Quebra Pedras: ZONA DE CISALHAMENTO DÚTIL

As falhas e as zonas de cisalhamento são estruturas próximas entre si. Tanto umas como outras são estruturas de deformação localizada, envolvem deslocamento paralelo às paredes e tendem a crescer em espessura e comprimento em função do acúmulo de deslocamento.

Para Fossen (2012), uma zona de cisalhamento é uma zona tabular onde a deformação é notavelmente maior que a deformação nas rochas ao seu redor. Essa definição não faz restrição aos mecanismos de deformação em microescala. Assim, uma zona de cisalhamento pode conter alguns elementos (grãos minerais, lentes, camadas) que se deformam de modo plástico e outros que se deformam de modo rúptil simultaneamente, ou todo o conjunto pode deformar-se de modo plástico ou rúptil. Os mecanismos de deformação dependem da temperatura, pressão reações metamórficas, cimentação, taxa de deformação e quantidade de fluidos disponíveis, além da distribuição dos minerais e de suas propriedades ao longo da zona.

No regime predominantemente rúptil da crosta superior, os mecanismos de deformação rúptil são dominantes e, portanto, a deformação é caracterizada por fluxo cataclástico, envolvendo microfraturamento, deslizamento friccional em limites de grãos e rotação rígida de fragmentos de grãos. Em areia e em arenito pouco cimentado em níveis crustais rasos, as zonas de cisalhamento podem desenvolver-se por fluxo granular, que envolve reorganização friccional de grãos sem que estes se fraturem. Enquanto essa deformação ocorrer em uma zona de espessura finita, é possível classificar tal zona como uma zona de cisalhamento, ou como banda de deformação por cisalhamento, se ocorrer em amostra de mão. As zonas de cisalhamento formadas predominantemente por mecanismos de deformação rúptil são denominadas zonas de cisalhamento rúptil ou zonas de cisalhamento friccional. Falhas mais bem desenvolvidas, com núcleos e zonas de dano, podem ser consideradas como membros extremos do espectro de variação das zonas de cisalhamento. Entretanto, a maioria dos geólogos prefere o termo falha ou núcleo de falha para se referir a descontinuidades rúpteis que cortam de modo abrupto os maciços rochosos.

Em níveis crustais mais profundos, no regime plástico, os mecanismos de deformação plástica passam a ter maior efeito. Se houver predomínio de mecanismos de deformação plástica, formam-se zonas de cisalhamento dúctil ou zonas de cisalhamento plástico. Na zona de transição rúptil-dúctil, que pode abranger um amplo intervalo de profundidade, formam-se as zonas de cisalhamento rúptil-dúctil. A maioria das zonas de cisalhamento dúctil contém elementos rúpteis, como porfiroclastos fraturados de feldspato ou granada, a menos que a temperatura seja muito alta.

A figura acima é um modelo simplificado, segundo Fossen (2012), da conexão entre as falhas, que normalmente se formam na crosta superior, e as zonas de cisalhamento dúctil. A transição é gradual e denominada transição rúptil-plástica. Sua profundidade depende do gradiente térmico e da composição mineralógica da crosta. Em rochas graníticas, essa profundidade normalmente é de 10 a 15 km.

Fossen (2012) questiona o uso do termo zona de cisalhamento dúctil, considerando-o ambíguo, porque ductilidade e plasticidade não são sinônimos. Uma zona de cisalhamento dúctil poderia ser formada por mecanismos de deformação rúptil em microescala; sendo assim, este autor prefere o termo zona de cisalhamento plástico, para as deformações em regime plástico.

Arthaud (1998) usa o termo zonas de cisalhamento dúctil (ZCD), considerando-as como equivalentes profundos das falhas, das quais, em muitos casos, elas constituiriam o prolongamento natural. A principal diferença é que, nas zonas de cisalhamento dúctil, o deslocamento relativo dos blocos não acontece ao longo de um plano de ruptura, mas de uma faixa, mais ou menos estreita, deformada plasticamente.

Para Arthaud (1998), uma ZCD é uma faixa estreita de rochas, deformada de maneira plástica, onde o mecanismo principal da deformação é o cisalhamento simples (rotacional, não coaxial e com esforços paralelos à área do corpo), em regime de deformação plana (estiramento em uma das direções, encurtamento em outra direção, terceira direção sem deformação), separando dois compartimentos menos deformados e que apresentam um deslocamento relativo.

A figura abaixo mostra uma zona de cisalhamento ideal deformando uma malha com dois planos marcadores e marcadores circulas. Note que os quadrados da malha e os marcadores planos mudam de atitude e de espessura ao longa da zona. A deformação é máxima na parte central da zona de cisalhamento (FOSSEN, 2012).

As ZCD podem ser observadas em qualquer escala, do milímetro à escala continental, com rejeitos extremamente variáveis, podendo atingir centenas de quilômetros. Existem zonas de cisalhamento em regime extensional, compressional e transcorrente.

As terminologias adotadas são as mesmas das falhas (por exemplo: zona de cisalhamento dúctil transcorrente dextral normal, zona de cisalhamento dúctil com separação normal etc.). A nomenclatura dos rejeitos é também idêntica à das falhas.

As ZCD variam de milímetros a centenas de quilômetros

Embora a deformação na zona de cisalhamento possa ser homogênea, não é geralmente o caso e é possível observar uma gradação da deformação do domínio menos deformado até o domínio mais deformado.

Variação da deformação nas ZCD

A distribuição da deformação é geralmente heterogênea: alternam-se faixas com intensidades de deformação extremamente variáveis, às vezes de maneira brusca.

Resumo das principais características das ZCD

• São zonas tabulares de deformação da crosta.

• Ocorrem em todas as escalas, desde a milimétrica até aquela cortando toda a crosta e envolvendo centenas de quilômetros de desligamento.

• Como as falhas, tendem a envolver grande quantidade de movimentos paralelos ao plano de cisalhamento (cisalhamento simples), mas também podem ser influenciadas por outros tipos de deformação.

• As ZCD de acentuada deformação plástica desenvolvem feição milonítica.

• Também como as falhas, podem ser reversas, normais, transcorrentes ou mostrarem desligamentos oblíquos.

• Tendem a exibir mergulhos menores que as falhas (exceto as transcorrentes).

Feições características das ZCD

A foliação é a feição fundamental das zonas de cisalhamento dúctil, conseqüência principalmente da plasticidade cristalina e da rotação de minerais. A foliação na ZCD não difere, basicamente, da xistosidade desenvolvida na maior parte das rochas metamórficas deformadas.

A intensidade da deformação, às vezes muito elevada nestas zonas, pode provocar uma recristalização dinâmica importante, levando a uma drástica redução do tamanho dos grãos. Esta xistosidade é, às vezes, chamada de foliação milonítica.

Quanto mais intensa a deformação, mais o plano de foliação (S) se aproxima do plano de cisalhamento C (quando a deformação é pouco intensa, a foliação, pouco visível, forma um ângulo de cerca de 35/40º com C).

As lineações de estiramento são uma das feições mais características das zonas de cisalhamento dúctil. A deformação é geralmente plana, gerando planos lineares (tectonitos L/S). O estiramento pode ser extremamente importante, registrado na forma de lineações minerais e de alongamento.

O plano C, ou plano de cisalhamento, geralmente não é materializado, a não ser nos domínios de maior intensidade da deformação onde a foliação passa a ser paralela à ZCD, conforme se observa na figura abaixo.

Em certos casos, como na foto abaixo, quando a deformação é intensa e nos domínios onde o ângulo entre S e C está em torno de 10 a 15º, podem aparecer pequenos planos de cisalhamento paralelos ao plano C.

Nas ZCD, as dobras são frequentes, mas não necessárias e nem rítmicas. De maneira geral, apresentam tendência em ter seus eixos paralelos ao eixo X do elipsóide de deformação, fato evidenciado pelo paralelismo frequente dos eixos de dobras e da lineação de estiramento.

Em outros casos, apresentam eixos curvos ou mesmo uma forma cônica (dobras em bainha).

A progressão da deformação faz com que as dobras, que representam uma heterogeneidade dificultando a deformação global da ZCD, tendem a serem recortadas pela própria evolução da xistosidade, conforme se pode observar nas imagens seguintes, sobrando apenas charneiras intrafoliais ou sendo totalmente eliminadas.

Nas ZCD que apresentam deformação extremamente elevada, as dobras são raras ou mesmo ausentes.

Esquema das principais feições nas ZCD

Rochas Metamórficas nas ZCD

Nas zonas de falha, o trituramento de fragmentos da rocha encaixante pode levar, por processos rúpteis, a uma forte redução generalizada de granulação e a formação de rochas características, as rochas cataclásticas.

No caso da zona de cisalhamento, a redução da granulação é decorrente principalmente de processos dúcteis, em particular a recristalização dinâmica (concomitante com o processo de deformação), e se processa não às custas de fragmentos de rochas, mas sim de minerais. Esses processos levam à formação de rochas mais ou menos finas onde alguns restos arredondados de minerais (às vezes chamados de clastos, apesar do processo deformacional diferente) flutuam numa matriz fina foliada.

Metamorfismo dinâmico (cataclástico) - este tipo de metamorfismo é caracterizado por pressão elevada e temperaturas que podem variar de baixas a altas. Está associado a zonas de falhas ou cisalhamentos, onde blocos crustais são pressionados uns contra os outros. A área de abrangência deste tipo de metamorfismo é função direta da intensidade do falhamento, podendo afetar rochas de composição e origem distintas. Tipos de rochas formadas nas ZCD: milonitos.

Milonito é uma rocha metamórfica bandeada ou laminada na qual a textura original da rocha-mãe é destruída por intenso cisalhamento dentro de uma zona falha. O termo milonito, de acordo com Fossen (2012), é aplicado atualmente a rochas fortemente deformadas, que passaram por redução de sua granulação em decorrência de deformação plástica, ao passo que o termo cataclasito é usado quando o fluxo cataclástico é dominante. A catáclase pode ocorrer durante a milonitização, se o feldspato for fragmentado em uma matriz onde o quartzo foi plasticamente deformado, por exemplo.

Foliação milonítica definida pela forte recristalização de quartzo e feldspato de granitos deformados (a) da Faixa Sergipana e (b) do oeste Australiano.

Os milonitos são separados em três subgrupos, dependendo de quanto da matriz original permanecer intacta (não recristalizada):

- protomilonito: <50% matriz (cristais neoformados);

- milonito: 50% a 90% matriz;

- ultramilonito: >90% matriz (cristais neoformados).