Zona de cisalhamento
Uma zona de cisalhamento é uma área significativa de descontinuidade tectônica na crosta terrestre e no manto superior . Sua criação pode ser rastreada até um processo de deformação não homogêneo , cuja energia está concentrada em superfícies de falha planas ou ligeiramente curvas. As áreas intermediárias (crostas) permanecem relativamente não afetadas por deformações maiores. Devido aos movimentos de cisalhamento do meio circundante, mais rígido, um componente rotacional não coaxial pode ser induzido em zonas de cisalhamento. Como essas descontinuidades geralmente ocorrem em profundidades diferentes, elas criam uma ampla gama de rochas diferentes . As zonas de cisalhamento ocorrem na superfície da Terra como falhas tectônicas fracionárias .
Introdução geral
Uma zona de cisalhamento é uma área de deformação muito forte (com uma alta taxa de deformação ) cercada por rochas com deformação muito menos finita . A proporção entre comprimento e largura é maior que 5: 1.
As zonas de cisalhamento formam um amplo continuum de estruturas geológicas . Eles variam de zonas de cisalhamento frágil ( falhas ) por zonas de cisalhamento frágil-dúctil e zonas de cisalhamento dúctil-dúctil a zonas de cisalhamento puramente dúcteis . Em zonas de cisalhamento frágeis, a deformação é concentrada em uma superfície de fratura estreita entre blocos de rocha adjacentes, enquanto a deformação em zonas de cisalhamento dúctil se estende por uma área mais ampla e varia continuamente em resistência entre os blocos não deformados. Entre esses dois membros finais do contínuo medeiam os estágios intermediários das zonas de cisalhamento frágil-dúctil e dúctil-frágil, que representam formas mistas dos dois membros finais.
Esse continuum estrutural reflete os vários mecanismos de deformação na crosta terrestre - desde a deformação por fratura frágil na ou próximo à superfície até o fluxo dúctil e viscoso com profundidade crescente. Quando a zona de transição frágil-dúctil é alcançada , os mecanismos de deformação dúctil se instalam pela primeira vez. A transição não ocorre abruptamente, mas é distribuída por uma faixa de profundidade mais ampla, na qual a fratura frágil e o fluxo dúctil ocorrem juntos. A principal razão para isso está na estrutura das rochas na região crustal, que geralmente são compostas por vários tipos diferentes de minerais com comportamento de deformação diferente. Por exemplo, o comportamento dúctil do quartzo se instala muito mais cedo (isto é, a uma temperatura mais baixa) do que o dos feldspatos . Diferenças na litologia, tamanho do grão e estrutura dada, conseqüentemente, determinam um comportamento reológico diferente . Mas fatores puramente físicos também influenciam a transição frágil-dúctil:
- Profundidade geotérmica e, portanto, a temperatura predominante .
- Pressão (constrição e pressão da água dos poros).
- Taxa de deformação geral.
- Alinhamento do campo de tensão.
De acordo com o modelo de Scholz, uma crosta composta por quartzo e feldspatos (com gradiente geotérmico típico do sul da Califórnia) se estabelece em mecanismos de deformação dúctil a uma profundidade de cerca de 11 quilômetros e 300 ° C. A zona de transição então se estende até uma profundidade de cerca de 16 quilômetros, a temperatura predominante lá é de cerca de 360 ° C. Abaixo de 16 quilômetros, ocorrem apenas deformações puramente dúcteis.
A zona sismogênica , ou seja, a faixa de profundidade em que ocorrem terremotos comuns , permanece limitada à área frágil, a chamada esquizosfera . Depois de cruzar a zona de transição, a plastosfera segue . A camada sismogênica é caracterizada por verdadeiros cataclasitos . Geralmente começa a uma profundidade de 4 a 5 quilômetros abaixo de uma transição de estabilidade superior . Quase nenhuma fonte de tremores pode ser identificada acima dele. A camada sismogênica se estende a uma profundidade de 11 quilômetros. Grandes terremotos podem, entretanto, atingir a superfície da terra e entrar na zona de transição, às vezes até na plastosfera.
Rochas características
Os processos de deformação que ocorrem nas zonas de cisalhamento são responsáveis pela formação de diferentes estruturas e composições minerais. Estes refletem as condições prevalecentes de pressão e temperatura (caminho pT) durante a deformação e também documentam o respectivo sentido de movimento, o comportamento do fluxo e a sequência cronológica específica das deformações. As zonas de cisalhamento são, portanto, de grande importância para a compreensão da história geológica dos terranos .
Normalmente, os seguintes tipos de rochas são encontrados em zonas de cisalhamento à medida que a profundidade aumenta:
- Rochas disjuntas produzidas por falhas (linhas de falha, brecha de falha).
- Rochas de falha conectadas ( brechas e cataclasitos ).
- Pseudotaquilites vítreos .
Tanto as linhas de falhas quanto os cataclasitos são causados por abrasão em falhas frágeis e geradoras de terremotos.
- Milonita Foiled (Filonita).
- Tira gnaisse
Os primeiros milonitos aparecem quando o comportamento de deformação dúctil começa na zona de transição. Eles são por adesivo (processos de desgaste Engl. Desgaste adesivo ) emergido. Os pseudotaquilitos também podem se desenvolver na zona de transição, mas desaparecem quando as condições faciais de ardósia verde são atingidas, de modo que, em última análise, apenas os milonitos são encontrados. Os gnaisse listrados são milonitos de alto grau das profundidades mais baixas das zonas de cisalhamento dúctil.
Direção do movimento e sentido do movimento em zonas de cisalhamento
A sensação de movimento nas zonas de cisalhamento (direita ou esquerda) pode ser determinada com base em estruturas macroscópicas e inúmeras estruturas microscópicas. Os principais indicadores são blindagem (vergões, sulcos e crescimento mineral) e também extensão e linhas lineares minerais. Eles mostram a direção do movimento. A sensação de movimento pode então ser determinada por meio do deslocamento em estruturas como camadas ou corredores . A curvatura de estruturas planas (espalhamento) como estratificação ou foliação na direção da zona de cisalhamento também é um indicador confiável de movimento.
Staggered Fiederspaltensysteme característico de zonas de cisalhamento dúctil-frágil, e dobras vestibulares (engl. Dobras da bainha ) são igualmente indicadores de movimento macroscópico.
As seguintes estruturas podem ser citadas entre os indicadores microscópicos:
- Sombras de impressão assimétricas
- Dobras assimétricas
- Foliação
- Armazenamento de telha ( imbricações )
- Alinhamento de grade preferido ( orientação preferencial de rede inglesa - LPO)
- Porfiroclastos (revestidos e dotados de asas)
- Peixe mica ( peixe de foliação)
- Puxar aparts
- Estruturas distritais (estruturas Engl. Quarterback )
- Scherbandschieferung ( Clivagem de cinto de cisalhamento inglês )
- Sobreposições ( passo em inglês )
Largura das zonas de cisalhamento e deslocamento lateral resultante
A largura das zonas de cisalhamento individuais pode variar de tamanho de grão a quilômetros. As zonas de cisalhamento, que percorrem toda a área da crosta, têm até 10 quilômetros de largura. O deslocamento lateral que ocorreu neles varia de várias dezenas de quilômetros a mais de cem quilômetros.
Zonas de cisalhamento frágeis (falhas) geralmente aumentam com a profundidade. O mesmo efeito também é obtido aumentando o deslocamento lateral.
Amolecimento de deformação e comportamento dúctil
A marca registrada das zonas de cisalhamento é uma taxa aumentada de deformação, que, no entanto, permanece limitada a uma área limitada da rocha. Portanto, a rocha pode reagir vividamente nesta área, uma espécie de Deformationserweichung ( amolecimento de tensão inglês ) deve ter ocorrido. Os seguintes processos podem contribuir para o amolecimento da rocha:
- Redução do tamanho do grão.
- suavização geométrica.
- amolecimento relacionado à reação.
- amolecimento induzido por líquido.
Um aumento na ductilidade deve ocorrer sem comportamento de fratura, a fim de garantir a deformação de fluxo contínuo. Os seguintes mecanismos de deformação (no nível de tamanho de grão) garantem isso:
- Fluência de difusão (vários tipos).
- Deslocamento de deslocamento (vários tipos).
- Recristalizações que ocorrem sintectonicamente.
- Processos de solução de impressão.
- Deslocamentos de contorno de grão (superplasticidade) e reduções de área de contorno de grão.
Ocorrências e exemplos de zonas de cisalhamento
Como as zonas de cisalhamento podem atingir muito profundas, elas são encontradas em todas as fácies metamórficas . Zonas de cisalhamento frágeis (falhas) estão presentes em toda a crosta superior. As zonas de cisalhamento dúctil começam na área de ardósia verde e, portanto, estão vinculadas a terrenos metamórficos.
As zonas de cisalhamento ocorrem nas seguintes situações geotectônicas:
- Deslocamentos horizontais produzidos sob cisalhamento - mais ou menos verticais:
- Perturbações geradas sob compressão - mais ou menos horizontal:
- dobras deslizantes viradas (lado inferior).
- Zonas de subdução .
- Cruzamento de teto (lado inferior)
- Perturbações geradas em expansão - mais ou menos horizontal:
- Cisalhamento (por exemplo, em complexos de núcleo metamórfico)
As zonas de cisalhamento não estão vinculadas a um tipo de rocha nem a um período de tempo específico. Eles geralmente não aparecem individualmente, mas formam redes interligadas fractais , que em seu treinamento fornecem informações sobre o sentido de movimento predominante em um terreno.
Bons exemplos de zonas de cisalhamento do tipo deslocamento lateral são a Zona de cisalhamento Armorican do Sul , bem como a Zona de cisalhamento Armorican do Norte na Bretanha e a Falha da Anatólia do Norte na Turquia . As zonas de cisalhamento do tipo Transform são a falha do Mar Morto em Israel , a Falha de San Andreas na Califórnia e a Falha Alpina na Nova Zelândia . Um exemplo do tipo de teto é Moine Thrust, no noroeste da Escócia . A zona mediana no Japão é uma zona de subducção fóssil. Cortes do tipo complexo do núcleo são muito comuns no sudeste da Califórnia; B. a falha de destacamento de Whipple Mountain . Um exemplo de grandes zonas de cisalhamento interconectadas é a zona de cisalhamento Borborema no nordeste do Brasil .
importância
A importância das zonas de cisalhamento reside em seu tamanho. Normalmente, essas zonas de fraqueza percorrem toda a área da crosta até o Moho e podem até chegar ao manto superior. As zonas de cisalhamento podem estar em movimento por longos períodos de tempo e, portanto, muitas vezes também mostram vários estágios que se sobrepõem no tempo. O material pode ser transportado para cima ou para baixo em zonas de cisalhamento. O reagente mais importante aqui é sem dúvida a água , com a qual uma grande variedade de íons dissolvidos circulam pelas zonas fracas. Uma consequência significativa é a mudança metassomática nas rochas hospedeiras. Mesmo o enriquecimento metassomático de rochas no Manto Superior pode, em última análise, ser rastreado até zonas de cisalhamento.
As zonas de cisalhamento podem hospedar mineralizações economicamente valiosas; o melhor exemplo disso são os depósitos de ouro significativos do Pré - cambriano , que estão diretamente ligados a zonas de cisalhamento (exemplos: minas de ouro no Cráton Superior , Canadá e no Cráton Yilgarn na Austrália Ocidental ) .
literatura
- Cornelis W. Passchier, Rudolph AJ Trouw: Microtectonics. Springer, Berlin et al., 1996, ISBN 3-540-58713-6 .
- John G. Ramsay, Martin I. Huber: As Técnicas de Geologia Estrutural Moderna. Volume 2: Dobras e fraturas. Academic Press, London et al., 1987, ISBN 0-12-576902-4 .
- Christopher H. Scholz: A mecânica dos terremotos e falhas. Cambridge University Press, Cambridge et al. 1990, ISBN 0-521-33443-8 .
Evidência individual
- ^ John G. Ramsay, Martin I. Huber: As técnicas da geologia estrutural moderna. Volume 2: Dobras e fraturas. Academic Press, London et al., 1987, ISBN 0-12-576902-4 .
- ^ Christopher H. Scholz: A mecânica dos terremotos e da falha. Cambridge University Press, Cambridge et al. 1990, ISBN 0-521-33443-8 .