P1 geotectonica

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Estrutura interna e Composição da Terra

TIPOS DE ONDA:

1. ONDAS QUE PENETRAM NO INTERIOR DA TERRA

• Ondas P (primárias): longitudinais ou de compressão. Deformação elástica, compressão / dilatação. Oscilação de partículas paralelamente à direção da onda. Propagam-se em meio sólido, líquido e gasoso. Chegam primeiro no sismógrafo.

Particle motion horizontal

Mais veloz que S (1,7 vezes)

• Ondas S (secundárias): de cisalhamento ou transversais. Deformação elástica por cisalhamento. Partículas das rochas de deslocam perpendicularmente à direção da onda. Propagam-se em meio sólido e chegam depois da P. São as mais destrutivas.

particle motion vertical

2. ONDAS DE SUPERFÍCIE (velocidade mais baixa que as ondas de corpo.)

• Love: Movimento na horizontal, partículas vibram na direção de propagação, (cobra rastejando), ondas de cisalhamento com polarização horizontal.

• Rayleigh: Partículas se movem em padrões circulares na direção oposta de propagação.

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REGIME COMPRESSIVO E BORDA CONVERGENTE

REGIME COMPRESSIVO E BORDA CONVERGENTE

Os movimentos das placas tectônicas podem ser convergentes, divergentes ou transformantes. Os movimentos convergentes podem gerar a formação de cadeias de montanhas, fossas e dobras

Borda Convergente: ocorre quando existe a colisão de placas. Se a colisão for entre uma placa oceânica e uma continental, a oceânica (devido a sua maior densidade) afunda sob a continental, ocorrendo em geral nas zonas de subducção, com formação de cadeias de montanhas (Cadeia do Andes). Quando há a colisão de duas placas continentais, a subducção é mais difícil de acontecer devido a densidade das placas serem semelhantes, portanto neste caso temos a colisão continental, formando também grandes sistemas de cadeias de montanhas (Cadeia do Himalaia, entre outras).

O regime compressivo é um regime tectônico que se caracteriza por compressão, empurrão, cavalgamento, contração ou encurtamento

regime compressivo gera falha compressiva.

Falha compressiva = falha de cavalgamento ou falha inversa

Falha inversa= sigma1 e sigma2 horizontais e sigma3 vertical (alto ângulo)

ESTRUTURAS =

leque imbricado (?)

falha de cavalgamento(baixo ângulo)

falhas contracionais

dobras de deslocamento

duplexes

Estruturas:

Descolamento

Rampa

Quilha (pop up)

back thrusts (retroempurrão)

falha cega

janela

kipple

nappe

embasamento

TIPOS DE ORÓGENOS

Dominados por subducção

Intraoceânica

Cordilheriana

Nas zonas de subducção:

Colisionais

Arco X continente

Continente X Continente

Nas zonas de colisão

Litosfera Oceânica X Litosfera Oceânica

Zona de alta sismicidade, sismos rasos a profundos

Japão

ambiente dividido entre

arco vulcânico

antearco

Retroarco

Litosfera Continental X Litosfera Oceânica

Andes

1 Fossa

2 Prisma acrescionário

3 domínio ante arco

4 Domínio de arco continental

5 Domínio bacia retroarco

6 Assoalho oceânico

Litosfera Continental x Litosfera Continental

Antepaís Thick-skin (muito espessa) embassamento afetado = deformação complexa

Além-país Thin-skin (pouco espessa) = duplex e imbricação clássica

(Rampas, cavalgamentos e dobras Cavalgamentos em sequência permitem que a zona de deformação contracional se expanda em direção ao antepaís, o que é consistente com o progressivo alargamento das zonas colisionais ativas

Falhas de cavalgamento que não seguem um padrão sistemático de expansão são chamadas de fora de sequência)

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BORDAS TRANSFORMANTES E REGIME TRANSCORRENTE

As bordas transformantes são limites entre duas placas tectônicas que deslizam horizontalmente uma em relação à outra, provocando rachaduras na crosta terrestre

A falha transcorrente – também chamada de falha horizontal – acontece quando há deslocamento no plano horizontal entre os dois blocos, sendo mais comum em zonas de encontro entre duas placas tectônicas, quando essas também se movimentam horizontalmente.

a1e a3 horizontal e a2 vertical

Nas margens de placas transformantes uma nova litosfera oceânica é criada em cadeias mesoceânicas e a litosfera oceânica é consumida em zonas de subducção

Existem 3 nomenclaturas de falhas para o regime transcorrente (falhas direcionais)

​​​​As falhas direcionais, também conhecidas como falhas de rejeito direcional, são um tipo de falha geológica que se caracteriza por ter o movimento dos blocos paralelo à direção do plano de falha

Falhas de transferência (ou rasgamento) – transferem o deslocamento de uma falha (ou fratura) para outra

-Transferem o deslocamento de duas falhas extensionais ou contracionais por meio de movimentos direcionais

-Estão ligadas e não podem crescer livremente

As falhas de transferência se dividem em regime extensivo e regime compressivo

-Regime extensivo = Transferem o deslocamento de duas falhas em rifts continentais

- O movimento não precisa ser exclusivamente direcional

- Não precisam ser hemi-grabens com mergulhos opostos

Regime compressivo= Transferem o deslocamento de duas falhas de inversas e/ou cavalgamento

Muito frequentemente associadas às nappes

Semelhante ao que acontece no extensiona

Em escala regional, estruturas de transferência podem ocorrer como ampla zonas de falha ou de cisalhamento

Exemplo – flancos do continente indiano

Falhas transformantes – seccionam o assoalho oceânico (partindo da cadeia meso-oceânica). Conectam zona de subducção / colisão

Movimento Dextral (horário)

Acomodam movimento das placas tectônicas ("nascem" e “morrem” nos limites de placa). Várias configurações são possíveis

Formam-se a partir da cadeia meso-oceânica (extensão)

• Podem formar limites de placas

• Podem ser muito longas e evoluir para o continente (Falha St Andreas)

• Configurações possíveis para as falhas transformantes

• Estes exemplos são simplificados. Posição do limite pode ser obliqua

Falhas transcorrentes – falhas direcionais de dimensão regional. Extremidades “livres” (não se associam a outras falhas como nos exemplos acima)

-Termo preferencialmente utilizado para denominar falhas direcionais, subverticais, que ocorrem na crosta continental e apresentam as terminações “livres”, isto é não são limitadas por outras estruturas

-Terminações livres significa: a extensão da falha em mapa aumenta com o acumulo de deslocamento

-Então, quanto “maior” a falha, maior o deslocamento (St Andreas ~ 1200 km comprimento e ~300 km de deslocamento)

-Não quer dizer que F. Transcorrentes nunca encontram obstáculos ou complicações durante a evolução. Elas podem interagir com outras estruturas (falhas p. ex.). Todavia elas não tem papel especial na cinemática das F. Transcorrentes

-São intraplaca

-movimento sinistral(anti-horário)

Falhas de Riedel

SISTEMAS TRANSCORRENTES - GEOMETRIA

Falhas e/ou zonas de cisalhamento direcionais, verticais a sub-verticais

Feições associadas:

• Estruturas de encurtamento e estiramento • Desnivelamento de blocos com a formação de bacias e altos (estiramento e encurtamento) • Pouco ou nenhum magmatismo • Fraco ou nenhum metamorfismo. Mitos geológicos! • Dobras e falhas com cinemática diversa

• Transpressão / Transtração (Podem ser gerados localmente pela variação da orientação do plano de falha em relação ao plano principal de cisalhamento. Arcos discutidos nos exemplos anteriores)

Transpressão= encurtamento horiontal. + estiramento vertical (vert. uplift). Contração Oblato

Transtração= estiramento horizontal + formação de bacia Extensão. Prolato

Nas falhas direcionais podem apresentar irregularidades geométricas (arcos convergentes e arcos divergentes)

Arcos convergentes=

Estruturas contracionais: Estilolitos, dobras, foliação, falhas inversas, duplex contracional. Formam altos (pop-ups). Ocorrem quando falhas direcionais sinistrais curvam para a direita (vice-Versa)

Flor positiva

Arcos Divergentes=

Estruturas extensionais: Falhas normais, fraturas de extensão, duplex extensionais. Formam baixos ( pull-apart). Ocorrem quando falhas direcionais sinistrais curvam para a esquerda( vice-Versa)

Exemplos Death valley: Estruturas associadas e Bacia pull-part e Mar Morto

Flor negativa

PARTIÇÃO DA DEFORMAÇÃO

• Rochas naturais são anisotrópicas e heterogêneas • Portanto, a deformação se distribui irregularmente ao longo do volume de rocha deformado • Tal fenômeno é chamado de partição de deformação • Muito importante em limites de placas (exemplos no final da apresentação) É a decomposição da deformação geral em zonas ou domínios com diferentes estilos de deformação no interior do corpo deformado. ex. Deformação em zonas de colisão pode ser particionada em falhas direcionais Alguns blocos vivenciam apenas cisalhamento simples, enquanto outros são dominados por cisalhamento puro. Em porções rasas da crosta, o cisalhamento simples é acomodado por poucas, ou até mesmo uma, falha.

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Regimes extensionais e Bordas Divergentes

O regime extensional é um estado de tectonismo que ocorre quando uma parte ou camada da crosta terrestre se alonga e adelgaça. A extensão é causada por tensões, ao contrário da compressão, que provoca encurtamento

As bordas divergentes são limites entre placas tectônicas que se afastam uma das outras, gerando uma nova crosta oceânica

No Regime extensional e bordas divergentes ocorre as falhas extensionais

São falhas que causam extensão da crosta

(falha inversa pode ter características extensionais em casos extremos)

ESTRUTURAS EXTENSIONAIS

podem ser divididas em 3 grupos principais:

1. Que compõem as placas (não acontece muita coisa)

-Intracontinental / Cratônico

-Intraoceânico

2. Limites de placas (muita coisa acontece)

Convergente

divergente

transformante

3. Regime especial, com característica própria

Hotspots

Modelo dominó rígido

• O modelo descreve rotação de uma série de blocos rígidos de falha • Rotação simultânea e uniforme • Não há deformação interna nos blocos • Falhas terminam com o mesmo rejeito (constante ao longo das falhas) • Camadas e falhas planas • Blocos rotacionados ao mesmo tempo e a uma mesma Taxa

Modelo Dominó soft

• Permite deformação no interior dos blocos falhados

• Considera acumulação da deformação interna no blocos falhados

Por que forma-se dominó?

• Zona de fraqueza de baixo ângulo

• Falhas lístricas

-Superfície curva. Há rotação (dobramento)

-Horizontaliza-se em profundidade

• Horizontes menos competentes: sal, argila, etc

-Novo conjunto de falhas pode ser gerado devido há rotação dos blocos (múltiplas falhas)

GEOMETRIA=

Rampa - patamar= nos cavaleiros na parte de cima gera leque imbricado,

nos cavalos na parte de baixo gera duplex extensional

geometria gera estruturas importantes

1. leque imbricado

2. Falha de base

3. Duplex extensional

RIFTEAMENTO

• Rifte se forma quando a crosta é estirada

• Ativo / passivo: plumas e manto vs. Esforços tectônicos e litosfera

• Fases pré-, sin- e pós-rifte: sedimentação pré extensão, sedimentação continental e sedimentação ocieânica

• Modelos de formação: cisalhamento puro vs. cisalhamento simples

• Modelos matemáticos: modelagem matemática, geoquímica e geofísica

• Riftes simétricos são raros

• Falhas precisam se conectar

• Zonas de transferência

Extensão e colapso de orógeno

• Extensão pode ocorrer em diversos ambientes tectônicos • Extensão no back arc.

• Extensão em cunha instável de sedimento

• Falhas normais no modelo de fluxo canalizado

• Colapso de platô / extensional

• Colapso extensional é causado pela gravidade, quando a crosta se torna muito espessa e pouco resistente, não suportando o próprio peso

Riftes

• Depressão ou bacia alongada delimitada por falhas normais, produzida por extensão e adelgaçamento da crosta/litosfera.

Sequência ideal possível: 1. Domeamento regional; 2. Vulcanismo; 3. Falhamento e subsidência do substrato; 5. Início de invasão do mar (golfo); 6. Expansão do assoalho oceânico 7. Subsidência ao longo da margem do rifte;

(OBS: Alguns destes itens podem estar ausentes)

Classificação de rifts continentais = os riftes continentais podem ser estreitos ou amplos

Riftes estreitos (<100 km):

• Litosfera fria, espessa, resistente • Bacias assimétricas delimitadas por falhas normais (falha de borda = principal, mais longa)

• Sedimentação e vulcanismo (normalmente, não sempre)

• Bipolaridade de hemigrabens, zonas de transferência

• Adelgaçamento crustal localizado, por magmatismo sob o eixo do rifte

• Underplating (acúmulo de "partial melt" na base da crosta) quando riftes são vulcânicos (ex: Etiópia)

• Anomalias Bouguer positivas

• Sismissidade rasa e esforço tracional regional

• Ex: Leste Africano, Baikal, gráben do Reno

Riftes amplos (>100 km): • Litosfera quente, delgada, menos resistente

• Deformação distribuída ao longo de grande área

• Forma bacia sem rompimento da litosfera (não tem formação de crosta oceânica)

• Falhamentos normais de diferentes magnitudes

• Baixo ângulo

• Núcleos de complexos metamórficos

• Depende da espessura crustal pré-rifteamento

• Anomalias Bouguer negativas

• Manto litosférico delgado (fluxo de calor elevado)

• Alçamento regional das isotermas

• Ex: Basin and Range (250-300 km extensão em 16ma.), Mar Egeu.

Evolução de riftes para margens passivas

Os 4 estágios (fases) de desenvolvimento de uma típica margem passiva:

(1) rifte VALLEY: formação da bacia rifte antes da ruptura continental. Pode ser associado com domeamento. Exemplo: rifte Valley Africano.

(2) JOVEM: atua 50 my após o início da expansão do assoalho oceânico, enquanto os efeitos termais dominam. Caracterizado por rápida subsidência regional. Exemplo: Mar Vermelho

(3) MATURO: estágio em que pode ocorrer mais subsidência regional. Exemplo: margem continental atlântica

(4) FRATURA começa a subducção e termina a história da margem continental

O mecanismo da tectônica de placas

-Para viscosidades compatíveis com a Terra, a placa (slab) se "destaca “e afunda

-A placa subductante pode também se romper Delaminação= afundamento

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GEODINÂMICA

GEODINÂMICA: REOLOGIA, FLUXO DE CALOR E MOTORDA TECTÔNICA DE PLACAS

• Reologia: é o estudo da deformação e do fluxo de materiais sobre a influência de um esforço aplicado

• A reologia e a mecânica do contínuo descrevem o fluxo das rochas, ao passo que a mecânica das rochas trata fundamentalmente como o modo como as rochas respondem aos esforços por meio de falhamento e fraturamento

Reologia da crosta e do manto

• Onde a temperatura (e pressão) é baixa: rochas tendem a romper ao longo de superfícies discretas

• Onde a temperatura (e pressão) é alta: rochas (sólidos) tender a se deformar por fluxo (dúctil / plástico)

• Os materiais podem reagir ao esforços de 3 maneiras: por deformação elástica, viscosa e plástica

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Perguntas

Com base nos conceitos sobre rift e magens passivas

Braço abortado de um rift= aulacógeno

Plumas, hot-spot e manto= rift ativo

Esforços tectonicos e litosfera= rift passivo

Zonas estreitas,Leste africano= Litosfera espessa e fria

Zonas largas Prov Basin and Range = litosfera fina e quente

Sedimentação continental antes do movimento extensional = fase pré rift

sedimentos depositados em grabens e semi-grabens, influencia de falhas = fase rift

sedimentação marinha = fase drift

cizalhamento puro = Modelo de Makenzie

cizalhamento simples = Modelo de Wernicke

falha cega= não atinge a superfície

indonésia= arco vulcânico

Bacia do acre= Bacia de Foreland

falha reversa= alto ângulo de mergulho

Surgem da camada D = Modelo de plumas mantélicas

Com base nos conceitos sobre limites transformantes associe

Seccionam o assoalho oceânico=falha transformante

plano vertical, rejeito horizontal= falha trancorrente

push-up (deformação/esforço) = Transpressão

rejeito horizontal= falha direcional

acomoda o movimento de falhas = falha de transferência

Não há consumo ou geração da crosta = limites transformantes

estrutura tipo flor positiva = arco convergente

estrutura tipo flor negativa = arcos divergentes

pull apart(def/esforço) = transtração

platô tibetano, modelo de identificação = artição da deformação

Estruturas distensivas são bastante frequentes nos limites de borda construtivo e estruturas compressivas são frequentes em bordas destrutivas?