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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.Estamos em nossa palestra número 2 e continuaremos hoje com esta introdução.Então, onde paramos em nossa última palestra que quais são as diferentes maneiras de se olhar as rochas, particularmente para, quando se vê um pedaço de rocha ou uma fotografia as perguntas que vocêdeve fazer foram, se você está olhando para uma rocha deformada, seja ela homogênea,heterogênea, isotrópica, anisotrópica, se a estrutura é contínuo ou descontínuoe o mais importante qual é a escala?Agora em essa palestra vamos cobrir principalmente quais são as diferentes maneiras de observar e interpretaruma estrutura de rock?Então a pergunta que perguntamos principalmente hoje é o que faz um geólogo estrutural ouo que são processos diferentes um geólogo estrutural segue para interpretar uma estrutura de rock?Então, para responder a esta pergunta o que faz o geólogo estrutural, é essencialmente observar deformadasrochas de forma muito, muito inteligente e explicar com algumas observações científicas e evidênciaspor que e como eles terminaram em seu estado atual.E para isso, um estrutural geólogo tem muitas abordagens.E pode-se categorizá-lo em três seções diferentes.A primeira é a observação de campo, segundo experimentos de laboratório, pode ser realexperiência de deformação de rock ou experimento analógico e claro analógico, lamento, claroa modelagem analítica e numérica.Agora essas três ferramentas básicas têm suas próprias limitações.Vamos aprender isso mais tarde mas ao mesmo tempo essas três ferramentas também são elogiáveis aumas das outras, que o que não é possível observar ou entender a partir do campo, você pode entenderse você realizar um experimento em laboratório.Então, para continuar esta questão novamente que o principal trabalho do geólogo estrutural é o deinterpretar e definir com base em dados científicos e ao mesmo tempo um geólogo estruturaltambém faz a reconstrução geológica.Então a primeira parte interpreta e define estruturas, um geólogo estrutural tem que lidar com muitointeração complexa de elementos naturais.Vamos olhar para ele, todos esses processos logo.Então a maior parte do geologico estruturas como você pode imaginar, estas são extremamente grandes emsua extensão. Por exemplo você pode pensar em Himalaia ou na complexidade do Sul da Índia e assim por diante.E essas estruturas se formaram com escalas de tempo que varia de milhão a bilhões deanos.E poucos processos ainda estão acontecendo.E com nossa amplitude de vida humana, não podemos ver isso acontecendo, né?Então vemos o produto final e quase fossilizado.Então um geólogo estrutural tem um desafio para interpretar essa grande escala no espaço e no tempo.E mais uma coisa importante que estrutural geologia tem, o que é de alguma forma vantajosopara nós é que a maioria dos processos que acontecer na natureza são não repetíveis ou não reversíveisna natureza.Se alguma coisa aconteceu então você não pode voltar com o tempo, com a maioria dos casos.E então a reconstrução geológica é outro tipo de desafios porque tem váriaslimitações e os geólogos estruturais têm que resolver uma série de quebra-cabeças de jig.Por exemplo, como eu estava falando sobre o, que é preciso muito tempo para produzir uma estrutura.Então a taxa de deformação na terra é extremamente lenta em quase todos os casos.Há claro que poucos desvios disso.Por exemplo se você tenha um terremoto, ou se você tem uma formação de cratera de impacto tãoque, estas, são poucas as coisas que acontecem muito rapidamente mas a maioria dos outros casos,a taxa de deformação na terra é extremamente lenta e é quase impossível rastrearatravés de uma vida humana.E então você não tem nenhuma foto inicial.Que como era, como parecia antes?Você não tem a imagem toda também, pois as algumas peças estão faltando.Você não tem, não é possível acessar todos os áreas, mesmo que você possa acessar, talvez lánão seja uma exposição.E no topo disso, o deformação que olhamos para a superfície, não é uma única deformação.Isso significa que uma deformação aconteceu algum tempo atrás e, posteriormente, mais tarde alguma outra deformaçãoque está ocorrendo de outras direções ou em uma natureza completamente diferente, ou seja, sejademolindo ou overprinting a deformação anterior.Então este é um desafio de um geólogo estrutural para reconstruir e interpretar, separarestas deformações e o que aconteceu na primeira deformação, o que tem aconteceu ema segunda deformação e assim por diante.Então em um ponto, em um tempo isso é realmente desafiador, às vezes frustrante para um geólogoestrutural, mas ao mesmo tempo é extremamente divertido.E é por isso que o geólogo estrutural, a maioria dos geólogos estruturais como seu trabalhomuito.Então existem três maneiras básicas que um geólogo estrutural olha para as estruturas na terra,ou na natureza.Então estes são modelos geométricos, modelos cinemáticos e modelos mecânicos e você pode classificar osjuntos como métodos diretos de observações.Então, para entendam que modelos geométricos, estes são em sua maioria qualitativos e às vezes quantitativas.Ele não envolve nenhum outro científico detalhado, o que ele faz, ele simplesmente tenta interpretar a partir deo que estamos observando, sua representação 2D ou 3D, sua orientação, como ela é, de uma maneira mais abrangenteVamos observar alguns exemplos mais tarde e estes são feitos principalmente usando alguns dados obtidos deestudos de campo ou alguns experimentos.Modelo Kinematic por outro lado é a próxima etapa do modelo geométrico onde um geólogoestrutural após a construção do modelos geométricos tentam entender quais são os diferentes movimentosem diferentes partes da estrutura?Aquela que parte se moveu de que maneira relativa às outras partes.Que te ajuda na fase seguinte para entender a deformação, deslocamento, movimento das coisas.Você pode imaginar placas tectônicas que realmente trata do movimento das placas, é umtipo de modelo cinemático.O modelo mecânico que é o modelo mais desenvolvido ou o mais avançado dentre estes três,ou chamamos de análise dinâmica que é altamente quantitativa; este modelo envolve interaçãode propriedades e forças materiais e assim por diante.Então estes são feitos, em sua maioria, realizando alguns experimentos, reconstruindo os recursos emo laboratório e assim por diante.Então estes três modelos geométricos, modelos cinemáticos e mecânicos são muito importantesMétodos diretos do estudo de geologia estrutural.Então há um outro método.Em método indireto um geólogo estrutural pode hipotetizar um recurso que Himalaya temformado por este, este e este e então ele ou ela tenta entendê-lo realizando alguns modelos, experimentos ou modelos numéricos.O estrutural geólogo coleta dados do campo e depois provam esta hipóteseou desaprovam esta hipótese.Então, esta é uma espécie de modelos ou ideias que a maioria dos geólogos estruturais hoje em diafazem e estes são feitos principalmente para os processos que não vemos.Por exemplo não vemos as plumas, não vemos as convecções do manto, portanto hámuitas hipóteses e modelos pelas quais um geólogo ou especialista em geólogo ou um geo-dinamistas,tentam trabalhar em algum métodos indiretos e estes são conhecidos como modelos analíticos.Nos slides seguintes nós incidirá principalmente nesses modelos geométricos, cinemáticos e mecânicose tentarei dar a você uma ideia muito básica de que o que são esses, como estes são feitose mais importante como estes estão sendo aplicados no campo real.Ok então, vamos começar pelo modelo geométrico.Se você se lembra na última palestra, falei sobre dobra e esta é uma dobra.Então o que vemos aqui?Essa luz amarela e escura camadas alternadas, estas são dobradas, ok e a espessuradessas camadas variou durante o depoimento e ela permaneceu intacta enquanto ela se dobrou.Agora se foi um simples dobra então nenhum problema, podemos simplesmente traçar uma camada e descobrir uma camada e descobrircomo esta dobra aconteceu, qual camada é o quê?Mas esta estrutura é de alguma forma descontinuada com alguns deslizes, por exemplo esta é uma.E isso faz, podemos ver a partir deste deslocamento relativo que ele passou de um para outro.Mas isto faz parte do modelo cinemático que não estamos olhando.Mas o desafio é traçar, que se eu olhar para esta camada, esta camada marrom aqui entãoonde está no outro lado.Neste caso, é simples, ele vem aqui.Agora similarmente se eu olhar para este marrom camada e novamente eu tenho uma descontinuidade aqui entãomeu desafio é descobrir se é este ou o outro.Agora seja qual for a interpretação que você fizer disso, que seja essa camada ou a outra camada, você tem que apresentar algum tipo de logica e essa lógica são os fundamentosdo modelo geométrico.Por exemplo, com este modelo, com esta fotografia eu preparei este modelo geométrico.Eu não cobriu todas essas camadas mas poucas das camadas são codificadas por cores e são representadosdesta forma.Então este é um exemplo muito simples como a geométrica modelos em geologia estrutural são construídos.Podemos aplicá-lo em uma pequena escala grande?A resposta é sim.Aqui temos uma deformação sinsedimentar e você pode ver que essas camadas marrom suplentes,brancas e poucas camadas marrons leves ficaram perturbadas por uma série de falhas.Para entender melhor o que eu tento fazer?Eu tentei; fiz um modelo geométrico dele que se parece com este.E aqui você pode entender melhor quais são as diferentes geometrias das camadas, quecamada movida onde, qual camada é continuada até onde e assim por diante.Agora falando sobre o grande escala, esta é uma imagem de reflexão sísmica de uma subducçãoplaca, uma placa que está subduzindo sob o piso do mar.Agora olhando para ele, aparentemente ele parece muito homogêneo com algum tipo de topografia ealgumas outras pequenas funcionalidades.Agora criar um modelo geométrico desse reflexo sísmico dado é uma rotina diária de um sismólogoe um geólogo estrutural ajuda neste processo significativamente.Então, se alguém que é especialista em construir modelos geométricos aparentemente qual é lookextremamente homogêneo e muito provavelmente não há nada além desta pessoa interpretariaessa estrutura dessa forma.Então o que você pode ver, ele tem uma decollement basal e então série de propulsos são imaginados a partir deesta descolonização basal com os dados de reflexão e alguns velocity, um podetambém encontrar se existem algumas litologias diferentes e assim por diante.Novamente repito, este modelo não inclui nenhum dos parâmetros do material.Eu tive alguns dados e com esses dados eu tive que interpretar o que aconteceu lá.É isso.Este é o modelo geométrico.Ele pode ser aplicado em outros campos?A resposta é sim.O que nós veja aqui, isso é integração de diferentes conjuntos de dados.Este é um computador gerado imagem.Ele envolve milhões e bilhões de dados.Este é reservatório de hidrocarbonetos em algum lugar no Mar do Norte.Eu tirei da internet so gráficos dinâmicos é o website, você pode ir e conferir.O que vemos aqui com esse modelo geométrico, este patches vermelhos que vemos em diferentes áreas de, estas são áreas ricas em petróleo.Então, uma vez que o modelo geométrico surge adequadamente com a interpretação de diferentes geofísicos,estruturais e outros dados petrológicos é possível para um engenheiro de petróleo para projetaros poços e então pode realmente intruir partes diferentes deste, reservatório de hidrocarbonetose extrator.Então modelo geométrico é essencialmente importante não só para a compreensão das estruturasmas ao mesmo tempo, após entender as estruturas uma também pode explorar simplesmenteconstruindo um modelo geométrico perfeito.Vejamos os modelos cinemáticos.Como eu disse modelos cinemáticos estão um passo avançado a partir dos modelos geométricos porque depois construindoa geometria, o modelo cinemático inclui o relativo deslocamentos, movimentos daobservação que estamos fazendo a.Agora o que vemos aqui na fotografia superior é uma estrutura muito clássica que nós comumenteobservamos em zona de shear dúctil.Isto é conhecido como estrutura delta.Agora olhando para ele, se tentarmos construir esse modelo geométrico sem todas essas setase assim por diante, é assim que ele deve se parecer.Agora é possível olhar para esta estrutura e com algumas outras observações que este pouca bola que está dentro, talvez esteja girando desta forma, e, portanto, você tem algum tipo dede features de cauda nas duas extremidades.Você também pode construir essas foliações ou pequenas camadas fora desse embasamento côncavoque também prova que enquanto esta bolinha é rotativa, também foi arrastando as outras camadas.Agora novamente este modelo não considera o que é esse material desta bola, qual é o materialfora, e assim por diante.Ele simplesmente constrói primeiro o modelo geométrico e então considera que o que foi o movimento relativoe isto é muito importante como indicadores de sentido shear em geologia estrutural.Há muitos outros shear indicadores de sentido mas este é um dos mais importantes.Agora aqui é mais um.Esta é a microestrutura observada em microscópio.Você pode ver a escala aqui este, este comprimento aqui é cerca de 500 microns.O que vemos aqui, um grão mineral é quebrado ao longo dessa lente e então há algum sentidode etapas.Agora esses passos indicam que um grão passou por outro grão.E apenas olhando para isso podemos construir que este grão se moveu em relação aesta e similarmente outros.Agora esta é uma estrutura clássica de geologia estrutural em dúctil shear zone também, embrittle ductile shear zone e isto é conhecido como bookshelf structure.Então, é assim que acontece.Então, se você tem uma série de livros você inclina os livros então eles rodam individualmente.E é assim que eles escorrem individualmente.Então este é um modelo cinemático de novo.Esta é uma fotografia de campo e olhando para ele, eu colori as duas camadas com verdee laranja e este avião de deslocamento que aconteceu.Então você pode rapidamente, apenas olhando para esse modelo geométrico você pode dizer que esse bloco inteiro temmovido esta direção em relação ao outro bloco.Então, uma vez que você interpreta isso, isto você está realmente trabalhando em um modelo cinemático.Agora em grande escala como eu disse, você sabe no passado palestras o modelo tectônico, oplacas tectônicas é algum tipo de modelo cinemático.Por que não envolve as propriedades materiais individuais das placas, o que sãosuas diferentes propriedades e assim por diante.Ele simplesmente constrói que como um prato se movia em relação ao outro, qual era a interação mútua entre eles e assim por diante.Então é assim que o Himalaya é concebido, o desenvolvimento de Himalaya.Então, do lado sul você pode ver, este é sul, você tem essa placa indiana e entãoaqui você tem placa tibetano e então placa indiana movida com o tempo e então nós formamossérie de falhas de impulso e então esta é a configuração do dia presente de Himalaya ondetemos muitas falhas, grandes falhas são conhecidas como MCT, MBT, MFT, STD e assim on e látambém é certamente uma descolonização basal que é o MHT, Main Himalayan Thrust.Agora este é um modelo cinemático.Ele faz não envolver qualquer tipo de forças.Não envolve qualquer tipo de propriedades materiais, o dinâmicas dessas placas e assim por diante.Mas se temos que envolver isso então na verdade estamos nos aproximando para desenvolver um modelo dinâmico.Vamos ter um look.Então esta é novamente a seção transversal de Himalaya e o que vemos aqui que, neste lado vocêtem a Índia, a parte sul, então aqui você tem a Índia e aqui você tem o Tibet.Então, em entre vocês tinha esses sedimentos Tethyan que ficaram espremidos a partir de séries de crostas,de séries de propulsora e temos esta configuração presente de Himalaya.Agora para entender todo esse processo como foi que aconteceu, pode-se realizar uma dinâmica modelorealizando experimento de sandbox.Então um experimento de sandbox é um experimento muito simples que é escalonado abaixo da natureza.Então esta é uma sandbox típica.O que ele faz que, neste espaço você realmente adiciona séries de areias.Você adiciona cores diferentes para distinguir as diferentes camadas que representam ou quaissão análogas às camadas sedimentares e então você arrasta esse cinto para que esses corpos de areia, corpos de areia inteiros se movem de um lado para outro e trata-se de um bloco queé análogo à rígida placa tibetano onde o todo Os sedimentos tethyan estão batendo egostaríamos de ver o que está acontecendo aqui.Agora o que você vê aqui, que estamos envolvendo aqui, que estamos envolvendo os materiais.Gostaríamos de ver o que está acontecendo com eles.Então este é um modelo dinâmico.Estamos envolvendo algum tipo de forças também.Então, vamos ter um look desse filme e ver como ele funciona.Então este suplente amarelo escuro, depois novamente amarelado verde, amarelado e o escuroazul, são diferentes camadas de areia representando ou análoga aos sedimentos, sedimentar camadase você ver deformação já iniciado.O cinturão começou a mover-se deste lado.O que vemos aqui com mais deslocamentos uma série de folds de impulso estão sendo formados.Então, esse tipo de modelos não só discute a dinâmica dos processos mas também conta avocê a evolução do processo, que como a partir de uma configuração, uma configuração geológica você realmenteconseguiu uma configuração geológica diferente apenas adicionando algum tipo de deformação.Então esta é uma visão rápida de todo esse experimento.Você pode ver séries de impulsos sendo formados.Eles se formaram em diferentes ângulos inicialmente e enquanto eles rotavam eles alcançou um ângulo diferente de.Ele também alcançou algum tipo de elevação e estas são as ideias muito básicas ou fundamentais da montanhaprocessos de construção e pode-se observar todos esses processos usando um modelo dinâmico.Agora se tentamos olhar para outro processo geológico que é dobrável e tentamos entendercomo uma dobra interfere em outra dobra na natureza, então pode-se realizar os experimentos analógicos.Então aqui está um exemplo que realizamos no laboratório.O que vemos no Stage 1, preparamos uma dobra, um conjunto de folhinhas aqui onde você podever as dobrinhas estão aqui e essas são as linhas de dobradiças da dobra marcadas pelas linhas pretas.Agora os folds estão em ângulo e então se eu comprimir, é isso que fizemos,Então vemos algumas pequenas dobrinhas estão chegando.E esses experimentos foram realizados para entender se as novas dobrinhas estão gerando são tãograndes como as anteriores ou mesmo maiores que asanteriores e descobrimos que não, estas são pequenas, pelo menos estas são muito pequenas emeste caso.Mas este é um modelo dinâmico.Nós tentamos, por que?Porque tentamos ver, tentamos mimetizar as camadas das características geológicas comoas camadas quando formamos folds.São dúcteis por isso usamos algumas camadas de putty ou plasticina que são dúcteis na natureza.As escalas e outras coisas também são mantidas com relação às escalas geológicas.Então, este é novamente um modelo dinâmico.Agora, pode-se também fazer experimentos de deformação do rock real em alta pressão e temperaturaporque a maioria dos processos de deformação na natureza, que acontecem a profundidade e látemos pressão e temperatura.Então aqui está um exemplo.Uma série de experimentos realizados por um dos meus colegas ok, em ETH Zurich com seusfamosos experimentos de mármore de Color.Então a primeira imagem o que vemos aqui é um mármore de cor intacta, un-deformado.Você pode ver o tamanho dos grãos está em equilíbrio, mais ou menos tamanho de grão similar.Ele tem agradáveis junções triplas e assim por diante.E então Ok, sheared isto em alta pressão e temperatura e você pode ver, se este fora direção shear, ele aplicou e com evolução da estirpe, esta é estirpe 1, esteé estirpe shear 2 e isto é estirpe shear 11, você vê primeiro o que você observa é queo tamanho inicial de grãos de Cor mármore reduzido a uma rocha tamanho de grão muito fino.E com o tempo você também pode ver que aqui estamos tentando desenvolver alguma espécie de camadas direcionais, ok na rocha e é exatamente isso que acontece na natureza e em experimentosvocê pode produzir isso com rochas reais.Então este é um modelo dinâmico.E baseado nisso, com a curva de tensão-tensão uma pode realmente entender que emqual estágio dessa deformação que tipo de features você vê em sua microestrutura.Então estamos no final desta palestra para que alguns reveja comentários de esta seção de introduçãoque tivemos nesta palestra e a palestra anterior.Então a geologia estrutural é altamente inter-disciplinar como você compreendeu e foiinicialmente pouco tema descritivo mas agora é muito ciência quantitativa.A habilidade chave de um geólogo estrutural é essencialmente como você observa um determinado recursoem um pedaço de rocha, ou em um outcrop e então baseado em sua observação você tenta responderestas perguntas por que, como e quando.Uma das conclusões mais importantes que gostaríamos de fazer a partir disso introdutóriopalestra que é a rocha que contém as informações.Você tem que ir e ver a rocha no campo.Então, portanto, a geologia de campo é muito importante para os geólogos estruturais.A escala é um dos parâmetros importantíssimos para estudar geologia estrutural.Seja qual for a interpretação que você fizer de uma estrutura, é importante que você se lembre do que éa escala.Experimentos, modelos numéricos etc têm suas próprias limitações mas são excelentes paramimetizar o complexidade da natureza e eles também se complementam.Qualquer que seja interpretação que você faz fora de seus experimentos ou modelos numéricos, é importanteque você os valide com a natureza.Então concluo esta palestra.E na próxima palestra iniciaremos um novo tópico que quais são os diferentes elementos estruturaisque medimos linhas, aviões e seus relacionamentos mútuos.Obrigado e fique atento.