TRABALHO FAU aula3estrutural2012

TRABALHO FAU aula3estrutural2012

Aula 3

Regimes e Processos de

Deforma çãoç

Prof. Eduardo Salamunioo

• As mudanças mecânicas nas massas rochosas são decorrentes dos movimentos tectônicos ,i mpostos por forças originadas no interior da terra (ou endógenas).

• As rochas estão sujeitas a muda nças, de um estado inicial para um final. Esta passagem é denominada deformação ,o bservada diem doism o mentos:

(a) Deformação finita: estado final da rocha após a deformação, configurado em modificações impostas por eventos sucessivos de deformação.

(b) Deformação progressiva: tr ajetória que o objeto geológico percorre desde seu estado original até seu estado final.

CihddfãCaminho da deformação (str ain):

deformação progressiva incremental

(infinitesimal) até a deformação finita.

As trajetórias de dfãldeformação envolvem etapas sucessivas ou ldtiiddpulsos de atividade.

Incremento da deformação: ocorre em momentos infinetesimais que somados podem representar qpp longo tempo da evolução geológica.

Algumas possibilidades desde o estado inicial até o estado final inicial final

• caminho superior: encurtamento na vertical

• caminho inf erior: primeir a mente encurtamento na horizontal e posteriormentenavertical.

A def ormação envolv e uma ou mais transf ormações físicas nas rochas, tais como:

• Distorção : mudança de fo r ma• Distorção : mudança de fo r ma. • Rotação: mudança de atitude

• Translação: mudança de posição .

• Dilatação: mudança de volume (positiv a ou negativ a).

DISTORÇÃODISTORÇÃO mudança de forma mudança de iã mudançade pos ição atitude

•O s minerais possuem pro priedades mecânicasp p diferenciadas: seu comportamento pode ser rúptil, dúctil ou um estado intermediário (dúctil -rúptil)ou um estado intermediário (dúctil rúptil) .

• A deformação inicialmente se processa em nível cristalino para posteriormente propagar -se de forma homogênea oupara posteriormente propagar se de forma homogênea ou heterogênea por toda arocha.

Os mecanismos de deformação são subdivididos em quatroOs mecanismos de deformação são subdivididos em quatro formas principais:

• Microcataclase: fragmentação dos grãos minerais, desenvolvida por microfissuras.

• Deslizamentos intracristalinos: deslocamentos ao longo de planos reticulares Os defeitos cristalinos se manifestamde planos reticulares . Os defeitos cristalinos se manifestam por distorções e geminação, por exemplo.

• Deslizamentos intergranulares : ocorrem ao longo das supe rfíc ies de cont ato entr e os grãos .R ep rese nt a msupe es de oa o e os gã os ep ese a acomodações entre grãos.

ê• Fluxo por difusão: envolve transfer ência de elementos através dos grãos (fusão sólida).

Stress em nível cristalino. Exemplo do quartzo

Fonte: Passchier e Trouw (1996)

Deslizamento it i t liintracr istali no

Fonte: Passchier e Trouw (1996)

Deslizamento intergranular Fonte: Passchier e Trouw (1996)

Microcataclase Fonte: Passchier e Trouw (1996)

Fluxo por difusão Fonte: Passchier e Trouw (1996)

• A def ormação pode ser• A def ormação pode ser instantânea como ocorre e m t íi tãev en tos ísm icos, ou en tã o pr ocesso se dá por meio de incr emento s infinitesimai s, ger ando u ma def ormação pr ogr essiv a.

A def ormação pode ser• A def ormação pode ser homogênea (unif orme) ou êheter ogêne a(não unif orme)

Deformação H omogênea Deformação H eterogênea

• Deformação homogênea: elementos originalmente paralelos (planos e linhas) se mantêm paralelos durante todo o processo(planos e linhas) se mantêm paralelos durante todo o processo deformacional (característica típica de translação).

• Pode ser representada no espaço pelo elipsóide de defor mação,Pode ser representada no espaço pelo elipsóide de defor mação, resultante de deformação de uma esfera i maginária inicial, composta por u m sistema triortogonal de eixos cinemáticos:

X = eixo de estiramento máximo

YiitdiáiY = eixo intermediário; Z = eixo de encurtamento máximo

• Deformação heterogênea : o paralelismo não é mantido e a• Deformação heterogênea : o paralelismo não é mantido e a deformação varia de ponto a ponto.

• Na natureza quase a totalidade dos casos de deformação é• Na natureza quase a totalidade dos casos de deformação é heterogênea. Como o estudo dos mesmos torna-se complexo, procura-se subdividir o ob jeto de tal forma que cada por ção dop j q pç corpo rochoso é estudada como possuindo característica de porção homogênea.

Tanto a deforma ção homo gênea quanto a hetero gêneaç g q g podem sofrer processos de deformação diferenciados, representados por deformações rotacionais (não-coaxiais) ãou não-rotacionais (coaxiais). Ambas envolvem o conceito de cisalhamento.

Deformação coaxial (ou cisalhamento puro ouDeformação coaxial (ou cisalhamento puro ou deformação não-rotacional)

Estes termos são sinônimos entre si e caracterizamEstes termos são sinônimos entre si e caracterizam processos de deformação que provocam movimentos no mes moe ixod ei ncidência (coaxial ), porém com sentidos() , p opostos.

Na deformação coaxial ocorrem it ti dos segu intes ti pos de comportamento:

30º T

(a) Comportamento rúptil

Há gera ção de fraturas de partição (T) e fraturas de cisalhamento (que podem

T caracterizar um par conjugado C e C'). Tais fraturas que fo rmam ângulos θda ordem de 300 com

(b) Comportamento dúctil homogêneo

Há achatamento paralelo a Z (σ1 ) e escoamento plástico ou estiramento na direção X (σ 3

). Na direção de Y (σ2 )p oderá hhaver estiramento ou encurtamento.

Esta deformação é chamada também de achatamento (flattening ).

(c) Comportamento dúctil não-homogêneo ou heterogêneoheterogêneo

Há escoamento de algumas porções que fluem mais que df ã ã hê i doutras. Na deform açãon ão- homog ênea o est iramento pode resultar em boudinage enquanto o encurtamento pode resultar em ondulaçãoem ondulação .

• Deformação não-coaxial (ou cisalhamento simples )

Estes termos igualmente são sinônimos entre si e significam que a deformação provoca movimento rotacional no corpo.

Há movimento e m porções diferentes (não-coaxial) e com sentidos opostos. Este tipo de deformação envolve rotação desde a escala mineralógica até a escala de maciço rochoso.

Da mesma forma que na deformação coaxial a deformação não-coaxial mostra os seguintes comportamentos:

() C úi l(a) Comportamento rúptil

As descont inuidades que se desenvol vem encont ra m-se em modelo de fraturamento denominado de Modelo de Riedel (Riedel shear ): Ocorremfraturamento denominado de Modelo de Riedel (Riedel shear ): Ocorrem as seguintes estruturas:

-fratura de parti ção T:fratura de extensão ou distensão.pç

-fratura de cisalhamento de RIEDEL (sintética ou R).

-fratura de cisalhamento conjugada de RIEDEL (antitética ou R')fratura de cisalhamento conjugada de RIEDEL (antitética ou R) .

-fratura de cisalhamento P (sintética secundária) fratura de cisalhamento X (sintética secundária)-fratura de cisalhamento X (sintética secundária) .

- fratura de cisalhamento Y ou D, que se forma paralelamente ao binário em casos extremosbinário em casos extremos e xt

T cisalham ent o princ ipal são 3 veios r e s s ã o

P c o m p dobras falhas inversas falhas normais

T (fraturas de tensão)Y(cisalhamentoY)P(cisalhamentoP)() R (cisalhamento de Riedel)R (cisalhamento conjugado de Riedel) ( )( )

Riedel: falha sinistrógira, plano Y em zona cataclástica e planos R preenchidos por caulim

Conjugadas de Riedel: o plano Y é falha sinistrógira, que forma zona cataclástica, fraturas T são caracterizadas por veios, -e planos R preenchidos por caulim são tension gashs

(b) Comportamento dúctil homogêneo(b) Comportamento dúctil homogêneo

Ocorr e flux o plástico unif orme de material rochoso submetido às tensões resultantes do mo vimento tectônico .

(c) Comportamento dúctil heterogêneo

Deformação dúctil (ou rochas dúcteis):se diz quando as rochas apresentam comportamento plástico e sofreram deformação tpermanen te.

Xisto do Grupo Brusque, mostrando estiramento mineral e sentido de movimento (Microfoto: Fernanda M. Gonçalves)

Comportamento plástico: p produz uma mudança permanente na forma do cristal, por meio de um rearranjo químico no retículo cristalino, sem a ocorrência de falhas

Deformação dúctil (ou rochas dúcteis):se diz quando as rochas apresentam comportamento plástico e sofreram deformação permanente.

Sobreposiçãodedeformaçãocoaxial:umaelipsededeformaçãoSobreposição de deformação coaxial: uma elipse de deformação incremental de diferente magnitude é superimposta à primeira elipse extensão Elipse incr ementalextensão Elipse incremental

Fonte: van der Pluijm and Marshak (1997) encurtamento

Três regiões ocorrem na elipse resultante:

I: região de extensão continuada

I: re gião de encurtamento continuadog

I: região de encurtamento inicial que passa a ser extensional

Sobreposição de deformações não-coaxiais: uma elipse de deformação incremental de diferente magnitude é superimposta à primeira elipse extensão Elipse incremental encurtamento

A geometria é mais complexa: Q iõ li b ü encurtamento Fonte: van der Pluijm and Marshak (1997)

Quatroregiões ocorrem na elipse subseqüente:

I: região de extensão continuada

I: região de encurtamento continuado

I: região de encurtamento inicial que passa a ter extensão IV: região de extensão inicial que passa a ter encurtamento

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