Geologia Estrutural- Um guia breve de análise de tensão e deformação - Sobre Geologia

24/11/2019

Geologia Estrutural- Um guia breve de análise de tensão e deformação


Ao se observar as tantas estruturas presentes nas rochas, como dobras e falhas, deduz-se que aquelas mudanças nas diagramações originais são formadas por esforços. Mas, dentro do universo da geologia estrutural (parte da geologia que estuda as diversas estruturas deformacionais da litosfera no que diz respeito a ocorrência e modos de deformação), como esses esforços podem ser definidos? E quanto a representação e o estudo da deformação? É isso que será abordado no presente artigo, buscando resumir e elucidar esses conceitos estruturais. 

Falhas normais em Zanjan, Iran. Autoria da foto: Mehdi Jahangiri. Disponível em: https://br.pinterest.com/pin/423549539936094065/

O que é tensão e como pode ser representada

A tensão (ou stress, ou esforço) é a quantidade de força atuante em uma rocha, que age em uma determinada área (força/ área, N/ m²), sendo essa capaz de deslocar ou deformar esse corpo. Na “história geológica” da produção de determinada estrutura, a tensão funciona como causa, enquanto a deformação é uma consequência. 
Nos termos da geologia estrutural, as tensões são representadas por três sigmas (σ¹, σ² e σ³) e cada tipo de esforço é, por sua vez, uma variação do sigma. Os principais são o σ ¹ e o σ³, que, respectivamente, representam: 
σ¹ ➜ o ponto do stress onde ocorreu a máxima compressão/mínima tração (que, visualmente, equivale ao encurtamento do material) 
σ³ ➜ o ponto do stress que ocorreu a máxima tração ou mínima compressão (que, visualmente, corresponde ao estiramento do corpo). 
Podemos exemplificar esse conceito com um experimento: imagine-se brincando com uma massinha de modelar e a aperte em sua parte central. Ao fazer isso, é possível notar que a parte que recebeu a força irá se encurtar, enquanto o resto do corpo da massinha se alongará. A parte encurtada foi consequência da ação do σ¹, enquanto a parte alongada é controlada pelo σ³.

Antes, durante e após ação do σ¹ em esquema de massa de modelar. Fonte: COSTA, Maria Clara (2019).

Todos esses sigmas podem, por sua vez, serem representados por meio de um elipsoide, que é chamado de elipsoide de tensão. É válido lembrar que essa forma não existe na realidade, é apenas uma estratégia, que tem como objetivo representar as direções dos tensionamentos que acontecem no campo físico. 


Representação de um elipsoide de tensão. Disponível em:  http://www.neotectonica.ufpr.br/aula-geologia/aula2.pdf

E quanto à deformação?

A deformação (ou strain) é a quantidade de mudança na estrutura original que ocorre nas rochas em resposta a uma tensão. Mais uma vez, se pudéssemos contar uma “história geológica”, o stress seria a causa e o strain seria a consequência. 
Segundo os conceitos da geologia estrutural, a deformação pode também ser representada por um elipsoide — agora chamado de elipsoide de deformação—, em que cada eixo corresponde a um tipo de deformação. Esses são: X, Y, Z, sendo os mais importantes X e Z, representando: 
X ➜ o eixo de máxima deformação/máxima tração/máximo estiramento 
Z ➜ o eixo de mínima deformação, mínima tração ou máximo encurtamento. 
O elipsoide de deformação pode ser representado de acordo com a posição da rocha em determinado espaço, como será elucidado na próxima seção. Por consequência, como o elipsoide é a representação do que está sendo visto na estrutura, esse não é um mero artifício do campo físico, mas a representação de um objeto real (não deixando de ser uma estrutura imaginária). 

Representação de um elipsoide de deformação. Imagem disponível em: http://www.neotectonica.ufpr.br/aula-geologia/aula2.pdf

E como isso funciona na prática? 
As noções anteriormente apresentadas explicam a natureza e representação das tensões e deformações, mas não elucidam como um estudante de geologia ou um observador podem “construir” um elipsoide de tensão e deformação. Para a exemplificação, vamos contar com a observação de uma estrutura chamada “boudin”, que ocorre no processo chamado de boudinage, em que há a ação de um esforço distensivo em um material que se comporta plasticamente, produzindo uma espécie de fluxo, que pode se adaptar às lacunas da rocha.

Estrutura de boudinage presente na porção norte das Caledonides da Noruega. Foto por: Steffen Berg. Disponível em: https://www.ofitexto.com.br/wp-content/uploads/2017/10/Geologia_Estrutural_cap15.pdf

Na geologia estrutural, poderíamos representar essa estrutura sob dois prismas: o elipsoide de tensão e o elipsoide de deformação. Como a deformação corresponde ao que podemos observar na estrutura, podemos começar por ele. 
    Elipsoide de deformação de um boudin. Representação feita por: Costa, Maria Clara (2019)

Observando o elipsoide, podemos compreender que esse corresponde à forma original do boudin. As partes mais alongadas correspondem ao eixo X, que é o de maior estiramento. A parte que caracteriza o encurtamento, ou seja, a região achatada do boudin, corresponde ao eixo Z, que é aquele de menor estiramento/ máximo encurtamento. O eixo Y, por sua vez, atua como o componente penetrativo. 
Com o auxílio desse, podemos, então, construir o elipsoide de tensão: 
                    Elipsoide de tensão de um boudin. Representação feita por: Costa, Maria Clara (2019). 

O elipsoide de tensão, por sua vez, corresponde à direção dos esforços atuantes na estrutura.  Com a observação conseguimos inferir que o esforço que confere o caráter alongado na parte horizontal do boudin corresponde a um esforço distensivo, coisa que pode ser comprovada se fizermos o exercício de alongar algum corpo com comportamento plástico, como uma massa de modelar. Com esse ato, comprovamos que o esforço distensional (σ³) age naquela região do espaço. Por consequência, observamos que a tensão compressiva age na direção perpendicular, sendo representada pelo σ¹. No elipsoide de tensão também podemos ver o σ², que é o componente penetrativo da estrutura. Nota-se que o stress compressivo, no elipsoide de tensão, sempre será representado pelo eixo maior. 


Conclusão

As tensões e deformações, na geologia estrutural, podem ser representados por meio de elipsoides. As tensões são sigmas, enquanto as deformações são eixos. 
Os sigmas podem ser do tipo 1, 2 ou 3, sendo que o primeiro e o último são de maior importância. O σ¹ corresponde a um esforço compressivo, enquanto o σ³ equivale a uma tensão do tipo tração. Na representação, o σ¹ sempre será o de maior expressividade, ocupando o local do eixo maior. 
Os eixos deformacionais, por sua vez, são os X, Y e Z, sendo que o primeiro e o último são de maior importância. O eixo X corresponde ao maior estiramento e mínimo encurtamento, enquanto o eixo Z equivale ao máximo encurtamento e mínimo estiramento. O eixo X é a consequência do σ³, enquanto o eixo Z é a consequência do σ¹. Na representação, o X ocupa o maior eixo. 

Referências
FOSSEN, Haakon. “Geologia estrutural”, cap. 15, 2ª Edição. Disponível em: https://www.ofitexto.com.br/wp-content/uploads/2017/10/Geologia_Estrutural_cap15.pdf;
SALAMUNI, Eduardo. “Geologia Estrutural, aula 2: Análise da tensão (stress), análise da deformação (strain)”. UFPR. Disponível em: http://www.neotectonica.ufpr.br/aula-geologia/aula2.pdf;
SALAMUNI, Eduardo. “Geologia Estrutural, aula 1: Introdução à geologia estrutural e deformação na crosta”. UFPR. Disponível em: http://www.neotectonica.ufpr.br/aula-geologia/aula1.pdf.

Texto escrito por Maria Clara Costa

Um comentário:

  1. Ola tudo bem, ja gostei do seu blog, ganhou um seguidor fiel, irei acompanhar todos os dias, estou fazendo faculdade de Geografia, e uma das cadeiras é geologia, irei aprofundar meus conhecimentos em tudo que é fonte!!!

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