Falha geológica
Falha, por vezes também chamada falha geológica, falha tectónica, falha tectônica ou paraclase, é a designação dada em geologia estrutural a uma fractura ou descontinuidade numa massa de rochas da crosta terrestre ao longo de cuja superfície, designada por plano de falha, ocorreu um deslocamento significativo em resultado do movimento relativo dos blocos de rocha situados em lados opostos da fractura. Embora essas superfícies tendam a ser planares, podem ser significativamente curvilíneas. As grandes falhas resultam da ação das forças da tectónica de placas, sendo que as maiores formam as fronteiras entre as placas, como as falhas de mega-atrito das zonas de subducção e os riftes, ou são falhas transformantes perpendiculares às dorsais oceânicas. A libertação de energia associada a movimentos rápidos em falhas ativas é a causa da maioria dos sismos. As falhas também podem deslocar-se lentamente, por deslizamento assísmico.
Na sua versão mais simples, uma falha geológica é uma fratura nos materiais rochosos que constituem uma determinada estrutura geológica, dando origem a uma superfície, em geral designada por plano de falha, através da qual é produzido o deslocamento relativo dos blocos situados em lados opostos do plano de fratura. O deslocamento de um dos blocos, ou de ambos, é condição necessária para a existência de uma falha, já que as fraturas ou fendas sem deslocamento relativo não são denominadas falhas, mas sim diaclases ou juntas. A formação de uma falha depende, em última instância, da natureza das rochas, concretamente do seu limite de plasticidade, e das forças geradoras dos esforços presentes, com maior frequência esforços de distensão crustal, embora as falhas também possam ser produzidas por compressão ou por deslizamento lateral. Quando o esforço não é muito intenso, ou quando o limite de plasticidade das rochas é elevado (sendo nesse caso a rocha considerada dúctil), será mais provável a produção de uma dobra em vez de uma falha. Pelo contrário, quando os esforços são muito intensos, ou se as rochas apresentarem baixa plasticidade (sendo nesse caso a rocha considerada rúptil ou frágil), é formada uma falha.
Mecanismos geradores das falhas
A formação de falhas, ou falhamento, é o conjunto de processos geológicos que conduzem à formação de uma falha, causado por forças de distensão (ou extensão), de compressão e de deslizamento lateral que produzem nas rochas e nas camadas geológicas tensões de corte (também designadas por tensões de cisalhamento) superiores à sua capacidade de deformação viscoelástica. Com o movimento e deformação das massas rochosas há acumulação energia sob a forma de tensões no interior das rochas; quando essas tensões superam a resistência das rochas, a energia é liberada na forma de um movimento súbito dessas rochas, que geralmente é concentrado ao longo de um plano específico na crosta terrestre, dando origem a rupturas e à formação das falhas..
Falhas ativas e falhas inativas
Uma falha geológica é considerada ativa quando mostra evidências de movimentos recentes (alguns autores consideram ativas as falhas com movimentos durante os últimos 1,8 milhôes de anos), em geral por deformação de materiais que podem ser datados do Quaternário. Algumas falhas ativas estão ligadas a movimentos tectónicos, incluídas em formações que continuam em pleno movimento e transformação. O deslizamento pode ser súbito, em forma de saltos, o que dá lugar a sismos, seguido de períodos de inatividade, ou ser lento e contínuo, apenas detectável por instrumentos. Os sismos mais importantes de que há registo tiveram origem em saltos de 8 a 12 m ao longo de falhas sujeitas a grandes pressões tectónicas.
Rejeito da falha
Embora as falhas possam assumir uma grade diversidade morfológica e várias ordens de grandeza de dimensão (de centímetros a milhares de quilómetros), ainda assim uma falha é caracterizada por três parâmetros espaciais essenciais: (1) o rejeito (slip); (2) o rejeito horizontal aparente (heave); e (3) o rejeito vertical aparente (throw). O rejeito da falha (ou slip) é o deslocamento entre dois pontos originalmente contíguos ao longo do plano de falha, definido como o movimento relativo das características geológicas presentes em ambos os lados do plano de falha. O sentido de rejeito de uma falha é definido como o movimento relativo da rocha de cada lado da falha em relação ao outro lado. O rejeito pode ser avaliado por um sentido (rejeito relativo) de movimentação relativa dos blocos de falha ou por um vetor absoluto de deslocamento (rejeito absoluto), neste último caso apenas quando se esteja na posse de elementos que permitam medir a distância final entre pontos originalmente contíguos no plano de falha. O sentido do rejeito pode ser determinado por marcas impressas nas rochas dos dois lados do espelho de falha, tais como estrias ou ranhuras, caneluras ou ressaltos.
Terminologia
A terminologia descritiva usada na caracterização de uma falha é rica e variada, por vezes incluindo vasta sinonímia. As definições seguintes incluem os termos mais comuns em uso no espaço lusófono:
As falhas são classificadas principalmente em termos do ângulo que o plano de falha faz com a superfície da terra, conhecido como a atitude da falha (em inglês strike and dip), e a direção do deslizamento ao longo do plano de falha. Em geologia, a determinação das coordenadas geológicas (strike e dip ou direção e mergulho) define a disposição espacial de uma estrutura planar com relação ao plano horizontal e à linha meridiana N-S verdadeira. Por convenção é a forma de medição utilizada para descrever a orientação do plano ou atitude planar de um elemento geológico. Nessa convenção, a direção ou deslocamento relativo (o strike) de um elemento geológico é o azimute de uma linha horizontal imaginada através do plano, dada pelo ângulo entre a linha N-S e a linha da interseção do plano geológico com o plano horizontal sempre referida ao N verdadeiro. O mergulho (o dip) é o ângulo de inclinação (ou ângulo de depressão) medido para baixo a partir da horizontal e definido pelo ângulo diedro entre o plano geológico e o plano horizontal (=mergulho real), e pelo quadrante para o qual mergulha o plano.
Geometria das falhas
As falhas são classificadas de acordo com a sua geometria, definida pelo seu ângulo de mergulho e a direção do seu deslocamento relativo. Com base na direção do deslizamento, as falhas podem ser classificadas como: As falhas de rejeito de mergulho e de rejeito oblíquo, de acordo com o movimento relativo dos blocos, podem ser: De acordo com o ângulo de mergulho do plano de falha durante o falhamento as falhas são classificadas como de grande ângulo (>50º em relação à vertical), de médio ângulo (30º a 50º em relação à vertical) ou de baixo ângulo (<30º em relação à vertical).
Falhas de rejeito direcional (transcorrentes)
Numa falha de rejeito direcional (também conhecida falha em rotura ou falha transcorrente), a superfície da falha (plano) é geralmente quase vertical e a parede do bloco inferior move-se lateralmente para a esquerda ou para a direita com muito pouco movimento vertical. Daí resulta que nas falhas direcionais ou transcorrentes o componente principal do deslocamento ocorre segundo a direção do plano de falha, com a movimentação entre blocos adjacentes sendo essencialmente horizontal, pelo que o mergulho do plano de falha é vertical a subvertical. As falhas de deslizamento com movimento lateral esquerdo são conhecidas como falhas sinistrais (ou falha lateral esquerda) e as falhas com movimento lateral direito como falhas dextrais (ou falha lateral direita). Cada uma das direções é definida pela orientação do movimento do solo, tal como seria visto por um observador no lado oposto da falha. A direção dos movimentos resultam da direção das forças de cisalhamento que produzem a falha.
Falha de rejeito de mergulho
Nas falhas de mergulho os blocos deslocam-se perpendicularmente à direção de mergulho da falha. Consoante a posição relativa dos blocos, subdividem-se em falhas normais (ou falhas extensionais) e falhas inversas (ou falhas reversas). Numa falha normal, a o bloco superior desloca-se para baixo, relativamente ao bloco inferior. Um bloco rebaixado entre duas falhas normais que mergulham uma na direção da outra é um designado por graben. Um bloco de relevo entre duas falhas normais que se afastam uma da outra é um horst. O dip da maioria das falhas normais é de pelo menos 60 graus, mas algumas falhas normais mergulham a menos de 45 graus. As falhas normais de baixo ângulo com importância tectónica regional podem ser designadas por falhas de descolamento.
Falha oblíqua
Uma falha que tem uma componente de deslizamento por mergulho e uma componente de deslizamento por abatimento é designada por falha de deslizamento oblíquo. Numa falha oblíqua os blocos deslocam-se obliquamente à direção e ao mergulho da falha em resultado de um cisalhamento em combinação com compressão ou extensão. Quase todas as falhas têm uma componente de deslizamento por imersão e uma componente de deslizamento por abatimento; por isso, a definição de uma falha como oblíqua requer que ambas as componentes de imersão e abatimento sejam mensuráveis e significativas. Algumas falhas oblíquas ocorrem em regimes de rotura transtensional e rotura transpressional, e outras ocorrem onde a direção da extensão ou encurtamento muda durante a deformação, mas as falhas formadas anteriormente permanecem ativas.
Falha lístrica
Uma falha lístrica é semelhante a uma falha normal, mas o plano de falha curva-se, sendo o mergulho mais acentuado perto da superfície e depois mais raso com o aumento da profundidade. O mergulho pode aplanar num décollement sub-horizontal, resultando num deslizamento sub-horizontal sobre um plano horizontal. Morfologicamente é uma falha gravitacional ou extensional curva com mergulhos variando de muito fortes, na parte mais alta, a sub-horizontais, na base, e com concavidade para cima onde desliza o bloco superior sobre o inferior. O deslocamento do bloco superior é mais acentuado na parte alta, verticalizada, do que na parte horizontalizada, baixa, onde o atrito é maior, o que pode produzir estruturas em roll over dobradas em anticlinal no bloco superior, como é comum nas falhas de crescimento. As falhas lístricas são típicas de regimes extensionais com dimensões que vão desde as falhas localizadas até falhas regionais. São tipicamente as estruturas iniciais de processos de formação de um rifte podendo estender-se até à base da litosfera (à zona de transição para as astenosfera), quando esta sofra extensão.
Falha anelar (falha em anel)
As falhas em anel, também conhecidas como falhas de caldeira, são falhas que ocorrem no interior de caldeiras vulcânicas colapsadas e nos locais de impacto de grandes meteoritos, como a cratera de impacto da baía de Chesapeake. As falhas anelares são o resultado de uma série de falhas normais sobrepostas, formando um contorno circular. As fracturas criadas pelas falhas em anel podem ser preenchidas por diques em anel.
Todas as falhas têm uma espessura mensurável, constituída por rocha deformada caraterística do nível da crosta onde ocorreu a falha, dos tipos de rocha afectados pela falha e da presença e natureza de quaisquer fluidos mineralizantes. As rochas de falha são classificadas pela sua textura e pelo mecanismo de deformação implícito. Uma falha que atravessa diferentes níveis da litosfera terá muitos tipos diferentes de rochas de falha desenvolvidas ao longo da sua superfície. A deslocação contínua por dip-slip tende a justapor rochas de falha com características de diferentes níveis crustais e com diferentes graus de sobreimpressão. Este efeito é particularmente evidente no caso das falhas de desprendimentos e das grandes falhas de impulso. Quando os movimentos da falha alteram suficientemente a rocha original, ela se transforma em uma rocha de falha frágil. Existem vários tipos de rochas de falha, dependendo, de entre outros factores, da litologia, pressão confinante (profundidade), temperatura, pressão de fluidos e cinemática ao longo do plano de falha. Os principais tipos de rocha de falha incluem:
As falhas são encontradas em vários ambientes tectônicos, sendo associadas a regimes deformacionais compressivos, distensivos e cisalhantes. São feições comuns em cadeias de montanhas modernas e antigas e aparecem em diferentes estágios de sua evolução. São desenvolvidas particularmente no domínio superficial da crosta, onde predominamos mecanismos da deformação rúptil (domínio superficial), ou pelo contraste reológico significativo entre camadas rochosas. A pressão de fluidos nas rochas também favorece a geração ou progressão dessas estruturas.
Reconhecimento de falhas
Os geólogos reconhecem falhas no campo de diversas maneiras, tanto por evidências diretas como indiretas. As evidências diretas são observadas em afloramentos ou na superfície do terreno e envolvem o deslocamento de um nível de referência estratigráfico ou a presença de indicadores na superfície da falha que refletem o atrito ocorrido pelo deslocamento dos blocos, como rochas de falha. Evidências de falhas são também fornecidas indiretamente por meio de métodos geofísicos, critérios geomorfológicos (presença de escarpa de falha, vales característicos, etc.), fotografias aéreas, imagens de satélite, mapas geológicos e topográficos. Se o movimento relativo for grande, como é o caso da falha transformante de Santo André, as formações rochosas, agora em contato umas com as outras na linha de falha, vão, provavelmente, diferir em litologia e idade.
Falhas e sismos
O acúmulo de energia e a eventual liberação desta em zonas de falhas geológicas é um dos fatores responsáveis pela ocorrência dos terremotos. Surge em função da pressão aplicada por uma força, geralmente as placas tectônicas, em que a pressão exercida excede a capacidade de resistência e plasticidade das camadas rochosas, provocando a sua cisão ou ruptura, podendo gerar também algumas pequenas fraturas em seu entorno.
Geotecnia
Em engenharia geotécnica, uma falha forma frequentemente uma descontinuidade que pode ter uma grande influência no comportamento mecânico (resistência, deformação, entre outros parâmetros) do solo e dos maciços rochosos, por exemplo, na construção de túneis, fundações ou taludes e declives. O nível de atividade de uma falha pode ser crítico para localizar edifícios, tanques e condutas e para avaliar o risco de abalos sísmicos e tsunamis para as infraestruturas e pessoas nas proximidades. Na Califórnia, por exemplo, foi proibida a construção de novos edifícios diretamente sobre ou perto de falhas que se tenham movido durante a época do Holoceno (os últimos 11 700 anos) da história geológica da Terra.
Falhas e depósitos de minério
Muitos depósitos de minérios encontram-se ou estão associados a falhas. Isso ocorre porque a rocha fraturada associada às zonas de falha permite a ascensão do magma ou a circulação de fluidos contendo minerais. Interseções de falhas quase verticais são frequentemente locais de depósitos significativos de minérios. Um exemplo de uma falha que alberga valiosos depósitos de pórfiro cuprífero é a Falha de Domeyko, no norte do Chile, com depósitos em Chuquicamata, Collahuasi, El Abra, El Salvador, La Escondida e Potrerillos.[desambiguação necessária] Mais a sul, no Chile, a mina de Los Bronces e o depósito de cobre pórfiro El Teniente encontram-se na intersecção de dois sistemas de falhas.
