Sebenta · Aplicar o conceito de falhas na prospeção de recursos minerais (UC01876)

Introdução

Esta sebenta ensina a ler a estrutura da rocha e a usar esse conhecimento para orientar a prospeção de recursos minerais. O fio condutor é simples: as rochas não ficam como foram formadas. Forças internas da Terra dobram-nas, fraturam-nas e deslocam-nas, e essas deformações deixam marcas que um técnico de prospeção tem de saber reconhecer, medir e interpretar.

O percurso começa no essencial, o corte geológico, os tipos de camadas e os princípios que permitem contar a história da rocha. Passa pelos contactos e pelas descontinuidades (diáclases, falhas e as restantes), aprofunda a anatomia de uma falha, os campos de tensão e os tipos de falha (normal, inversa, cavalgamento, desligamento), discute com cuidado a diferença entre falha tectónica e falha geológica, ensina a ler o sentido do movimento no terreno, liga a estrutura ao relevo e às bacias hidrográficas, e termina onde tudo converge: a relação entre falhas, descontinuidades e recursos minerais, em áreas de prospeção, minas e pedreiras.

Objetivos de aprendizagem (referencial): identificar visualmente as falhas e as descontinuidades; analisar visualmente os tipos de falhas e relevos; relacionar os tipos de relevo com os movimentos tectónicos; descrever os processos ocorridos na rocha (movimentos, falhas, limites e relevos); reconhecer a influência das falhas na delimitação de bacias hidrográficas; e reconhecer a importância das falhas e descontinuidades na ocorrência de recursos minerais.

1. Cortes geológicos: a base da leitura estrutural

Um corte geológico é a representação, num plano vertical, do subsolo ao longo de uma linha escolhida: mostra as camadas de rocha, a sua espessura, a sua inclinação e as estruturas que as afetam, como se cortássemos o terreno com uma faca gigante e observássemos a fatia.

O corte não é uma fotografia. É uma interpretação, construída a partir de dados observáveis: afloramentos, atitudes medidas com a bússola, sondagens, a carta geológica e, quando existe, geofísica. O técnico projeta os dados de superfície em profundidade, seguindo regras de continuidade das camadas, para chegar a uma imagem coerente. Um bom corte distingue o que foi observado (traço contínuo) do que foi interpretado (traço interrompido ou ponto de interrogação).

Porque o corte é a ferramenta central desta UC

Todas as realizações desta unidade (identificar falhas, analisar tipos de falha e relevo, relacionar relevo com movimento tectónico) partem da capacidade de ler um corte com correção. Na prática da prospeção, o corte:

• prevê a profundidade e a continuidade de uma camada ou de um filão mineralizado;
• mostra onde uma falha interrompe, repete ou desloca uma formação, decisivo para não procurar um recurso no sítio errado;
• é a base para planear sondagens e trincheiras, poupando tempo e dinheiro em relação a uma pesquisa às cegas.

Como se constrói um corte, passo a passo

1. Escolher a linha do corte, de preferência perpendicular à direção geral das camadas e das falhas principais. Só assim o corte mostra a inclinação verdadeira.
2. Traçar o perfil topográfico a partir das curvas de nível da carta: em cada cruzamento da linha com uma curva marca-se a cota, e unem-se os pontos.
3. Marcar no perfil os pontos onde a linha cruza contactos, falhas e filões na carta.
4. Projetar em profundidade cada contacto com a inclinação medida (ou a inclinação aparente, se o corte não for perpendicular à direção).
5. Desenhar as falhas com a sua inclinação e aplicar-lhes o deslocamento: o mesmo contacto aparece a cotas diferentes dos dois lados.
6. Completar com legenda, escala horizontal e vertical, orientação (por exemplo, W · E ou o azimute da linha) e a indicação do que é observado e do que é interpretado.

Nota: um corte lê-se com a mesma disciplina de um mapa: escala, orientação e legenda. Um corte sem escala não serve para planear uma sondagem.

Inclinação verdadeira e inclinação aparente

Se a linha do corte não for perpendicular à direção da camada, a inclinação que aparece no corte é menor do que a verdadeira. Chama-se inclinação aparente e calcula-se por:

tan(inclinação aparente) = tan(inclinação verdadeira) × sen(β)

em que β é o ângulo, medido na horizontal, entre a linha do corte e a direção da camada. Com β = 90° (corte perpendicular à direção), sen(β) = 1 e a inclinação aparente é a verdadeira. Com β = 0° (corte paralelo à direção), a camada aparece horizontal no corte.

Exemplo resolvido 1.1. Uma camada tem inclinação verdadeira de 40°. O corte faz 30° com a direção da camada. Que inclinação se desenha?

• tan(inclinação aparente) = tan(40°) × sen(30°) = 0,8391 × 0,5 ≈ 0,4195
• inclinação aparente = arctan(0,4195) ≈ 22,8°

Desenhar 40° neste corte seria um erro de quase 20° e levaria a prever mal a profundidade da camada.

O exagero vertical

Em regiões de relevo suave usa-se por vezes uma escala vertical maior do que a horizontal, para que o relevo se veja. O exagero vertical é a razão entre as duas: horizontal 1:10 000 e vertical 1:2 000 dá exagero de 10 000 ÷ 2 000 = 5. O problema é que o exagero deforma as inclinações: tan(inclinação desenhada) = exagero × tan(inclinação real).

Exemplo resolvido 1.2. Com exagero 5, uma camada inclinada 20° aparece com arctan(5 × tan 20°) = arctan(1,8199) ≈ 61,2°. Uma falha normal com 60° de inclinação real ficaria quase vertical no desenho. Regra prática: para interpretar falhas, desenhar o corte sem exagero (mesma escala nas duas direções), ou indicar o exagero de forma bem visível.

2. Tipos de camadas rochosas

As três famílias de rochas

As sedimentares são a referência mais clara para ler a história de um corte, porque cada estrato regista um momento de deposição. Mas não são as únicas rochas com estrutura planar: escoadas vulcânicas empilhadas e a xistosidade das metamórficas também formam planos. Não confundir xistosidade (criada pela deformação) com estratificação (criada pela deposição) é essencial em Portugal, onde grandes áreas são de xistos e grauvaques.

Geometria das camadas

Para saber se uma camada está invertida procuram-se critérios de polaridade (de topo e base): estratificação gradada (grão grosseiro na base, fino no topo), estratificação entrecruzada, marcas de ondulação. Sem eles, a regra da sobreposição pode enganar.

Camadas competentes e incompetentes

Uma camada competente (quartzito, arenito cimentado, calcário maciço, granito) é rígida e parte-se em fraturas nítidas quando é deformada. Uma incompetente (argilito, xisto argiloso, marga) deforma-se de maneira mais dúctil e as fraturas atenuam-se nela. Consequências práticas:

• as falhas mudam de inclinação ao passar de uma camada para outra (refração), mais inclinadas nas competentes;
• as fraturas abertas, e portanto os filões, concentram-se nas camadas competentes;
• as camadas incompetentes funcionam muitas vezes como tampão que trava os fluidos mineralizantes, que precipitam por baixo delas.

Espessura verdadeira de uma camada

Em terreno plano, a largura do afloramento medida perpendicularmente à direção (w) não é a espessura. Para uma camada inclinada δ: espessura verdadeira = w × sen(δ).

Exemplo resolvido 2.1. Uma camada de quartzito aflora com 50 m de largura, em terreno plano, e inclina 35°. Espessura = 50 × sen(35°) = 50 × 0,5736 ≈ 28,7 m. Tomar os 50 m como espessura seria sobrestimar a camada em mais de 70%.

3. Contar a história da rocha: os princípios de datação relativa

Um dos critérios desta UC é descrever os processos ocorridos ao longo do tempo que explicam o estado atual da rocha observada. Para isso não são precisos laboratórios: bastam cinco princípios, aplicados a um afloramento ou a um corte.

A discordância acrescenta um dado: houve interrupção da deposição, normalmente com levantamento e erosão, antes de a sedimentação recomeçar.

Exemplo resolvido 3.1: reconstruir a história de um corte

Um corte mostra, de baixo para cima e da esquerda para a direita:

• (a) xistos com estratificação dobrada, quase vertical;
• (b) um granito que corta os xistos, com uma auréola de rochas endurecidas (corneanas) no contacto;
• (c) um filão de quartzo que atravessa o granito e os xistos;
• (d) uma superfície irregular que trunca (a), (b) e (c), sobre a qual assentam (e) conglomerados e arenitos horizontais; os conglomerados contêm seixos de granito e de quartzo;
• (f) uma falha normal que desloca tudo, incluindo os arenitos, 15 m;
• à superfície, o relevo atual corta todas as unidades.

Raciocínio:

1. Os xistos (a) são o mais antigo: tudo o resto os corta ou se deposita sobre eles. A sua estratificação quase vertical e dobrada indica compressão e metamorfismo depois da deposição (horizontalidade original).
2. O granito (b) corta os xistos e produziu auréola de contacto: é posterior à deposição dos xistos (interseção). Se corta as dobras sem ser dobrado, é também posterior ao dobramento.
3. O filão (c) atravessa o granito: é posterior ao granito.
4. A superfície (d) trunca (a), (b) e (c): houve levantamento e erosão que expuseram o granito. É uma discordância angular.
5. Os conglomerados (e) têm seixos de granito e de quartzo: o granito e o filão já estavam expostos à erosão quando se depositaram (inclusão). São horizontais, logo não sofreram a compressão que dobrou os xistos.
6. A falha (f) corta os arenitos: é o acontecimento mais recente antes da erosão atual, e é normal, logo corresponde a uma fase de distensão.
7. A erosão atual modela o relevo.

Sequência: deposição dos sedimentos de (a) · compressão, dobramento e metamorfismo · intrusão do granito · formação do filão · levantamento e erosão · deposição de (e) · distensão e falha normal · erosão atual.

Para a prospeção, este raciocínio diz duas coisas: o filão é anterior à falha, logo foi deslocado por ela (a sua continuação tem de ser procurada do outro lado, ver capítulo 15); e os conglomerados com seixos de quartzo podem ser alvo de pesquisa aluvionar antiga, se o filão for mineralizado.

4. Contactos, discordâncias e a regra dos V

Os quatro tipos de contacto

Um contacto é a superfície que separa duas unidades de rocha diferentes. Reconhecer o tipo de contacto é o primeiro filtro antes de decidir se uma linha do corte é, ou não, uma falha.

O contacto por falha é o único dos quatro que resulta de movimento. É esta distinção que evita o erro mais comum de principiante: chamar "falha" a qualquer linha inclinada de um corte, quando pode ser um contacto intrusivo ou uma discordância.

Tipos de discordância

A regra dos V

Numa carta geológica, o traço de um contacto (ou de uma falha, ou de um filão) cruza vales e cumeadas. A forma que desenha ao atravessar um vale permite ler, sem instrumentos, para onde inclina a superfície. As curvas de nível, num vale, desenham elas próprias um V com a ponta para montante; compara-se o V do contacto com esse V das curvas.

Resumo prático: na maior parte dos casos, o V aponta no sentido do mergulho. A exceção é a camada pouco inclinada para jusante, num vale de declive mais forte do que a camada: aí o V aponta para montante. Por isso nunca se conclui o mergulho só pelo sentido do V; compara-se sempre com o V das curvas de nível.

Exemplo resolvido 4.1: ler a inclinação pela regra dos V

Numa carta, o contacto entre um quartzito e um xisto cruza três vales:

• no vale 1, desenha um V com a ponta para jusante;
• no vale 2, desenha um V para montante, mais aberto do que o das curvas de nível;

• no vale 3, desenha um V para montante, mais fechado do que o das curvas.

• Vale 1: V para jusante só acontece se a superfície inclinar para jusante mais do que o declive do vale. O mergulho é para jusante.

• Vale 2: V para montante e mais aberto do que as curvas: a superfície inclina para montante.
• Vale 3: V para montante mas mais fechado do que as curvas: a superfície inclina para jusante com inclinação menor do que o declive do vale.
• Os resultados parecem contraditórios, mas não são: se o vale 1 corre para leste e o vale 2 para oeste, "para jusante" no primeiro e "para montante" no segundo são ambos para leste. Um único mergulho regional explica os três vales. Confirma-se no terreno com a bússola, e é esse mergulho que orienta uma sondagem que pretenda intersectar o quartzito em profundidade.

A mesma regra aplica-se ao traço de uma falha: um traço de falha retilíneo, que atravessa vales e cumeadas sem se desviar, indica um plano de falha vertical ou quase, típico dos desligamentos; um traço que se deixa "entortar" pelo relevo indica um plano pouco inclinado, como um cavalgamento.

5. Descontinuidades: tipos e como as distinguir

O que é uma descontinuidade

Na linguagem do maciço rochoso, descontinuidade é qualquer superfície que interrompe a continuidade mecânica da rocha e ao longo da qual a rocha é mais fraca. Inclui fraturas (diáclases e falhas), mas também superfícies que não nasceram como fraturas, como os planos de estratificação e de xistosidade. Em estratigrafia, a palavra usa-se ainda para as discordâncias, que são descontinuidades no tempo.

Tipos de descontinuidades

Diáclase vs falha: o teste decisivo

O teste é sempre o mesmo: houve, ou não, deslocamento relativo entre os dois lados, paralelo à fratura? Se não houve, é uma diáclase. Se houve, é uma falha, por menor que seja.

Origens das diáclases

• Tectónicas: formam-se em famílias com orientação regional, muitas vezes duas famílias que se cruzam (sistemas conjugados).
• De descompressão: quando a erosão remove a cobertura, a rocha alivia a carga e fratura em planos paralelos à superfície do terreno. São típicas dos maciços graníticos e dão as "lajes" das pedreiras de granito.
• De arrefecimento: nas escoadas de lava, a contração ao arrefecer produz a disjunção prismática (colunas).

Descrever uma descontinuidade no terreno

Uma ficha de campo profissional regista, para cada família de descontinuidades:

O preenchimento é o parâmetro que mais interessa à prospeção: uma diáclase com óxidos de ferro ou sulfuretos é um indício de que houve circulação de fluidos.

6. Anatomia de uma falha: teto, muro, plano e rejeito

As partes de uma falha

• Plano de falha: a superfície, aproximadamente plana, ao longo da qual ocorreu o deslocamento. Descreve-se pela sua atitude (direção e inclinação).
• Zona de falha: nas falhas maiores, o deslocamento não se concentra num só plano mas numa faixa de rocha triturada, que pode ter metros ou dezenas de metros de largura.
• Teto (hanging wall): o bloco situado por cima do plano de falha inclinado.
• Muro (footwall): o bloco situado por baixo do plano de falha.
• Traço da falha: a linha onde o plano de falha interseta a superfície do terreno (é o que se vê na carta).
• Rejeito: a medida do deslocamento.

                        ╲
        MURO             ╲          TETO
    (bloco por baixo      ╲    (bloco por cima
     do plano)             ╲     do plano)
                            ╲
            plano de falha a inclinar para a direita

"Por cima" e "por baixo" referem-se sempre ao plano de falha, não à altitude do terreno. Numa falha vertical, teto e muro não se definem: os blocos designam-se pela posição geográfica (bloco norte, bloco sul).

Truque para não trocar teto com muro: imagina um mineiro a caminhar dentro do plano de falha, ou numa galeria aberta ao longo de um filão inclinado. O teto é o que fica por cima da cabeça; o muro é onde ele pisa. Os termos vêm, precisamente, da linguagem das minas.

O rejeito real, vertical e horizontal

Numa falha com movimento segundo o pendor (normal ou inversa pura), o deslocamento de um ponto faz-se ao longo da linha de maior declive do plano. O rejeito real (net slip) é a distância, medida no plano de falha, entre dois pontos que estavam juntos antes do movimento. Decompõe-se em:

• Rejeito vertical (throw): a componente vertical, a mais fácil de medir num corte pelo desnível de uma camada de referência;
• Rejeito horizontal (heave): a componente horizontal, medida perpendicularmente ao traço da falha.

Os três formam um triângulo retângulo em que a hipotenusa é o rejeito real e o ângulo é a inclinação do plano de falha, δ:

• rejeito vertical = rejeito real × sen(δ)
• rejeito horizontal = rejeito real × cos(δ)
• rejeito horizontal = rejeito vertical ÷ tan(δ)

Estas fórmulas valem para falhas de movimento segundo o pendor. Se houver também componente horizontal ao longo da direção (falha oblíqua), é preciso a inclinação das estrias no plano (ver o exemplo 6.4).

Exemplo resolvido 6.1: do rejeito real às componentes

Numa falha normal, mediu-se ao longo do plano um rejeito real de 40 m; o plano inclina 60°.

• Rejeito vertical = 40 × sen(60°) = 40 × 0,8660 ≈ 34,64 m
• Rejeito horizontal = 40 × cos(60°) = 40 × 0,5 = 20 m (exato, porque cos 60° = 0,5)

Exemplo resolvido 6.2: do rejeito vertical observado ao rejeito real

Num corte, uma camada de referência está desnivelada 50 m na vertical entre os dois lados de uma falha que inclina 45°.

• Rejeito real = 50 ÷ sen(45°) = 50 ÷ 0,7071 ≈ 70,71 m
• Rejeito horizontal = 50 ÷ tan(45°) = 50 ÷ 1 = 50 m (exato, porque tan 45° = 1)

Exemplo resolvido 6.3: rejeito a partir de dois afloramentos

O topo de uma camada horizontal de calcário aflora à cota de 320 m no muro e, do outro lado da falha, está à cota de 245 m no teto. O plano de falha inclina 70°.

1. Rejeito vertical = 320 − 245 = 75 m. O teto está mais baixo: a falha é normal.
2. Rejeito real = 75 ÷ sen(70°) = 75 ÷ 0,9397 ≈ 79,81 m.
3. Rejeito horizontal = 75 ÷ tan(70°) = 75 ÷ 2,7475 ≈ 27,30 m.

Com camadas horizontais, o desnível da camada é diretamente o rejeito vertical. Com camadas inclinadas, o desnível medido depende do sítio onde se mede e é preciso reconstruir o corte.

Exemplo resolvido 6.4: uma falha oblíqua

As estrias de um espelho de falha fazem, no próprio plano, um ângulo de 30° com a horizontal (chama-se inclinação das estrias no plano, ou pitch). O plano inclina 60° e o rejeito real, medido ao longo das estrias, é 100 m.

1. Componente segundo a direção (desligamento) = 100 × cos(30°) ≈ 86,60 m.
2. Componente segundo o pendor = 100 × sen(30°) = 50 m.
3. Dessa componente segundo o pendor: vertical = 50 × sen(60°) ≈ 43,30 m; horizontal perpendicular ao traço = 50 × cos(60°) = 25 m.

A componente de desligamento (86,60 m) domina: é um desligamento com componente normal ou inversa, conforme o teto tenha descido ou subido. Ignorar as estrias e usar só o desnível vertical (43,30 m) levaria a subestimar o deslocamento para menos de metade.

Omissão e repetição numa sondagem

Uma sondagem vertical que atravesse uma falha em camadas horizontais regista:

• numa falha normal: falta um troço da sequência (omissão), com espessura igual ao rejeito vertical;
• numa falha inversa: um troço da sequência aparece repetido, também com espessura igual ao rejeito vertical.

Exemplo: numa sequência horizontal A (topo), B, C, D (base), com B de 40 m de espessura, uma sondagem vertical atravessa uma falha normal com 30 m de rejeito vertical a meio de B. A sondagem corta B com apenas 40 − 30 = 10 m: faltam 30 m de B. Se a falha fosse inversa, cortaria B com 40 + 30 = 70 m, com um troço repetido.

7. Campos de tensão: porque há falhas de tipos diferentes

Em cada ponto da crusta atuam três tensões principais, perpendiculares entre si: σ1 (a maior compressão), σ2 (intermédia) e σ3 (a menor). Perto da superfície, uma delas é quase sempre vertical, porque a superfície do terreno não suporta tensões tangenciais. O tipo de falha depende de qual das três é a vertical (é o chamado modelo de Anderson):

Como ler a tabela:

• Normal: o peso das rochas é a maior tensão e a crusta está a ser esticada na horizontal. O teto desliza para baixo.
• Inversa: a maior compressão é horizontal; a menor é o peso das rochas, e a crusta alivia-se engrossando, empurrando o teto para cima.
• Desligamento: as duas tensões extremas são horizontais e os blocos deslizam lado a lado.

Em qualquer dos casos, o plano de falha forma um ângulo agudo, habitualmente entre 25° e 35°, com a direção de σ1. É daí que vêm as inclinações típicas da tabela. São valores de referência para rocha "nova"; falhas antigas reativadas podem ter qualquer inclinação, e é por isso que o tipo de falha se classifica sempre pelo movimento, não pela inclinação.

Um mesmo local pode passar por regimes diferentes ao longo da sua história (compressão numa orogenia, distensão depois), e as falhas antigas são reativadas com movimentos diferentes do original. Em Portugal, muitas falhas nascidas na orogenia varisca foram reativadas mais tarde, algumas até hoje.

8. Falha normal

Definição e mecanismo

Na falha normal, o teto desce em relação ao muro. Associa-se a distensão: a crusta estica-se e um bloco desliza para baixo ao longo do plano.

   MURO                              TETO
            ╲
─── A ───────╲
              ╲
               ╲
─── B ──────────╲─────── A ───────────
                 ╲
                  ╲
                   ╲─────── B ───────────
                    ╲
   A camada A do teto está mais baixa: o teto desceu (distensão)

Como reconhecer uma falha normal

• No corte, o teto aparece mais baixo do que a continuação da camada no muro.
• Numa sondagem vertical que atravesse o plano, falta parte da sequência (omissão).
• Depois de erodido o relevo, afloram rochas mais recentes no bloco que desceu e mais antigas no bloco levantado.
• O comprimento horizontal da camada aumenta: a falha normal alonga a crusta.
• Nas grandes falhas normais, o teto pode rodar e as camadas inclinam para o plano de falha (blocos basculados).

Relação com o relevo e com a prospeção

Falhas normais delimitam grabens, horsts, meios-grabens (bloco basculado limitado por uma só falha) e escarpas de falha. Os grabens são bacias onde se acumulam sedimentos, com interesse para argilas, areias, lignitos e água subterrânea.

Em prospeção, a distensão abre espaço nas fraturas, o que facilita a entrada de fluidos e a precipitação de minerais. Mas não é regra que os filões estejam em falhas normais: muitos jazigos filonianos, entre eles grande parte dos de ouro em cinturas orogénicas, formaram-se em falhas inversas e zonas de cisalhamento sob compressão. O que se retira de uma falha normal é um dado sobre o regime de tensões, não uma garantia de mineralização.

9. Falha inversa e cavalgamento

Falha inversa

Na falha inversa, o teto sobe em relação ao muro. Associa-se a compressão: a crusta encurta-se e um bloco é empurrado para cima do outro.

   MURO                              TETO
            ╲
             ╲─────── A ───────────
              ╲
               ╲
─── A ──────────╲─────── B ───────────
                 ╲
                  ╲
─── B ─────────────╲
                    ╲
   A camada A do teto está mais alta: o teto subiu (compressão)

Sinais: numa sondagem vertical que atravesse o plano, parte da sequência aparece repetida; o comprimento horizontal das camadas diminui (a falha encurta a crusta); rochas mais antigas sobem e ficam ao nível de rochas mais recentes.

O cavalgamento

O cavalgamento é uma falha inversa de baixo ângulo (inclinação habitualmente inferior a 30°, por vezes quase horizontal).

• O teto "cavalga" o muro ao longo de distâncias que podem chegar a dezenas de quilómetros.
• Coloca muitas vezes rocha mais antiga por cima de rocha mais recente, invertendo a ordem que o princípio da sobreposição prevê.
• O traço de um cavalgamento na carta é sinuoso, porque o plano pouco inclinado se deixa "entortar" pelo relevo (regra dos V).
• Associa-se a dobras, em cadeias montanhosas de compressão regional. A erosão pode abrir "janelas" no teto (onde aflora o muro) ou isolar pedaços do teto sobre o muro (klippen, ou retalhos de cavalgamento).

Quando um corte mostra rocha mais antiga sobre rocha mais recente, há duas hipóteses: um cavalgamento, ou o flanco invertido de uma dobra. Distinguem-se procurando a superfície de falha (rocha triturada, estrias) e os critérios de polaridade das camadas.

Relação com a prospeção

Em regime compressivo as fraturas tendem a estar fechadas, mas as falhas inversas e as zonas de cisalhamento funcionam de forma intermitente: a pressão dos fluidos sobe até abrir a falha, dá-se um movimento, os fluidos escapam e precipitam minerais, e o ciclo repete-se. Esse mecanismo explica muitos filões de quartzo com ouro. Os cavalgamentos também repetem camadas e corpos mineralizados: a Faixa Piritosa Ibérica, onde estão Neves-Corvo e Aljustrel, foi dobrada e cavalgada durante a orogenia varisca, e a leitura estrutural é indispensável para seguir os corpos de sulfuretos.

10. Falha de desligamento e falha oblíqua

Definição

Na falha de desligamento (ou transcorrente), o movimento é essencialmente horizontal, paralelo à direção do plano, que é normalmente vertical ou quase. Como o movimento vertical é pequeno, as categorias normal/inversa não se aplicam, e teto e muro também não (o plano é vertical).

Esquerdo ou direito: a regra do observador

Coloca-te num dos blocos, de frente para a falha, a olhar para o outro lado:

• se o bloco do outro lado se deslocou para a tua esquerda, o desligamento é esquerdo (sinistro);
• se se deslocou para a tua direita, é direito (dextro).

A regra dá o mesmo resultado seja qual for o lado em que te colocas: é essa a sua força. Experimenta no esquema.

   Planta, norte para cima. Falha vertical N-S; filão E-W cortado.

                      │
   ══ filão ══════════╡
                      │
                      │   12 m
                      │
                      ╞══════════ filão ══
                      │
                      │ falha

• Observador no bloco oeste, a olhar para leste: tem o sul à sua direita. O filão do bloco leste está 12 m para sul, ou seja, à direita: dextro.
• Observador no bloco leste, a olhar para oeste: tem o norte à sua direita. O filão do bloco oeste está 12 m para norte, à direita: dextro outra vez.

Indícios de um desligamento

• Deslocamento horizontal de marcadores (filões, contactos, diques) sem desnível vertical relevante.
• Traço retilíneo na carta, que atravessa vales e cumeadas sem se desviar (plano vertical).
• Cursos de água desviados: vários rios que, ao cruzarem a falha, fazem todos um cotovelo no mesmo sentido.
• Estrias horizontais ou quase, no espelho de falha.
• Pequenas bacias nas curvas e degraus do traço onde o movimento abre espaço (bacias de desligamento, ou pull-apart), e relevos onde o fecha.

Um exemplo português clássico é a falha da Vilariça, em Trás-os-Montes, um desligamento esquerdo de direção aproximada NNE-SSW que controla o vale retilíneo com o mesmo nome.

Falha oblíqua

Quando uma falha combina uma componente de desligamento com uma componente vertical apreciável chama-se oblíqua (ver o exemplo 6.4). Classifica-se pela componente dominante, com o qualificativo da outra: por exemplo, "desligamento direito com componente normal". A inclinação das estrias no plano é o dado que permite separar as duas componentes.

11. Falha tectónica vs falha geológica

O referencial pede a diferença entre falha tectónica e falha geológica. Convém começar por uma honestidade: a geologia não tem duas definições formais em concorrência. Na linguagem corrente, e em muitos textos, "falha geológica" é apenas "falha" com um qualificativo que a distingue dos outros sentidos da palavra, e muita gente usa os dois termos como sinónimos. A distinção que é defensável, e útil em prospeção, é pela origem do movimento:

• Falha (geológica): termo geral para qualquer superfície de fratura ao longo da qual houve deslocamento relativo dos blocos, seja qual for a causa.
• Falha tectónica: falha produzida pelas tensões da deformação da crusta e da litosfera (compressão, distensão, desligamento), à escala local ou regional. Inclui as falhas das margens de placas e as do interior das placas, como as de Portugal continental.
• Falhas não tectónicas (também chamadas atectónicas ou gravíticas): deslocamentos produzidos pela gravidade perto da superfície, sem ligação às tensões da crusta.

Exemplos de falhas não tectónicas

• Movimentos de vertente: a superfície de rotura de um deslizamento, e as fendas e degraus na sua cabeceira, são superfícies com deslocamento.
• Abatimento sobre cavidades cársicas: o teto de uma cavidade de dissolução em calcário cede e a rocha de cima fratura e desce.
• Subsidência sobre vazios mineiros: o abatimento de galerias e desmontes antigos provoca fraturas com degrau à superfície.
• Compactação diferencial de sedimentos brandos sobre um substrato irregular.

Como as distinguir no terreno

Porque a distinção importa num relatório de prospeção

Chamar "tectónica" a uma estrutura é afirmar que ela faz parte de um sistema regional, com continuidade em profundidade e com possibilidade de ter canalizado fluidos mineralizantes. Classificar como tectónica uma fratura de abatimento junto a uma galeria antiga leva a sobrevalorizar o alvo e a gastar sondagens. Na dúvida, escreve-se "falha" e descrevem-se as observações; a palavra "tectónica" usa-se quando há indícios da origem.

12. Indicadores de campo: reconhecer uma falha e ler o movimento

No campo, uma falha reconhece-se pela combinação de vários indícios, nunca por um sinal isolado. Há indícios de existência (há uma falha) e indicadores cinemáticos (como se moveu).

Indícios de existência

Indicadores cinemáticos

Estrias. Riscos paralelos no espelho de falha. Dão a direção do movimento (a linha segundo a qual os blocos deslizaram), mas não o sentido: uma estria vertical é compatível com falha normal ou inversa. A inclinação das estrias no plano diz se o movimento foi segundo o pendor (normal ou inversa), segundo a direção (desligamento) ou oblíquo.

Degraus. Pequenos ressaltos no espelho, perpendiculares às estrias. Ajudam a dar o sentido. Regra de leitura:

1. Passa a mão sobre o espelho, paralelamente às estrias, nos dois sentidos.
2. Num sentido a mão desliza lisa; no outro, prende nos ressaltos.
3. Nos degraus mais comuns (os de fibras minerais de quartzo ou calcite, e os degraus de rotura ditos congruentes), o sentido liso é o sentido em que se deslocou o bloco que falta, isto é, o bloco oposto, que foi removido pela erosão. Dito de outra forma: as faces abruptas dos degraus estão viradas para o sentido do movimento do bloco que falta.

Atenção: existem degraus com o sentido contrário (ligados a pequenas fraturas secundárias). Por isso os degraus são um indício, não uma prova. Confirma-se com outro critério, de preferência um marcador deslocado.

Arrastamento das camadas. Junto à falha, as camadas podem curvar-se por atrito. Na situação habitual, cada camada curva-se no sentido em que se deslocou o bloco do outro lado: no teto de uma falha normal, as camadas dobram para cima ao aproximar-se do plano. Também aqui há exceções (em falhas normais curvas, o teto pode dobrar para baixo, em "rollover"), e o arrastamento só serve como confirmação.

Fibras minerais. Cristais alongados de quartzo ou calcite que crescem no espelho durante o movimento, paralelos à direção do deslocamento.

Exemplo resolvido 12.1: ler o sentido num espelho de falha

Um espelho de falha com atitude N-S, 55° E está exposto: o bloco de cima (o teto, a leste) foi removido pela erosão e vês a superfície do muro. As estrias descem segundo o pendor. Passando a mão, ela desliza lisa para baixo e prende para cima.

1. Estrias segundo o pendor: movimento vertical (normal ou inversa), sem componente de desligamento importante.
2. O bloco que falta é o teto. Pela regra dos degraus, deslocou-se no sentido liso: para baixo.
3. Teto desceu: falha normal.
4. Confirmação: procurar uma camada ou filão deslocado. Se o mesmo quartzito aparecer mais baixo a leste da falha, a interpretação fica confirmada.

Se a mão deslizasse lisa para cima, o teto teria subido: falha inversa.

Separação não é rejeito

Numa carta, o deslocamento que se vê entre os dois traços de um marcador chama-se separação, e pode enganar. Uma camada inclinada, cortada por uma falha de movimento só vertical, aparece na carta deslocada lateralmente, como se houvesse desligamento. Depois da erosão, no bloco levantado o afloramento da camada desloca-se no sentido do mergulho da camada.

Exemplo: uma camada inclina 45° para norte e é cortada por uma falha vertical de direção N-S, em que o bloco leste subiu 20 m, sem movimento horizontal. Na carta, o traço da camada no bloco leste aparece 20 ÷ tan(45°) = 20 m mais a norte. Quem ler "desligamento de 20 m" engana-se: o movimento foi vertical. Por isso confirma-se sempre o sentido com as estrias e com mais do que um marcador.

Sequência de trabalho de campo

1. Identificar visualmente a descontinuidade e delimitar a sua extensão (seguir o traço, fotografar à distância).
2. Decidir se é falha: procurar deslocamento de um marcador; se não houver, é diáclase.
3. Medir a atitude do plano com a bússola de geólogo (direção e inclinação, ou azimute do pendor e pendor), tendo em conta a declinação magnética.
4. Medir as estrias (inclinação no plano) e ler o sentido (degraus, fibras, arrastamento, marcador deslocado).
5. Classificar a falha (normal, inversa, cavalgamento, desligamento esquerdo ou direito, oblíqua) e, se possível, estimar o rejeito.
6. Registar: coordenadas, fotografia com escala e seta do norte, esquema, ficha de campo, amostra de rocha de falha ou de preenchimento.

Erro comum

Confundir uma superfície polida pela água ou pelo desgaste com um espelho de falha. O espelho tem estrias paralelas contínuas e, muitas vezes, rocha triturada associada. Outro erro frequente é dar o sentido do movimento só pelas estrias: as estrias dão a direção, o sentido vem dos degraus e, sobretudo, dos marcadores deslocados.

13. Relevos estruturais e movimentos tectónicos

Chama-se relevo estrutural ao relevo cuja forma é comandada pela estrutura da rocha: a atitude das camadas, as dobras e as falhas. Forma-se de duas maneiras, que é preciso distinguir:

• diretamente pelo movimento: o bloco sobe ou desce e cria um desnível (escarpa de falha, horst, graben);
• por erosão diferencial: a erosão desgasta mais depressa as rochas brandas e deixa em relevo as duras, desenhando a estrutura (costeiras, cristas, relevos tabulares).

Relevos em camadas não falhadas

Em Portugal continental, grande parte do relevo do Maciço Antigo é comandado por cristas de quartzito, uma rocha muito resistente, que sobressaem dos xistos à volta e desenham as dobras variscas.

Relevos de falha

Exemplos portugueses, a confirmar nas cartas geológicas antes de os usar num relatório: a Cordilheira Central (serras da Estrela, Açor e Lousã) é um conjunto de blocos levantados e basculados por falhas durante a compressão alpina; a Cadeia da Arrábida é um relevo de dobras e cavalgamentos da mesma época; o vale da Vilariça acompanha um desligamento esquerdo; a depressão de Chaves é uma bacia tectónica ao longo da falha de Régua-Verín.

Uma escarpa de falha envelhece

A escarpa recém-formada é o próprio plano de falha, com espelho e estrias. Com o tempo, a erosão faz recuar a vertente, abre ravinas perpendiculares à escarpa e deixa entre elas facetas triangulares, que continuam alinhadas segundo o traço da falha. Cones de dejeção no sopé, também alinhados, completam o quadro. Mais tarde, a escarpa pode ficar reduzida a uma escarpa de linha de falha.

Exemplo resolvido 13.1: interpretar um relevo

Um levantamento regista um vale alongado e retilíneo, com 3 km de largura, ladeado por duas vertentes abruptas e retilíneas, com facetas triangulares alinhadas. O fundo do vale tem sedimentos recentes que não existem nas serras de cada lado. As camadas das serras são as mesmas dos dois lados.

1. Um bloco deprimido entre duas escarpas retilíneas corresponde ao padrão de um graben.
2. Os sedimentos no fundo mostram que o bloco central desceu e foi sendo preenchido.
3. As facetas triangulares mostram que as vertentes são escarpas de falha, ainda que já erodidas.
4. Um graben é delimitado por duas falhas normais inclinadas para o centro: regime de distensão, com σ1 vertical.
5. Confirmação no terreno: medir a atitude dos planos nas vertentes (devem inclinar para o vale) e procurar estrias segundo o pendor.

Exemplo resolvido 13.2: relevo sem falha

Numa região de camadas alternadas de calcário e marga, todas inclinadas 10° para oeste, vê-se uma série de relevos assimétricos: vertente abrupta virada a leste, vertente suave virada a oeste.

1. A vertente suave acompanha a inclinação das camadas; a abrupta corta-as.
2. É uma costeira: relevo estrutural de erosão diferencial, em camadas pouco inclinadas, e não uma escarpa de falha.
3. O movimento tectónico que se deduz é apenas o basculamento das camadas para oeste; não há indício de falha.

Ler o relevo antes de confirmar no terreno

• Uma linha reta e persistente na paisagem, sobretudo se atravessa vales e cumeadas, sugere o traço de uma falha vertical.
• Vales alinhados sem explicação no padrão de drenagem sugerem uma zona de fratura.
• Desníveis bruscos entre blocos da mesma rocha indicam deslocamento vertical.
• Nascentes alinhadas e mudanças de vegetação ao longo de uma linha denunciam a circulação de água na zona fraturada.

Erro comum

Assumir que todo o vale retilíneo ou toda a escarpa é uma falha. Pode ser controlo litológico (uma faixa de rocha branda erodida, uma camada dura a formar crista) sem qualquer deslocamento. A confirmação exige os indicadores do capítulo 12.

14. Falhas e bacias hidrográficas

O que é uma bacia hidrográfica

Uma bacia hidrográfica é a área cuja água de escorrência superficial converge para o mesmo curso de água e sai por um único ponto, a secção de referência (a foz ou o ponto do rio que se escolhe). O seu limite é a linha de festo (ou divisória de águas, ou linha de cumeada): a linha que separa as águas que correm para esta bacia das que correm para as vizinhas.

Como delimitar uma bacia numa carta topográfica

1. Marcar a secção de referência no curso de água.
2. Identificar a rede de linhas de água a montante (as linhas de água são os talvegues, onde as curvas de nível formam V com a ponta para montante).
3. Identificar os pontos altos à volta: vértices geodésicos, cotas de cumeada, colos.
4. Traçar a linha de festo a partir da secção de referência, subindo pela vertente perpendicularmente às curvas de nível, passando pelas cumeadas e pelos colos, sem nunca cortar uma linha de água, até fechar do outro lado da secção de referência.
5. Verificar: todo o ponto dentro do limite deve escoar para a secção de referência; uma gota de água que caia sobre a linha de festo pode ir para um lado ou para o outro.

Erro típico: fazer passar o limite pelo meio de um vale, ou esquecer que a linha de festo atravessa as curvas de nível em ângulo reto.

Como as falhas influenciam a drenagem e os limites das bacias

• A água procura a rocha fraturada. A zona de falha é rocha partida e alterada, mais fácil de erodir: os rios instalam-se nela e abrem vales retilíneos.
• As escarpas de falha funcionam como divisórias: o bloco levantado forma a cumeada, e a linha de festo corre ao longo dele.
• Grabens e bacias tectónicas recolhem a drenagem: são bacias hidrográficas "desenhadas" pelas falhas.
• Blocos basculados deslocam a divisória: a linha de festo fica junto da escarpa, e a bacia fica assimétrica, com afluentes curtos e declivosos do lado da escarpa e longos e suaves do lado do reverso.
• Desligamentos desviam os rios: vários cursos de água que fazem cotovelos no mesmo sentido ao cruzar uma falha.
• Capturas fluviais: um rio que erode depressa ao longo de uma zona de falha pode chegar à cabeceira de outro rio e capturá-lo, mudando os limites das duas bacias. O indício é um cotovelo brusco e um vale seco ou um colo baixo onde o rio antigo passava.

Padrões de drenagem

Exemplo resolvido 14.1: interpretar um padrão de drenagem

Numa carta topográfica, vários afluentes entram no rio principal em ângulos próximos de 90° e seguem troços retos, mudando também de direção em ângulo reto. Numa das bacias, o rio principal é retilíneo ao longo de 6 km e todos os afluentes da margem esquerda são curtos e declivosos, e os da margem direita longos.

1. Troços retos e ângulos retos: padrão retangular, controlado por duas famílias de fraturas perpendiculares.
2. O rio principal retilíneo por 6 km sugere que corre ao longo de uma falha de uma dessas famílias.
3. A assimetria da bacia (afluentes curtos de um lado) indica que a divisória está muito perto do rio desse lado: provável escarpa de falha ou bloco basculado.
4. Confirmação: sobrepor a carta geológica (traço das falhas), procurar no terreno rocha triturada no leito e nas margens, medir as fraturas nos afloramentos e comparar as direções com as dos troços retos.

Erro comum

Procurar só falhas grandes para explicar um padrão de drenagem estrutural. Famílias de diáclases bem organizadas, sem deslocamento nenhum, também controlam padrões retangulares.

15. Falhas, descontinuidades e recursos minerais

Este capítulo é onde a geologia estrutural se transforma em prospeção prática, e reúne a aptidão "reconhecer a importância das falhas e descontinuidades na ocorrência de recursos minerais".

Falhas e diáclases como condutas de fluidos

Para os fluidos hidrotermais, águas quentes com metais dissolvidos, uma zona fraturada é uma conduta:

1. A rocha fraturada tem maior permeabilidade do que a rocha intacta; os fluidos concentram-se nela.
2. Ao longo do trajeto, os fluidos arrefecem, perdem pressão, misturam-se com outras águas ou reagem com a rocha encaixante.
3. Essas mudanças fazem os minerais dissolvidos precipitar no espaço aberto da fratura e na rocha à volta.
4. O resultado é um filão (corpo tabular que preenche a fratura), um stockwork (rede densa de veios finos) ou uma brecha mineralizada, rodeados de uma auréola de alteração hidrotermal da rocha encaixante.

Muitos filões seguem com grande fidelidade a direção das famílias de fraturas regionais: a estrutura não é só um obstáculo à exploração, é muitas vezes a razão pela qual o recurso está ali.

Onde, dentro de uma falha, se concentra o minério

O minério não se distribui por igual ao longo de uma falha. Concentra-se onde o movimento abre espaço:

• Inflexões e degraus do traço: num desligamento direito, um degrau para a direita abre espaço (zona de distensão); num desligamento esquerdo, é o degrau para a esquerda. Os degraus no sentido contrário fecham e comprimem.
• Mudanças de inclinação do plano, onde o movimento afasta as paredes.
• Cruzamentos de duas falhas, ou de uma falha com uma diáclase, onde a rocha fica mais partida.
• Contacto com uma camada competente (quartzito, granito), que fratura bem, por baixo de uma incompetente (xisto argiloso) que funciona como tampão.

Estas zonas dão as colunas mineralizadas (ore shoots): partes do filão mais ricas e mais espessas, alongadas numa direção que se deve medir e seguir.

A falha também pode ser barreira

Uma falha com salbanda argilosa espessa pode ser impermeável e travar os fluidos, que precipitam contra ela. Pode também separar compartimentos de água subterrânea, o que interessa em minas (afluxo de água às galerias) e na pesquisa de águas.

Falha anterior ou posterior à mineralização?

É a primeira pergunta a fazer, e responde-se com o princípio da interseção (capítulo 3):

Encontrar a continuação de um filão deslocado

Quando uma falha posterior corta um corpo mineralizado, este desloca-se como qualquer camada. O raciocínio:

1. Identificar o tipo de falha (normal, inversa, desligamento) e o sentido do movimento (capítulo 12).
2. Identificar de que lado da falha está o troço conhecido: no muro ou no teto (ou, num desligamento, em que bloco).
3. Aplicar o deslocamento:
4. falha normal: o teto desceu. Se o troço conhecido está no muro, a continuação está no teto, mais abaixo; se está no teto, a continuação está no muro, mais acima;
5. falha inversa: o teto subiu. Troço conhecido no muro: continuação no teto, mais acima; troço no teto: continuação no muro, mais abaixo;
6. desligamento: coloca-te no bloco onde o filão é conhecido, olha para o outro lado da falha; num desligamento direito, a continuação está deslocada para a tua direita; num esquerdo, para a tua esquerda, na distância do rejeito.
7. Traduzir em números: rejeito vertical, horizontal e real (capítulo 6).
8. Orientar a sondagem ou a trincheira para a posição prevista.

Exemplo resolvido 15.1: filão sub-horizontal cortado por uma falha normal

Um filão de quartzo sub-horizontal, com volframite, é conhecido no muro de uma falha normal, a 120 m de profundidade. A falha tem direção N-S, inclina 60° para leste (o teto está a leste) e o rejeito vertical, medido noutra camada de referência, é 40 m. O terreno é plano.

1. O troço conhecido está no muro; a falha é normal, logo o teto desceu: no teto, o filão está mais abaixo, a 120 + 40 = 160 m de profundidade.
2. Rejeito real = 40 ÷ sen(60°) ≈ 46,19 m; rejeito horizontal = 40 ÷ tan(60°) ≈ 23,09 m.
3. Onde é que o plano de falha passa a cada profundidade? A distância horizontal do traço à superfície até ao plano é profundidade ÷ tan(60°):
4. a 120 m: 120 ÷ 1,7321 ≈ 69,28 m a leste do traço (é aí que o filão do muro termina contra a falha);
5. a 160 m: 160 ÷ 1,7321 ≈ 92,38 m a leste do traço (é a partir daí que existe o filão do teto).
6. Entre 69,28 m e 92,38 m a leste do traço, uma sondagem vertical não encontra o filão a nenhuma profundidade: é uma faixa estéril com 92,38 − 69,28 ≈ 23,09 m de largura, igual ao rejeito horizontal.
7. Recomendação: sondagem vertical a mais de 92,38 m a leste do traço, por exemplo a 110 m, para intersectar o filão do teto a cerca de 160 m de profundidade. Uma sondagem a 50 m do traço cortaria a falha a cerca de 87 m e depois o filão do muro a 120 m, o que não traz informação nova.

A faixa estéril é o erro clássico de quem sonda "logo do outro lado da falha" e conclui que o filão acabou.

Exemplo resolvido 15.2: o mesmo filão, com uma falha inversa

Agora o filão sub-horizontal é conhecido no muro a 100 m de profundidade, e a falha é inversa, com inclinação de 30° para leste e rejeito vertical de 30 m.

1. Falha inversa, troço no muro: no teto o filão está mais acima, a 100 − 30 = 70 m.
2. Plano de falha a 100 m de profundidade: 100 ÷ tan(30°) ≈ 173,21 m a leste do traço; a 70 m: 70 ÷ tan(30°) ≈ 121,24 m.
3. Entre 121,24 m e 173,21 m a leste do traço, uma sondagem vertical corta o filão duas vezes: a 70 m (no teto) e a 100 m (no muro). É uma faixa de repetição com 173,21 − 121,24 ≈ 51,96 m de largura, igual ao rejeito horizontal (30 ÷ tan 30°).
4. Rejeito real = 30 ÷ sen(30°) = 60 m (exato, porque sen 30° = 0,5).

Numa falha normal há uma faixa onde o filão falta; numa falha inversa, uma faixa onde aparece em dobro. Numa sondagem, as duas situações confundem-se facilmente com "o filão acabou" ou "há dois filões".

Exemplo resolvido 15.3: filão cortado por um desligamento

Um filão vertical de direção E-W é conhecido no bloco oeste e termina contra uma falha vertical N-S. As estrias são horizontais; noutro marcador mediu-se um desligamento esquerdo de 25 m.

1. Coloca-te no bloco oeste, a olhar para leste: tens o norte à tua esquerda.
2. Desligamento esquerdo: o bloco do outro lado deslocou-se para a tua esquerda, ou seja, para norte.
3. A continuação do filão está no bloco leste, 25 m a norte do ponto onde o filão conhecido toca a falha.
4. Trincheira perpendicular ao filão, no bloco leste, centrada 25 m a norte desse ponto e com margem para os dois lados, porque o rejeito tem incerteza.

Minas e pedreiras

• Minas: as falhas cortam e deslocam os filões, obrigam a galerias de pesquisa para os reencontrar, trazem água e são planos de instabilidade no teto e nos hasteais das galerias.
• Pedreiras de rocha ornamental: o espaçamento das diáclases determina o tamanho dos blocos que se conseguem extrair; uma zona de falha estraga a rocha para bloco e deve ser identificada antes de abrir a frente.
• Taludes: uma falha ou uma família de diáclases que inclina para fora do talude, com inclinação menor do que a da face, e aflora nela é o cenário típico de deslizamento planar. Medir a atitude das descontinuidades é, também, um trabalho de segurança.

Exemplos portugueses

• Panasqueira (volfrâmio, estanho, cobre): filões de quartzo sub-horizontais com volframite, que preenchem fraturas abertas por cima de uma cúpula granítica.
• Jales e outros jazigos de ouro do norte: filões de quartzo encaixados em fraturas e zonas de cisalhamento.
• Faixa Piritosa Ibérica (Neves-Corvo, Aljustrel): sulfuretos maciços cuja posição atual depende da deformação varisca, com dobras e cavalgamentos.
• Pegmatitos com lítio (Barroso): corpos que se instalaram em fraturas da rocha encaixante.

Nem toda a falha tem mineralização

A maioria das falhas é estéril. A mineralização exige que tenham circulado fluidos com metais e que tenham existido condições para a precipitação. A falha é a via, não a garantia. Por isso a leitura estrutural combina-se sempre com geoquímica (anomalias ao longo do traço), geofísica e observação da alteração hidrotermal.

16. Segurança no trabalho de campo junto a falhas

O reconhecimento de falhas faz-se muitas vezes junto de taludes, frentes de escavação e relevo acidentado, e as zonas de falha são, por definição, rocha partida e menos estável.

• Trabalhar em pares, com um plano de campo (rota prevista e hora de regresso) deixado a alguém fora do terreno; levar meio de comunicação e saber que o número de emergência é o 112.
• Capacete junto a taludes e frentes rochosas; óculos de proteção ao partir rocha com o martelo; botas adequadas.
• Nunca entrar em poços ou galerias mineiras abandonadas, nem se aproximar das bocas: podem estar abatidas ou ter gases.
• Não parar nem trabalhar por baixo de blocos soltos, sobretudo em escarpas de falha, nem na crista de um talude.
• Água, proteção solar e atenção ao calor; autorização dos proprietários antes de entrar no terreno; cuidado com cães, cobras e vespas.
• Em caso de desorientação: parar, reorientar-se com a carta, a bússola ou o GNSS e, se não for possível, ficar num local visível e pedir ajuda. Não descer ao acaso por uma linha de água: leva muitas vezes a ravinas e quedas de água.

Erros comuns

• Chamar "falha" a qualquer fratura visível. A maioria das fraturas de um afloramento são diáclases; o teste é confirmar se houve deslocamento relativo entre os dois lados.
• Confundir contacto intrusivo ou discordância com contacto por falha. Só o contacto por falha resulta de deslocamento.
• Trocar teto com muro. O teto está por cima do plano de falha e o muro por baixo, qualquer que seja a altitude do terreno; numa falha vertical não se usam.
• Classificar a falha pela inclinação do plano no desenho. O que classifica é o sentido do movimento do teto (normal ou inversa) ou a componente horizontal dominante (desligamento).
• Ler o sentido do movimento só pelas estrias. As estrias dão a direção; o sentido vem dos degraus, das fibras e, sobretudo, de um marcador deslocado.
• Aplicar a regra dos degraus ao contrário. O sentido em que a mão desliza lisa é o do movimento do bloco que falta, não o do bloco em que estás a apoiar a mão.
• Tomar a separação vista na carta pelo rejeito. Uma falha de movimento vertical desloca lateralmente, na carta, o afloramento de camadas inclinadas.
• Confundir rejeito real com rejeito vertical quando o plano não é vertical; e usar as fórmulas de movimento segundo o pendor numa falha oblíqua.
• Dizer que o V aponta sempre no sentido do mergulho. Falha com camadas pouco inclinadas para jusante; compara-se sempre com o V das curvas de nível.
• Chamar "tectónica" a uma falha sem indícios da sua origem, quando pode ser um abatimento, um deslizamento ou uma subsidência mineira.
• Assumir que qualquer falha contém mineralização, ou que só as falhas normais a contêm.
• Procurar a continuação de um filão sem saber em que bloco está o troço conhecido, ou sondar "logo do outro lado" e cair na faixa estéril de uma falha normal.
• Assumir que qualquer vale retilíneo é uma falha, sem considerar o controlo litológico.
• Traçar a linha de festo a cortar uma linha de água ou paralela às curvas de nível.

Glossário

• Anticlinal / sinclinal: dobra convexa para cima, com as rochas mais antigas no núcleo / dobra côncava para cima, com as mais recentes no núcleo.
• Arrastamento: curvatura das camadas junto a uma falha, provocada pelo atrito.
• Bacia hidrográfica: área cuja escorrência converge para o mesmo curso de água e sai por uma secção de referência.
• Brecha de falha: rocha partida em fragmentos angulosos numa zona de falha.
• Cavalgamento: falha inversa de baixo ângulo, com grande deslocamento.
• Competência: capacidade de uma camada fraturar de forma frágil (competente) ou deformar-se de forma dúctil (incompetente).
• Contacto: superfície que separa duas unidades de rocha (concordante, discordância, intrusivo, por falha).
• Corte geológico: representação num plano vertical das camadas e estruturas ao longo de uma linha.
• Costeira (cuesta): relevo assimétrico em camadas pouco inclinadas, com frente abrupta e reverso suave.
• Degraus: pequenos ressaltos no espelho de falha, perpendiculares às estrias, que ajudam a ler o sentido do movimento.
• Descontinuidade: superfície que interrompe a continuidade mecânica da rocha (estratificação, xistosidade, diáclase, falha, contacto).
• Desligamento (transcorrente): falha de movimento horizontal, esquerdo (sinistro) ou direito (dextro).
• Diáclase: fratura sem deslocamento paralelo ao plano.
• Discordância: superfície que separa duas unidades entre as quais houve interrupção da deposição, com ou sem erosão.
• Escarpa de falha / escarpa de linha de falha: desnível criado diretamente pelo movimento da falha / desnível criado pela erosão diferencial ao longo de uma falha antiga.
• Espelho de falha: superfície polida pelo atrito entre os blocos.
• Estrias: riscos paralelos no espelho de falha, que dão a direção do movimento.
• Falha: fratura com deslocamento relativo dos blocos.
• Falha tectónica: falha produzida pelas tensões da deformação da crusta e da litosfera.
• Falha não tectónica: falha produzida pela gravidade perto da superfície (deslizamento, abatimento cársico, subsidência mineira).
• Falha normal / inversa: teto desce (distensão) / teto sobe (compressão).
• Falha oblíqua: falha com componentes de desligamento e segundo o pendor apreciáveis.
• Filão: corpo tabular de minerais que preenche uma fratura.
• Graben / horst: bloco afundado entre falhas normais inclinadas uma para a outra / bloco levantado entre falhas normais inclinadas para fora.
• Inclinação aparente: inclinação de uma camada vista num corte que não é perpendicular à sua direção; é sempre menor que a verdadeira.
• Linha de festo: limite de uma bacia hidrográfica; separa as águas que escoam para bacias diferentes.
• Muro / teto: bloco por baixo / por cima do plano de falha inclinado.
• Princípio da interseção: uma estrutura que corta rochas é mais recente do que elas.
• Rejeito real, vertical e horizontal: deslocamento medido no plano de falha e as suas componentes vertical e horizontal.
• Relevo estrutural: relevo cuja forma é comandada pela estrutura (atitude das camadas, dobras, falhas).
• Salbanda: faixa argilosa ou muito triturada ao longo de uma falha ou do contacto de um filão.
• Separação: deslocamento aparente de um marcador visto numa carta ou num corte; não é necessariamente o rejeito.
• σ1, σ2, σ3: tensões principais máxima, intermédia e mínima.

Síntese

A leitura estrutural começa no corte geológico, construído com escala, orientação e inclinações corretas (verdadeiras ou aparentes), e na geometria das camadas: horizontais, inclinadas, dobradas, invertidas, competentes ou incompetentes. Os princípios da horizontalidade, sobreposição, continuidade, interseção e inclusão permitem contar a história da rocha e datar as falhas em relação às camadas e aos filões.

Os contactos podem ser concordantes, discordantes, intrusivos ou por falha, e a regra dos V, lida sempre por comparação com as curvas de nível, dá a inclinação de contactos e falhas numa carta. Entre as descontinuidades, a diáclase não tem deslocamento e a falha tem; descreve-se em termos de teto, muro, plano e rejeito.

O tipo de falha depende do campo de tensões: σ1 vertical dá falhas normais (teto desce, distensão); σ1 horizontal e σ3 vertical dão falhas inversas e cavalgamentos (teto sobe, compressão); σ2 vertical dá desligamentos, esquerdos ou direitos pela regra do observador. Falha tectónica é a que resulta dessas tensões; há falhas não tectónicas, gravíticas e superficiais.

No terreno, a falha confirma-se por espelho, estrias, degraus, brecha, salbanda e, sobretudo, por um marcador deslocado. À escala da paisagem, os relevos estruturais (escarpas, horsts, grabens, costeiras, cristas) e o traçado das bacias hidrográficas revelam a estrutura e o movimento que os moldaram.

Por fim, falhas e diáclases são condutas (e por vezes barreiras) de fluidos mineralizantes. Saber se a falha é anterior ou posterior ao minério, e calcular o rejeito, permite prever onde procurar a continuação de um corpo deslocado, e evitar as faixas estéreis e as repetições que enganam as sondagens.

Exercícios resolvidos

1. Um corte mostra, de baixo para cima, as camadas P, Q e R, todas inclinadas 30° na mesma direção, sem critérios de polaridade que indiquem inversão. Que princípio permite ordená-las por idade, e qual é a mais antiga?

Resolução: o princípio da sobreposição, que se aplica a camadas inclinadas desde que não estejam invertidas (por um flanco de dobra deitada ou por um cavalgamento). A mais antiga é P. A inclinação de 30°, pelo princípio da horizontalidade original, indica que a sequência foi deformada depois de depositada.

2. Numa carta, o contacto entre duas formações cruza um vale e desenha uma linha reta, sem qualquer V. Que atitude tem essa superfície?

Resolução: vertical. Só uma superfície vertical atravessa o relevo sem se desviar.

3. Observas duas fraturas paralelas num afloramento. Numa, a mesma camada está alinhada dos dois lados; na outra, está desalinhada 2 m. Classifica cada fratura.

Resolução: a primeira é uma diáclase; a segunda é uma falha, ainda que pequena. O critério é o deslocamento, não a dimensão.

4. Numa falha vertical, o bloco leste desceu 15 m em relação ao oeste, sem componente horizontal. Qual é o rejeito real, e podes usar os termos teto e muro?

Resolução: numa falha vertical (δ = 90°), sen(90°) = 1, logo o rejeito real é igual ao vertical: 15 m; o horizontal é 0 m, porque cos(90°) = 0. Teto e muro não se aplicam a um plano vertical: fala-se em bloco leste (abatido) e bloco oeste (levantado).

5. Um corte mostra rocha mais antiga sobre rocha mais recente, ao longo de um plano com cerca de 15° de inclinação, com rocha triturada e estrias. Que estrutura é, e que esforço a originou?

Resolução: um cavalgamento, falha inversa de baixo ângulo; esforço de compressão (σ1 horizontal, σ3 vertical). A rocha triturada e as estrias afastam a hipótese de um flanco invertido de dobra.

6. Uma falha vertical N-S corta um filão E-W. Estás no bloco oeste, a olhar para leste, e vês a continuação do filão 12 m à tua direita. Classifica o desligamento e diz onde verias o filão se estivesses no bloco leste.

Resolução: o bloco do outro lado deslocou-se para a tua direita: desligamento direito (dextro). A olhar para leste, a direita é o sul: o filão do bloco leste está 12 m a sul. No bloco leste, a olhar para oeste, verias o filão do bloco oeste 12 m a norte, que é outra vez a tua direita: a regra dá o mesmo resultado dos dois lados.

7. Uma zona tem padrão de drenagem retangular, com afluentes a entrarem no rio principal em ângulos próximos de 90°. Que explicação estrutural é mais provável, e como a confirmas?

Resolução: controlo por duas famílias de fraturas (falhas ou diáclases) aproximadamente perpendiculares, porque a água erode mais depressa a rocha fraturada. Confirma-se sobrepondo a carta geológica, medindo as fraturas nos afloramentos e comparando as suas direções com as dos troços retos.

8. Um filão sub-horizontal é conhecido no muro de uma falha normal com rejeito vertical de 50 m e plano inclinado 45°. Onde está a continuação?

Resolução: a falha é normal, logo o teto desceu; o troço conhecido está no muro, portanto a continuação está no teto, 50 m mais abaixo. Rejeito real = 50 ÷ sen(45°) ≈ 70,71 m, medido ao longo do plano; rejeito horizontal = 50 ÷ tan(45°) = 50 m, no sentido do pendor da falha. Uma sondagem vertical tem de ficar para lá da faixa estéril de 50 m de largura (capítulo 15).

9. Num espelho de falha inclinado 50° para sul, o bloco de cima foi erodido. As estrias descem segundo o pendor e a mão desliza lisa para cima e prende para baixo. Classifica a falha.

Resolução: o bloco que falta é o teto. Pela regra dos degraus, deslocou-se no sentido liso, para cima. Teto subiu: falha inversa. Deve confirmar-se com um marcador deslocado, porque há degraus com o sentido contrário.

10. Uma camada inclina 50° (inclinação verdadeira). O corte faz 45° com a direção da camada. Que inclinação se desenha?

Resolução: tan(aparente) = tan(50°) × sen(45°) = 1,1918 × 0,7071 ≈ 0,8427; aparente = arctan(0,8427) ≈ 40,1°.

11. Numa região, as medições indicam σ1 horizontal na direção E-W e σ3 vertical. Que falhas esperas e com que atitude aproximada?

Resolução: σ3 vertical corresponde a falhas inversas (compressão). Com σ1 E-W, as falhas têm direção aproximada N-S (perpendicular a σ1) e inclinação típica de cerca de 30°, para leste ou para oeste. Em profundidade podem passar a cavalgamentos.

12. Uma camada de quartzito aflora com 80 m de largura, medida perpendicularmente à direção, em terreno plano, e inclina 25°. Qual é a espessura verdadeira?

Resolução: espessura = 80 × sen(25°) = 80 × 0,4226 ≈ 33,8 m.

13. Na cabeceira de uma encosta de argilas, depois de um inverno chuvoso, surge uma fenda em arco com um degrau de 1,5 m, e a rocha por baixo não mostra brecha nem estrias. Um colega chama-lhe "falha tectónica ativa". Comenta.

Resolução: a geometria em arco, a posição na cabeceira de uma encosta, a ligação à chuva e a ausência de rochas de falha apontam para a cicatriz de um deslizamento: uma falha não tectónica, gravítica e superficial. Chamar-lhe tectónica sobrevaloriza a estrutura. Escreve-se "fenda de tração com degrau, provável movimento de vertente", e sinaliza-se o risco para a segurança.

14. Uma sondagem vertical numa sequência horizontal atravessa uma falha e corta a camada C, que tem 25 m de espessura, com 45 m. Que tipo de falha e que rejeito vertical?

Resolução: a camada aparece mais espessa do que é: há repetição de 45 − 25 = 20 m. Repetição numa sondagem vertical indica falha inversa, com rejeito vertical de 20 m.