Tradução Livre de parte do conteúdo do livro: An Introduction to

GEOLOGICAL STRUCTURES and MAPS. Segunda Edição, de G.M.

BENNISON (1971).

Finalidade: Ajudar discentes do Curso de Geologia, nas disciplinas

Introdução às Geociências e Geologia Geral nos passos iniciais no

tratamento e interpretação de mapas geológicos.

Tradução realizada pela Turma de 2012 representantes da Monitoria

de Introdução às Geociências 2013 sob a supervisão do Professor

Geól.Francisco de A. Matos de Abreu.

1

CAMADAS HORIZONTAIS E INCLINADAS

CURVAS DE NÍVEL

As colinas e os vales, geralmente, são marcados por sequências de rochas, ou estratos,

elementos individuais – ou camadas - diferenciadas quanto à espessura e resistência à

erosão. Assim, diversas feições topográficas e morfologias do terreno (land-forms) são

formadas, excetuando-se os casos em que a topografia resultante da erosão, provém de

apenas uma única litologia.

De maneira simples, podemos considerar os casos em que os estratos são horizontais.

Raramente os encontramos assim na natureza; frequentemente, eles são encontrados

soerguidos vários pés acima da posição em que foram depositados, geralmente rotacionando-

se e inclinando-se durante o processo de elevação. O padrão do afloramento das camadas

quando os estratos estão na horizontal é uma função da topografia. A camada mais superior na

sequência estratigráfica (a mais nova) aflorará no terreno nas partes mais altas e as camadas

da porção inferior da sequência aflorará nos vales mais profundos. Os contatos geológicos

serão paralelos às curvas de nível que aparecem em um mapa topográfico, uma vez que eles

próprios, os contatos, são curvas de nível, tendo-se em consideração que uma curva de nível é

uma linha que une infinitos pontos de mesma cota. (Ela é o resultado da interseção de um

plano horizontal imaginário, de cota h com a superfície do terreno)

DESENHO DE UMA SEÇÃO OU CORTE. Desenhe uma linha base do comprimento exato da

linha A-B (7-1/2 polegadas). Marque na linha base os pontos em que cada curva de nível corta

a linha de seção: por exemplo, 0.3” de A marque o ponto correspondente à interseção do nível

700’. Da linha base erga uma perpendicular correspondente ao comprimento da altura do

terreno e uma vez que é importante igualar a escala vertical e a escala horizontal, a

perpendicular de comprimento 0,7’ deve ser erguida correspondendo ao nível 700 (Fig. 1) N.B

muito trabalho pode ser poupado se as seções forem desenhadas em um papel milimetrado.

Muitos dos mapas nesse livro estão desenhados em uma escala de 1’’ = 1000’ (uma polegada

= 1.000 pés) para facilitar os desenhos de seção e simplificar os cálculos.

Fig. I. Parte da seção ao longo da linha A-B do Mapa I mostrando o método de construção da superfície

do terreno (ou perfil).

Os estratos inclinados são ditos terem mergulhos. O ângulo de mergulho é o ângulo máximo,

medido entre a camada e o plano horizontal que intercepta a camada (independente da

inclinação do terreno) (Fig 2).

Fig. 2. Seção mostrando uma camada com mergulho. O ângulo de mergulho é medido a partir do plano

horizontal que intercepta a camada.

Na direção situada em ângulo reto à linha de mergulho encontra-se a linha horizontal desse

plano. Essa direção é chamada de strike (Fig. 3) (em português simplesmente direção). Uma

analogia pode ser feita com o tampo de uma mesa. Uma bolinha de gude rolará nesse tampo,

no sentido onde estará 0 mergulho máximo desse plano. A aresta do tampo da mesa, a qual

tem a mesma altura em relação ao chão ao longo de todo o seu comprimento, i.e. é horizontal,

representa a orientação do strike.

Fig. 3. Camadas inclinadas em uma pedreira. Observe as relações entre as orientações das linhas de

mergulho e de direção.

Map 1. Os afloramentos geológicos são mostrados no canto noroeste do mapa. Pode ser visto

que as camadas são horizontais como os fronteiras geológicas coincidem com, ou são

paralelas, as curvas de nível do solo. Complete o afloramento geológico ao longo de todo o

mapa. Qual a espessura de cada camada? Desenha uma seção ao longo da linha A-B.

Mapa 2. As linhas contínuas são os limites (boundaries) geológicos separando os afloramentos

do dipping strata (mergulho estatigráfico?), beds (camadas) P, Q, R, S, T e U. Examine o mapa

e observe que os limites geológicos não estão paralelos às curvas de nível mas, na verdade,

interceptam elas. Isto mostra que as beds (camadas) estão dipping (mergulhando). Antes de

construir strike lines, podemos deduzir a direção do dip (megulho) das beds (camadas) pelo

fato de que os afloramentos traçam um 'V' vale abaixo? Desenhe strike lines para cada

interface geológica e calcule a direção e valor do mergulho.

LINHAS DE CONTORNO ESTRUTURAL (STRIKE LINES)

Assim como é possível definir a topografia de um terreno por meio de curvas de nível,

podemos desenhar linhas de contorno estrutural de um plano de acamamento (plano

estratigráfico). A essas linhas dá-se a denominação de linhas de contorno estrutural ou

strike lines, a primeira reune pontos de mesma cota; a segunda pontos paralelos à direção

(direção da camada = strike). Os termos são assim, sinônimos.

CONSTRUÇÃO DE LINHAS DE CONTORNO ESTRUTURAL

A cota de um contato geológico pode ser encontrada onde o mesmo intercepta uma curva de

nível. Por exemplo, o contato entre as camadas S e T corta a curva 700 em três pontos. Esses

pontos estão na linha de contorno de 700' , que pode ser desenhada através deles. Uma vez

que estes mapas retratam simplesmente superfícies planas inclinadas, as linhas de contorno

vão ser contínuas, paralelas e - se os mergulhos forem constantes- igualmente espaçadas.

Tendo encontrado a direção da camada sabemos que o sentido do mergulho é

perpendicular à direção da camada, mas devemos determinar se o mergulho é "para o norte"

ou "para sul". Uma segunda linha de contorno pode ser desenhada sobre o mesmo contato

geológico S-T através dos dois pontos onde essa linha corta a curva 600. A partir do

espaçamento das linhas de contorno estrutural podemos calcular o mergulho ou o gradiente

das camadas. (Fig. 4.a).

O gradiente é 700'-600' em 0.5'', ou 100' em 0.5''

= 100' em 500'

sendo a escala do mapa de 1'' = 1,000'.

Então, o gradiente é 1 em 5.

Frequentemente é mais conveniente utilizar gradientes, contudo sobre mapas geológicos o

mergulho sempre é dado como um ângulo. Usando-se relações trigonométricas simples, vê-se

que o ângulo do mergulho, no caso acima, é aquele ângulo que possui uma tangente de 1

5 ou

0.2, i.e. 11 1

2 º (Fig. 4.b).

Fig. 4. (a) Plano mostrando linhas de contorno estrutural e (b) seção mostrando a relação entre mergulho

e gradiente.

Linhas perpendiculares são então desenhadas a partir da linha base, com comprimento

correspondente à altura das linhas de contorno estrutural (Fig. 5).

Fig. 5. Seção para mostrar o método de traçar contatos geológicos de forma precisa.

Nota de rodapé: Uma certa confusão pode ocorrer no que respeita ao uso do termo contato geológico,

uma vez que ele pode ser utilizado tanto para a interface entre duas camadas como para o afloramento

dessa interface. Esse parece ser um termo de emprego satisfatório, entretanto, uma vez que os mesmos

estão relacionados isso pode levar a uma certa ambiguidade.

ESSA NOTA DE RODAPÉ SE REFERE AO TEXTO DO MAPA 2.

DESENHANDO SEÇÕES: O perfil topográfico é desenhado pelo método já descrito na página

7. Os contatos geológicos (interfaces) podem ser inseridos de modo análogo, pela marcação

dos pontos em que a linha da seção é interceptada pelas linhas de contorno estrutural.

Map 3. Trace as linhas de direção do contatos geológicos. Calcule o mergulho das camadas.

Faça uma seção geológica ao longo da linha Y-Z. Calcule as espessuras das camadas B, C, D

e E. Indique no mapa um “inlier” (janela estrutural) e um “outlier” (testemunho de erosão).

MERGULHO REAL E APARENTE

Se a inclinação, como em um tampo de mesa, de um contato geológico ou de um plano de

acamamento, é medido em uma direção qualquer situada entre a direção da camada e a

direção de mergulho máximo, o ângulo de mergulho naquela direção é conhecido como sendo

um mergulho aparente (Fig.6a). Seu valor irá se situar entre 0º da linha que representa a

direção, uma linha horizontal, e o valor do mergulho máximo ou mergulho real ou verdadeiro.

A relação trigonométrica não é simples:

Tangente do mergulho aparente = Tangente mergulho real x cosseno do ângulo β ( ângulo de

mergulho na direção do mergulho aparente) (veja Fig. 6b).

Fig. 6. (a) Bloco diagrama e (b) mapa com linhas de contorno estrutural para ilustrar as relações entre

mergulho verdadeiro e o mergulho aparente.

Contudo, o problema de cálculo do mergulho aparente se torna muito mais simples se o

considerarmos como gradiente. Sendo assim, como o gradiente da camada na direção do

mergulho máximo é dado pelo espaçamento das strike lines (0.75'' na Fig. 6b, representando

um gradiente de 1 em 71

2, uma vez que a escala do mapa é 1'' = 1,000'), então esse gradiente

na direção em que desejamos obter o mergulho aparente é dado pelo espaçamento das linhas

de contorno estrutural naquela direção. (1.3'' na Fig. 6b, representando um gradiente de 1 em

13).

CÁLCULO DA ESPESSURA DE UMA CAMADA

No mapa 3 pode ser visto que a linha de contorno estrutural I,100’ do contato D-E coincide com

a linha de contorno I, 000 do contato C-D. Assim, ao longo dessa linha de direção, o topo da

camada D está a 100 pés mais alto que a base. Esta tem uma espessura vertical de 100 pés.

Essa seria a espessura da camada que poderia ser recortada por um furo executado no ponto

X.

ESPESSURA VERTICAL E ESPESSURA REAL

Sendo as camadas inclinadas, a espessura vertical recortada por uma perfuração é maior

que a espessura real medida perpendicular aos contatos geológicos (Fig. 7). O ângulo α entre

VT (espessura vertical ) e T (espessura verdadeira) é igual ao ângulo de mergulho.

Nesse caso o Coseno α = 𝑇

𝑉𝑇 T = VT x Cos α ؞

A espessura real de uma camada é igual à espessura vertical multiplicada pelo cosseno do

ângulo de mergulho. Onde o mergulho é baixo (menos que 5º) o cosseno é alto (over 0.99) e a

espessura real e vertical são aproximadamente a mesma.

Fig. 7. Corte mostrando a relação entre a espessura vertical (VT) e a espessura verdadeira (T) de uma

camada com mergulho.

LARGURA DE AFLORAMENTO

Se a superfície do terreno é plana a largura de afloramento de uma camada com espessura

constante expressa o comportamento do mergulho. (Fig 8). Mais comumente, os afloramentos

de camadas em terreno inclinado a espessura do afloramento é uma função do mergulho

dessas camadas e da inclinação do terreno.

Fig. 8. Cortes mostrando as diferentes larguras de afloramentos de uma camada com espessura

constante com mergulhos fortes e fracos.

Nota-se que no caso de camadas horizontais os contatos geológicos são paralelos às

curvas de níveis. Em camadas inclinadas os contatos geológicos interceptam as curvas

de níveis, e nos terrenos topograficamente irregulares quanto maior for o mergulho,

mais a largura do mesmo se aproxima da espessura da camada. No caso limite de uma

camada vertical, os contatos são linhas retas e não possuem relação com a topografia.

(grifo nosso)

JANELAS ESTRUTURAIS E TESTEMUNHOS DE EROSÃO (INLIERS AND OUTLIERS)

A um afloramento de uma camada inteiramente circundado por afloramentos de outras

camadas mais novas dá-se a denominação de inlier (janela estrutural ou janela tectônica).

No caso de um afloramento de rochas mais antigas inteiramente circundados por camadas de

rochas mais novas (estando assim, separado da unidade litológica à qual pertence) dá-se, a

essa configuração, a denominação de outlier (testemunho de erosão). No mapa 3 essas

feições são produtos da erosão sobre camadas estruturalmente simples e são chamados de

inliers e outliers erosionais. (Veja p. 30 para detalhes de outras inliers e outliers).

É muito difícil construir a escala vertical igual a escala horizontal em uma situação em que 1’’

em um mapa em milhas é, 1’’ = 5280’. É necessário, portanto, introduzir um exagero vertical

em que, se a escala vertical de 1’’ = 1000’ for a escolhida, esse exagero será aproximadamente

de 5 vezes e meia (O USGS emprega frequentemente um exagero vertical de três vezes).

Quando consideramos uma área do tamanho desse mapa observa-se que os planos de

acamamento não tem mergulhos uniformes mas são levemente dobrados. As camadas não

podem ser inseridas em uma seção por meio da construção de strike lines; deve ser usada a

espessura correta, tal como apresentado na coluna estratigráfica na legenda do mapa, e se

determinando um mergulho que permita adequar o corte a largura correta do afloramento (veja

acima).

2

PROBLEMAS DOS “TRÊS-PONTOS”

Se a cota de uma camada é conhecida em três ou mais pontos, é possível encontrar-se a

direção e calcular o mergulho da camada, em situação de mergulho uniforme. Esse princípio

permite muitas aplicações na mineração, abertura de shaft (poços de ventilação ou de acesso

em minas), em problemas de perfurações enfrentados por geólogos e engenheiros, sendo que

esse capítulo lida somente com princípios fundamentais e inclui alguns poucos problemas em

mapas simples.

A cota de uma camada pode ser conhecida nos pontos onde ela aflora ou sua cota pode ser

calculada a partir de dados da profundidade de perfurações e em minas. Se a cota é conhecida

em três pontos (ou mais) só existe uma solução possível tanto para direção como para o valor

do mergulho, e isso pode ser facilmente calculado.

Mapa 4. Calcule a direção e o mergulho de uma camada de carvão a qual aflora nos pontos A, B e C.

Em que profundidade essa camada pode ser encontrada em uma perfuração realizada no ponto “D”?

Complete os afloramentos da camada de carvão. Uma outra camada situada de 200(metros ou pés –

dependendo do parâmetro que estiver utilizando) abaixo dessa camada de em consideração afloraria na

área do mapa?

CONSTRUÇÃO DE LINHAS DE CONTORNO ESTRUTURAL

Nota: uma vez que o mapa retrata uma camada de carvão, com uma espessura da ordem de

cinco pés, na escala de 1’’ = 1000’ sua espessura é tal que pode ser satisfatoriamente

representada no mapa por uma simples linha cheia. Não há necessidade em desenhar strike

lines para o topo e para a base da camada – nessa escala elas são essencialmente idênticas.

Observe a cota da camada nos pontos A, B e C onde ela aflora. Ligue com uma linha reta o

ponto mais alto da camada de carvão, C (600’) até o ponto mais baixo na camada, A (200’).

Divida a linha A-C em quatro partes iguais (de 600’ – 200’ = 400’). Como o declive da camada é

constante, podemos encontrar um ponto em AC onde a camada está na cota de 400’ (o ponto

médio). Sabemos também que no ponto B a camada está na cota de 400’. A linha reta

desenhada entre esses dois pontos é a linha de contorno de 400’. Em um estrato inclinado

como esse, todas as strike lines são paralelas. Construa a strike line de 200’ passando pelo

ponto A, outras por 300’, 500’ e 600’ – a última, passando pelo ponto C. Tendo agora

estabelecido ambos: direção e espaçamento das strike lines, complete as camadas sobre todo

o mapa.

INSERÇÃO DE AFLORAMENTOS

As linhas de contorno estrutural são desenhadas para determinar a cota da camada de carvão,

onde está aflora sobre curvas de nível. Onde a camada – definida pela linha de contorno

estrutural – estiver na mesma cota da superfície do terreno – definido pelas curvas de nível –,

ela vai aflorar. Pode-se encontrar no mapa um número de interseções nas quais as linhas de

contorno e as curvas de níveis tem a mesma cota: os afloramentos da camada deve estar em

todos esses pontos.

Nessas condições, os pontos não podem ser unidos por linhas retas. Devemos ter em mente

que onde as camadas existem entre duas strike lines, e.g. os 300’ e 400’ ,ela só pode aflorar

nos locais onde o terreno também tem cotas situadas entre 300’ e 400’, i.e. entre as curvas de

nível de 300’ e 400’ (Fig. 9). O afloramento de um contato geológico não pode, no mapa,

interceptar uma linha de contorno estrutural ou uma curva de nível exceto nos locais onde elas

se intersectam na mesma cota.

Fig.9. A interseção de um contato geológico em um mapa com curvas de níveis e linhas de contorno

estrutural.

PROFUNDIDADE EM PERFURAÇÕES

Relativamente ao nível do mar, a cota de um terreno em um local de uma perfuração pode ser

estimada considerando a sua proximidade em relação às curvas de nível e a cota da camada

de carvão no mesmo ponto no mapa, calculada a partir das linhas de contorno estrutural.

Muito simplesmente, a diferença em cota entre a superfície do terreno e a camada é a

profundidade no qual a perfuração deve ser realizada visando alcançar a camada em

consideração.

Mapa 5. Uma perfuração realizada no ponto A intercepta uma camada de carvão a uma

profundidade de 50 (metros ou pés – dependendo do parâmetro que estiver utilizando) e uma

outra camada a 450. Os furos executados nos pontos B e C encontram a camada inferior nas

proximidades de 150 a 250 respectivamente. Após ter determinado a direção e o mergulho,

trace no mapa as duas camadas. Inicialmente é preciso calcular a cota (altura do ponto em

relação ao nível do mar) da camada inferior de carvão, nos pontos A, B e C nos quais as

perfurações estão localizadas.

Map 6. Afloramentos de três camadas – conglomerado, arenito e folhelho- estão presentes no

mapa. Complete o mapa traçando os contatos entre as camadas, assumindo que todas as

camadas tem o mesmo mergulho.

3

DISCORDÂNCIAS

Em termos de história geológica, uma discordância representa um período de tempo

durante o qual não há a deposição de camadas. Durante este período, os estratos já formados

podem ser elevados e inclinados por movimentos na crosta, movimentos esses que podem ter

interrompido a sedimentação, gerando a discordância. As camadas soerguidas submetidas ao

efeito do intemperismo sub-aéreo e da erosão , são 'desgastadas', em maior ou menor grau,

antes da subsidência provocar a renovação da sedimentação e a formação de novas camadas.

Como resultado, encontramos no campo, um conjunto de camadas que repousam sobre a

superfície erodida de um outro conjunto de camadas mais antigas (e muito frequentemente

alguns dos materiais que formam as camadas mais novas foram derivados pela erosão das

camadas mais antigas).

Em um mapa previsional , ou em um mapa-base de levantamento geológico, a tal

superfície de erosão não pode ser vista, embora sua presença possa ser indicada na coluna

estratigráfica, na legenda do mapa. No entanto, por causa dos movimentos da crosta que

produzem a elevação dos estratos mais velhos, seguido por movimentos que levam à

subsidência e a uma nova sedimentação, é raro que as camadas mais jovens tenham a

mesma direção e o mesmo mergulho das camadas mais antigas.

Uma exceção a essa afirmativa pode ser encontrada nas bordas da Bacia de Londres,

onde as camadas do Terciário Inferior repousam discordantemente sobre o Chalk,

estabelecendo uma pequena diferença em termos de direção e de mergulho, embora

comparativamente, a sucessão de camadas, do outro lado do Channel, mostre uma expressiva

discordância, a qual representa um longo período de tempo, uma vez que se sabe que na

Grã-Bretanha, os dois estágios superiores do Chalk e o estágio inferior do Terciário não são

encontrados.

RECOBRIMENTO PARCIAL (OVERSTEP)

Geralmente a camada inferior de sequências mais jovens que apresentam um mergulho

e uma direção bastante diferentes daquele dos estratos mais velhos, deposita-se sobre

camadas de idades diferentes. Essa configuração (Fig. 10) é denominada de “overstep”

(recobrimento); a camada X é dito recobrir as camadas A, B, C, etc. Se as camadas mais

antigas já estavam inclinadas antes de ocorrer a erosão, elas compõem um plano de

discordância formando um ângulo com as camadas mais novas, e nesse caso se configura

uma “discordância angular” (Fig 10).

RECOBRIMENTO TOTAL (OVERLAP)

Quando a subsidência contínua e, por exemplo, o mar avança cada vez mais sobre a

área onde ocorrem os terrenos antigos, as camadas, sucessivamente são depositadas e elas

podem ter uma extensão geográfica maior, de modo que uma camada se estende além dos

limites da camada anterior a ela, a recobrindo de forma total (overlap). Nessa configuração

(Fig. 11) pode ter lugar uma discordância com ou sem “overstep”. A camada Y recobre de

forma total a camada X.

PAG 22

Mapa 7. Encontre o plano da discordância. Deduza a direção e o mergulho das duas séries de

camadas que são separadas pela discordância. Construa uma seção geológica ao longo da

linha do canto noroeste do mapa até o canto sudeste. Haveria a possibilidade da camada de

carvão ser encontrada em perfurações situadas nos pontos A, B e C? Se a camada de está

carvão presente, calcule sua profundidade abaixo da superfície do terreno; se ela não ocorre,

sugira uma explicação para essa ausência.

PÁG 23

Camada X. (De modo inverso, quando uma sucessão de camadas se deposita sobre uma

área, progressivamente menor, em razão de um soerguimento gradativo tem-se um off-lap

(ausência da camada). (Raramente esse tipo de situação pode ser deduzida da análise de um

mapa geológico e não será discutida).

Fig 10. Bloco diagrama de uma inconformidade Fig. 11. Bloco diagrama de uma inconfor Angular. midade com overlap.

PAG 24

4. FALHAS

Falhas:

Falhas são fraturas que deslocam as rochas. As camadas de um dos lados da falha podem se

deslocar verticalmente centenas ou mesmo milhares de metros, em relação às camadas

situadas no lado oposto da mesma. Em outro tipo de falha as rochas podem deslocar – se

horizontalmente por muitos quilômetros. Na natureza as falhas podem se apresentar como uma

superfície plana ao longo do qual se tem um deslocamento ou pode ser representada por uma

zona de rocha brechada. Para os objetivos da confecção de mapas essas situações podem ser

representadas como um plano, o qual, geralmente, estabelece uma angularidade com a

vertical. Este ângulo ( Fig. 12) é chamado de “hade” (ângulo complementar ao ângulo de

mergulho) da falha. O deslocamento vertical de um plano de estratificação é chamado de

“throw” (separação vertical) da falha.

FALHAS NORMAIS E INVERSAS:

Se o mergulho ou a inclinação da falha se posiciona no sentido de deslocamento do bloco do

topo para baixo, a falha é uma falha normal ( Fig. 12). Se, contudo, o mergulho ou a inclinação

da falha é no sentido oposto ao do deslocamento do bloco do topo da mesma, a falha será uma

falha inversa ( Fig.13). Na natureza, o ângulo de “hade” de uma falha inversa é geralmente

maior que o da falha normal, de modo que, em uma área com forte gradiente de relevo o traço

de uma falha inversa tende a ser sinuoso. Se o relevo do terreno for relativamente plano e

uniforme o traço do plano de falha, de qualquer tipo será praticamente uma linha reta. É

possível nos mapas 8 e 9 a construção de linhas de contorno estrutural dos planos de falhas,

exatamente como construímos strike lines em planos de estratificação no capitulo 1. Portanto é

possível encontrar o sentido da inclinação e verificar se as falhas são normais ou inversas.

Fig12: seção de estratos deslocados por uma falha normal (após a erosão se produz um próximo nível

da superfície do solo).

PAG 25

OS EFEITOS DA FALHA EM AFLORAMENTOS

Considere os efeitos da falha sobre as camadas: essas em um lado da falha são elevados,

muitos metros, relativamente ao outro lado. Uma vez que esta elevação como regra geral, não

é um processo rápido e a camada começa a sofrer a erosão, continuamente, após essa

elevação, uma falha pode não formar uma feição topográfica, embora, temporariamente uma

escarpa de falha (fault scarpe) possa estar presente (Fig. I4) especialmente após uma

repentina elevação resultante, por exemplo, de um terremoto. Algumas falhas que levam à

justaposição de rochas resistentes à erosão de um lado com rochas facilmente erodíveis do

outro podem ser reconhecidas pela presença de uma escarpa de linha de falha (cf. escarpa de

fallha resultante de um movimento real).

Fig. I 3. Seção através de uma camada deslocada por uma falha reversa/inversa (reversed).

Note que devido à erosão as camadas mais jovens são removidas do lado da falha que se

moveu para cima, mas são preservadas no lado que se moveu para baixo (downthrow). Uma

falha desloca e desorganiza as camadas. Esse efeito de deslocamento, combinado à erosão,

causam descontinuidade ou deslocamento nos afloramentos das camadas.

Fig. I 4. Seções para exibir a eliminação progressiva de uma falha escarpa (fault scarp) por

erosão

PAG 26

Onde o plano de falha é paralelo à direção das camadas vê-se tanto uma repetição de

afloramentos ( Fig. I 5 a) onde a sucessão de camadas na superfície é A, B, C, A, B, C ou a

supressão delas (Fig. I 5 b) quando a sucessão de camadas vistas em superfície tem o arranjo

A, B, C, E, F, G.

Fig 15: Bloco diagramas de uma strike fault normal (a) com a direção do mergulho oposto à direção da inclinação, causando repetição de parte da sucessão dos afloramentos e (b) com as direções do mergulho e de inclinação similares, causando uma supressão de parte da sucessão dos afloramentos.

Onde o plano de falha é paralelo à direção do mergulho da mesma (uma falha de mergulho;

dip fault), i.e. em ângulos retos, relativamente à direção da camada, ocorre um deslocamento

lateral do afloramento. Esta situação não deve ser confundida com o movimento lateral de

camadas (veja página 47): a transposição dos afloramentos é devido ao deslocamento vertical

das camadas seguido ou acompanhado pela erosão que, em razão da camada estar inclinada,

causa aos afloramentos situados do lado que sofreu elevação (upthrow ) se deslocarem no

sentido do mergulho.

Figura 16. Bloco diagrama de uma falha de mergulho normal. Note que a lateral do movimento dos

afloramentos atravez do real deslocamento é vertical.

Figura 17. Seção mostra um “pequeno angulo” (alta inclinação) reservada à falha e sua importância aos problemas na mineração. PAG 27

Mapa 8. Desenhe strike lines para os contatos superior e inferior superfícies do arenito (pontilhado). Qual é o valor do throw da falha? Desenhe strike lines do plano de falha. É uma falha normal ou inversa? Qual é a espessura do arenito? PAG 28

Mapa 9. A linha F-F é o afloramento de um plano de falha. A outra linha espessa no mapa representa

afloramentos de uma camada de carvão. Sombreie as áreas onde o carvão pode ser atravessado por

uma perfuração (as áreas onde ela não foi removida pela erosão). Indique as áreas nas quais qualquer

perfuração poderia interceptar duas vezes a camada de carvão. Que tipo de falha é esta? Desenhe uma

seção ao longo da linha X-Y.

PÁG 29

CALCULO DO THROW (SEPARAÇÃO OU REJEITO VERTICAL) DE UMA FALHA.

NOTA SOBRE O MAPA 8: Construa as strike lines da superfície superior da camada de

arenito na parte norte do Mapa 8. Elas se orientam norte-sul e são espaçadas em intervalos de

½”. Siga o mesmo procedimento para a superfície superior do arenito ao sul do plano de falha.

A strike line 500’ desenhada no lado sul da falha, se estendida além da falha, coincide com a

posição da strike line 1000’ no lado norte da falha. O estrato no lado sul portanto situar-se-á

500’ abaixo daquele do lado norte. A falha, então, apresenta um rejeito vertical (downthrow )

para sul, de 500’.

NOTA SOBRE O MAPA 9: A área na qual uma perfuração recorta duas vezes a camada de

carvão é definida pelas linhas de interseção do plano de falha com a camada de carvão (Figura

17). As superfícies definirão uma interseção onde elas estiverem na mesma cota em que se

encontra a camada de carvão (onde as strike lines da camada de carvão e os strike lines dos

planos de falha tiverem a mesma cota).

FALHAS DE RASGAMENTO (Wrench ou Tear Faults).

No caso dessas falhas, as camadas, em ambos os lados do plano de falha se movem

lateralmente, um em relação ao outro, i.e. o movimento terá sido em deslocamento horizontal

paralelo ao plano de falha. No caso de um mergulho simples das camadas os afloramentos

são deslocados lateralmente (Figura 18) de tal forma que o efeito sobre o afloramento é similar

àquele das falhas normais de mergulho (cf. Figura 16) – e neste caso geralmente é impossível

demostrar a ocorrência de deslocamento horizontal utilizando-se simplesmente o mapa

geológico (pode-se determinar apenas o deslocamento aparente).

Cavalgamentos (thrust faulting) que possuem um “hade” elevado bem como os efeitos do

falhamento sobre camadas dobradas serão tratados em capítulos posteriores.

Figura 18. Bloco diagrama de uma falha wrench (=tear). Note que o efeito nos afloramentos é similar ao falha do mergulho normal (cf. Figura 16).

PÁG 30

FALAHAMENTO PRÉ E PÓS DISCORDÂNCIAS

Após a deposição de um conjunto de estratos, os movimentos na crosta que causam elevação

também podem dar origem a uma falha que afete esses estratos. Uma série discordante (um

conjunto de camadas mais novas), que foram depositada em um período posterior a esse

evento, não é afetada por essa falha. Movimentos crustais posteriores à deposição das

camadas mais novas, poderiam, se elas induzem ao processo de falhamento, desenvolver

falhas que afetariam ambos os conjuntos de estratos. Claramente, é possível determinar a

idade relativa da falha através da análise do mapa geológico, o qual vai indicar se a falha

desloca apenas o conjunto mais antigo (pré-discordância) ou se desloca ambos os conjuntos

(pós-discondância). A falha é mais nova do que as camadas mais novas que ela corta.

(grifo nosso)

JANELA ESTRUTURAL E TESTEMUNHO DE EROSÃO (INLIERS E OUTLIERS)

O aumento da complexidade dos padrões de afloramento devido à discordância e ao

falhamento aumenta o potencial para a formação de janelas estruturais e testemunhos de

erosão (esses termos foram definidos anteriormente). Indique no mapa 11 os testemunhos de

erosão e as janelas estruturais que devem sua existência às características estruturais e ao

subquente isolamento erosional.

FALHAS PÓSTUMAS

Movimentos adicionais podem acontecer ao longo de um plano de falha pré-existente.

Dessa forma, o deslocamento de uma camada pode ser relacionado à dois ou mais

períodos geológicos. Assim, um conjunto de camadas mais antigas pode ser deslocado

por um movimento inicial, o qual não afetou as rochas mais novas desde que elas

tenham sido depositadas subsequentemente a esse movimento. Uma reativação da

falha, dando lugar a uma nova movimentação, ao longo do plano da mesma, agora

deslocar ambos os estratos, o antigo e o novo, de tal forma que as camadas mais

velhas sofrerão um deslocamento maior uma vez que elas serão movimentadas duas

vezes ( os rejeitos serão então somados).

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Mapa 10. A parte oeste do mapa compreende um problema de 3 pontos nos permitindo desenhar strike

lines nos intervalos de 10’ da base de uma camada de minério de ferro. Assumindo que o topo dessa

camada está 20’ acima, por que o furo B penetra apenas 15’ de ironstone? A leste da falha (uma falha

normal de baixo “hade”), trace as strike likes e as renumere então com 10’ a menos (já que a falha é

mostrada como tendo um deslocamento para baixo de 10’ para leste). Marque os afloramentos de

minério de ferro nos dois lados da falha. Marque também as áreas onde a camada de minério de ferro

pode ser trabalhada à céu aberto com uma remoção máxima do pacote de ardósias sobrejacente menor

que 40’.

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Mapa 11: Calcule a direção e o mergulho das camadas abaixo e acima do plano de

discordância. Construa uma secção ao longo da linha X-Y. As linhas F1-F1 e F2-F2 são os

afloramentos de dois planos de falha. Qual falha ocorreu mais cedo no tempo geológico?

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DOBRAMENTO

Vimos que as camadas geológicas estão frequentemente inclinadas (ou mergulham). Ao

examinarmos as camadas sobre uma área de grande dimensão observamos que os mergulhos

das mesmas não são constantes, e como regra geral, as camadas inclinadas fazem parte de

uma estrutura muito maior. Por exemplo, o Chalk dos South Downs* geralmente mergulha para

sul, em direção ao Channel - como pode ser visto quando da análise do "mapa de Pesquisa

Geológica 1 de Brighton (Folha n º 315). Sabemos, porém, que nas Colinas do Norte o Chalk

mergulha para norte (passando por baixo da Bacia de Londres); as camadas inclinadas das

Colinas do Sul e do Norte são realmente partes de uma grande estrutura que arqueou as

rochas, incluindo o Chalk na área de Wealden. Nem todos os arqueamento dos estratos

acontecem nessa escala maior, sendo que se encontram dobras menores próximo do centro

da Folha Brighton.

ANTICLINAIS E SINCLINAIS

Nos locais onde as camadas dobradas tem concavidade voltadas para cima elas constituem

um anticlinal (anti = oposto: clino = inclinação). As camadas mergulham para sentidos

opostos, nessa estrutura em forma de arco); nos locais onde as camadas tem concavidade

voltadas para baixo a estrutura é chamada sinclinal (syn = juntos: Clino = declive. As camadas

mergulham em sentido convergente relativamente umas às outras (Fig. 19). No caso mais

simples, as camadas de cada lado de uma dobra, ou seja, os limbos ou flancos da dobra

possuem o mesmo valor de mergulho e nesse caso a dobra é dita ser simétrica. Neste caso,

um plano que representa a bissetriz da dobra, denominado plano axial, é vertical.

Fig 19: corte esquemático de estratos cruzados

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A erosão sobre camadas dobradas produz afloramentos nos quais a sucessão de camadas em

um flanco é repetida no outro flanco, embora, naturalmente, na ordem inversa. Em um anticlinal

erodido as camadas mais antigas afloram no centro da estrutura, e à medida que nos

movemos para fora da estrutura, sucessivamente são encontradas as camadas mais jovens da

sequência (Fig. 20). Em um sinclinal erodido, inversamente, as camadas mais jovens estão

centro da estrutura, sendo sucessivamente encontradas, as camadas mais velhas à proporção

que nos dirigimos para a borda da estrutura (Fig. 21).

Fig 20: Bloco diagrama de um anticlinal Fig 21: Bloco diagrama de um sinclinal simétrica simétrica (uma dobra na vertical) (uma dobra na vertical)

DOBRAS ASSIMÉTRICAS

Em muitos casos, os esforços na crosta terrestre geram dobras não simétricas, como as

descritas anteriormente. Se as camadas em um flanco da dobra mergulham mais fortemente

do que as camadas do outro flanco a dobra é assimétrica. A diferença de mergulho nos dois

flancos da dobra definirão as larguras de seus afloramentos, os quais serão mais estreitos

quanto mais forte for o mergulho do flanco (Fig 22). (Ver também a Fig. 8). Agora, o plano

axial, bissetriz da dobra não é mais vertical, mas está inclinado e a dobra é chamada de dobra

inclinada.

Fig 22: Bloco diagrama de um sinclinal assimétrico (uma dobra inclinada)

PAG 35 DOBRAS REVERSAS (OVERFOLDS)

Se a assimetria de uma dobra é tão grande, de modo que ambos os flancos mergulhem no

mesmo sentido (mesmo com ângulos diferentes de mergulho), o que significa que o flanco de

mergulho mais forte, em uma dobra assimétrica foi levado para além da posição vertical, de

modo que ele tem um mergulho inverso, geralmente forte e a dobra será chamada de reversa

(Fig. 23). As camadas do flanco com mergulho reverso, deve notar-se, estão de cabeça para

baixo, ou seja invertidas.

Fig 23 : Bloco diagrama de um Fig 24: Bloco diagrama de dobras isoclinais, overfold (um sinclinal overfolded) um caso especial de overfolding em que os membros das pregas são sub-paralela

DOBRAS ISOCLINAIS

As dobras isoclinais representam um caso especial de dobras em que os flancos mergulham

no mesmo sentido, com o mesmo valor de ângulo de mergulho (isos = igual: clino = inclinação)

como o termo sugere (Fig 24). Os planos axiais dessa série de dobras estarão também

aproximadamente paralelos, quando se considera uma área pequena, porém em uma área

mais extensa (maior do que aquela do mapa-problema) elas possam configurar uma estrutura

em feixes.

DOBRAS SIMILARES E CONCENTICAS

Quando estratos, inicialmente horizontal, são dobrados, é evidente que as camadas mais

elevadas do anticlinal irão formar um arco maior do que as camadas mais inferiores (e o

inverso aplica-se à um sinclinal). Teoricamente, pelo menos, dois mecanismos são possíveis:

as camadas da parte externa da dobra podem ser estiradas relativamente às da parte interna

que são comprimidas ou as camadas externas da dobra podem deslizar sobre as superfícies

das camadas mais internas (Fig. 25)

A maneira segunda a qual as camadas vão reagir à aplicação dos esforços, dependerá da

natureza dos materiais que a constituem (e do nível crustal em que a rocha se encontra). As

rochas competentes, tais como os mármores e os arenitos não se estiram facilmente sob

esforços tensionais ou compressionais, mas dão lugar à fraturamento ou dobras em caixa

(buckling), enquanto as rochas incompetentes como os folhelhos ou argilitos são estiradas ou

comprimidas. Assim, em uma sequência alternada de arenitos e folhelhos o arenito vai se

fraturar ou sofrer estricção, enquanto os folhelhos vão ser comprimidos e preencher os

espaços disponíveis.

Fig 25: Dois possíveis mecanismos de respostas às dobragens dos estratos

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DOBRAS CONCÊNTRICAS

As camadas em uma dobra são aproximadamente concêntricas, i.e. as camadas sucessivas

são dobrados em arcos que tem o mesmo centro de curvatura. As camadas mantem a sua

espessura ao longo de toda a curvatura e ocorre somente um pequeno afinamento ou

atenuação da camada nos flancos da dobra. (Fig. 26 a)

Os flancos retos das dobras também mantem a uniformidade da espessura das camadas

(exceto na crista da dobra) e o dobramento ocorre por deslizamento ao longo dos planos de

acamamento, como é o caso das dobras concêntricas. Embora desenvolvido em rochas

finamente bandadas (como as de Culm Measures em North Devon), a maioria dos mapas-

problema utilizados neste livro, são elaborados com as dobras tendo flancos retos, o que

proporciona um padrão simples de strike lines regularmente espaçadas em ambos os flancos

da dobra.

DOBRAS SIMILARES

A forma dos planos sucessivos de acamamento é essencialmente similar, daí a sua

denominação (Fig. 26b). O adelgaçamento das camadas tem lugar nos flancos das dobras (e

frequentemente se desenvolve uma forte clivagem de plano axial). Este tipo de dobramento

provavelmente ocorre quando as temperaturas e pressões são elevadas.

Fig 26: Formas de círculos concêntricos (a) e semelhante dobrável (b)

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MAPA 12: Desenhe strike lines para a superfície superior e inferior da camada de ardósia hachurada

no mapa. A direção da camada é, aproximadamente, norte-sul ou leste-oeste? Indique no mapa as

posições de eixos de anticlinal e de sinclinal. Desenhe uma seção ao longo da linha X-Y

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DUAS POSSIBLIDADES PARA A DIREÇÃO DA CAMADA

Uma strike line é desenhada pela união dos pontos em que o limite de um contato

geológico (ou plano da estratificação) tem a mesma cota. Por definição essa superfície

tem a mesma cota ao longo de toda a extensão da strike line. Claramente, se nós

juntarmos os pontos X e Y (Fig.27) nós construiremos uma strike line para o plano de

estratificação nela apresentado, de tal forma que não somente os pontos X e Y estão

na mesma cota, mas o plano de estratificação está também na mesma cota, ao longo

da linha X-Y. Entretanto se juntarmos os pontos W e X, embora eles estejam na

mesma cota, nós não podemos construir uma linha de contorno estrutural, para o plano

de estratificação, porque a cota não é a mesma ao longo da linha W-X; esta é dobrada

com concavidade para baixo, formando um sinclinal. Assim, se tentarmos desenhar um

padrão de strike line, o qual se constate estar errado, nós devemos procurar uma outra

direção, aproximadamente em ângulos retos, em relação a nossa primeira tentativa.

Deve-se notar também que a tentativa de visualizar as estruturas também deve ser

feita. Por exemplo, no mapa 12 os lados do vale fornecem, em essência, uma sessão

que sugere uma estrutura sinclinal, especialmente se o mapa for virado de cabeça pra

baixo e olhado a partir do norte.

Qual o teste para sabermos se encontramos a direção correta da camada? Nesses

mapas relativamente simples as linhas de contorno estrutural devem ser paralelas e

igualmente espaçadas (pelo menos para cada flanco de uma estrutura dobrada). Além

disso, os cálculos de espessuras verdadeiras de uma camada em diferentes pontos do

mapa devem dar o mesmo valor.

Fig 27 – Bloco diagrama ilustrando a direção das strikes lines em estratos dobrados.

NOTA DO MAPA 13: Observe que o lado norte do vale, visto como uma seção, imediatamente

dá o contorno das estruturas – um virada sinclinal e anticlinal revirados ou reversos.

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MAPA 13: Desenhe as linhas de contorno estrutural de todos os contatos geológicos e deduza

as direções e mergulhos das camadas. Que tipos de dobras estão presentes no mapa?

Construa uma seção ao longo de uma linha leste-oeste. Desenhe os traços axiais, ou seja, os

afloramentos dos planos axiais das dobras.

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Mapa 14: Este mapa inclui todas as características estruturais até agora introduzidas, dobras, uma falha e uma discordância. Escreva uma breve história geológica da área mostrada no mapa, indicando a ordem dos eventos que produzem essas características estruturais. Construa uma seção ao longo da linha X-Y.

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MAIS DOBRAS E DOBRAS-FALHAS

DOBRAS COM CAIMENTO

Nas dobras estudadas até agora, a crista do anticlinal ou a quilha do sinclinal, i.e. o eixo da

dobra, tem tido uma postura horizontal e, consequentemente, as linhas de contorno estrutural

desenhadas sobre as camadas de um flanco de dobra tem sido paralela às strikes lines das

camadas do outro flanco da dobra. (Eles têm sido também paralelas ao plano axial, e nos

casos nos quais o plano axial era vertical, paralelo traço axial (= afloramento do plano axial).

Claramente, as dobras possuem geralmente extensões bastante limitadas e podem mergulhar

em uma das extremidades até as camadas desaparecerem (Fig. 28).

Fig.28 – Mapa mostrando os estratos dobrados da anticlinal do afloramento, que mergulha para o oeste.

Dobras simples que foram subsequentemente inclinadas por movimentos tectônicos também

irão mergulhar. Este é o jeito mais simples de entender tais estruturas, embora elas possam ter

sido originadas de outras maneiras. Esse tipo de dobra é referido em algumas obras anteriores

como uma dobra tendo ‘’pitching’’, e não é raro o termo ‘’pitch’’ e ‘’plunge’’ são usados como

sinônimos. Estudos avançados podem ser consultados em F.C. Phillips The Use of

Stereographic Projection in Structural Geology (Edward Arnold, London), que deixa mais claro

as diferenças entre esses termos.

Os efeitos da erosão sobre as dobras com mergulho podem ser observadas nas Figs. 29 e 30.

Os afloramentos dos contatos geológicos (nas strike lines) dos dois flancos de uma dobra não

são paralelos.

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Enquanto as strike lines são paralelas as camadas em cada flanco da dobra, estes dois flancos

convergem, encontrando-se no plano axial (Figura 31).

Figura 29. Bloco diagrama de uma plunging syncline. Figura 30. Bloco diagrama de uma plunging

anticline.

Figura 31. Mapa de uma strike line padrão de um plunging fold.

CÁLCULO DO VALOR DO PLUNGE

Assim como a inclinação das camadas (mergulho) podem ser calculados pelo espaçamento

das strike lines medidos no sentido do mergulho, o plunge de uma dobra pode ser calculado a

partir do espaçamento das strike lines medido no sentido do plunge, i.e. ao longo do eixo. O

plunge da dobra, mostrado na Figura 31, pode ser expresso como tendo um gradiente, 1 em 5.

Se a escala do diagrama é 1” = 1000”, o espaçamento da strike line ao longo do eixo de 0.5”.

(O mergulho do plano de acamamento de cada flanco é de 1 em 3: verifique se isto é assim

mesmo).

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Mapa 15. O mapa mostra partes de afloramentos de uma camada de carvão. Ela também foi

encontrada em uma profundidade de 300 pés (91,44 metros) nas perfurações em vários pontos

marcados com X. Complete os afloramentos da camada de carvão. Determine a profundidade

na qual ela seria encontrado em poços (shaft) localizados em Y e Z. Também insira o

afloramentos de outra camada que está aproximadamente 300 pés (91,44 metros) acima

(verticalmente) na sucessão das camadas. Qual é o valor do plunge do eixo da dobra?

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Mapa 16. São os eixos das duas dobras coincidentes? Desenhe uma seção ao longo da linha

X-Y.

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Mapa 17. Insira um eixo de dobra. Qual é o throw e a idade relativa das falhas, F1 e F2? Note

os efeitos do falhamento nos flancos das dobras e nos planos axiais. Desenhe uma seção ao

longo da linha X-Y. Sombreie a área onde um poço (shaft) realizado sobre a camada de

calcário encontraria a camada de carvão.