FALHAS EM ROCHA

As falhas são a expressão fundamental da atividade tectônica no nível estrutural superior, onde as rochas apresentam comportamento frágil. Elas estão associadas tanto ao regime compressional como extensional ou transcorrente. Em certos casos, podem afetar até o domínio dúctil da crosta, respondendo por deformações rápidas das rochas. Neste domínio crustal profundo, elas podem também permitir acomodar problemas geométricos ligados ao dobramento (como o encurvamento relativo maior da parte interna de uma dobra em relação à parte externa).

Falhas são superfícies ou zonas estreitas onde as rochas estão quebradas ou deslocadas. Elas são caracterizadas por apresentarem movimento paralelo à superfície de fratura (ruptura). Esta superfície, plana ou curva, é chamada plano de falha ou superfície de falha.

Quando a superfície do plano de falha é perfeitamente polida, as vezes brilhosa, este plano recebe o nome de espelho de falha. As massas rochosas separadas pelo plano de falha são os blocos de falha ou compartimentos de falha. O bloco geometricamente acima do plano de falha é o bloco superior, também chamado de capa ou teto. O bloco geometricamente abaixo do plano de falha é o bloco inferior, também chamado lapa ou muro.

No caso de falhas com plano vertical, esta terminologia não se aplica. Neste caso, a identificação dos compartimentos é feita usando os pontos cardeais (ex.: bloco NE, bloco S etc.).

É muito comum a superfície do plano de falha apresentar um aspecto estriado, em função do atrito entre os blocos, da presença de elementos estirados ou do crescimento fibroso de determinados minerais (como, p.e., calcita ou quartzo). As estrias, geralmente lineares, indicam a direção relativa do movimento dos blocos. Quando há uma rotação do plano de falha, as estrias geralmente estão encurvadas.

O ângulo (medido com transferidor) entre a direção do plano de falha e a estria é o pitch da estria.

O rejeito da falha caracteriza o movimento relativo dos blocos e corresponde à distância que separa dois pontos, situados em blocos opostos, que se encontravam inicialmente juntos. Este rejeito, ou rejeito verdadeiro (net slip) nem sempre pode ser determinado no campo. As figuras a seguir mostram a decomposição do rejeito segundo os planos horizontal, plano vertical paralelo à direção da falha e plano vertical perpendicular à direção da falha.

As falhas são classificadas como inversa, normal ou transcorrente, conforme o sentido do deslocamento. A cada regime tectônico pode ser associado um tipo específico (mas não exclusivo) de falha. Veja a ilustração abaixo.

- ao regime compressional correspondem as falhas inversas, caracterizadas por um movimento relativo de subida do bloco superior. Estas falhas são, as vezes, chamadas de falhas de cavalgamento. Elas provocam um encurtamento crustal associado a um espessamento. Teoricamente, elas apresentam mergulho de baixo ângulo (<45⁰).

Falha inversa

 - as falhas normais associam-se ao regime extensional e são caracterizadas por um movimento de descida do bloco superior. Eram antigamente chamadas de falhas de gravidade. Elas provocam um estiramento crustal, associado a um afinamento. Teoricamente, elas apresentam mergulho de alto ângulo (>45⁰);

- ao regime transcorrente (ou de cisalhamento) correspondem as falhas transcorrentes, caracterizadas por um movimento relativo direcional (paralelo à direção do plano de falha) dos compartimentos. Elas provocam um estiramento e um encurtamento da crosta em duas direções perpendiculares, mas não levam ao espessamento ou ao afinamento da crosta.

As falhas transcorrentes podem ser divididas em dois conjuntos: as falhas transcorrentes dextrais desligamento para a direita)  e sinistrais (desligamento para a esquerda). A figura acima é uma imagem aérea da Falha de Santo André, na Califórnia, com desligamento direito.

A determinação do nome a ser utilizado para uma determinada falha implica no conhecimento da direção exata e do sentido do movimento relativo dos compartimentos.

O texto acima foi extraído de: 

FOSSEN, Haakon. Structural Geology. Chapter 2 e-module. http://www.rc.unesp.br/igce/petro/estrutural/Geol_Estrutural_Unesp_RC/Links_uteis_files/02%20Deformation.swf.

ARTHAUD, Michel Henri. Elementos de Geologia Estrutural. http://geologico.blogspot.com.br/2012/10/apostila-elementos-de-geologia.html.

Nomenclatura das Falhas

A determinação do nome a ser utilizado para uma determinada falha implica no conhecimento da direção exata e do sentido do movimento relativo dos compartimentos. Esta determinação é impossível em duas dimensões e a figura abaixo mostra que uma falha transcorrente pode, num plano vertical, parecer uma falha vertical.

Falha transcorrente nos planos horizontal e vertical

Neste caso, utiliza-se o termo separação antes do nome da falha (no exemplo ao lado, falha transcorrente sinistral com separação vertical), para caracterizar que se trata de uma classificação visual da falha, baseada num rejeito aparente.

Terminologia complementar

É possível observar no perfil vertical à esquerda, que as falhas normais podem provocar a omissão de camadas enquanto que as falhas inversas podem provocar a sua duplicação. As primeiras são ditas subtrativas, as últimas sendo aditivas.

Falhas aditiva (a) e subtrativa (b)

As falhas que provocam uma diminuição global do comprimento das camadas paralelamente à estratificação são falhas contracionais e as falhas que provocam um aumento global do comprimento das camadas paralelamente à estratificação são falhas extensionais.

Falha extensional (Fonte: FOSSEN. Geologia Estrutural)

Quando uma falha inclinada recorta camadas também inclinadas, a falha é dita conforme (a) quando o seu plano e a camada mergulham na mesma direção, e contrária (b) quando eles mergulham em sentido oposto.

Falhas conforme (a) e contrária (b)

Falhas que apresentam uma rotação interna (que caracteriza o movimento relativo dos blocos) e externa (que caracteriza a rotação das camadas) idênticas são falhas sintéticas (b). Quando rotações interna e externa são de sentidos contrários, as falhas são antitéticas (a).

Falhas antitética (a) e sintética (b)

Determinação do sentido do movimento das falhas

A determinação da direção do movimento relativo dos compartimentos de falha é geralmente possível com a utilização das estrias. O sentido do movimento ao longo desta direção pode ser identificado utilizando-se vários indicadores. 

Os principais critérios que podem ser utilizados com esta finalidade estão representados nas figuras a seguir.

Deslocamento relativo de um marcador: é a situação mais simples. A determinação da direção do movimento relativo dos compartimentos de falha é geralmente possível com a utilização das estrias. O sentido do movimento ao longo desta direção pode ser identificado utilizando-se vários indicadores. Os principais critérios que podem ser utilizados com esta finalidade estão representados nas figuras a seguir.

Deslocamento de um marcador

Dobras de arrasto (ou drag folds)

Uma falha nos Grands Causses, em Bédarieux, França. O bloco esquerdo se move para baixo, enquanto o bloco direito se move para cima. A deformação das camadas da rocha à direita é provavelmente devida ao dobramento de arrasto.

As dobras de arrasto são feições que acompanham frequentemente falhas que afetam materiais de plasticidade limitada (p. ex. ao se aproximar da transição rúptil/dúctil). A deformação inicia-se por um encurvamento das camadas e evolui posteriormente para uma ruptura. A forma da dobra de arrasto caracteriza o sentido do deslocamento.

Tectóglifos: Na ausência dos dois critérios anteriores, são utilizadas feições associadas ao plano de falha: os tectóglifos ou marcas tectônicas. A literatura geológica é rica em exemplos destas feições; entretanto, elas são de observação às vezes difícil e de interpretação frequentemente ambígua. A observação de critérios diversificados em vários planos cogenéticos é recomendada para se chegar a conclusões seguras.

Os tectóglifos podem ser agrupados em várias famílias:

- marcadores ligados a irregularidades do plano de falha: geralmente, a superfície de falha não é perfeitamente lisa. Em certos casos, ela pode se apresentar mais ou menos escalonada, com degraus milimétricos a decimétricos. Esses degraus, dependendo da sua orientação, tendem a ser eliminados pelo deslocamento da falha ou, pelo contrário, a ser preservados. Passando o dedo ao longo das estrias, a superfície parece lisa quando o movimento do dedo é idêntico ao da falha e áspera quando ele se desloca em sentido oposto ao dos blocos de falha.

Frequentemente, os movimentos ao longo de planos irregulares provocam o aparecimento de aberturas, ou de zonas de superposição. As primeiras podem permitir a recristalização de lentes de minerais, muitas vezes fibrosos (quartzo, calcita, etc.); já, as zonas de superposição se transformam em zonas esmagadas ou são marcadas pelo aparecimento de estilólitos.

Os degraus podem corresponder não a irregularidades iniciais do plano de falha, mas a material arrancado do plano no decorrer do movimento. Os relevos assim formados têm geralmente uma forma característica, semi-elíptica (meia lua).

Em outros casos, enfim, os degraus podem ser formados a partir da torção da foliação da rocha quando ela apresenta uma certa obliqüidade em relação ao plano de falha. Nestas três situações, também, o aspecto dos degraus é característico do sentido do movimento.

- marcadores ligados à elementos estriadores: objetos duros (minerais, fragmentos de rocha) podem provocar uma estriação do plano de falha. O objeto pode continuar preso no sulco que ele cavou ou pode ser progressivamente triturado e eliminado. Nos dois casos, a forma do sulco é característica do sentido do movimento.

- fraturas de segunda ordem: associados aos planos de cisalhamento principais, desenvolvem-se frequentemente planos de cisalhamento de segunda ordem (Riedel e Skempton) e fendas de tração. A disposição destas feições, quando comprovadamente cogenéticas da falha, permite a delimitação do sentido do seu movimento.

Muitas outras feições podem ser utilizadas como indicadoras para o sentido de cisalhamento, sempre com o devido cuidado.

Este texto foi extraído de: ARTHAUD, Michel. Elementos de Geologia Estrutural. Fortaleza, 1998.