureza geológica) 5. Mapeamento de afloramento (relações litoestruturais) 6. Mapeamento de mina subterrânea (relações litoestruturais) 7. Mapeamento de frente de lavra (relações litoestruturais)
  • 119. Domínios Estruturais e Compartimentação Tectônica
  • 120.
  • 121. Interpretação e Modelagem de Seções Estruturais
  • 122.
  • 123. Porque saber geologia estrutural?
  • 124. Exploração de petróleo: estruturas como falhas, juntas são condutos potenciais para fluidos (água, gás, óleo) e controlam o transporte de fluidos em subsuperfície enquanto que certas estruturas (dobras ...) formam trapas estruturais.
  • 125. Pesquisa e Exploração Mineral – CONTROLE ESTRUTURAL DE MINERALIZAÇÕES. Estruturas geológicas (falhas, dobras, ÕES veios ...) são sítios para a deposição de minério, enquanto que os processos deformacionais controlam e/ou modificam a geometria de depósitos minerais.
  • 126. Relação dos depósitos minerais com as feições estruturais ► Os depósitos minerais, de qualquer tipo, ou gênese, são controlados por estruturas geológicas. ► Natureza dos Depósitos Minerais Estruturalmente Controlados: Sedimentares-deformacionais Magmáticos-deformacionais Metamórficos-deformacionais Zonas de cisalhamento
  • 127. Armadilhas (trapas) Estruturais de Depósitos Minerais ► As armadilhas por estruturas deformacionais são estruturas geológicas capazes de bloquear a circulação de fluidos mineralizantes, determinadas por processos de dobramento e/ou falhamento e envolvem: A abertura de espaços vazios; A juxtaposição de estratos permeáveis e impermeáveis; Formação de cúpulas antiformais onde estratos permeáveis são “selados” por estratos impermeáveis. CONTROLE ESTRUTURAL Dilatância versus Deformação
  • 128. Mecanismos de geração de dilatância 1) Abertura de fratura de extensão 2) Intersecção de fraturas 3) Movimentos ao longo de superfície não-planares 4) Rotação variável de estratos 5) Dilatação no lado convexo de estratos arqueados 6) Dilatação como uma componente da compressão geral
  • 129. Geração de armadilhas deformacionais por falhamento SITUAÇÕES ESTRUTURAIS ► Inflexões/deflexões das falhas: a zona transtensiva é estabelecida quando a inflexão é feita no sentido da rotação interna da falha. ► Ramificações das falhas: a zona de coalescência das falhas secundárias com a falha principal é submetida à transtensão. ► Interseções de falhas: ocasiona espaços abertos por deslocamentos diferenciais ► Fraturas distensivas
  • 130. Geração de armadilhas deformacionais por dobramento SITUAÇÕES ESTRUTURAIS ► Durante o dobramento as rochas dobradas suportam vários tipos de distorções, dando origem a estruturas internas e a mudança de forma, cuja acomodação depende da natureza do material geológico, da forma da dobra e do mecanismo de deformação. ► Mecanismos de dobramento x mineralizações: Flambagem (buckling): em geral, forma dobras do tipo paralela, com espessuras das camadas constantes. A acomodação das distorções nesse mecanismo de dobramento comumente produz espaços abertos intra ou interestratais Achatamento (flattening): dobras com flancos adelgaçados e ápices espessados. Nessa classe de dobras, não são produzidos espaços abertos.
  • 131. Seção estrutural através de um segmento dobrado de Broken Hill, contendo depósitos minerais tipo stratabound. Depósitos do tipo Saddle reef na província aurífera de Bendigo (Victoria, Austrália)
  • 132. MECANISMOS DEFORMACIONAIS E MINERALIZAÇÕES ► A mineralização é formada sincronicamente com a deformação, embora ocorra preferencialmente nos estágios tardios. ► Em qualquer sistema com circulação de fluidos em meios porosos, a mineralização estará associada a um zoneamento de minerais neoformados por: Substituição da rocha encaixante Preenchimento dos espaços abertos pela deformação
  • 133. ► As fraturas constituem condutos para o fluxo de fluidos de forma que se encontra uma variedade de alterações e produtos de mineralização ao longo de suas superfícies. ► Fraturas mineralizadas podem conter fibras as quais preenchem a abertura da fratura.
  • 134. ► Veios extensionais: abundantes em zonas de cisalhamento.
  • 135. FRATUMENTO HIDRÁULICO ► Os fluidos mineralizantes migram das zonas de maior pressão para os espaços abertos por dilatação deformacional. ► Nesses espaços a pressão de fluidos aumenta bem para compensar a diminuição da pressão litostática. ► Local e temporariamente a pressão de fluidos é maior do que a pressão litostática confinante e do que a resistência mecânica da rocha encaixante. ► Dessa forma ocorre o hidrofraturamento da rocha encaixante e a abertura de espaços adicionais para mineralização.
  • 136.
  • 137. Mineralizações em zonas de cisalhamento ► Os depósitos são formados pela mobilização de fluidos mineralizantes de origem formacional, ou metamórfica em zonas de intenso fraturamento, ou falhamento. ► A deformação por cisalhamento dá origem a canais interconectados de permeabilidade secundária, por onde os fluidos mineralizantes podem percolar: ► Lixiviando a rocha nas porções de mais alta pressão e/ou temperatura; e ► Depositando/precipitando minerais metálicos e ganga nos sítios dilatacionais de menor pressão convinante e/ou temperatura.
  • 138. Transformação de Depósitos Estratiformes ► A superposição de processos deformacionais em corpos estratiformes, acompanhados por metamorfismo, modifica a geometria inicial dos depósitos na medida em que os níveis, ou as lentes podem: Ser segmentados por falhas; Adelgaçados por processos compressionais ► A reconstrução de depósitos cuja geometria original foi segmentada pode trazer informações importantes para campanhas de prospecção que visem o aumento de reservas numa determinada unidade estratigráfica. ► Contribuições adicionais da deformação e do metamorfismo: Concentrações minerais lenticulares em charneiras de dobras e flexuras de estratos; Concentrações minerais colunares na interseção de falhas com estratos favoráveis.
  • 140. EVOLUÇÃO E CONTROLE ESTRUTURAL DE UM DEPÓSITO ESTRATIFORME Acamamento horizontal Dobramento aberto a fechado Redobramento das dobras originais Dobramento cerrado + achatamento Outro episódio de redobramento
  • 142.
  • 143. Gráficos da deformação em função do esforço Cilindro sob compressão uniaxial Deformação sob pressão confinante constante e temperatura variável Deformação sob temperatura constante e pressões de confinamento variáveis Deformação sob condições de velocidade e deformação variáveis
  • 144. Stress x Strain ► Um corpo rochoso é submetido a duas pressões, a litostática isotrópica e a tectônica anisotrópica. ► Uma rocha apresenta variação de sua deformação em função da pressão e da temperatura conforme o gráfico TENSÃO x DEFORMAÇÃO. ► No gráfico são demonstrados os campos referentes à deformação elástica, limite da elasticidade, deformação plástica e o ponto de ruptura. ► A curva de deformação é conseqüência das mudanças dos mecanismos da deformação ativadas em escala cristalina.
  • 145. Quando há o aparecimento da primeira deformação, com incrementos posteriores, a rocha poderá assumir uma ou mais das seguintes condições: (a) Aumento natural da deformação com a manutenção do esforço constante, (b) strain hardening: aumento da resistência e conseqüente necessidade do aumento do esforço para aumento da deformação. (c) strain softening: aumento da deformação com esforços cada vez menores. Nesta situação o local tende a concentrar cada vez mais a deformação impedindo a propagação para o restante da rocha.