Em geologia, uma falha representa uma fratura plana ou descontinuidade dentro de um maciço rochoso, caracterizada por deslocamento substancial resultante de movimentos do maciço rochoso. Falhas significativas na crosta terrestre surgem de forças tectônicas de placas, com os exemplos mais extensos delineando os limites das placas, incluindo falhas de megaimpulso em zonas de subducção e falhas transformantes. O rápido movimento ao longo de falhas ativas libera energia, que é a principal causa da maioria dos terremotos. Alternativamente, as falhas podem exibir deslocamento lento através de fluência assísmica.
Em geologia, uma falha é uma fratura plana ou descontinuidade em um volume de rocha através do qual houve um deslocamento significativo como resultado de movimentos da massa rochosa. Grandes falhas na crosta terrestre resultam da ação de forças tectônicas de placas, com as maiores formando os limites entre as placas, como as falhas megathrust de zonas de subducção ou falhas transformantes. A liberação de energia associada ao movimento rápido em falhas ativas é a causa da maioria dos terremotos. As falhas também podem se deslocar lentamente, por fluência assísmica.
O plano de falha refere-se à superfície de fratura de uma falha. Um traço de falha, também conhecido como linha de falha, denota a expressão superficial de uma falha, onde ela pode ser observada ou mapeada. Os mapas geológicos normalmente representam uma falha usando seu traço de falha.
Uma zona de falha pode ser definida como uma agregação de falhas paralelas. No entanto, este termo também descreve a região de rocha cominutiva adjacente a uma falha singular. O movimento sustentado ao longo de falhas próximas pode obscurecer esta distinção, à medida que a rocha interveniente se transforma em lentes delimitadas por falhas e subsequentemente sofre esmagamento progressivo.
Mecanismos de falha
Devido ao atrito e rigidez inerentes às rochas constituintes, os lados opostos de uma falha são frequentemente impedidos de deslizar ou fluir um sobre o outro, levando à cessação intermitente do movimento. As áreas de elevado atrito ao longo de um plano de falha, onde o movimento é interrompido, são denominadas asperezas. O estresse se acumula quando uma falha é bloqueada; uma vez que esta tensão ultrapassa o limite de resistência da rocha, a falha se rompe, liberando parcialmente a energia de deformação armazenada como ondas sísmicas, gerando assim um terremoto.
A deformação se manifesta cumulativamente ou instantaneamente, dependendo das propriedades reológicas da rocha. A crosta inferior dúctil e o manto acumulam progressivamente deformação por cisalhamento. Por outro lado, a frágil crosta superior responde por meio de fratura, que envolve liberação instantânea de tensão, levando ao movimento da falha. Mesmo em rochas dúcteis, uma falha pode ser liberada instantaneamente se a taxa de deformação se tornar excessivamente alta.
Escorregar, levantar e lançar
Deslizamento refere-se ao deslocamento relativo de características geológicas observadas através de um plano de falha. A sensação de deslizamento de uma falha descreve o movimento relativo do maciço rochoso de um lado em relação ao outro. Ao quantificar a separação horizontal ou vertical, o projeto de uma falha representa o componente vertical desta separação, enquanto o levantamento constitui o componente horizontal. O vetor de deslizamento pode ser avaliado qualitativamente examinando o dobramento por arrasto em estratos, que pode ser aparente em ambos os lados da falha. O dobramento por arrasto denota uma zona localizada de deformação adjacente a uma falha, provavelmente resultante da resistência ao atrito durante o movimento da falha. A medição precisa da direção e magnitude do levantamento e lançamento exige a identificação de pontos de interseção comuns, conhecidos como pontos de perfuração, em ambos os lados da falha. Na prática, muitas vezes só é viável determinar a direção de deslizamento das falhas e aproximar o vetor de elevação e lançamento.
Parede Suspensa e Footwall
Para falhas não verticais, os dois blocos opostos são designados como a parede suspensa e a parede. A parede suspensa está situada acima do plano de falha, enquanto a parede inferior fica abaixo dele. Essa nomenclatura teve origem na mineração, onde um mineiro que extraía um corpo de minério tabular ficava na sola com a parede suspensa acima. Esses termos são cruciais para diferenciar várias classificações de falhas dip-slip, especificamente falhas reversas e falhas normais. Numa falha inversa, a parede suspensa move-se para cima, enquanto numa falha normal, ela move-se para baixo. Distinguir esses tipos de falhas é essencial para determinar o regime de tensões associado ao movimento da falha.
A instabilidade da parede suspensa pode induzir tensões significativas e rupturas de rochas, como exemplificado na Mina Frood.
Tipos de falha
As falhas são categorizadas principalmente com base em dois critérios: o ângulo do plano da falha em relação à superfície da Terra, denominado mergulho, e a direção do deslizamento ao longo do plano da falha. De acordo com a direção do escorregamento, as falhas são classificadas nos seguintes tipos:
Falhas- Strike-slip, caracterizadas por deslocamento predominantemente horizontal paralelo ao traço da falha; Falhas
- Dip-slip, onde o deslocamento é principalmente vertical e/ou perpendicular ao traço da falha; ou Falhas
- oblíquas, que exibem uma combinação de componentes de deslizamento e deslizamento.
Falhas de ataque-deslizamento
Uma falha de deslizamento, alternativamente chamada de falha de chave, falha de rasgo ou falha transcorrente, é caracterizada por um plano de falha que normalmente é quase vertical. A parede inferior em tais falhas sofre deslocamento lateral, movendo-se para a esquerda ou para a direita com movimento vertical insignificante. Falhas de deslizamento que exibem movimento lateral esquerdo são identificadas como falhas sinistrais, enquanto aquelas com movimento lateral direito são conhecidas como falhas dextrais. A classificação dessas falhas é baseada na direção observada do movimento do solo por um observador situado no lado oposto da falha.
Uma categoria distinta de falha transcorrente, a falha transformante, surge quando define um limite de placa. Estas falhas estão normalmente ligadas a compensações dentro de centros de expansão, como dorsais meso-oceânicas, ou, menos comumente, dentro da litosfera continental, como observado na Transformada do Mar Morto no Oriente Médio ou na Falha Alpina na Nova Zelândia. Falhas transformantes também são designadas como limites de placas "conservadores", visto que a litosfera não é gerada nem consumida ao longo de sua extensão.
Falhas de deslizamento
Falhas dip-slip são classificadas como normais (extensionais) ou reversas. A nomenclatura "normal" e "reversa" originou-se na mineração de carvão inglesa, onde as falhas normais eram o tipo predominante encontrado.
Ao longo das escalas de tempo geológicas, uma mudança regional entre tensões de tensão e compressão, ou vice-versa, pode levar à reativação de falhas. Este processo, conhecido como inversão de faltas, resulta na reversão do movimento relativo do bloco, o que significa que uma falta normal pode se transformar em uma falta reversa e vice-versa.
Falhas normais
Uma falha normal é caracterizada pelo movimento descendente da parede suspensa em relação à lapa. Embora a maioria das falhas normais apresentem uma queda de pelo menos 60 graus, algumas podem ter quedas inferiores a 45 graus.
Topografia de bacias e cordilheiras
Um graben é definido como um bloco derrubado situado entre duas falhas normais que mergulham uma em direção à outra. Por outro lado, um horst é um bloco elevado posicionado entre dois grabens, o que implica que é delimitado por duas falhas normais afastadas uma da outra. O arranjo sequencial de grabens e horsts na superfície da Terra gera a topografia distinta da bacia e da distribuição.
Falhas Listric
Uma falha lístrica representa um tipo específico de falha normal que se distingue pela sua geometria côncava para cima, onde o segmento superior próximo da superfície da Terra é mais íngreme e gradualmente se torna mais horizontal com o aumento da profundidade. As falhas normais podem fazer a transição para falhas lístricas à medida que seus planos de falha se curvam mais profundamente na Terra. Além disso, podem desenvolver-se em locais onde a parede suspensa está ausente, como ao longo da face de uma falésia, levando ao desmoronamento da sopé e à formação de múltiplas falhas lístricas.
Falhas de descolamento
Os planos de falha das falhas lístricas podem sofrer maior achatamento, desenvolvendo-se em planos horizontais ou quase horizontais onde o deslizamento ocorre horizontalmente ao longo de um descolamento. Esses descolamentos extensionais podem se expandir significativamente, formando falhas de descolamento, que são caracterizadas como falhas normais de baixo ângulo que possuem importância tectônica regional.
A curvatura inerente de um plano de falha lístrica significa que o deslocamento extensional horizontal durante o deslizamento cria um vazio geométrico entre a parede suspensa e a parede inferior. Para acomodar esta lacuna, e dependendo da sua reologia, a parede suspensa pode dobrar-se e deslizar para baixo no vazio, resultando em dobramento por capotamento, ou pode fraturar-se em falhas e blocos adicionais que subsequentemente preenchem o espaço. Caso ocorram mais falhas, fenômenos como ventiladores de imbricação ou falhas de dominó podem se desenvolver.
Falhas reversas
Uma falha reversa representa o inverso de uma falha normal, caracterizada pelo movimento ascendente da parede suspensa em relação à parede inferior.
Essas falhas significam encurtamento compressivo dentro da crosta terrestre.
Falhas de impulso
Uma falha de impulso exibe a mesma direção de deslocamento que uma falha reversa, mas é distinguida por uma inclinação do plano de falha inferior a 45°. Essas falhas geralmente geram rampas, planos e dobras de falha envolvendo tanto a parede suspensa quanto a parede inferior.
Um plano refere-se a um segmento de uma parede suspensa ou parede inferior onde uma falha de impulso se desenvolveu ao longo de um plano de estratificação comparativamente fraco, enquanto uma rampa denota uma seção onde a falha de impulso cortou para cima através das camadas estratigráficas. Caracteristicamente, as falhas de impulso se propagam dentro de formações geológicas criando planícies e subindo através de seções por meio de rampas. Este processo leva à parede plana suspensa, ou parte dela, sobrepondo-se à rampa da calçada, conforme ilustrado nos diagramas de dobra de falha.
As falhas de empuxo são responsáveis pela formação de nappes e klippen dentro dos principais cinturões de empuxo. As zonas de subducção constituem uma categoria especializada de impulsos, representando as maiores falhas do mundo e precipitando os terremotos mais poderosos.
Falhas de deslizamento oblíquo
Uma falha caracterizada por componentes de deslizamento e deslizamento é designada como uma falha de deslizamento oblíquo. Embora a maioria das falhas exiba algum grau de movimento de deslizamento e deslizamento, a classificação como uma falha oblíqua exige que ambos os componentes sejam mensuravelmente significativos. Essas falhas oblíquas freqüentemente se manifestam em regimes tectônicos transtencionais e transpressivos, ou em contextos onde o vetor direcional da deformação muda enquanto falhas previamente formadas mantêm atividade.
O ângulo hade é formalmente definido como o complemento do ângulo de mergulho, representando a separação angular entre o plano da falha e um plano vertical que atinge paralelo à falha.
Falha de toque
Falhas anulares, também identificadas como falhas de caldeira, são descontinuidades geológicas observadas dentro de caldeiras vulcânicas colapsadas e em estruturas de impacto de bólido, como a cratera de impacto da Baía de Chesapeake. Essas falhas se desenvolvem a partir de uma série de falhas normais sobrepostas, que coletivamente delineiam um padrão circular. As fraturas produzidas por falhas anulares são ocasionalmente preenchidas posteriormente por diques anulares.
Falhas sintéticas e antitéticas
As designações sintética e antitética referem-se a falhas menores que estão espacialmente associadas a uma falha primária. As falhas sintéticas são caracterizadas por uma direção de mergulho congruente com a da falha principal, enquanto as falhas antitéticas mergulham na direção oposta. Estas estruturas de falhas podem ser acompanhadas por anticlinais de capotamento, exemplificados pelo estilo estrutural predominante no Delta do Níger.
Falha Rock
Todas as falhas exibem uma espessura mensurável, que é composta por rocha deformada cujas características são indicativas da profundidade crustal em que ocorreu a falha, dos tipos específicos de rocha afetados e da presença e natureza de quaisquer fluidos mineralizantes. As rochas falhadas são sistematicamente classificadas com base em suas texturas e nos mecanismos de deformação inferidos. Uma falha que atravessa vários níveis litosféricos irá, consequentemente, exibir múltiplos tipos distintos de rochas de falha desenvolvidas ao longo do seu traço. O deslocamento sustentado do deslizamento frequentemente justapõe rochas de falha características de diferentes níveis da crosta terrestre, levando a vários graus de sobreimpressão. Este efeito é particularmente pronunciado no contexto de falhas de descolamento e grandes falhas de empurrão.
As principais categorias de rochas de falha incluem:
- Cataclasito – uma falha rochosa caracterizada por coesão e um tecido plano pouco desenvolvido ou ausente, ou alternativamente por incoesão, tipicamente marcada por clastos angulares e fragmentos de rocha dentro de uma matriz de granulação mais fina de origem composicional semelhante.
- Brecha tectônica ou de falha – um cataclasito de granulação média a grossa compreendendo mais de 30% de fragmentos visíveis.
- Goivagem de falha – um cataclasito incoesivo, rico em argila, de granulação fina a ultrafina, que pode exibir um tecido plano e conter menos de 30% de fragmentos visíveis. Clastos rochosos também podem estar presentes.
- Esfregaço de argila – uma falha rica em argila que se origina em sequências sedimentares onde camadas ricas em argila sofrem deformação significativa e cisalhamento na falha.
- Milonito – uma rocha falha caracterizada pela coesão e um tecido plano bem desenvolvido, que resulta da redução do tamanho dos grãos tectônicos, e frequentemente contém porfiroclastos arredondados e fragmentos de rocha que são composicionalmente semelhantes aos minerais dentro da matriz.
- Pseudotaquilito – um material vítreo de granulação ultrafina, tipicamente preto e de aparência pedregosa, que se manifesta como finas veias planares, veias de injeção ou como uma matriz dentro de pseudoconglomerados ou brechas, preenchendo fraturas de dilatação na rocha hospedeira. Acredita-se que o pseudotaquilito se forma exclusivamente sob condições de taxas de escorregamento sísmico e pode, portanto, servir como um indicador de taxas de escorregamento de falhas em falhas inativas.
Impactos nas estruturas e nas populações humanas
No campo da engenharia geotécnica, uma falha frequentemente constitui uma descontinuidade que pode influenciar significativamente as propriedades geomecânicas (por exemplo, resistência, características de deformação) do solo e dos maciços rochosos, particularmente em aplicações como túneis, fundações ou construção de taludes.
O nível de atividade de uma falha é crucial por duas razões principais: primeiro, para o posicionamento estratégico de estruturas como edifícios, tanques e tubulações; e em segundo lugar, para avaliar os potenciais riscos de tremores sísmicos e tsunamis para as infra-estruturas próximas e para as populações humanas. Por exemplo, na Califórnia, novas construções são proibidas diretamente sobre ou adjacentes a falhas que exibiram movimento durante a Época Holocena, abrangendo os últimos 11.700 anos de registro geológico da Terra. Além disso, as falhas que demonstram actividade durante as épocas do Holoceno e do Pleistoceno, abrangendo os últimos 2,6 milhões de anos, podem justificar uma consideração especial, particularmente para instalações essenciais como centrais eléctricas, barragens, hospitais e instituições de ensino. Os geólogos determinam a idade de uma falha analisando as características do solo observadas em escavações rasas e características geomorfológicas visíveis em imagens aéreas. Os indicadores de subsuperfície para solos mais antigos incluem cisalhamento e suas associações com nódulos de carbonato, argila erodida e mineralização de óxido de ferro, enquanto solos mais jovens normalmente não apresentam esses sinais. A datação por radiocarbono de matéria orgânica situada ao lado ou acima de uma falha de cisalhamento é frequentemente instrumental na diferenciação entre falhas ativas e inativas. Através destas relações analíticas, os paleoseismólogos podem estimar as magnitudes dos terremotos históricos ao longo de vários séculos e formular previsões aproximadas do comportamento futuro das falhas.
Falhas e Depósitos de Minério
Numerosos depósitos de minério estão situados ou estão intimamente ligados a sistemas de falhas. Esta associação surge porque a rocha fraturada predominante nas zonas de falha facilita a ascensão do magma ou a circulação de fluidos ricos em minerais. Notavelmente, as interseções de falhas quase verticais frequentemente delineiam locais de acumulação substancial de minério.
A falha Domeyko, no norte do Chile, exemplifica um sistema de falhas que abriga depósitos significativos de cobre pórfiro, incluindo aqueles em Chuquicamata, Collahuasi, El Abra, El Salvador, La Escondida e Potrerillos. Mais ao sul do Chile, os depósitos de cobre pórfiro de Los Bronces e El Teniente estão localizados na confluência de dois sistemas de falhas distintos.
As falhas não funcionam exclusivamente como canais para a superfície da Terra. Uma hipótese sugere que falhas profundas e "desorientadas" podem, em vez disso, servir como zonas onde os magmas, destinados a formar cobre pórfiro, estagnam. Essa estagnação permite que ocorra o momento ideal e o tipo específico de diferenciação ígnea. Posteriormente, num momento crítico, estes magmas diferenciados irromperiam violentamente destas armadilhas de falhas, ascendendo a níveis crustais mais rasos, onde acabariam por se formar depósitos de pórfiro de cobre.
Águas subterrâneas
Dado que as falhas representam zonas de fragilidade estrutural, promovem a interação entre a água e a rocha adjacente, intensificando os processos de intemperismo químico. Este intemperismo químico aumentado expande a zona intemperizada, gerando consequentemente espaço poroso adicional para acumulação de água subterrânea. Consequentemente, as zonas de falha funcionam como aquíferos e contribuem para facilitar o movimento das águas subterrâneas.
Galeria
Lista de zonas de falha
- Lista de zonas de falha
- Teoria da falha de Anderson
- Deslizamento assísmico
- Bloco de falha – Extensas massas rochosas formadas por tensões tectônicas e localizadas dentro da crosta terrestre
- Escarpa de falha – Um pequeno deslocamento vertical observado na superfície do solo
- Junta – Um tipo específico de fratura encontrada em formações rochosas
- Mitigação do movimento sísmico
- Formação de montanhas – Os processos geológicos que sustentam a gênese das montanhas
- Orogenia – O processo geológico que envolve a formação de cadeias de montanhas
- Inversão de paleoestresse
- Perigo sísmico – A probabilidade de um terremoto ocorrer dentro de uma área geográfica e período definidos
- Estriação – Sulco, formado por um processo geológico, presente na superfície de uma rocha ou mineral
- Deslocamento vertical – O movimento vertical da crosta terrestre
Referências
Davis, George H.; Reynolds, Stephen J. (1996). "Dobras". Geologia Estrutural de Rochas e Regiões (2ª ed.). John Wiley & Filhos. págs. 372–424. ISBN 0-471-52621-5.
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- Fault Motion Animations no IRIS Consortium (arquivado em 17 de fevereiro de 2005)
- Vista aérea da falha de San Andreas na planície de Carrizo, Califórnia Central.
- Imagem LANDSAT da falha de San Andreas, no sul da Califórnia.