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Geologia Estrutural Prática
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
CENTRO DE GEOCIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
DISCIPLINA: GEOLOGIA ESTRUTURAL
Prof. Milton Matta
GEOLOGIA ESTRUTURAL - PRÁTICA
Cap. 01 - Mapas e Seções Geológicas
Antes que se comece a estudar esse assunto, faz-se necessário que se lembre das nomenclaturas utilizadas para representar planos e retas.
1.3- Atitude de Feições Planares
A atitude de uma feição planar é a sua representação espacial, através de suas coordenadas geológicas e pode ser expressa através de sua direção , seu mergulho e do sentido do mergulho.
Fig. 08 - Desenhos ilustrativos da atitude de uma feição planar. A) Afloramento ilustrando, em pontilhado, a direção do plano, enquanto a seta indica o sentido do mergulho. B) Bloco diagrama
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mostrando geometricamente a relação entre a direção e o mergulho (ângulo α ) , e na parte inferior a representação em mapa. C) Modo de traçar no mapa, em referência ao norte, o símbolo da direção e do mergulho de um plano (Segundo Loczy & Ladeira, 1976)
Direção de um plano ⇒ é a orientação em relação ao norte de uma linha resultante da interseção desse plano com um plano horizontal imaginário. Representa o orientação de uma linha horizontal contida no plano em questão (Fig. 08).
Mergulho de um plano ⇒ é o ângulo diedro entre o plano em questão e um plano horizontal. Esse ângulo deve ser tomado perpendicularmente à direção do plano. A linha de mergulho representa a linha de maior declive do plano considerado (Fig. 08)
Para se representar a atitude de um plano em mapas utiliza-se o símbolo mostrado na Figura 08B, semelhante ao sinal utilizado em geometria para indicar o perpendicularismo (⊥). A linha maior representa a direção da camada, sendo traçada paralela a mesma no mapa. A linha menor indica o sentido do mergulho, sendo perpendicular à direção. O número disposto entre as duas linhas é o valor angular do mergulho em graus. Para o caso de planos horizontais e verticais usam-se os símbolos mostrados na Figura 09.
Fig. 09 - Blocos diagramas e mapas ilustrando os símbolos de coordenadas geológicas para planos: A) inclinados, B) verticais e C) horizontais (Segundo Loczy & Ladeira, 1976).
Em diversas situações práticas tem-se mergulhos aparentes de feições planares segundo variadas direções (Fig. 10)
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Um mapa é uma representação, no plano horizontal, das informações geológicas de uma determinada área. Um mapa representa o projeção dessas informações sobre um plano horizontal.
Tem-se diversos tipos de mapa de interesse para o aluno de geologia:
Mapas Topográficos : são aqueles que mostram as características topográficas de uma determina área. Para tanto são utilizadas as curvas de nível, que representam linhas que unem pontos de mesma cota topográfica (Fig.19)
Como cota topográfica entende-se a distância na vertical do ponto considerado até uma base de referência (datum), normalmente considerada o nível do mar local.
Para se obter o mapa de curvas de nível procede-se como mostrado na Figura
- As curvas de nível representam projeções, no plano horizontal, das linhas de interseção da topografia com planos horizontais imaginários tomados em intervalos de cota específicos.
Fig. 19 - Exemplo de um mapa topográfico.
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Fig. 20 - Esquema de mapa topográfico obtido de um bloco diagrama (Segundo Loczy & Ladeira, 1976)
Mapas Estruturais : são aqueles que mostram as principais feições estruturais de uma determinada área (Fig. 21), independentemente de outras informações geológicas.
Mapas Geomorfológicos : são mapas que mostram as principais características geomorfológicas de determinada área, incluindo formas de relevo, aspectos das bacias de drenagem, etc.
Mapas de Ocorrências Minerais : mostram as principais ocorrências minerais de uma área.
Mapas Geológicos : são aqueles que mostram as informações geológicas de uma área, incluindo, principalmente as unidades litológicas e/ou estratigráficas (Fig.
* De interesse especial para os objetivos desse estudo são os mapas topográficos, estruturais e geológicos.
1.2- Seções
1.2.1- Seções Topográficas
Seção ou perfil topográfico é a representação das características topográficas de um local no plano vertical. Normalmente é construindo a partir de um corte vertical sobre mapas topográficos conforme ilustram as Figuras 23 e 24.
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Fig. 22 - Mapa geológico.
Fig. 23 - Esquema de construção de mapa topográfico.
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Fig. 24 - Esquema de construção de perfil topográfico.
Fig. 25 - Método de construção de seção geológica apartir de mapas.
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b) Topografia inclinada no mesmo sentido da camada
β L α e
Fig. 28 - Camada inclinada no mesmo sentido da inclinação da topografia.
c) Topografia e camadas inclinadas em sentidos contrários
β e α
Fig. 29 - Camada inclinada no sentido oposto à inclinação topográfica.
Profundidades
a) Terreno horizontalizado
Fig. 30- Exemplo de terreno horizontalizado.
b) Terreno com inclinação em sentido oposto à camada
A L β p M B
C
Fig. 31 - Camada inclinada no sentido oposto à inclinação topográfica.
e = L Sen ( α - β )
e = L Sem ( α + β )
P
A L B
α
P = L tg α
α
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P = AB + BC
AB = L Sem β
MB = L Cos β
BC = MB tg α
BC = L Cos β Tg α
c) Terreno com a mesma inclinação da camada
A
B L α
P
C
Fig. 32 - Camada inclinada no mesmo sentido que a topografia
P = AC - AB
AB = L Sen β
AC = MB tg α
MA = L Cos β
AC = L Cos β tg α
P = L Cos β tg α - L Sen
1.4- Atitude de camadas em mapas
Para se determinar a atitude de uma feição estrutural planar em um mapa geológico parte-se, inicialmente, para a determinação de sua direção. Para tanto, utiliza-se a definição de que a direção de um plano representa uma linha horizontal contida no plano considerado. Em um mapa geológico, para de encontrar uma linha horizontal de uma superfície basta se encontrar dois pontos, pertencentes a essa superfície e que estejam sobre curvas de nível de mesmo valor (Fig. 33)
P = L (Sem β + Cos β tg α )
β
P = l (Cos β tg α - Sen)
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Fig. 36 - Esquema de construção de mapas de contorno estrutural
Pode-se construir mapas de contorno estrutural que possibilitará interpretações de estruturas geológicas em mapas (Fig. 37)
200m 300m 400m 100
200
Fig. 37 - Mapa de contorno estrutural, mostrando um sinforme assimétrico, com eixo na direção NW - SE
N
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Para se determinar o mergulho do plano no mapa, traça-se duas linhas de contorno estrutural para a mesma superfície e, geométrica ou graficamente, determina-se o mergulho (Fig. 38) d
e
Tg α = d/e , onde
d = distância, na escala do mapa, equivalente a diferença de cota
entre as duas linhas de contorno estrutural;
e = menor distância entre as duas linhas de contorno estrutural;
α = ângulo de mergulho da superfície
Figura 38 - Determinação do ângulo de mergulho de uma superfície.
Cap. 05- Problema dos 3 Pontos
O problema dos 3 pontos constitui uma técnica bastante útil na resolução de diversos problemas de geologia estrutural.
Suponha que seja necessário se determinar a atitude de uma camada geológica e suas linhas de afloramento em um mapa com curvas de nível. Será necessário que se conheça as cotas de, pelo menos, 3 pontos diferentes.
A (400m)
400m
B(300m) 300m
C(200m)
200m Fig. 39 - Determinação da direção de uma camada pelo problema dos 3 pontos.
200m
400m
O ângulo de mergulho pode ser obtido graficamente, através do desenho da Figura 38, em escala, lendo-se diretamente o
valor angular α
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Cap. 02 – Projeção Estereográfica
2.1- Introdução
A projeção estereográfica constitui um processo gráfico que, através de diagramas especiais, permite a representação (locação) de elementos estruturais, principalmente retas e planos, para que posteriormente possam ser determinadas suas relações geométricas.
Esse tipo de projeção tem diversas aplicações no campo da geologia estrutural, constituindo-se um método prático de representar, no plano, elementos planares e lineares situados no espaço, com preservação de suas relações angulares.
2.2- Fundamentos Básicos
Considerando-se uma esfera de raio R, conforme a mostrada na Figura 01, por
cujo centro O passe um plano não horizontal π (Pi). A interseção desse plano com a
esfera descreve um círculo de raio R e diâmetro AB. A reta AB representa, também, a
direção do plano π. O plano equatorial (PE) divide ao meio o círculo de interseção
entre o plano π e a esfera de referência.
Figura 01 – Elementos fundamentais dos fundamenmtos da Projeção Estereográfica.
Eliminando-se o hemisfério superior da esfera de referência e imaginando um observador postado no ponto V, a uma distância R verticalmente acima do centro O (Fig. 02), o semicírculo formado pela interseção do plano com a esfera será visualizado pelo observador segundo o arco AB, projetado no plano equatorial.
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Cada ponto do semicírculo 1,2,3 etc., será projetado no plano equatorial segundo os pontos 1’, 2’, 3’, etc. Diz-se, então, que o arco AB representa a projeção estereográfica do plano considerado e a linha AB corresponde à direção do plano.
Figura 02 – Projeção estereográfica do plano π sobre o plano equatorial da esfera.
Se imaginarmos o plano π com seu ângulo de mergulho diminuído, o que
aconteceria com o arco que representa sua projeção estereográfica? Com certeza se aproximaria mais da periferia do plano equatorial!
Se acontecesse o oposto, um aumento do ângulo de mergulho do plano, o arco que representa sua projeção seria mais fechado , até que, ao ser atingido um ângulo de 90 o^ , o arco estaria restrito à própria reta AB.
Da mesma forma, se o ângulo de mergulho do plano fosse gradualmente reduzido, o arco de sua projeção se aproximaria mais e mais da borda do plano equatorial, até ser confundido com o próprio, ao ser atingido o valor de mergulho igual a zero.
A Figura 03 mostra a projeção de todos os planos que possuem direção AB e que mergulham de 10 em 10 graus para direita e esquerda.
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Existem vários tipos de rede estereográfica para serem utilizadas em geologia estrutural, as mais comuns delas são as redes de Wulff (Fig. 06) e a rede de Smith- Lambert ou rede de igual área (Fig. 07)
Figura 06 – Rede de Wulff.
Figura 07 – Rede de Igual Área
A rede de igual área é mais apropriada para a representação de feições lineares e planares de forma estatística, onde tem-se interesse na distribuição desses elementos na área do diagrama. A rede de Wulff, por sua vez, é mais utilizada para exercícios de relações angulares.
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Resta, agora, aprender a utilizar a rede estereográfica, na plotagem de elementos estruturais.
Antes que se comece a manipular a rede de projeção, faz-se necessário que se lembre das nomenclaturas utilizadas para representar planos e retas.
1.3- Atitude de Feições Planares
A atitude de uma feição planar é a sua representação espacial, através de suas coordenadas geológicas e pode ser expressa através de sua direção , seu mergulho e do sentido do mergulho.
Fig. 08 - Desenhos ilustrativos da atitude de uma feição planar. A) Afloramento ilustrando, em pontilhado, a direção do plano, enquanto a seta indica o sentido do mergulho. B) Bloco diagrama mostrando geometricamente a relação entre a direção e o mergulho (ângulo α ) , e na parte inferior a representação em mapa. C) Modo de traçar no mapa, em referência ao norte, o símbolo da direção e do mergulho de um plano (Segundo Loczy & Ladeira, 1976)
Direção de um plano ⇒ é a orientação em relação ao norte de uma linha resultante da interseção desse plano com um plano horizontal imaginário. Representa o orientação de uma linha horizontal contida no plano em questão (Fig. 08).
Mergulho de um plano ⇒ é o ângulo diedro entre o plano em questão e um plano horizontal. Esse ângulo deve ser tomado perpendicularmente à direção do plano. A linha de mergulho representa a linha de maior declive do plano considerado (Fig. 08)
