Notícia - Subducção e Metamorfismo

Crosta terrestre era mais sólida e fria na infância do planeta

Data: 2 Agosto de 06

Fonte: RTP.PT

Subtítulo: A crosta terrestre era mais sólida e fria do que se pensava no período Arqueano, a "primeira infância" do planeta, há mais de 2,5 mil milhões de anos, segundo um estudo hoje publicado pela revista "Nature".

Uma equipa de investigadores dirigida por Jean François Moyen, da Universidade de Stellenbosch (África do Sul), descobriu provas de actividade tectónica, constituída por movimentos de placas sólidas e densas à superfície da Terra, em rochas daquele período na região de Barberton, no leste do país.
Durante o Arqueano, compreendido entre há 3,8 e 2,5 mil milhões de anos, a crosta terrestre era ainda muito móvel, agitada por fortes correntes de convecção (transferência de energia calorífica através de um líquido ou de um gás).
Os blocos continentais emergiram lentamente, nomeadamente por acumulação de sedimentos, para se reunirem há cerca de 650 milhões de anos num supercontinente, o Rodínia.
As pedras analisadas pelos geólogos de Stellenbosch demonstraram pela primeira vez um fenómeno de subducção num terreno tão antigo.
A subducção implica que uma placa densa, portanto arrefecida, se afunda debaixo de outra, mais leve, e regressa às profundezas do manto. É então submetida a pressões e temperaturas muito elevadas, o que provoca uma alteração da natureza das rochas, ou metamorfismo.
No terreno arqueano de Barberton, os geólogos encontraram compostos metamórficos de granada e albite que testemunham, segundo afirmam, pressões de 1,2 a 1,5 Gigapascals (GPa) e temperaturas de 600 a 650ºC.
A tectónica das placas é hoje em dia aceite como esquema global da dinâmica terrestre, mas os geólogos desconhecem desde há quanto tempo funciona e pensavam que ainda não operasse no Arqueano.

Metamorfismo - Rochas metamórficas

Metamorfismo:
Formação de rochas Metamórficas

A diagénese e o magmatismo constituem processos extremos de formação de rochas sedimentares e magmáticas, respectivamente. Entre estes dois ambientes de formação de formação de rochas, existe um ambiente intermédio – o ambiente metamórfico.
Ultrapassadas as condições de pressão e de temperatura que definem o final da diagénese, inicia-se o metamorfismo. Os minerais das rochas formadas a profundidade e que atingem a superfície por acção da erosão ou por efeito de erupções vulcânicas modificam-se, ocorrendo alteração.

Da mesma maneira, por efeito de afundamento, as rochas vão sendo sujeitas a altas temperaturas e elevadas pressões, transformando-se. Contudo, se o aumento de temperatura determinar a fusão das rochas, ocorre o magmatismo. O domínio das rochas metamórficas varia entre temperaturas de 50ºC a 650-700ºC, e a pressão varia entre algumas atmosferas e milhares de atmosferas.
O metamorfismo pode definir-se como o conjunto de modificações ocorridas no estado sólido na composição e na estrutura de uma rocha submetida a condições de temperatura e de pressão diferentes daquelas em que se formou.
Com frequência, as rochas metamórficas apresentam-se dobradas, o que sugere que a sua génese ocorreu num estado de deformação dúctil, ocorrendo em contextos tectónicos como as zonas de subducção e em zonas de formação de cadeias montanhosas (orogénese).

Factores de metamorfismo

A metamorfização de rochas pré-existentes, por alteração da sua composição mineralógica e/ou textura, depende do tipo e da intensidade de certos factores – factores de metamorfismo – que determinam o grau de instabilidade dessas rochas.

As rochas metamórficas devem as suas características a diversos factores, dos quais os mais importantes são: a composição das rochas preexistentes e que experimentam fenómenos de metamorfismo, a temperatura e a pressão durante o processo de metamorfismo, e os efeitos dos fluidos de circulação.

Composição das rochas preexistentes:

Durante os processos de metamorfismo, em geral, não ocorre a adição de novos elementos ou compostos químicos. Contudo, a composição mineralógica das rochas metamórficas é condicionada pela composição química das rochas preexistentes.
Por exemplo, muitas rochas metamórficas apresentam grande teor de sílica, o que indica que as rochas preexistentes eram também ricas em sílica.
Uma rocha basáltica metamorfizada pode apresentar nos novos minerais, no seu conjunto, cerca de 50% de sílica e percentagens de óxidos de ferro, magnésio, cálcio e alumínio resultantes da rocha anterior.
Por outro lado, um calcário, composto essencialmente por calcite (CaCO3), não pode, ao ser metamorfizado, originar uma rocha com sílica.

Temperatura:

Um mineral é estável se, durante um determinado tempo, não reage ou não se transforma num novo mineral ou substância. Todos os minerais são estáveis dentro de determinados intervalos de temperatura. Alguns minerais são estáveis entre amplos intervalos de temperatura. Pelo conhecimento do intervalo de temperatura em que o mineral se mantém estável, os geólogos podem deduzir a temperatura de metamorfismo da rocha onde se inclui o mineral.
Quando a temperatura aumenta, os iões vibram com mais intensidade nos seus locais da estrutura cristalina. Se o calor resultante dessas vibrações é também significativo, os iões separam-se e a substância torna-se líquida.
O calor é importante porque as altas temperaturas aumentam a velocidade das reacções. Quando submetidas a temperaturas superiores a 200ºC, as rochas iniciam processos de metamorfismo. Contudo a níveis mais próximos da superfície da Terra podem também atingir temperaturas superiores a 200ºC, por exemplo, com o contacto de intrusões magmáticas. Quando as rochas são submetidas a temperaturas de 800ºC, inicia-se a transição do metamorfismo para o magmatismo, e as rochas entram em estado de fusão.
As fontes de calor para o metamorfismo são o gradiente geotérmico, a fricção, as plumas quentes do manto, a radioactividade e o calor transferido das formações magmáticas próximas.

Tensão:

Os minerais são sensíveis à pressão/tensão. Se os átomos de um cristal forem submetidos a pressões muito elevadas, as ligações entre os átomos podem quebrar-se. Os átomos reorganizam-se em novos minerais que são estáveis quando submetidos a altas pressões.
No interior da Terra, as rochas estão sujeitas a dois tipos de tensão: a tensão litostática e a tensão não litostática.

No entanto, normalmente, quando falamos de tensão referimo-nos à tensão confinada, também designada pressão geostática/ litostática. Esta é a tensão a que as rochas na crosta terrestre estão sujeitas, provocado pela carga de massa rochosa suprajacente, isto é, um tipo de tensão com as características da pressão atmosférica que actua em todos os sentidos.
Um mineral que tenha cristalizado em condições de alta pressão tende a ocupar menos espaço (diminuição do volume) que os minerais que não tenham sido formados nessas condições. A densidade dos minerais está relacionada com a pressão, pois com a diminuição do volume da rocha, a sua densidade aumenta.

Em I existe predominio do factor temperatura, mas em 2 existe predominio da pressão não listática.

Além da tensão confinada ou litostática, outro tipo de tensão actua, a denominada pressão não litostática também designada por diferencial, orientada ou dirigida, que é diferente nas diferentes direcções do objecto sujeito à sua acção. É um tipo de pressão que está relacionada com movimentos tangenciais da litosfera. Este tipo de tensão é consequência da deformação, em geral, por compressão, como as que ocorrem nos domínios orogénicos.
A tensão diferencial influencia fortemente a textura das rochas metamórficas porque força os constituintes das rochas a tornarem-se paralelos uns aos outros. O alinhamento paralelo característico das rochas denomina-se foliação. A foliação das rochas pode manifestar-se de diferentes maneiras. As texturas das rochas metamórficas são variações da foliação e são importantes na sua classificação.

Fluidos de circulação:

A água na forma de vapor é, sem dúvida, o mais importante fluido envolvido nos processos metamórficos. Outros gases, tais como dióxido de carbono, também desempenham um papel importante. O novo mineral formado é estável nas condições existentes durante a sua génese. A água permite uma transferência de iões no interior da rocha.
Por exemplos, os fluidos libertados por um magma podem transportar iões de sódio, potássio, silício, cobre, zinco e, em solução, outros elementos solúveis em águas quentes sob pressão. Aparentemente, a água a grande pressão força o seu caminho entre os grânulos minerais, dissolve os seus iões e transporta-os para qualquer outra parte da rocha onde podem reagir com os iões de um outro mineral. Desta reacção resulta a metamorfização da rocha, por alteração da sua composição química e mineralógica. Por vezes, ocorre a substituição completa de um mineral por outro, sem que se verifique uma alteração da textura da rocha.
No decurso do próprio metamorfismo, também se podem formar fluidos.

Tempo:

Um outro factor importante no metamorfismo é o tempo, o que nem sempre é fácil de compreender. Muitas rochas metamórficas são compostas por minerais silicatados, e os compostos silicatados são caracterizados pela sua lenta taxa de reacção química. Recentemente, o estudo de granadas revelou que a sua taxa de crescimento foi de 1,4 milímetros por milhão de anos. Muitos laboratórios têm visto frustradas as suas experiências para obter reacções metamórficas, em virtude do factor tempo. Os vários milhões de anos durante as quais uma específica combinação de temperatura e pressão prevaleceu são impossíveis de repetir nos laboratórios.

Mineralogia das rochas metamórficas: Recristalização e minerais índice

Os minerais das rochas sujeitas a metamorfismo tornam-se instáveis, pelo que se recombinam, formando, por recristalização, novas associações minerais compatíveis com as condições termodinâmicas do novo ambiente.
As transformações mineralógicas que ocorrem, por recristalização, durante os processos metamórficos podem resultar da:
- alteração da composição química dos minerais, por circulação de fluidos;
- instabilidade entre dois ou mais minerais, indutora de reacções mineralógicas entre eles, com formação de novos minerais sem que ocorra variação na composição química global da rocha;
- alteração da estrutura cristalina do mineral, sem variação da composição química; neste caso, ocorre uma transformação polimórfica.

Certos minerais só se podem formar segundo restritas variações de pressão e temperatura. As margens de pressão e temperatura que permitem a estabilidade destes minerais foram determinadas em laboratório.
Quando estes minerais se encontram nas rochas metamórficas, podem-nos indicar quais as condições de pressão e temperatura que ocorreram durante os fenómenos de metamorfismo. Por esta razão, estes minerais são conhecidos por minerais-índice.

Entre os mais conhecidos encontram-se a andalusite, a distena e a silimanite. Este três minerais tem uma composição química idêntica (Al2SiO5) mas estrutura cristalina diferente. Geralmente encontram-se nos xistos metamórficos em que abunda o alumínio.



Se encontrarmos andalusite numa rocha, podemos concluir que as pressões e temperaturas são relativamente baixas.

A distena/clorite, quando encontrada nos xistos, é tida como um indicador de alta pressão.

A silimanite é um indicador de alta temperatura e pode ser encontrada em rochas resultantes por metamorfismo de contacto (que mais a frente será referido).
Se encontrarmos os três minerais na mesma rocha podemos concluir que, sendo mutuamente estáveis, se devem ter formado por metamorfismo a uma temperatura de 500ºC e a uma pressão de cerca de 4 atmosferas.
Os minerais-índice definem zonas de metamorfismo que ocorrem em determinadas condições de pressão e temperatura. Podem marcar-se num mapa linhas denominadas isógradas indicando os locais onde ocorrem os minerais-índice, definindo-se assim as zonas com diferentes graus de metamorfismo (baixo, médio e alto).

Tipos de metamorfismo

Um dos critérios para classificar o metamorfismo é a extensão da área atingida. Assim, e segundo este critério, definem-se dois tipos de metamorfismo:

Metamorfismo de contacto

O metamorfismo de contacto, também conhecido como metamorfismo térmico, resulta da intrusão de magma a alta temperatura em rochas preexistentes.
Este tipo de metamorfismo pode incidir sobre rochas sedimentares, metamórficas e magmáticas. Estas intrusões magmáticas metamorfizam as rochas circundantes devido, essencialmente, à sua elevada temperatura e à libertação de fluidos. A pressão não afecta muito este tipo de metamorfismo pois, não ocorre a grandes profundidades, não ultrapassando na generalidade os 10 quilómetros.

A orla das rochas alteradas metamorficamente em torno de uma intrusão magmática designa-se auréola de metamorfismo. Esta zona vai desde alguns centímetros a centenas de metros, dependendo da temperatura da intrusão, da presença de água e fluidos e da natureza da rocha encaixante. Uma intrusão magmática num argilito poderá produzir uma grande auréola, enquanto que, num arenito, ela será pequena. Os efeitos que advêm diminuem com a distância ao corpo intrusivo.

A rocha metamórfica resultante depende do grau de metamorfismo e da rocha original. Se o metamorfismo é muito elevado, a estrutura da rocha original é totalmente destruída e formam-se corneanas. O termo corneana, agora referido, era inicialmente utilizado para todas as rochas formadas por metamorfismo de contacto de formações argilosas com formações ígneas, mas actualmente é a designação geral que abrange a maior parte das rochas de metamorfismo de contacto.
No metamorfismo de contacto, o calor e os fluidos emanados pelo magma são os factores metamórficos dominantes, verificando-se uma recristalização mineralógica intensa. As rochas metamórficas formadas por este tipo de metamorfismo não são, no geral, orientadas, isto é, apresenta texturas não foliadas, dado o papel secundário da tensão.

Metamorfismo regional

O metamorfismo regional também designado por metamorfismo dinamotérmico, deve-se a temperaturas e tensões moderadas a elevadas, bem como à circulação de fluidos. Este tipo de metamorfismo afecta extensas regiões da crosta terrestre, geralmente em áreas de actividade tectónica onde se formam montanhas, ou seja zona de colisão entre duas placas continentais, colisão entre duas placas oceânicas (metamorfismo associado a arcos de ilhas vulcânicos), colisão entre uma placa oceânica e uma placa continental (metamorfismo associado a cordilheiras vulcânicas).
As rochas de metamorfismo regional caracterizam-se por sucessivas fases de recristalização e de deformação, devido à acção combinada e crescente das condições de temperatura e tensão.
A xistosidade, associada a rochas deste tipo de metamorfismo, resulta desta conjugação entre deformação e recristalização.
As rochas cuja génese é o metamorfismo regional são quase sempre foliadas, indicando a influência de diferentes pressões durante a recristalização. A pressão confinada atinge valores elevados devido às rochas suprajacentes, que podem atingir uma espessura superior a 10 quilómetros. A pressão diferencial é devida a fenómenos tectónicos que ocorrem durante o movimento constante de compressão da crosta durante os fenómenos que levam à formação de montanhas.
Durante o metamorfismo regional, dependendo das condições de pressão e temperatura, uma rocha específica preexistente pode recristalizar originando diversos tipos de rochas metamórficas. Por exemplo, se o basalto é metamorfizado, a temperatura e pressão relativamente baixas, pode recristalizar originando xisto verde, uma rocha que contém clorite, actinolite e plagióclase rica em sódio. Há altas temperaturas e pressão, o mesmo basalto pode recristalizar como anfiboloxisto, uma rocha constituída por hornblenda, feldspato e, por vezes, granada.
Quando se ultrapassam certos valores de tensão e de temperatura, as rochas metamórficas iniciam um processo de fusão parcial, designado anatexia.
Este processo de anatexia ocorre já no domínio do denominado ultrametamorfismo, o qual marca a fronteira entre o metamorfismo e o magmatismo, isto é, entre a formação de rochas metamórficas e a formação de rochas magmáticas.

Textura das rochas metamórficas

Durante os processos metamórficos são produzidos novos arranjos mineralógicos, podendo existir alteração da composição química das rochas iniciais. A textura de uma rocha é determinada pelo tamanho, forma e arranjo dos minerais, que a constituem.
Durante o processo metamórfico, alguns minerais, em especial as micas, ou outros com hábito tabular ou lamelar, conferem às rochas metamórficas aspectos peliculares, quando estas resultam da actuação conjunta de tensão orientadas e temperaturas elevadas.
Um importante tipo de característica textual, que é um critério de classificação das rochas metamórficas é a foliação. A foliação é qualquer estrutura planar de uma rocha metamórfica que pode ser originada durante os processos de metamorfismo. Esta disposição resulta quer de um alinhamento preferencial de certos minerais anteriores ao metamorfismo, quer da orientação de novos minerais formados durante os processos de recristalização.

As foliações podem ser muito evidentes e observarem-se a olho nu, ou podem ser visíveis apenas ao microscópio. Com o aumento do grau de metamorfismo, a fissilidade, ou seja, a capacidade de algumas rochas metamórficas se dividirem em lâminas, segundo os planos de foliação, torna-se menos evidente.
A foliação manifesta-se de diversas maneiras. Num mineral como a mica, que cristaliza quando se forma uma rocha sob pressão, desenvolve-se na direcção perpendicular à direcção de pressão. Outros minerais que crescem conjuntamente são também forçados a este alinhamento.
Assim, podemos classificar as rochas metamórficas em dois grandes grupos: as rochas foliadas e as rochas não foliadas.


--> Rochas não foliadas ou granoblásticas: formam-se, geralmente, a partir de rochas pré-existentes constituídas apenas por um único mineral (à excepção das corneanas).
Exemplos: corneanas (argilito), quartzitos (arenito), mármores (calcário).

• Mármore é uma rocha metamórfica não foliada (granoblástica), constituída essencialmente por calcite ou por dolomite. Forma-se por metamorfismo de contacto, a partir de calcários.
  Os mármores são rochas cristalinas, podendo ser formados por grãos que não se distinguem ao olho nu, ou podem ser constituídos por fanerocristais. Têm, normalmente, cor branca, podendo, por vezes, ser coradas, pela presença de óxidos de ferro ou substâncias carbonosas. São rochas maciças, muito utilizadas na construção civil e na estatuária.
  A fractura dos mármores pode assemelhar-se a cubos de açúcar.
  
• Quartzito é uma rocha metamórfica, composta quase que inteiramente de grãos de quartzo. Sua origem está relacionada com a acção de processos metamórficos desenvolvidos principalmente sobre rochas sedimentares ricas em quartzo, tais como arenitos.

--> Rochas foliadas tendem a desenvolver-se quando rochas pré-existentes polimenerálicas (constituídas por vários minerais) são submetidas a condições de tensão dirigida e de temperatura crescentes, apresentando por isso estruturas planares, em resultado do alinhamento paralelo dos seus minerais.


Assim, existem três tipos de foliação muito característicos em rochas de baixo, médio e alto grau de metamorfismo:

* Clivagem ardosífera ou clivagem xistenta:
A clivagem xistenta é uma estrutura planar característica de rochas com baixo grau de metamorfismo. Este tipo de foliação é definido pela orientação preferencial de minerais, em rochas de granulidade fina. Os planos de clivagem resultam de um arranjo paralelo de minerais tabulares. A orientação preferencial dos minerais resulta de tensões orientadas de origem tectónica.
As rochas com clivagem xistenta partem facilmente em folhas finas e lisas de aspecto baço.
As ardósias e os filitos possuem este tipo de foliação.

• Ardósia: Uma rocha finamente granulada que se divide facilmente segundo planos paralelos. A ardósia forma-se em condições de pressão e temperatura ligeiramente superiores às que se encontram no ambiente sedimentar. As temperaturas não são suficientemente altas para provocar a recristalização.
• Filito: São rochas metamórficas xistosas, de grão fino, que apresentam maior quantidade de micas de neoformação que os xistos argilosos, mas que não são visíveis à vista desarmada. A formação desta rocha implica temperaturas mais elevadas do que para a formação dos xistos argilosos pelo que a intensidade de metamorfismo é maior.

*Xistosidade:
A xistosidade surge em rochas com um grau de metamorfismo médio, que permite a existência de importantes fenómenos de recristalização. Neste tipo de foliação ocorre um maior desenvolvimento de cristais, nomeadamente de micas, feldspatos e quartzos. É uma foliação bem desenvolvida, quer pela orientação preferencial de certos minerais lamelares, quer pelo desenvolvimento de novos minerais.
As rochas com xistosidade apresentam uma maior granularidade, distinguindo-se facilmente os minerais à vista desarmada. São rochas que partem segundo superfícies lisas e ligeiramente onduladas, de aspecto brilhante.
O micaxisto é um exemplo de rochas com xistosidade.

• Micaxisto: O micaxisto é caracterizado por apresentar cristais visíveis à vista desarmada e com uma orientação paralela. Minerais achatados ou alongados de neoformação são visíveis à vista desarmada. O xisto argiloso pode recristalizar em variedades mineralogicamente diferentes dos micaxistos. Por exemplo, um micaxisto com granada indica que a pressão e a temperatura foram superiores às necessárias para formar um micaxisto sem granada.
  
  

*Bandado gnáissico ou gnaissosidade:

O bandado gnáissico é marcado pela alternância de leitos mineralógicos de cor clara (quartzo e feldspato) e de cor escura (biotite e anfíbola), que formam bandas alternadas. A fissilidade é pouco evidente neste tipo de foliação.
As rochas com gnaissosidade possuem um grau de metamorfismo elevado, pelo que se observam intensos fenómenos de recristalização, e a sua granulidade é alta.
A gnaissosidade é observada, por exemplo, no gnaisse.

• Gnaisse: Rocha metamórfica, formada por camadas escuras de minerais ferromagnesianos, como micas e anfíbolas, e camadas claras de cor branca, cinzenta ou rosa, constituídas por quartzo e feldspatos. Nas camadas escuras, os cristais são alongados, e nas camadas claras os cristais são granulosos. Nas amostras de gnaisse, podem encontrar-se como minerais essenciais feldspatos e micas, e, como acessórios, epídoto, apatite, turmalina, magnetite, ilmenite, zircónio, titanite, etc.
  As condições de temperatura sobre que se formou o gnaisse aproximam-se da temperatura a que o granito solidifica.
  Não é portanto de estranhar que a composição mineralógica do gnaisse e a do granito sejam idênticas.

Quadro com Tipos de metamorfismo:

Sites auxiliares:
http://www.dct.uminho.pt/PNPG/geol/metassed.html
http://geologia.aroucanet.com/index.php?option=com_content&task=view&id=17&Itemid=44
http://docs.thinkfree.com/tools/download.php?mode=down&dsn=846198 (Muito bom!)
http://www.dct.uminho.pt/mictic/metam.html
http://e-geo.ineti.pt/edicoes_online/diversos/cartas/capitulo6.htm (Rochas metamórficas, dobras, falhas, e não só)

Apresentação sobre a deformação das rochas

Geo 15 deformação das rochas from Nuno Correia

Deformação das rochas - Falhas e Dobras

Deformação das rochas e o seu comportamento mecânico

As rochas sedimentares e magmáticas quando submetidas a condições de pressão e temperatura diferentes das que presidiram à sua génese, podem sofrer deformação.
Assim, origina-se uma alteração das rochas pela acção de forças de tensão exercidas sobre o material rochoso, com origem na mobilidade da litosfera e no peso de camadas suprajacentes. De acordo com a Teoria da Tectónica de Placas, a litosfera encontra-se fracturada em placas, podendo estas convergir, divergir ou deslizar entre si estando as rochas que as compõem sujeitas assim, a fortes estados de tensão.
A tensão é a força exercida por unidade de área. Em resposta a um estado de tensão as rochas deformam-se, podendo ocorrer a alteração de volume ou alteração da forma das rochas ou, como é comum, alterar simultaneamente os seus volume e forma. As deformações mais comuns apresentam-se sob o aspecto de dobras e falhas. As rochas estão sujeitas a vários tipos de tensões – tensão de compressão, tensão de distensão (ou tensão de torção) e tensão de cisalhamento.


Os materiais rochosos podem apresentar diversos tipos de deformações em resposta às tensões que suportam. Assim, as deformações podem ser elásticas, plásticas ou deformações por ruptura.

As deformações elásticas são proporcionais ao esforço aplicado e são deformações reversíveis, ou seja, quando a força de tensão que provocou a deformação elástica é retirada, o material rochoso volta ao seu estado inicial. Um exemplo de deformação elástica é a sofrida por uma mola ou elástico quando sujeito a tensões.

Quando o limite de elasticidade das rochas é ultrapassado, estas entram em ruptura ou passam a sofrer deformações plásticas, que são irreversíveis, ficando o material rochoso permanentemente deformado. São deformações contínuas, não se verificando descontinuidade entre as partes contíguas do material deformado, tal como acontece nas dobras.

Se o limite de plasticidade das rochas for ultrapassado, estas passam a sofrer deformações por ruptura. As deformações por ruptura são irreversíveis e descontínuas, pois não se verifica continuidade entre as partes contíguas do material rochoso formado, tal como acontece nas falhas. Um exemplo de deformação por ruptura acontece, por exemplo, com o pau de giz quando sujeito a tensão.

O tipo de comportamento que as rochas apresentam, quando estão sob o efeito de tensões, pode ser frágil - quando entram em ruptura, originando falhas - ou dúctil - quando dificilmente entram em ruptura e experimentam deformações permanentes, originando dobras.


De uma forma geral, o comportamento das rochas face às tensões é um comportamento frágil, pois o material rochoso é pouco plástico, entrando facilmente em ruptura, principalmente quando se encontra próximo da superfície.
O comportamento das rochas pode tornar-se dúctil se expostas a temperaturas e pressões elevadas em zonas mais profundas. Em situações extremas de pressão e temperatura, o material rochoso comporta-se de forma semelhante a fluidos muito viscosos.

O comportamento que as rochas apresentam é influenciado pelas condições em que as deformações se processam (tipo de tensão, temperatura, conteúdo em fluidos, tempo de actuação da tensão e composição e estrutura das rochas):

- A tensão que actua sobre as rochas pode ser confinante (litostática) ou dirigida (não litostática). A tensão confinante resulta do peso das camadas suprajacentes e aumenta a ductibilidade da rocha, tornando-a mais resistente à ruptura. A tensão dirigida ocorre quando um corpo está sujeito a forças de intensidade diferente em diversas direcções.

- O aumento da temperatura aumenta a plasticidade das rochas. Como a temperatura aumenta com a profundidade, tal como a pressão, as rochas mais profundas manifestam um comportamento mais dúctil.

- As rochas com um maior conteúdo em fluidos apresentam uma maior plasticidade.

- O tempo de actuação das forças sobre as rochas pode, em princípio, aumentar a sua plasticidade se for longo.

- Alguns aspectos estruturais das rochas podem aumentar a sua plasticidade, como, por exemplo, a xistosidade (termo que será explicado posteriormente).

Os mecanismos de deformação das rochas estão associados, normalmente, a diferentes tipos de limites tectónicos.

No limite tectónico convergente, actua uma tensão de compressão, que altera o volume das rochas, reduzindo-o. Neste caso, se o comportamento da rocha for frágil, origina-se uma falha compressiva; se o comportamento for dúctil, forma-se uma dobra.

No limite tectónico divergente, actua uma tensão de distensão ou de torção, que altera a forma da rocha, alongando-a ou fracturando-a. Se o comportamento da rocha for frágil, forma-se uma falha distensiva; se o comportamento for dúctil ocorre estiramento.

No limite tectónico transformante, actua uma tensão de cisalhamento, que provoca movimentos paralelos em sentidos opostos. Ocorre quando a rocha é fracturada em finas camadas, que deslizam umas em relação às outras.


É de realçar que o comportamento frágil ou dúctil de uma determinada rocha depende das condições ambientais, nomeadamente das condições de pressão e temperatura. A mesma rocha pode ser frágil a pequena profundidade e dúctil a grande profundidade. Por exemplo, o vidro, quando aquecido, torna-se moldável, isto é, adquire um comportamento dúctil.

Estruturas geológicas originadas por deformação: Dobras e Falhas

Falha:

Deformação descontínua que ocorre quando o limite de plasticidade do material rochoso é ultrapassado, verificando-se a fractura das rochas, acompanhada pelo deslocamento dos blocos fracturados um em relação ao outro. Resultam de tensões compressivas, distensivas ou de cisalhamento quando as rochas manifestam um comportamento frágil.

Numa falha há a considerar os seguintes elementos:
- Plano de falha, que é uma superfície não necessariamente plana, definida pela fractura e pelo movimento dos blocos. A sua inclinação pode variar entre 0o e 90o. Quando o plano, devido à deslocação dos blocos, se apresenta polido, denomina-se espelho de falha.

- Lábios de falha, que são os dois blocos deslocados. Os lábios de falha diferenciam-se, segundo o seu movimento relativo, em lábio superior ou levantado (fica a um nível superior) e lábio inferior ou descaído (fica a um nível inferior).

- Tecto, corresponde ao bloco que se situa acima do plano de falha.

- Muro, corresponde ao bloco que se situa abaixo do plano de falha.

- Rejecto ou rejeição da falha, que é a menor distância entre dois pontos que estavam juntos antes da fractura e do deslocamento.

- Linha de falha, que é a interacção do plano de falha com a superfície do terreno ou com qualquer um dos estratos.

- Escarpa de falha, corresponde ao ressalto topográfico produzido pela falha, ou seja, é a superfície elevada produzida pela ruptura e deslocação dos blocos de falha.

Os principais tipos de falha, de acordo com a inclinação do plano de falha e com o movimento dos lábios, são:

- Falha inversa ou compressiva, também designada falha de compressão ou cavalgante. Forma-se, normalmente, quando o material rochoso está sujeito a uma tensão compressiva, como acontece em zonas de colisão de placas tectónicas. Neste tipo de falha, o bloco descaído situa-se por baixo do plano da falha. Os lábios da falha formam entre si um ângulo agudo.

- Falha normal ou distensiva, que se forma, normalmente, quando o material rochoso está sujeito a uma tensão distensiva, como acontece em zonas de separação de placas tectónicas, continentais ou oceânicas. Neste tipo de falha, um dos lábios (tecto) apresenta-se descaído relativamente ao outro (muro), formando entre si um ângulo obtuso. O plano da falha prolonga-se por baixo do bloco descaído.

- Falha de desligamento, também denominada falha deslizante ou de deslizamento. Formam-se, geralmente, quando o material rochoso está sujeito a uma tensão de cisalhamento. São frequentes em certas zonas oceânicas das placas litosféricas, como é o caso das falhas transformantes que podem ser responsáveis pelo desligamento verificado nos riftes. Neste tipo de falha, os blocos sofrem movimentos horizontais e paralelos à direcção do plano de falha (deslizamentos).

A posição das falhas no espaço pode definir-se de acordo com a direcção e a inclinação do plano de falha.

A direcção da falha é dada pelo ângulo formado por uma linha horizontal do plano de falha com a linha N-S geográfica.

A inclinação é determinada pelo ângulo formado entre o plano de falha e uma superfície horizontal. As falhas podem surgir associadas e com configurações geográficas denominadas por fossas tectónicas ou grabens e maciços tectónicos ou horsts.

Quando a depressão ocupa uma extensa superfície, designa-se bacia de afundimento. Entre as falhas célebres figura a de Santo André na Califórnia, com a qual se relacionam os sismos ocorridos nessa região. Fossas dispostas em escadaria originaram a fossa tectónica do Vale do Reno, assim como o Mar Vermelho, o Mar Morto e as depressões do Vale do Rifte da África Oriental. Em Portugal Continental, são significativas, entre outras, as falhas de Chaves-Régua-Lamego, Bragança-Vilariça-Longroiva e Caminha-Monção.

NOTA: Abaixo da falha é sempre muro!

Dobra:

Deformação que ocorre nas rochas e que resulta do arqueamento de camadas rochosas, inicialmente planas, com comportamento dúctil, pela acção de tensões compressivas. Estas deformações podem ser macro ou microscópicas. As dobras formam-se no interior da crusta ou do manto de forma lenta e gradual, emergindo à superfície devido aos movimentos tectónicos e à erosão.

Os elementos de dobra, que caracterizam a geometria das dobras, são:

- os flancos, ou vertentes da dobra, porções de menor curvatura;

- a charneira, que corresponde à zona de convergência das camadas de cada flanco, ou seja, a linha que une os pontos de máxima curvatura de uma dobra;

- o núcleo, formado pelas camadas mais internas da dobra;

- o plano ou superfície axial, plano que contém as charneiras dos diferentes estratos dobrados, dividindo a dobra em dois flancos sensivelmente iguais:

- o eixo da dobra, que corresponde ao ponto de intersecção do plano axial com a charneira.

As dobras podem ser classificadas segundo a sua disposição espacial e segundo a idade das rochas que as constituem:

- De acordo com a disposição espacial das dobras, estas podem ser denominadas dobras antiforma, com concavidade voltada para baixo, dobras sinforma, com concavidade voltada para cima, ou dobras neutras, cuja abertura se orienta lateralmente (com eixo vertical).

- De acordo com a idade das rochas que as constituem, estas podem ser designadas por rochas anticlinais, quando as rochas mais antigas se encontram no núcleo da antiforma, ou por rochas sinclinais, quando as rochas mais recentes se localizam no núcleo da sinforma.

Numa dobra, a posição das camadas rochosas no espaço pode ser definida pela direcção e pela inclinação das camadas. A direcção da camada é dada pelo ângulo formado pela directriz (definida pela intersecção do plano da camada com o plano horizontal) com a direcção N-S geográfica dada pela bússola. A inclinação dos estratos, correspondente ao ângulo formado pela pendente (linha de maior declive) com o plano horizontal, é determinada com clinómetros.



Curiosidade: Entre as estruturas dobradas é frequente distinguir formações, originadas por erosão, denominadas domas, em que a parte central é ocupada pelos estratos mais antigos, e bacias ou cuvettes, em que a parte central é ocupada pelas camadas mais recentes. Quanto à simetria, as dobras, quando mantêm a espessura dos estratos, denominam-se isopacas; se os estratos se encontram deformados, as dobras denominam-se anisopacas.

O estudo de dobras e falhas assume particular interessa geológico, porque a sua caracterização contribui, por exemplo, para a compreensão e interpretação do relevo, para compreensão da história geológica de uma determinada área e para localização de estruturas geológicas de interessa económico.

NOTA: Para justificar que uma dobra é antiforma, sinforma ou neutra é preciso referir a orientação da concavidade. Ex: a uma dobra neutra pois a concavidade encontra-se virada para o lado esquerdo.

Sites auxiliares:

http://www.esec-odivelas.rcts.pt/BioGeo/ficha_deforma_2.htm (ficha sobre a matéria)