aula 2 conceitos fundamentais
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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!!!