CONCEITOS FUNDAMENTAIS EM

GEOLOGIA ESTRUTURAL

CONCEITOS FUNDAMENTAIS EM GEOLOGIA ESTRUTURAL• Estrutura • Tensão• Deformação

O conceito de deformação Os movimentos que causam a deformação: rotação, translação e distorção (inclui: mudança de volume)Tipos de deformação:

homogênea x heterogêneacisalhamento simples x cisalhamento puro

deformação progressiva trajetória da deformação

A Representação da deformação: elipsóide; prisma; eixos de deformaçãoA quantificação da deformaçãoRegime de deformaçãoFatores que influenciam a deformação (cont.)

A REOLOGIA DOS CORPOS ROCHOSOS

Definição Comportamento elásticoComportamento plásticoComportamento viscoso

(cont.)

ESTRUTURA

TENSÃO

DEFORMAÇÃO

O que O que éé a DEFORMAa DEFORMAÇÇÃOÃO ????

A A ´́deformadeformaççãoão´́ resulta de resulta de MUDANMUDANÇÇASAS

► orientaorientaççãoão

►► posiposiççãoão

►► formaforma

de um corpo rochoso

► orientação rotarotaççãoão

►► posição translatranslaçção, e ão, e

►► forma distordistorçção ( ão ( ++ mudanmudançça de volume)a de volume)

rotação

translação

distorção (´strain´)

TRANSLAÇÃO

ROTAÇÃO

Exemplos ´geológicos´

DISTORÇÃO

Exemplos ´geológicos´

POR QUEPOR QUE ocorrem

as mudanças

de forma (distorção), posição (translação) e orientação (rotação)`

no corpo rochoso???

Esforços tectônicos tensão (´stress´)

as mudanças de forma (distorção), posição(translação) e orientação (rotação)

ESTRUTURA

ESTRUTURA ≡

ARRANJO ESPACIAL DAS ROCHAS

E

SUAS ARQUITETURAS INTERNAS

A DEFORMAA DEFORMAÇÇÃOÃO

Tipo de DeformaTipo de Deformaççãoão

Representação da deformação

Quantificação da deformação

Regime de deformação

Fatores que influenciam a deformação

Tipo de DeformaTipo de Deformaççãoão

i) homogênea x heterogênea

ii) cisalhamento simples x cisalhamento puro

i) deformação progressiva

ii) trajetória da deformação

i) homogênea x heterogênea

heterogênea

homogênea

A deformação de camadas rochosas

Exemplo geológico

Deformação heterogênea

Deformação homogênea

REPRESENTAREPRESENTAÇÇÃO DA ÃO DA

D E F O R M A D E F O R M A ÇÇ Ã OÃ O

CÍRCULO PERFEITO QUADRADO PERFEITO

CÍRCULO PERFEITO CIRCULO DEFORMADO

= ELIPSE

CIRCULO DEFORMADO

= ELIPSE

manchas de redução

CIRCULO DEFORMADO

= ELIPSE

xz

Eixos de deformação: x, (y) e z

R

R = raio do círculo

Elipse ou E l i p s Elipse ou E l i p s óó i d ei d e

Retângulo ou P r i s m aRetângulo ou P r i s m a

X

Z

Y

Eixos de deformação: x , y , z

Elipsóide Prisma

x = y x = y << zzx x > > y y > > zz

PrismaElipsóide

X

Z

Y

x x ≥≥ y y ≥≥ zz

Caso genérico:

Extensãoaxial

Achatamentoaxial

Deformaçãogeral

Deformação plana

Os estados da deformação

Diagrama de Diagrama de FlinnFlinn

eixos: x/y versus eixos: y/z

Diagrama de Diagrama de FlinnFlinn

Campo doalongamento

Campo doachatamento

deform

ação

plana

REPRESENTAREPRESENTAÇÇÃO DAÃO DA

T E N S Ã OT E N S Ã O

Eixos (vetores) da tensão: σ1, σ2 , σ3

≥≥ ≥≥σ1 σ2 σ3

Elipsóide de deformação

xy

z

Elipsóide de TENSÃO

σ2σ3

σ1

σ3

Eixos de deformação: x , y , z

Elipsóide de deformação

xy

z

x x ≥≥ y y ≥≥ zz

Elipsóide de TENSÃO

σ2σ3

σ1

Eixos (vetores) da tensão: σ1, σ2 , σ3

≥≥ ≥≥σ1 σ2 σ3

Tipo de DeformaTipo de Deformaççãoão

cisalhamento puro x cisalhamento simplesi)

i) cisalhamento puro x cisalhamento simples

(Davis and Reynolds, 1996)

i) cisalhamento puro x cisalhamento simples

i) cisalhamento puro x cisalhamento simples

cisalhamento puro

i) cisalhamento puro x cisalhamento simples

cisalhamento simples

cisalhamento puro

Cisalhamento puro: Cisalhamento puro: não-rotacional ou coaxial

Cisalhamento simplesCisalhamento simples: rotacional ou não coaxial

ψ = ângulo de cisalhamento

(Davis and Reynolds, 1996)

coaxial não-coaxial

Deformaçãohomogênea

Deformaçãoheterogênea

Cisalhamento puroCisalhamento puro - exemplo geológico

calcário oolítico

Fotografia de uma lâmina delgada de calcário oolítico, deformado

Cisalhamento puro - como quantificar a deformação??

e = ( l f – lo ) / lo = ∆ l / lo x 100 = %

e = elongação (deformação)

lf = comprimento final

lo = comprimento inicial

Exemplo geológicoFósseis (belemnitas) estirados

Exemplo geológicoFósseis (belemnitas) estirados

l fl f

Exemplo geológicoFósseis (belemnitas) estirados

lf – [l1+ l2+l3 +l4)

[l1+ l2+l3 +l4)e = x 100

e = (l f – lo) / lo

Cisalhamento simplescomo quantificar a deformação??

ψ = ângulo de cisalhamento

xz

x e z = eixos de deformação

Cisalhamento simples - exemplos geológicos

trilobitas

ψ = ângulo de cisalhamento

• deformação progressiva

cisalhamento simples

cisalhamento puro

• trajetória da deformação

Produto final: IGUAL

• regime de deformação

◙ rúptil

◙ dúctil

◙ de transição

c. superiorc. inferior

Manto litosférico

Manto astenosférico

crosta superior

crosta inferior

Manto litosférico

T = 0 a 300˚CP = 0 a 4 kbar

zona de transizona de transiççãoão10 km

15 km

0 km

40 kmprof

undi

dade

crosta superior

crosta inferior

Manto litosférico

zona de transizona de transiççãoão10 km

15 km

0 km

40 km

prof

undi

dade

deformadeformaçção rão rúúptilptil

crosta superior

crosta inferior

Manto litosférico

zona de transizona de transiççãoão10 km

15 km

0 km

40 km

prof

undi

dade

deformadeformaçção rão rúúptilptil

crosta superior

crosta inferior

Manto litosférico

zona de transizona de transiççãoão10 km

15 km

0 km

40 km

prof

undi

dade

deformadeformaçção dão dúúctilctil

crosta superior

crosta inferior

Manto litosférico

zona de transizona de transiççãoão10 km

15 km

0 km

40 km

prof

undi

dade

deformadeformaçção dão dúúctilctil

• fatores que influenciam a deformação

Propriedades mecânicas Propriedades mecânicas intrintríínsicasnsicas das rochasdas rochas (tipo de rocha)

Fatores que influenciam a deformação

Propriedades mecânicas Propriedades mecânicas intrintríínsicasnsicas das rochasdas rochas (tipo de rocha)

TemperaturaTemperatura (depende da profundidade)

Fatores que influenciam a deformação

Propriedades mecânicas Propriedades mecânicas intrintríínsicasnsicas das rochasdas rochas (tipo de rocha)

TemperaturaTemperatura (depende da profundidade)

Pressão confinantePressão confinante (depende da profundidade)

Fatores que influenciam a deformação

Propriedades mecânicas Propriedades mecânicas intrintríínsicasnsicas das rochasdas rochas (tipo de rocha)

TemperaturaTemperatura (depende da profundidade)

Pressão confinantePressão confinante (depende da profundidade)

Presença de fluidos

Fatores que influenciam a deformação

Propriedades mecânicas Propriedades mecânicas intrintríínsicasnsicas das rochasdas rochas (tipo de rocha)

TemperaturaTemperatura (depende da profundidade)

Pressão confinantePressão confinante (depende da profundidade)

Presença de fluidos

Pressão dirigida (contração / extensão)

Fatores que influenciam a deformação

Propriedades mecânicas Propriedades mecânicas intrintríínsicasnsicas das rochasdas rochas (tipo de rocha)

TemperaturaTemperatura (depende da profundidade)

Pressão confinantePressão confinante (depende da profundidade)

Presença de fluidos

Pressão dirigida (contração / extensão)

Tempo de atuação das forças e velocidade de deformação (taxa)

Fatores que influenciam a deformação

Propriedades mecânicas Propriedades mecânicas intrintríínsicasnsicas das rochasdas rochas (tipo de rocha)

TemperaturaTemperatura (depende da profundidade)

Pressão confinantePressão confinante (depende da profundidade)

Presença de fluidos

Pressão dirigida (contração / extensão)

Tempo de atuação das forças e velocidade de deformação (taxa)

Anisotropia dos maciços (estruturas planares e lineares)

Fatores que influenciam a deformação

Propriedades mecânicas Propriedades mecânicas intrintríínsicasnsicas das rochasdas rochas (tipo de rocha)

TemperaturaTemperatura (depende da profundidade)

Pressão confinantePressão confinante (depende da profundidade)

Presença de fluidos

Pressão dirigida (contração / extensão)

Tempo de atuação das forças e velocidade de deformação (taxa)

Anisotropia dos maciços (estruturas planares e lineares)

Heterogeneidade das rochas (diferença nas propriedades mecânicas dos minerais)

A REOLOGIA DOS CORPOS A REOLOGIA DOS CORPOS ROCHOSOS ROCHOSOS

A reologia dos materiais é estudada na Física e tem

ampla aplicação na Geologia Estrutural e Tectônica.

Entende-se como

REOLOGIA,

o comportamento de um corpo frente a esforços.

AS REOLOGIAS DOS MATERIAIS REPRESENTADOS EM UM TRIÂNGULO

COMPORTAMENTO ELÁSTICO:

Existe uma relação linear entre tensão e deformação;

σ

dθ

σ

dθ

O comportamento elástico do material se dá até um limite de tensão, a partir daí

o material se rompe ou se deforma plasticamente.

A deformação é recuperável.

COMPORTAMENTO PLÁSTICO:

O material se deforma por FLUXO DÚCTIL, sem recuperação.

A deformação de um corpo plástico independe do tempo.

O material plástico pode se deformar:

semsem componente elástica ou comcom componente elástica.

σ

(d θ)

Material rígido-plástico

Sem componente elástica: o material é dito rígido-plástico (ou plástico ideal)

Com componente elástica: é dito elasto-plástico

σ

(d θ)

Material elasto-plástico

Um corpo ELASTO-PLÁSTICO se deforma:

i) sob mesma tensão indefinidamente até uma possível ruptura,

σ

(d θ)

ii) com aumento progressivo da tensão até a ruptura (“hardening”),

σ

(d θ)

strain-hardening

iii) com diminuição brusca da tensão (“softening”).

σ

(d θ)

strain-softening

Limite de tensão

Tensão de rompimento

σ

d θ

COMPORTAMENTO VISCOSO:

O material se deforma por fluxo, sem recuperação, e depende do tempo.

σ k

(d θ / dt )

VISCOSIDADEVISCOSIDADE é definida como a resistência ao escoamentoresistência ao escoamento (é o

oposto da fluidez).

Pode-se dizer também que, a VISCOSIDADE ou a FORÇA DE

VISCOSIDADE é a força de atrito dos fluidos.

EXEMPLOS DA VISCOSIDADE DE MATERIAISEXEMPLOS DA VISCOSIDADE DE MATERIAIS:

Mais viscoso manto da Terra 1023 poise

sal 1017 poise

lava riolítica 109 poise

lava basáltica 103 poise

óleo de oliva 0,8 poise

Menos viscoso água (300C) 0,008 poise

FIM – por hoje!!!