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Module 1: Introdução e Conceitos Básicos

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Olá a todos. Bem-vindo a este curso de Geologia Estrutural do NPTEL. Este curso está sendo oferecidopara os alunos de graduação e projetado adequadamente. As duas primeiras palestras, nós vamoscobrir a introdução e então lentamente vamos pular nos outros tópicos do assunto.Antes de entrar no curso real, teremos alguns parâmetros administrativos que nósseguiremos nesta palestra e então seguiremos. Por isso, antes de começar, eu sou seu instrutor.Meu nome é Santanu Misra. Sou um membro docente do Departamento de Ciências da Terra do IITKanpur.Sobre minha formação acadêmica, estudei Geologia na Universidade de Jadavpur. Eu tive meu diploma de Bacharelado, mestrado e também PhD grau da Universidade de Jadavpur. Depois eu me mudei paraETH Zurich na Suíça para um post doc, mais tarde eu me tornei um conferencista no mesmo instituto.aprendi principalmente a Deformação de Rock Experimental e trabalhei em deformação de temperatura de alta pressãocomportamento de rochas. Depois, me mudei para outro belo país chamado Nova Zelândia. O institutofoi o GNS Science. Trabalhei lá em terremotos e fenômenos de deslizamento de terra.Em 2015 resolvi voltar para a Índia e me juntei ao IIT Kanpur como membro docente. Meu interesse de pesquisainclui principalmente a deformação do rock experimental, a física do rock,geologia estrutural e tectônica. Ao longo deste curso ou até mesmo depois você pode entrar em contatome via este e-mail. Você também pode me ligar durante o horário do escritório e saber mais sobre minha pesquisa, meu grupo de pesquisa e outras atividades, você pode me seguir através da minha webpage.Saquib e Manab, estes dois são os TAs deste curso. Eles são assistentes de ensino.Ambos são meus alunos de PD. Eles são CSIR Senior Research Fellows em IIT Kanpur.Saquib se uniu em 2015 e Manab também. Saqib trabalha em petrologia de estrutura de Nagalandsequências de Ophiolite, e Manab trabalha na direção de física do rock e ele trabalha emaprimoramento de metano de carvão aprimorado via sequestro CO2. Sobre os materiais de estudo paraeste curso há n número de livros, há n n número de recursos online que vocêpode explorar.Eu particularmente recomendo estes quatro livros e poucos materiais online que serão úteispara este curso. E também derivo a maior parte dos materiais de estudo desses quatro livrose destes materiais online. O primeiro livro é o livro de Geologia Estrutural, Fundamentose Desenvolvimentos Modernos escrito pelo professor S K Ghosh que foi Professor em JadavpurUniversity, Kolkata. Este livro é pouco de nível avançado para um aluno de graduaçãomas as seções iniciais são escritas de uma maneira muito geral, de uma maneira muito científica para quese possa entender.O que eu gosto nesse livro, particularmente para os alunos da Índia, que os exemplosde estruturas geológicas são citados do continente indiano, ou diferentes campos indianos. Entãoportanto, se você for para o campo você pode ver essas estruturas e se relacionar. O segundo e terceiro livro dosão os dois clássicos.O segundo livro é Geologia Estrutural que é a segunda edição do Twiss and Moores.Ela cobre toda a abrangência da geologia estrutural. E o terceiro do Professor John Ramsay,Folding e Fracturing of Rocks é um clássico didático de geologia estrutural já considerado.É muito importante ter este livro na sua biblioteca e vale a pena ler livro.Quarto livro é relativamente novo no campo de geologia estrutural escrito pelo professor Fossen.O que eu gosto nesse livro é ele é escrito com exemplos de muitas aplicações; a linguagemé muito fácil de compreender e compreender. E o mais importante este livro tem fotografias de campo fantásticas, fotografias de campo coloridas e além deste, um CD de cortesiade ilustrações que são essencialmente úteis para entender diferentes características estruturais.Sobre materiais online, recomendo estes três. Assim, o primeiro é um livro didático em pdfpelo professor Ray Patrice, o segundo é nota de palestras do professor Jean-Pierre Burg.E a terceira é uma série de palestras do YouTube ministrada pelo professor Janos Urai de Aachen emAlemanha.Em todos esses três materiais você obterá excelentes ilustrações, textos muito simpáticos eparticularmente para a palestra do Professor Urai ’ ele tem dado muitos modelos analógicos e exercícios numéricosque serão úteis para você. Sem necessidade de mencionar, há n número de, háséries de materiais online que estão disponíveis.Você só tem que digitar online que o que você está procurando, basta digitar as palavras-chaveou a frase ou as frases e você obterá séries de sugestões do Google ou qualquer que seja o mecanismo de buscaque você usar e você pode descobrir o que você está procurando. Tenho certeza que você vaiconseguir. Se não, você é sempre bem-vindo para entrar em contato comigo ou com os dois assistentes de ensinodeste curso.Este é o modelo de curso deste curso de contorno deste curso de Geologia Estrutural.O curso foi desenvolvido principalmente seguindo os cursos gerais de graduação que está sendoseguido na Índia e globalmente. Portanto, é um curso de doze semanas. Inicialmente aprendamos emmenos nesta palestra e na próxima palestra, introdução e conceitos básicos de geologia estrutural. Em seguida, seguiremos os certos aspectos diferentes sequencialmente um depois de outro acobrir diferentes elementos estruturais, suas medidas, projeção estereográfica. Nósaprendemos sobre estirpe e estresse.Nós aprendemos sobre o mecanismo de rheologia e deformação de rochas, então lentamente iremos para as verdadeiras estruturas reais do rockque vemos no campo como foliação e linhagem, diferentes tiposde folds, seus mecanismos de formação, superposição de folds, então boudinagem e estruturas relacionadas,fraturas, articula tudo. Em seguida, passamos para o domínio dúctil que é a zona dúctilshear que é muito importante na geologia estrutural e em geral. E finalmente nós vamosterminar com algumas notas sobre mapeamento estrutural, resumir este curso e fazer algumas discussõespara os desenvolvimentos e estudos futuros. A pergunta que se deve fazer no próprio inícioé que, por que eu deveria estudar geologia estrutural?Pessoalmente eu gosto muito deste assunto. Vamos ver em claro que esse assunto fazvocê gostar de um detetive. Como se tem algo em sua mão, este é um quebra-cabeça. Você não tem nenhuma dica deo que aconteceu no passado. Então o seu desafio ou sua tarefa é, o que quer que você tenha na sua mão, apenas olhando para ele, observando-o, analisando-o, é preciso ir e entender o que temaconteceu no passado. Então de certa forma, esse é um trabalho muito desafiador e eu gosto muito de muito. Fora isso, você é claro que gostaria de perguntar quais são as oportunidades de trabalho,quais são os diferentes aspectos que, qual é o meu uso de estudar geologia estrutural emo contexto da sociedade atual do dia a dia? A resposta é ela é significativa.Então, se você é geólogo estrutural, sua demanda está em muitas indústrias e também certamente emacademia. Assim você pode ser recrutado ou você pode ser contratado se você for bom o suficiente em exploraçãoe indústrias de mineração. Você também pode ser contratado em empresas de mapeamento e pesquisa de litho-estruturais,engenharia de construção e análise estrutural de diferentes materiais de superfície e sub-superfície.Se você está interessado nisso, há muitas indústrias que estão envolvidas neste tipo de trabalhoe certamente estarão interessadas em contratá-lo.Para análise de risco natural, terremotos, deslizamentos de terra e etc., o seu emprego está asseguradose você for bom nisso. A hidrogeologia é também uma das áreas em que os geólogos estruturaisestão em alta demanda. E, fora isso, eu certamente posso me juntar na academia e no petróleoindústria e outros lugares onde você pode trabalhar em ciência e desenvolvimento de tecnologia.Como eu disse que a geologia estrutural é um assunto que desvenda o passado da terra, a históriada terra de uma certa maneira e não há uma imagem nítida disso. Temos que descobrircoisas o que temos hoje em nossa mão. Por isso, esses três termos, previsões, incertezase riscos estão de alguma forma muito associados a esse assunto. O que quer que você faça, você deveter algum tipo de previsão, algum tipo de risco e algum tipo de incerteza em suas discussõese em seus resultados. Por isso, sempre tenha isso em mente.Ok, então o que é geologia estrutural? Agora se você já ouviu este termo antes de então você deveter ouvido também estes dois termos que estão sendo sempre ditas ou sempre utilizados juntamente com a geologia estrutural. Uma é tectônica e outra é a geodímica. Agora estes três termos, geologia estrutural,tectônicos e geodynamics, sua origem vem do latim e das línguas gregas. Então estruturaé, vem da palavra latina struere que significa construção, tektos é uma palavra grega a partir da qualtemos esta palavra tectônica que significa construtor e então dunamis é uma palavra grega que significapoder ou força. Então você pode ver que se esses três termos, geologia estrutural, tectônicae geodynamics, bem geologia é ge que significa a terra. É também uma palavra grega.Então estes três termos como eu estava falando, geologia estrutural, tectônica e geodímica,estes três, de sua origem dessas três palavras podem sugerir a você que com a ajuda de,ou com essa ação de poder e força, como você pode construir algo e quem é o construtorpara isso? Por isso, a geologia estrutural é certamente tudo sobre poder, forças, construir algo.E se você aplicar energia e força, tem que se deformar, é preciso mover algo deum ponto para outro. Então cientificamente você pode finalmente concluir que o assunto estruturalgeologia juntamente com tectônicos e geodynamics preocupações em geral com a forma, ou sejaa geometria, os deslocamentos que são cinemáticos e forças so mecânicos em nossa terra e outroscorpos planetários.Agora curiosamente se você tem esses termos, geometria, cinemática e mecânica, você podecertamente compreender o fato de que o assunto é altamente interdisciplinar e é de fato.Nós tomamos assistência, ajudar e colaborar ativamente com pessoas da ciência material, mecânicaengenharia, física, ciência da computação e sensoriamento remoto. Dentro do guarda-chuva mais amplodas ciências da terra também colaboramos com geofísicos, petrologistas, ígneos, metamorfólicose domínios sedimentares. Nós também tiramos ajuda ativa de pessoas de pesquisa, e é claro que hoje em diatambém estamos levando pessoas da Geodesy a bordo. Portanto, essa natureza interdisciplinar deo sujeito o torna altamente amplo e na geologia geral faz dele um tópico completo da ciênciajuntamente com a física, química, matemática e biologia.Agora estes três assuntos ou que são comumente utilizados em conjunto, geologia estrutural, tectônicae geodynamics, estes três formam uma sub-disciplina muito coerente e interdependente de geologia.E juntamente com estes três tópicos, tentamos entender que como essas rochas, diferentesformações rochosas e sistemas terrestres em geral, crosta, litosfera, astenosfera so on deformare como eles se deformam via quais processos? Você pode entender quando você vê uma pedra queé deformada. Vamos aprender nesta palestra como olhar para uma rocha deformada. Ele contémmuitas informações. Um pedaço de rocha dá uma série de informações. Sua ideia oucomo geólogo ou geólogo estrutural em geral, seu objetivo é desvendar essas informaçõese utilizar essas informações para estudar diferentes processos que aconteceram no passado na terra, e também o que poderia acontecer no futuro.Então, vamos falar sobre esses três tópicos, geologia estrutural, tectônica e geodynamics, quais são esses? Se estes são diferentes, se são semelhantes ou se há alguma diferençaentão onde está essa, onde está a diferença? Bem esses tópicos individuais, geologia estrutural,tectônicos e geodynamics, do ponto de vista da ciência; do ponto de vista de abordagem elessão muito parecidos. Três desses assuntos tratam essencialmente do deslocamento, das forçase da cinemática, da geometria, da forma etc. Mas a diferença fundamental entre esses trêstópicos são as escalas de observação.Então a geologia estrutural geralmente nós estudamos em campo baseado, ela é uma disciplina baseada em campoe opera a partir de muito microescala, cerca de 100 microns ou menos a 100 metros ou no máximo1 ou 2 quilômetros. Assim, podemos dizer que a partir de um grão para o outcrop se você estuda rochas entãovocê está fazendo geologia estrutural, é claro no contexto da deformação. As ferramentas quesão usadas para estudar geologia estrutural incluem estudo de campo, isso é muito importante, experimentos de deformação de rochas; você pode fazer experimentos analógicos e modelos essencialmente numéricos.Em tectônicas contrárias é certamente uma grande escala. Como você pode ver a disciplina tectônica inteiraa disciplina é bem grande. Mas ele não envolve o que está acontecendo na parte inferior deestas placas. Trata-se apenas do movimento das placas, suas interações mútuas eassim por diante. Por isso, as tectônicas em geral trata de cerca de 100 metros a 1000 quilômetros em escala.Na geologia estrutural aprendemos que ela está abaixo de 100 metros. Por isso, a tectônica é certamenteum estudo de grande escala da geologia estrutural, você pode considerá-lo desta forma. As ferramentas que nósusamos aqui são novamente estudo de campo, você pode fazer trabalho de campo, você pode fazer experimentos analógicose pode fazer modelos numéricos.Geodynamics é o assunto que discute sobre as forças e processos que conduzema tectônica da placa e a deformação dos materiais dentro da terra. Assim, você podeconsiderar a convecção do manto, plumas etc. Assim como você pode imaginar a escala a partir de apenas,da tectônica de placas para onde as placas estão para o núcleo da terra ou no núcleomanto limite a escala é enorme. Assim é, ele opera na escala mais de 100 quilômetros.E não há como você fazer trabalho de campo no limite do manto core ou até mesmo cruzar mantolimite. Portanto, não há escopo de fazer trabalho de campo. Então, que ferramentas somos deixados com são experimentos analógicose modelos numéricos.Agora para estudar a geologia estrutural como eu estava falando, mesmo para, dentro do assunto de geologia estruturalalém de tectônica e geodímia, escala é algo que é muito importanteque você sempre tem que lembrar. Ou sempre ter que levar em conta qual é a escalaque você está olhando, qual é a escala de observação? E os geólogos estruturais fazem isso muito, muitofrequentemente. Eles saltam de uma escala para outra.Olhando para um único grão, a deformação do grão único, um geólogo estruturalpode interpretar imediatamente um processo de construção de montanha inteira. Então isso é uma diversão, isso éuma escala também. Fora a escala, há três pares de termos. Um é contínuoversus descontínuo. O segundo é homogêneo versus heterogêneo, e terceiro é isotrópicoversus anisotrópico. Todos nós estamos familiarizadas com esses termos mas vamos ter um olhar para estasseis terminologias no contexto de estudar geologia estrutural.Para as escalas geralmente cobrimos três termos diferentes, microscópicos, mesoscópicos e megascópicos.Como o nome sugere, microscópica é algo que você observa em microscópio, seja ele óptico microscópio ou microscópio eletrônico e chamamos de escala microscópica. A escala mesoscópica éalgo que você pode cobrir apenas por uma vista. Sendo assim, é escala que para estruturar isso pode ser observado o que pode ser observado sem o auxílio dos microscópios em um espécime de mão ou um único outcrop eso on.Então ele tem cerca de 1000 metros ou 1 quilômetros ou algo assim. E chamamos de outcropescala ou estudo de outcrop e então escala macroscópica é algo que você está fazendo um estudo de campo de grande escala deou observações de campo de escala regional, portanto, isso é maior que 1 quilômetroe assim por diante. Por isso, é para ficar completamente exposto no outcrop que você pode não conseguir no campo. Você pode obter algo aqui, algo lá, entre lá não há exposição de rochas.Então é o seu background, é a sua qualidade intelectual do fundo de geologia estruturalque como você pode se correlacionar deste outcrop a esse supersafra. E quando você faz isso, vocêna verdade está fazendo uma observação de campo macroscópico ou estudo macroscópico, estudo de escala macroscópicade geologia estrutural.Então aqui está um exemplo do que entendemos por escala. O que eu tento transmitir com esse slide,você aprendeu provavelmente já que se uma camada é horizontal ou em qualquer orientaçãoe se houver uma compactação paralela essa camada é dúctil o suficiente então ela fazum recurso curvo que é conhecido como dobra.Agora nestas três imagens, na primeira você pode ver que a largura da imagem dea escala é dada, é cerca de 750 microns. Nestes 750 mícrons daqui até aqui, aproximadamenteo que se vê este material verde é um agregado de biotite mineral que é uma espécie de mica.E você pode ver que este biotite não é reto aqui, ele é dobrado. Por isso, deve haver uma compressão paralelaaqui.Agora se eu pular para a imagem próxima vemos uma estrutura muito parecida que é dobra mas aqui a escalaé, ou esta distância em toda esta imagem fica perto de 50 metros. E se olhamospara cá, essa distância é de cerca de 4 quilômetro e quase vemos uma estrutura muito parecida.Agora se vejo dobra na primeira imagem e se vejo dobra na segunda ou última imagem, entãoeles caracteristicamente podem ser iguais, mecanicamente podem ser desenvolvidos de uma maneira muito semelhantemas suas escalas são diferentes.Então, portanto, eu estava falando, o conceito de escala é muito importante na geologia estrutural.E um tem que saltar de uma escala para outra escala para resolver a problemas geométricos quevemos em campo e também nos experimentos e quando se faz observações em microscópio.Agora sobre a continuidade e descontinuidade das estruturas, isso é algo que também é deescala dependente. Então por exemplo esta foto aqui, você pode entender que esta é uma rochaem camadas, não estamos indo para o fato de que como ele se forma e o que é, mas podemosdescobrir com certeza que ele tem bandas coloridas escuras e brancas. Agora se eu seguirqualquer uma dessas bandas eu vejo nessa escala de observação desta fotografia eu estou olhandoat, essas camadas são contínuas. Ou seja, não há descontinuidade.No entanto quando essa camada se estendeu e ela formou uma estrutura chamada boudinage podemosdescobrir que poucas dessas camadas são contínuas aqui, por exemplo se eu tento desenhar aquimas há poucas camadas. Por exemplo se eu pegar esse pequeno pacote de camadas, ele vemaqui então ele some e então ele começa de novo de algum lugar aqui. Portanto, há certamenteuma descontinuidade. Isso é algo que chamamos de continuidade e descontinuidade, ou contínuoe descontínuo.Temos poucos mais exemplos e aqui gostaríamos de destacar o fato de que por que essa continuidadee a descontinuidade também são dependentes de escala? Por exemplo aqui na primeira imagem vemosesta, esta é uma zona de cisalho, zona de cisalho dúctil e esta camada, esta camada preta é contínua.No entanto se eu considerar esta camada branca na segunda imagem ela está indo assim eentão temos algum outro material dentro e então provavelmente ele continua em algum lugar aqui.Agora olhando para ele eu tenho uma descontinuidade daqui até aqui, a camada não é contínua.Então esta é uma descontinuidade. Aqui nesta imagem, você vê novamente uma pedra em camadas e nós temos nnúmero de fraturas que tornaram essas camadas descontínuas. Agora nessa escala de observaçãovejo-os como uma camada descontínua, uma camada individual. Mas se eu olhar de longe, eu posso nãover essas fraturas e eu posso considerar isso como um recurso contínuo. Portanto, portanto, a continuidadee a descontinuidade em rochas são essencialmente uma função da escala que você está olhando.Novamente você tem outro exemplo onde eu tento fornecer, por exemplo aqui esta é uma pequena estrutura do complexo. Para entendê-lo melhor ou para destacar suas características eu fiz um esboçodeste que está do lado direito. E você pode ver poucas camadas marcadas por esta linha de setasão contínuas, e poucas camadas aqui, estas estão ficando descontinuadas. E também ooutcrop inteiro ou imagem inteira que podemos ver, podemos ver uma linha pouco descontínuaaqui que é separando por uma manga. Portanto, há muitas maneiras de você produzir descontinuidade.E isso também é importante para entender que qual é a razão para a descontinuidade ema estrutura que você está olhando?Voltada para dois outros termos que é homogênea, heterogênea, isotropia e anisotropia, agoraestes são termos muito clássicos que estão sendo usados em quase todos os assuntos. Por isso, em breve,materiais homogêneos são de composição uniforme ao longo de toda, ou quaisquer propriedades que você éolhando quais as propriedades uniformes em todo o material. E se isso não segurar entãoeste é material heterogêneo.O material Isotrópico está por outro lado, é um que as propriedades físicas são iguaisem todas as direções. E se isso não acontecer então são materiais anisotrópicos. Você podetambém considerá-lo de uma forma que as propriedades de materiais sejam independentes da direção em quesão medidos. Aprenderemos mais sobre isso com o tempo mas novamente gostaria de lembrar avocê o fato de que este conceito de homogeneidade, heterogeneidade, isotropia e anisotropia sãonovamente função da escala.Então deixe-nos ter alguns, tenha um olhar sobre alguns exemplos. Do lado esquerdo temos uma fotografia de uma pedra de arenito, espécime de mão de uma pedra de arenito. Esta é a escala. Assim, se for de 10 centímetros entãopode ser, isso ficaria em torno de 80 ou 90 centímetros por completo. E vemos aqui que se olhamosna cor, essa é uma das propriedades físicas então a cor é maioritariamente homogênea.Ela não varia. A aparência é majoritariamente homogênea, ela não varia.E se temos algumas ferramentas, se podemos medir algumas outras propriedades como condutividade elétricade rochas, condutividade hidráulica e assim por diante, então podemos descobrir que esse material é muitomuito homogêneo. E se eu faço uma seção fina dessa pequena pedra e então eu observo-lonessa escala então eu descobrir que não é em todo um material homogêneo. Assim mesmopedaço de rocha I am olhando para duas escalas diferentes, uma é homogênea, outra é heterogênea.Sobre esta isotropia, anisotropia estas duas são as fotografias de dois espécimes de mão granito.A primeira é uma espécie de granito massivo. Você pode ver muitas escalas diferentes mas estatisticamentese eu considerar esse espécime inteiro então não importa se eu estou medindo uma propriedade daquipara aqui, ou seja em duas direções diferentes, elas apareceriam mais ou menos iguais.No entanto nesta amostra se eu tento medir uma propriedade daqui para cá então eu realmenteencontro camadas diferentes. No entanto se eu medir daqui até aqui, as propriedades permaneceriammesmo porque estou seguindo o mesmo material. Com o tempo sabaremos que isso é conhecido como transversalmaterial isotrópico que é um material em camadas e a maioria dos casos nossas rochas são assim. Por isso,novamente o conceito de isotropia e anisotropia pode ser algo que você está considerandocom relação à escala.Então estamos quase na conclusão dessa palestra. E o que aprendemos com essa palestraé muito importante quando você vê ou quando você vai para o campo ou quando você vê uma fotografiade um deformado, de uma amostra de rock, a primeira pergunta que você deve fazer como geólogo estrutural,estou olhando para uma pedra deformada? E se sim, então qual é a escala da estrutura que euestou olhando? Se esta deformação de rochas ou diferentes camadas ou diferentes características queeu estou olhando são homogêneas ou heterogêneas, e se esta rocha é isotrópica e / ou anisotrópica?Então com esta nota concluo esta palestra.E na próxima palestra vamos aprender principalmente quais são as diferentes formas geólogos estruturaisabordagem para olhar para rochas deformadas. Muito obrigado e fique atento.