UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCO

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL FUNDAMENTOS DA GEOLOGIA

Andrezza ReisEduardo Melo

Guilherme HenriqueJhonatas Queiroz

Paulo VictorMaiara Nogueira

ELEMENTOS ESTRUTURAIS DAS ROCHAS

RECIFE2015

Andrezza ReisEduardo Melo

Guilherme HenriqueJhonatas Queiroz

Paulo VictorMaiara Nogueira

ELEMENTOS ESTRUTURAIS DAS ROCHAS

Trabalho acadêmico destinado a obtenção da nota parcial do primeiro exercício escolar da disciplina de Fundamentos da Geologia, do curso de engenharia civil da Universidade de Pernambuco pela docente Kalinny Lafayette

RECIFE2015

RESUMO

O estudo teve como objetivo explanar sobre os elementos estruturadores das rochas, utilizando-se de livros, sites e trabalhos anteriores. Uma abordagem teórica sobre os principais elementos formadores de rochas foi feita, analisando dobras, origem, classificações, estruturas geométricas, exemplos diários, o mesmo ocorreu com falhas e fraturas. Tendo como estudo de caso, exemplo prático de uma análise quanto aos Elementos Estruturais da Rocha.

RECIFE2015

4

LISTA DE FIGURAS:

Figura 1: condicionantes da deformaçãoFigura 2: comportamento dos materiaisFigura 3: estruturas geologias resultantes de deformação em regime frágil e em regime dúctilFigura 4: Elementos geométricos de uma superfície dobradaFigura 5: Classificação de dobras com base no sentido de fechamento da superfície dobradaFigura 6: Localização da área de estudos (hachurada) no contexto do Estado do Rio Grande do Sul e Brasil.Figura 7: Quadro de síntese das informações estruturais das principais famíliasFigura 8: Diagrama de Rosetas

RECIFE2015

5

SUMÁRIO

1.0 INTRODUÇÃO .................................................................................................62.0 DERFORMAÇÕES DAS ROCHAS..................................................................6

2.1 FORÇAS COMPRESSIVAS..................................................................62.2 FORÇAS DISTENSIVAS.......................................................................62.3 FORÇAS DE CISALHAMENTO............................................................62.4 COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS................................................82.5 FATORES QUE CONDICIONAM A DEFORMAÇÃO DA ROCHA.......8

3.0 ZONAS DE PLASTICIDADE E FRATURA.......................................................94.0 ROCHAS COMPETENTES E INCOMPETENTES..........................................95.0 DOBRAS...........................................................................................................9

5.1 COMPONENTES DAS DOBRAS..........................................................105.2 CLASSIFICAÇÕES DAS ROCHAS.......................................................11

5.2.1 COM BASE NA ORIGEM.......................................................115.2.2 COM BASE NA SUPERFICIE AXIAL.....................................115.2.3 COM BASE EM CRITÉRIOS GEOMÉTRICOS E

ESTRATIGRÁFICOS.............................................................116.0 FALHAS...........................................................................................................12

6.1 FALHAS E FRATURAS.........................................................................126.2 IDENTIFICANDO UMA FALHA.............................................................126.3 IMPORTÂNCIA DA IDENTIFICAÇÃO DAS FALHAS EM UMA OBRA DE

ENGENHARIA CIVIL.............................................................................136.4 CARACTERÍSITCAS GEOMÉTRICAS DA FALHA...............................136.5 CLASSIFICAÇÃO DAS FALHAS...........................................................14

6.5.1 FALHA NORMAL OU DE GRAVIDADE.................................146.5.2 FALHA INVERSA, REVERSA OU DE EMPURRÃO..............146.5.3 FALHA TRANSOCRRENTE OU DE DESLOCAMENTO

DIRECIONAL..........................................................................146.5.4 HORST E GRABEN................................................................15

7.0 FRATURAS.......................................................................................................157.1 DIACLASES............................................................................................15

7.1.1 TENSÃO...................................................................................157.1.2 COMPRESSÃO.......................................................................16

7.2 REPRESENTAÇÃO DAS FRATURAS...................................................167.3 IMPORTÂNCIA DAS FRATURAS...........................................................16

CONCLUSÃO..........................................................................................................18

8.0 ESTUDO DE CASO...........................................................................................198.1 INTRODUÇÃO.........................................................................................198.2 DESENVOLVIMENTO.............................................................................198.3 CONCLUSÃO..........................................................................................228.4 DADOS DO PERIÓDICO.........................................................................23

REFERÊNCIAS.......................................................................................................24RECIFE2015

6

1. INTRODUÇÃO

Uma das perguntas que movimentaram os cientistas em seus estudos sobre

rochas é porque as deformações ocorrem. Esta é uma questão que tem intrigado-os

desde o século XVIII e com base nas observações eles concluíram que as rochas

sedimentares eram depositadas originalmente como camadas horizontais em fundos

de lagos, rios e oceanos. Contudo, questionavam como essas camadas eram

modificadas de sua posição original. Qual tipo de força que poderia deformar uma

rocha dura e resistente? Somente no último século com advento da tectônica de

placas foi possível que os cientistas chegassem a uma conclusão, que essas

deformações eram resultado de movimentos entre as placas litosféricas, à

semelhança de outros fenômenos tais com terremotos e vulcanismo. Um corpo

rígido rochoso pode sofrer modificação em relação à sua posição ou forma

decorrente de uma força.

2. DEFORMAÇÕES DAS ROCHAS

O dinamismo interno da Terra pode manifestar‐se, não apenas na forma de vulcões e sismos, mas através da deformação das rochas originada por tensões que afetam a sua forma e/ou volume. A tensão é a força exercida por unidade de área.

Um estado de tensão pode expressar‐se segundo duas componentes:

Tensão Normal ( Orientada perpendicularmente ao plano considerado ). Pode ser considerada compressiva ou distensiva.

Tensão cisalhante ou tensão de corte (orientada paralelamente ao plano considerado)

2.1. Forças compressivas

Conduzem à redução do volume da rocha na direção paralela à atuação das forças e ao seu alongamento na direção perpendicular. Podem provocar o dobramento e o aparecimento de falhas no material.

2.2 Forças distensivas

Conduzem ao alongamento (estiramento) da rocha, na direção paralela a atuação das forças. Podem provocar também o aparecimento de falhas no material.

2.3 Forças de cisalhamento

Causam a deformação da rocha por movimentos paralelos em sentidos opostos. Podem provocar o aparecimento de falhas e o cisalhamento dos materiais.

RECIFE2015

7

Figura 1: Condicionantes da deformação

Como pode-se observar na figura 1 e 2 o comportamento das rochas em relação à tensão que lhes é aplicada é variável e depende do tipo de rocha, das condições de pressão e temperatura a que a rocha está sujeita, e da intensidade da tensão.

Figura 2: comportamento dos materiais

RECIFE2015

8

2.4 Comportamento dos materiais

Comportamento frágil – as rochas fraturam facilmente, quando são sujeitas a tensões, em condições de baixa pressão e de baixa temperatura. Este comportamento relaciona-se com a formação de falhas.

Comportamento dúctil – as rochas sofrem alterações permanentes de forma e/ou volume, sem fraturarem, em condições de elevada pressão e elevada temperatura. Este comportamento relaciona-se com a formação de dobras.

2.5 Fatores que condicionam a deformação das rochas

Tensão confinante ou litostática (resultante do peso das camadas suprajacentes)

Deformação em regime dúctil

Tensão não litostática ou dirigida ( resultantes de forças que atuam com diferente intensidade nas diversas direções do material )

Deformação em regime frágil

Temperatura

O aumento normalmente leva a deformações em regime dúctil

Tempo de atuação das forças

Um maior tempo de atuação das forças normalmente leva a deformações em regime frágil

Figura 3: estruturas geologias resultantes de deformaçao em regime fragil e em regime ductil

3.0. ZONAS DE PLASTICIDADE E DE FRATURARECIFE2015

9

Plasticidade: mudança gradual na forma e na estrutura interna de uma rochaefetuada por reajuste químico e por fraturas microscópicas, enquanto a rochapermanece rígida (não produz fusão);

Zona de plasticidade: a grande profundidade, dando origem às dobras,estruturas gnáissicas, xistosas, etc;

Zona de fratura: próxima à superfície, produzindo fraturas, falhas e fendas.

4.0. ROCHAS COMPETENTES E INCOMPETENTES Competentes: possuem maior facilidade de se dobrarem e transmitirem osesforços recebidos, tais como os folhelhos e calcários; Incompetentes: possuem maior tendência de se fraturarem, tais como asrochas arenosas.

5. DOBRAS

Os esforços produzidos nas rochas podem produzir efeitos de faturamento, falhamentos ou dobramentos. Tais efeitos dependem da duração e da direção dos esforços. Por outro lado, a competência da rocha também é um fator importante na estrutura produzida. Uma rocha competente é aquela que oferece grandes resistência aos esforços submetidos, já as rochas incompetentes são plásticas e oferecem pouca resistência aos esforços aplicados, portanto tem mais disposição a dobramentos.

Uma das feições estruturais mais evidentes (desde a escala microscópica até a quilométrica) em regiões submetidas a tensões compressivas é a dobra, ou seja, uma superfície qualquer de referência curvada em relação à linha do horizonte. Os dobramentos são facilmente reconhecíveis no campo e são mais evidentes nas rochas estratificadas, bandeadas ou folhadas, possuem expressão na paisagem, sendo visíveis em imagens de satélite, fotos aéreas e em escala local.

O estudo de dobras é importante na pesquisa mineral, em programas de prospecção mineral, exploração e lavra de jazidas, além da pesquisa de petróleo e obras de engenharia, como escavação de tuneis, construção de estrada, barragens, etc.

5.1 COMPONENTES DAS DOBRAS

A superfície dobrada é elemento fundamental para a classificação geométrica das dobras e baseia-se curvatura da superfície, para identificação das posições e dos tipos de dobras, devem-se analisar alguns componentes. (Figura 4)

Plano axial – é o plano que divide uma dobra tão simetricamente quanto possível em duas partes. Em algumas dobras, o plano axial é vertical, em outra é inclinado e em outras ainda pode ser horizontal.

RECIFE2015

10

Crista – é a porção mais elevada de uma dobra, podendo eventualmente ser ao mesmo tempo o eixo da dobra.

Flancos – os dois lados de uma dobra são denominados flancos. Logo, um flanco se estende do plano axial de uma dobra até o plano axial da dobra seguinte

Eixo de dobra - linha geratriz da dobra, quando movimentada paralelamente à linha de charneira, no espaço de si mesma.

Figura 4 – Elementos geométricos de uma superfície dobrada: A – Crista; B – Flancos; C – Plano axial; D – Eixo de dobra.

5.2 CLASSIFICAÇÕES DAS DOBRAS

5.2.1 Com base na origem.

As dobras atectônicas podem ser formadas a partir de sedimentos que sofrem rompimento de força de coesão entre seus grãos, gerando fluxo de detritos, o que ocasiona o transporte de sedimentos para regiões profundas de uma bacia. Nos sedimentos assim depositados são comuns pequenas restritas a um mesmo nível sedimentar. A compactação e a diagênese dos sedimentos podem levar também à formação das estruturas atectônicas.

As dobras tectônicas são formadas por dois mecanismos básicos: flambagem e cisalhamento. O mecanismo de flambagem promove o encurtamento das camadas perpendicularmente a superfície axial das dobras, preservando, porem, sua

RECIFE2015

11

espessura e sem comprimento. Esse mecanismo é acompanhado pelo deslizamento entre as camadas.

O mecanismo por cisalhamento simples, não envolve encurtamento perpendicular às camadas, pois os planos de deslizamento são ortogonais ou oblíquos a elas. As dobras formadas por esse mecanismo são acompanhadas de mudanças na espessura e no comprimento das camadas.

5.2.2 Com base na superfície axial

A classificação das dobras com base na superfície axial pode ser em relação à simetria da dobra ou em relação à sua posição no espaço. No primeiro caso, a superfície axial corresponde a uma superfície bissetora, com as dobras sendo divididas em dois grupos: simétricas e assimétricas. No segundo caso, as dobras podem ser normais, inversas e recumbentes.

5.2.3 Com base em critérios geométricos e estratigráficos

O sentido de fechamento de uma superfície dobrada é outro critério geométrico muito simples utilizado na classificação de dobras. Segundo esse critério, dobras com fechamento para cima são denominadas antiforme ou, para baixo, de sinforme (Figura 5)

.

Figura 5 – Classificação de dobras com base no sentido de fechamento da superfície dobrada

6. FALHAS

As deformações rúpteis resultam nas falhas encontradas na crosta terrestre. Definimos falhas como rupturas e deslocamentos que ocorrem numa rocha em um determinado plano, no qual as paredes contrárias movem-se uma em relação à outra. A principal característica é o movimento diferencial ou camadas, no decorrer de uma determinada superfície fraturada ou mais frágil. As superfícies das falhas são compostas estruturalmente por superfícies com movimento diferencial que varia de moderados centímetros a dezenas de quilômetros de deslocamento.

RECIFE2015

12

A região de vasta magnitude é conhecida como zona de falha, onde o deslocamento de total do conjunto de rochas é a soma dos deslocamentos individuais.

Encontramos as falhas em diversos ambientes tectônicos, sendo associadas aos meios deformacionais: cisalhantes, distensivos e compressivos.

Quando as falhas atingem camadas superficiais da crosta terrestre e em grande parte são ligadas a dinâmica externa do planeta, são denominadas falhas rasas. Já as falhas profundas, de forma geral, atravessa toda a litosfera, onde se constituem nos limites das placas tectônicas, logo são interligadas as falhas transformantes. Podemos exemplificar as falhas profundas com as falhas de San Andreas (no oeste dos Estados Unidos) e outro evidente exemplo é a falha de Anatólia, na Turquia. A maior característica em comum é que são causadoras de terremotos.

6.1 Falhas x Fraturas

Tanto as falhas quanto as fraturas acontecem por deformações rúpteis nas rochas, mas o que as diferenciam é que a condição básica para existência de uma falha é que o deslocamento tenha ocorrido ao longo da superfície de um plano. Entretanto, se o movimento ocorrer de forma perpendicular a superfície irá gerar uma fratura.

6.2 Identificando uma falha

O relevo onde as falhas geralmente são identificadas é retilíneo e bem estruturado enquanto a topografia, sendo facilmente reconhecível por fotos aéreas e por capturas de satélites. É mais difícil caracteriza-la ou detecta-la quando há uma vasta vegetação no local, impedindo a melhor nitidez de eventuais fotografias aéreas e imagens tiradas por satélites.

6.3. Importância da identificação das falhas em uma obra de Engenharia Civil

De forma geral, muitas dessas estruturas com falhas têm fundamental importância na sociedade, pelo fato de ser responsáveis por terremotos e por indiretamente sedimentar hidrocarbonetos (petróleo e gás natural), água e minérios. A identificação de falhas e o seu consequente estudo geológico é de suma importância na construção de forma segura e prática de grandes obras, pois as rupturas na rocha favorecem a infiltração de e diminuem a estabilidade de túneis, escavações, cortes de rodovias, barragens e etc.

RECIFE2015

13

A detecção de falhas ao decorrer de grandes obras de engenharia aumenta ainda mais o custeio, pois a resolução de problemas técnicos geológicos para uma melhor estabilidade rochosa eleva ainda mais o custo final das obras.

6.4 Características geométricas da falha

Para classificarmos uma falha temos que partir dos pressupostos: a posição espacial e as estrias de atrito, de uma falha. Com esses parâmetros podemos entender qual o tipo de movimento ocorrido. A superfície brilhante de uma falha é conhecida como espelho de falha.

Quando há inclinação em uma falha, podemos distinguir o bloco que está acima e o outro que se situa abaixo. O bloco situado acima do plano de falha é denominado de capa (teto), e o bloco situado abaixo do plano de falhas é chamado de lapa (muro).

A geometria de uma falha está interligada ao rejeito, deslocamento, que em sua definição está atrelado ao deslocamento entre dois pontos adjacentes, situados em lados opostos da falha.

6.5 Classificação das falhas

As falhas são classificadas segundo seus elementos geométricos: movimento relativo entre os blocos; rejeito do plano de falha; forma da superfície da falha; mergulho do plano de falha e também a ação mecânica das rochas.

As falhas podem ser: normal ou de gravidade; inversa, reversa ou de empurrão; transcorrente ou de deslocamento direcional e grabens (rebaixamento dos blocos) e horstes (elevação dos blocos).

6.5.1.Falha normal ou de gravidade

Compreende as falhas que possuem alto ângulo, onde a capa desce em relação à lapa. O principal deslocamento é vertical. Esse tipo de estrutura está interligado a tectônica extensional da crosta. A ocorrência desse tipo de falha se da nas cadeias meso-oceânicas e ás margens continentais do tipo atlântico. Ela favorece deslizamentos nas encostas e taludes, em especial em regiões serranas nos períodos das chuvas como acontece na Serra do Mar, em determinados trechos no Estado de São Paulo.

No geral, a falha de gravidade é plana, em perfil, entretanto há situações onde elas apresentam umas superfícies curvilíneas, daí as denominamos de falhas lístricas.

RECIFE2015

14

6.5.2.Falha inversa, reversa ou de empurrão

Esse tipo de falha possui inclinação com mergulho de seu plano ou sua superfície, na maioria, menor que 45º. Na falha de empurrão, a tensão máxima é horizontal, e vertical é a mínima. Ao que diz respeito ao movimento, a capa sobe em relação à lapa. E mede-se o rejeito no plano de falha, todavia o constituinte principal de contração se dá na forma horizontal. No mapa, a visualização do seu traço é na forma sinuosa, e em geral, podem acompanhar o padrão de curva de nível. É uma falha de compressão.

6.5.3.Falha transcorrente ou de deslocamento direcional

Os deslocamentos direcionais são subverticais e apresentam rejeito entre os blocos na posição horizontal entre os blocos. Para caracterizar esse tipo de falha tem-se que usar um marcador estratigráfico inclinado ou vertical. Essas falhas originaram muitos terrenos metamórficos antigos. As suas dimensões variam de extensão na ordem de dezenas a centenas de quilômetros e largura na ordem de dezenas a centenas de metros.

Algumas dessas falhas cortam a litosfera e pode cortar o manto, correspondendo aos limites das placas litosféricas. Esses tipos de organização estrutural segmentam e deslocam as cadeias meso-oceânicas, e tem um significativo papel na ampliação do assoalho oceânico, sendo assim denominadas, falhas transformantes.

As falhas transformantes (Limite conservativo): acontecem entre placas de densidades parecidas, que colidem na diagonal de maneira que elas deslizam na lateral entre si ao longo desse tipo de falhas, mas não há das placas ou nova geração de crosta. O exemplo atual mais conhecido de falhas com limite conservativo é a falha de San Andreas (Santo André), na costa oeste da Califórnia (Estados Unidos). Ela situa-se em uma zona com alta atividade sísmica, contendo a placa Pacífica, que se desloca para norte, e a placa Norte-americana que se movimenta para o Sul. A falha de San Andreas estende-se por mais de 1000 km e seu deslocamento destral acumulado é de 330 km.

A falha de Santo André é conhecida por abalos sísmicos significativos, como o terremoto que houve em 1906 que destruiu toda a cidade.

RECIFE2015

15

6.5.4. Horst e Graben

Denominamos graben quando um bloco rochoso afunda entre duas falhas, mas quando bloco rochoso soergue em relação a duas falhas é conhecido como horst. No Brasil, podemos citar a fossa próxima de Salvador, Bahia, e a do Vale do Paraíba, que compreendem os Estados de São Paulo e Rio de Janeiro.

7. FRATURAS

A fratura é definida como uma deformação na rocha, ocasionada por ruptura. Trata-se de um plano que separa em duas partes um bloco de rocha ou de camada no qual não houve deslocamento. Em geral a formação da fratura é causada pelos seguintes processos geológicos : - Por movimentos e deformações corticais (Epirogenese e orogênese). - Por expansão sofrida pelas rochas devido à descompressão provocada pela erosão dos materiais que as cobrem, ou da contracção provocada pela cristalização magmática. - Pela liberação de tensão.

7.1 Diaclases

O termo diáclase é reservado para as fraturas ou rupturas de origens tectônicas. Em seu processo de formação todas as rochas estiveram submetidas a esforços de tração, compressão e torsão que deram origem a um conjunto de fraturas designadas por diaclases. O espaçamento entre as diáclases de um bloco rochoso pode variar de metros até poucos centímetros. As diáclases são fraturas normalmente fechadas, mas podem ser alargadas pelo intemperismo químico. Outro tipo de fratura comum é a junta, que nada mais é do que uma fratura cuja origem é a contração por resfriamento. Nas rochas magmáticas é muitas vezes difícil distinguir as juntas (devidas ao arrefecimento ) das diaclases. Nestes casos, utilizam-se, indistintamente, os termos diaclase ou junta. Não devem ser confundidas com falhas e/ou fraturas.

7.1.1 - Compressão - As diaclases que possuem superfícies planas chamam-se diaclases sistemáticas, tal tipo de fratura é originada por compressão. Estas diaclases têm uma orientação subparalela e um espaçamento regular. Esse tipo de diaclase é mais comum e é provocado principalmente pelo esforço tectônico. São comuns na parte côncava dos anticlinais e nas convexas dos sinclinais. Quando a estrutura da rocha (metamórfica ou sedimentar) for inclinada, podem se desenvolver diáclases paralelas à estrutura ou ainda obliquas a ela. Ex.: gnaisses, xistos, folhelhos.

RECIFE2015

16

7.1.2 Tensão - Já as diaclases que possuem superfícies curvas ou irregulares designam-se diaclases não-sistemáticas. Este tipo de fratura se forma perpendicularmente as forças que tendem a puxar opostamente um bloco rochoso. Duas origens são invocadas para as diáclases de tensão: Tectônica: são frequentes nos anticlinais e sinclinais. Contração: ocorrem tanto em rochas ígneas como em sedimentares, caracterizando-se por vários sistemas entrecruzados. Ex.: diáclases de contração do basalto, formando colunas prismáticas. Tais diáclases são chamadas preferencialmente de juntas.

7.2 Representação das Fraturas

As fraturas das rochas devem ser mapeadas, com suas direções e inclinações medidas e colocadas em diagramas. Em diagramas circulares, determinam-se posteriormente as direções (ou direção) predominantes destas fraturas. Perto da superfície do terreno, as fraturas e juntas podem estar fechadas ou abertas; podem ser preenchidas pela precipitação de soluções químicas ou podem ser alargadas por dissolução de suas paredes. As fraturas não se estendem até grandes profundidades. Abaixo do nível das águas subterrâneas, é comum encontrarmos sílica, calcita, pirita e outros minerais, precipitados nas fraturas das rochas. Essas fraturas cimentadas são zonas fracas, que podem romper-se a qualquer movimento da Crosta. As fraturas podem também ser preenchidas por material magmático, possibilitando a formação de veios, diques e outros corpos intrusivos.

7.3 Importância das Fraturas:

Na maioria dos casos a presença das fraturas traz benefícios à sociedade. Por exemplo:

- Uma boa parte da agua de origem subterrânea que utiliza-se no mundo está armazenada em fraturas abertas, que fazem com que a rocha seja suficientemente permeável para absorver a agua rapidamente e permita o armazenamento de grandes quantidades de agua.- Além da agua muitas reservas de petróleo e gás se encontram em rochas fraturadas, permitindo seu armazenamento e extração de maneira comercial. - Os cursos d’agua dos rios por muitas vezes aproveitam essas zonas de fraqueza para impor sua direção- É necessário observar cuidadosamente a existência de fraturas nas rochas para a construção de tuneis, barragens, estradas etc.

As fraturas, e falhas, principalmente, sempre terão influencia nas obras de engenharia. Falhas abertas podem causar grandes problemas geotécnicos quando

RECIFE2015

17

comparadas as falhas fechadas. Por outro lado, as falhas de tração geralmente apresentam menos problemas que as falhas de compressão.

Exemplos de problemas causados por falhas/fraturas: - Tuneis(Interceptados por falhas) : Aumenta a quantidade de material usado(Paredes mais espessas), aumenta o bota-fora, escorregamento de camadas.

- Fundações : Zonas de falhas e fraturas podem apresentar regiões mais intemperizadas ao longo de sua extensão demandando a procura de materiais mais resistentes em profundidades maiores, ou mesmo a retirada do material alterado e substituição por concreto.- Estradas: Problemas com cortes de estradas e problemas de recalque no leito da estrada.

- Barragens : Problemas de fugas d’água e ruptura da barragem.

Na construção de barragens é necessário analisar com bastante cuidado as rochas para observar se as mesmas não apresentam fratura. Um caso bastante conhecido é o da usina de Jaguará, no Rio Grande, que por ser situada em quartzitos com uma série de fraturas, exigiu intenso uso de cimento nas fundações.

CONCLUSÃORECIFE2015

18

A importância do estudo estrutural das rochas é inegável, tanto socialmente, quanto economicamente. Pois a extração de minérios, construção de barragens, estradas, túneis, diques e represas necessitam de análises estruturais das rochas para garantir tanto uma extração com máximo de aproveitamento, como dar seguridade para as construções realizada, bem como, aproveitar as formas de relevos formados em favor das obras de construção. A rocha que origina o solo, leva para ele muitas características importantes que podem e devem ser usadas na determinação de projetos e, principalmente, na inviabilidade do mesmo. É o que vai, futuramente, gerar fatores positivos ou implicantes no desenvolvimento de atividades humanas. Encontramos no dia-a-dia, exemplos de como a interferência da análise do solo influi na construção segura de moradias. Observamos populações edificando habitações em áreas que não possuem estrutura para tal, causando, problemas de deslizamento, por conseguinte, utilizando solos colapsíveis bastante periculoso para habitação. É inegável a importância do conhecimento das estruturas das rochas para desempenho social da engenharia civil.

8.0 Estudo de Caso

RECIFE2015

19

Tectônica transcorrente mesozoico-cenozoica na porção leste do Planalto do Rio Grande do Sul, Brasil.

8.1 INTRODUÇÃO

Uma análise estrutural de falhas e fraturas feita em pedreiras de rochas vulcânicas da Formação Serra geral, Bacia do Paraná, Rio Grande de Sul na região serrana. Foram constatas quatros famílias principais de falhas:

1. Nordeste-Sudoeste a Norte-Nordeste - Sul-sudoeste

2.Oeste-Noroeste – Leste-Sudeste a Leste-Oeste

3. Norte a Sul

4. Noroeste-Sudeste ( É a menos expressivas na escala de afloramento).

Através de fotos via satélite (SRTM), com escala de 1: 250.00, observou-se estruturas com orientação dominante no oeste-noroeste à leste-sudeste, sendo menos expressivos orientações Nordeste ao sudoeste e Norte-Nordeste ao Sul-Sudoeste. As falhas Nordeste ao sudoeste (NE-SW) e Leste ao Oeste (E-W) encontram-se microfibras de carbonatos e óxidos de ferro e manganês em seu preenchimento, demonstrando o predomínio de cinemática transcorrente DESTRAL. Já as falhas Norte-Sul (N-S) e Oeste-Noroeste à Leste-Sudeste (WNW-ESE) não são preenchidas por microfibras, e a cinemática das transcorrências é de predominância SINISTRAL. A relação cronológica entre as famílias de falhas sugere três grupos de falhas transcorrentes:

1. Um mais antigo (Eocretáceo), com direção Noroeste (NW) e cinemática destral;2. Um intermediário (Neocretáceo ao Paleógeno), com direções N-S a NNE-SSW

(destral) e ENE-SSW a E-W (sinistral)3. Um mais novo (Paleógeno ao Neógeno), com direções NE-SW (destral) e NW-SE

(sinistral).

8.2 Desenvolvimento

Este artigo apresenta resultados de uma análise integrada de diferentes sensores remotos, imagens via satélite pelo SRTM, do leste do Planalto do Rio Grande do Sul, e outra análise geométrica e cinemática de estruturas rúpteis (juntas, falhas e estrias) das pedreiras da região, afim de, avaliar padrões estruturais que atingiram rochas vulcânicas da Formação da Serra Geral.

A área de estudo localiza-se na região serrana do estado do Rio Grande do Sul (Fig. 6). Estas imagens de sensoriamento remoto acham-se limitadas pelas coordenadas geográficas -52°00´/-50°00´ e 28°00´/-29°00´. Os trabalhos de campo foram feitos durante 16 dias em 9 afloramentos de pedreiras de rochas vulcânicas e 1 em corte de estrada, onde

RECIFE2015

20

foram coletados sistematicamente 1019 medidas de dados estruturais pareados, sendo medidas estas, o plano de falha e estria correspondente. O embasamento teórico foi a partir dos estudos geológicos sistemáticos pioneiros realizados na região central do Escudo Sul-rio-grandense de Picada (1968, 1971), que fala sobre a regionalização dos sistemas de falhas do Escudo em 4 direções principais de lineamentos: N40E (Lineamento Vigia- -Roque, denominado posteriormente Sistema de Falhas Dorsal de Canguçu), N-S (Lineamento Passo do Marinheiro), N30E (Lineamento Açotéia-Piquiri) e sistema N70W (Sistema de Falhas Noroeste) (Picada, 1968).

Figura 6. Localização da área de estudos (hachurada) no contexto do Estado do Rio Grande do Sul e Brasil. Em destaque os escudos Sul-rio-grandense e Catarinense com seus principais lineamentos estruturais e o limite da Bacia do Paraná nas regiões Sul e Sudeste do Brasil.

Com os dados coletados foi possível gerar diagramas de diedros retos (Angelier & Mechler, 1977) para analisar a geometria e cinemática das estruturas, permitindo estimar os diferentes campos de tensões para as famílias de falhas com cinemática definida. Os diagramas foram determinados pelas intersecções dos diedros opostos (compressão ou esforço máximo e distensão ou esforço mínimo) relacionado ao mesmo sistema e relacionados ao movimento específico da estria presente no plano de falha.

Segundo os dados, formou-se 392 lineamentos na escala 1:250.000, que apresentaram nos diagramas de roseta um padrão estrutural predominante WNW-ESE e, secundário, NE-SW e NNE-SSW (Fig. 2A). Tais lineamentos são semelhantes na escala

RECIFE2015

21

macroscópica, contudo são diferentes em termos cinemáticos na escala de afloramento. O quadro a seguir (FIG.7) resume número de amostras por localidade, sendo um total de 10 pedreiras em atividade de afloramento em corte de estrada, tendo também síntese das informações estruturais dos afloramentos estudados constando ou não se existe cinemática definida.

FIGURA 7: QUADRO DE SÍNTESE DAS INFORMAÇÕES ESTRUTURAIS DAS PRINCIPAIS FAMÍLIAS

Neste outro quadro (Fig.8), são mostradas as principais famílias de falhas analisadas na região serrana do estado do Rio Grande Do Sul, onde são detalhadas as direções das falhas e identificação de transcorrência, declinação, posicionamento de tensão máxima, intermediária e mínima. É o resumo da análise feita que constatou o comportamento diferenciado nas fraturas, falhas e estrias que estudos anteriores não apontaram na formação dos relevos da Serra Geral.

RECIFE2015

22

FIGURA 8: DIAGRAMA DE ROSETAS

8.3 Conclusão

O padrão geométrico e cinemático de falhas transcorrentes detalhados deste estudo de caso (NE-SW, NNE-SSW, NW-SE, ENE-WSW a E-W) é parecido com o padrão estrutural descrito por outros autores na borda leste da Bacia do Paraná . Tendo o Arco de Ponta Grossa (PR) e do Domo de Lages (SC), apontado neste artigo estudado, o predomínio das transcorrências NE-SW em todas as pedreiras estudadas, e o de lineamentos WNW- -ESE nas imagens de radar . O sistema de falhas transcorrentes NE-SW (destral) e NW-SE (sinistral) que interfere as rochas vulcânicas da Formação Serra Geral no leste do Planalto do Rio Grande Sul.

O sistema de falhas que afeta as rochas vulcânicas da Formação Serra Geral no leste do Planalto do Rio Grande Sul pode ser entendido e estudado em uma mesma região de esforços com tensão máxima ao redor do leste ao oeste. Existem padrões que parecem ativar novamente estruturas já existentes na base da Bacia do Paraná e no Escudo Catarinense de acordo com a figura 1 mostrada, um segundo que corresponde a uma direção estrutural mais nova na bacia como reflexo da quebra continental do antigo continente Gondwana ligada à abertura do Oceano Atlântico Sul. E um terceiro padrão que parece ser mais antigo do que os outros anteriores. Verificasse um padrão estrutural que foi instaurado de forma independente da orientação das estruturas do embasamento da bacia.

Este padrão transcorrente pode ser explicado com base em um campo de esforços compressivos orientados, a exemplo do que tem sido descrito em estruturas similares no Paraná. O campo de tensões NE-SW definido neste trabalho parece ser mais recente do que o campo de tensões N-S. O primeiro campo de tensões pode ser relacionado a um evento de deformação com idade posterior ao Cretáceo, onde temos que o Domo de Lages ele afeta as rochas alcalinas. Já o

RECIFE2015

23

segundo campo de tensões N-S deve ser mais antigo. Em síntese, as estruturas transcorrentes discutidas podem ser agrupadas em três eventos deformacionais: um mais antigo, orientado o redor de N-S, um intermediário, disposto aproximadamente NE-SW e um mais novo, orientando-se ao redor de E-W.

A fase mais antiga gerou uma direção estrutural não encontrada em geral no embasamento exposto da bacia. A fase intermediária , ao contrário, reativou estruturas preexistentes e a fase mais recente também reativou o padrão estrutural NE do Escudo Catarinense e estruturas geradas na primeira fase de deformação. De acordo com a cinemática aqui apresentada verificamos uma rotação horária ao redor de 90° dos eixos de tensão máxima da fase mais antiga para os eixos da fase mais recente, com esta rotação sendo no mesmo sentido de mudança da placa Sul-Americana após a consolidação da formação do Oceano Atlântico Sul, sua abertura.

Dados da Revista

Nome do Periódico/ Ed.: Pesquisas em Geociências, 41 (2): 121-130, maio/ago. 2014

Qualificação da CAPES: B2

ISSN: 1518-2398

E-ISSN: 1807-9806

Imagem da Capa:

RECIFE2015

24

REFERÊNCIAS

CHIOSSI, Nivaldo José. Geologia aplicada à engenharia. 2ª Edição. São Paulo: Grêmio Politécnico, 1979.

LEINZ, Viktor; ESTANISLAU, Sérgio. Geologia Geral. 8ª Edição. São Paulo: Editora Nacional. 1980.

MACHADO, Rômulo; SILVA, Marcos Egydio. Estruturas em rochas. In: Wilson Teixeira; Thomas Rich Fairchild; Maria Cristina Motta de Toledo; Fabio Taioli. (Org.). Decifrando a Terra. 2 ed. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 2009, p. 420-445.

______Dobras Disponível em:

<http://www.geologia.ufpr.br/graduacao2/estrutural/Aula8DOBRAS>

Acesso em: 2 out. 2015.

_______. Fraturas e Falhas Disponível em:

< http://www.geologia.ufpr.br/graduacao2/estrutural/Aula5FRATURAS >

Acesso em: 10 out. 2015.

PERIÓDICO, Pesquisas em Geociências, 41 (2): 121-130, maio/ago. 2014 Instituto de Geociências, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brasil ISSN: 1518-2398.

RECIFE2015