Farinha de falha
Kakirito, goiva de falha, farinha de falha, farinha de rocha ou gouge, é a designação dada em geologia à rocha moída em planos de falha que se apresenta friável (incoesa) e pulverulenta, com menos de 30% de clastos > 2 mm de diâmetro,[1] cuja presença indica condições termodinâmicas pouco profundas da crusta, sem as recristalizações dinâmicas que originam rochas como os milonitos e cataclasitos.[2][3] ESta rocha ocorre quando a cataclase é tão intensa que ocorre a moagem da rocha original até uma granulometria muito fina.
| Rocha metamórfica | |
|---|---|
 | |
| Composição | |
| Classe | Metamórfica (cataclástica) |
| Protolito | várias rochas |
| Características físicas | |
| Cor | variável (cinzento escuro, cinza, esbranquiçada) |
| Textura | Rocha granular friável de grão fino |
A designação «kakirito» (nome derivado do lago Kakir, do norte da Suécia) foi introduzido por Fredrik Svenonius, em 1900,[4] para designar rochas não consolidadas primárias com uma textura caótica não direcional, que se formam por deformação fracturada em resultado de tensões tectónicas. Os kakiritos e as rochas geneticamente semelhantes são resumidos sob a designação genérica de «rochas com uma estrutura de deformação» ou «rochas cataclásticas».
Descrição
editarA goiva de falha é um tipo de rocha de falha melhor definida pela sua granulometria. É encontrado como rocha de falha incoesa (rocha que pode ser quebrada nos seus grânulos componentes no afloramento atual, apenas com a ajuda dos dedos), com menos de 30% de clastos > 2 mm de diâmetro.[1] A goiva de falha forma-se em zonas de falha próximas da superfície com mecanismos de deformação frágil. Existem várias propriedades da goiva de falha que influenciam a sua resistência, incluindo a composição, o teor de água, a espessura, a temperatura e as condições de taxa de deformação da falha.[5][6][7]
Propriedades
editarA resistência à rotura de uma goiva de falha depende da sua composição, do seu teor em água, da sua espessura, da sua temperatura e pode ser facilmente afetada por quaisquer alterações na tensão normal efectiva e na taxa de deslizamento. Todos estes parâmetros têm um significativo efeito sobre o coeficiente de atrito.[8]
Tal como nas restantes rochas, a lei de Byerlee (proposta pelo gofísico australiano James Douglas Byerlee) é utilizada para descrever a sua força de atrito.[9] O seu teor é o seguinte: onde:
Como o valor tende a ser muito inferior ao das rochas encaixantes, as camadas de goiva de falha tendem a facilitar o deslizamento das falhas onde ocorrem. Contudo, a composição terá um forte impacto no comportamento de deslizamento da falha. Uma elevada resistência à fricção está associada a uma composição rica em minerais resitentes à abrasão, como o quartzo e os feldspatos.[10]
A composição e a concentração de minerais argilosos afectam o comportamento da falha na crosta frágil. As falhas dominadas por minerais de argila (montmorilonite, ilite e clorite) são consistentemente mais fracas. Aquelas com alta concentração de montmorilonite são significativamente mais fracas do que as que apresentam uma composição rica em clorite ou ilite.[10]
A composição também afecta a permeabilidade de uma goiva de falha, sendo um parâmetro importante no controlo da mecânica das falhas e da estabilidade por fricção. A presença de água reduz a resistência à fricção entre os grãos de minerais do grupo dos filossilicatos,[11] a que acresce que a permeabilidade antes do cisalhamento é geralmente maior do que após a deformação.
No entanto, a influência do cisalhamento varia de acordo com a composição.[10] Por exemplo, com montmorilonite ou ilite, uma diminuição acentuada é visível na permeabilidade pós-cisalhamento. No entanto, com minerais como a clorite, a maior permeabilidade será mantida mesmo após o cisalhamento.[10] Como os cristais de clorite se formam a pressão e temperatura mais altas, é mais provável que permaneçam como agregados maiores nas zonas de cisalhamento em comparação com o tamanho menor dos grãos de montmorilonite ou ilite, o que explica por que a permeabilidade é menos afetada.[10] As goivas de falha ricas em clorite e quartzo mantêm a sua elevada permeabilidade até uma profundidade significativa.[10]
Por outro lado, as falhas com baixa permeabilidade, tais como as falhas com alto teor de minerais argilosos, são mais susceptíveis de desenvolver altas pressões nos poros porque o fluxo de fluido é incapaz de se difundir.
A espessura da camada de farinha de falha aumenta ao longo do tempo com a acumulação de eventos de deslizamento ao longo de uma falha. Uma maior espessura de goiva de falha está associada a graus mais elevados de pressão de fluido de poros.[12]
Como já foi referido, a resistência ao atrito de uma goiva de falha pode alterar-se com a variação da temperatura. No entanto, o seu efeito difere consoante a composição mineral. Por exemplo, no caso das rochas de quartzo, um aumento da temperatura irá provavelmente diminuir o coeficiente de atrito, enquanto uma diminuição da temperatura leva a um aumento do coeficiente de atrito.[13]
Formação
editarA formação de goivas de falha resulta da localização de tensão nas zonas de falha em condições de fragilidade (ruptilidade) perto da superfície da Terra.[14] A trituração e a moagem dos dois lados da falha movendo-se um ao longo do outro resulta na redução e fragmentação do tamanho do grão. Primeiro, forma-se uma brecha de falha com mais material fragmentado e, com a trituração contínua, a rocha transforma-se numa goiva de falha com menos fragmentos e mais pequenos, aumentando a interação fluido-rocha para alterar alguns minerais e produzir argila. Tanto a taxa como a forma de deslizamento numa zona de falha, bem como os fluidos disponíveis, podem determinar a formação de diferentes variedades de rocha de falha.[14]
Os fluidos dos poros desempenham um importante papel na formação destas rochas. A formação de falhas é determinada pelas condições de tensão na crosta terrestre. A pressão do fluido nos poros da rocha pode reduzir significativamente a tensão necessária para induzir a formação de falhas, reduzindo a tensão normal efectiva.[12] A formação de goivas de falha pode diminuir a permeabilidade da rocha através da criação de minerais de argila, levando a pressões mais altas dos fluido dos poros numa zona localizada e à concentração do deslizamento dentro da camada de farinha de falha.[12]
A deformação cataclástica é um dos principais modos de formação de falhas, pois a falha é um produto comum da cataclase em condições de baixa pressão e temperatura.[5] Depende do atrito e é considerado um mecanismo de deformação rúptil. [5] A cataclase envolve a granulação de grãos devido tanto à fratura frágil quanto à rotação rígida do corpo - onde a rotação rígida do corpo ocorre quando os grãos minerais exibem rotação de acordo com o sentido do corte do plano de falha.[5] A intensidade da cataclase correspondente é exibida por uma diminuição no tamanho médio dos grãos.[5] Além disso, o desenvolvimento de falhas também pode ser acompanhado por uma degradação na uniformidade granulométrica.[5]
Classificação
editarAs rochas de falha podem ser classificadas em termos das suas texturas, embora as divisões sejam frequentemente graduais. De acordo com o esquema de classificação proposto por Richard H. Sibson em 1977, a goiva de falha é definida como uma rocha incoesa, com tecido orientado aleatoriamente, contendo menos de 30% de fragmentos visíveis à vista desarmada (clastos > 2 mm de diâmetro).[14] Uma rocha de falha incoesa com mais de 30% de fragmentos visíveis é considerada uma brecha de falha e as rochas de falha coesivas integram a série dos cataclasitos (não foliada) ou do milonito (foliada).[14] A classificação foi posteriormente modificado para incluir cataclasitos foliados.[15]
Este esquema de classificação foi ainda mais simplificado para facilitar a classificação no campo. Definiu a goiva de falha como uma rocha com menos de 30% de clastos > 2 mm encontrada como rocha de falha incoesa no afloramento atual.[1] Com base neste esquema de classificação, as brechas de falha podem sofrer subdivisão (como brechas caóticas, de mosaico e de crepitação). Esta subdivisão permite que as brechas de falha sejam foliadas ou não foliadas, coesivas ou incoesivas, bem como conter ou não uma matriz de granulação fina, pequenos clastos e até mesmo cimento cristalino em proporções variáveis.[1]
Referências
editar- ↑ a b c d Woodcock, NH; Mort, K (2008). «Classification of fault breccias and related fault rocks». Geological Magazine. 145 (3): 435-440. doi:10.1017/S0016756808004883
- ↑ Glossário Geológico: «gouge».
- ↑ Mineralatlas.eu: «kakirit».
- ↑ Fredrik Svenonius: Öfversikt af Stora Sjöfallets och angränsande fjälltrakters geologi. Geologiska Föreningen i Stockholm Förhandlingar, Bd. 22, Nr. 4, 1900, pp. 273–322, doi:10.1080/11035890009446896
- ↑ a b c d e f Engelder, J (1974). «Cataclasis and the Generation of Fault Gouge». Geological Society of America Bulletin. 85 (10): 1515-1522. doi:10.1130/0016-7606(1974)85<1515:CATGOF>2.0.CO;2
- ↑ Brock, William; Engelder, Terry (1977). «Deformation associated with the movement of the Muddy Mountain overthrust in the Buffington window, southeastern Nevada». Geol. Soc. Of America Bulletin. 88 (11): 1667–1677. doi:10.1130/0016-7606(1977)88<1667:DAWTMO>2.0.CO;2
- ↑ Coffey, Genevieve; Savage, Heather; Polissar, Pratigya; Rowe, Christie; Rabinowitz, Hannah (2019). «Hot on the trail: Coseismic heating on a localized structure along the Muddy Mountain fault, Nevada». Journal of Structural Geology. 120: 67–79. doi:10.1016/j.jsg.2018.12.012
- ↑ Lockner, David A.; Morrow, Carolyn; Moore, Diane; Hickman, Stephen (Abril 2011). «Low strength of deep San Andreas fault gouge from SAFOD core». Nature (em inglês). 472 (7341): 82–85. ISSN 1476-4687. PMID 21441903. doi:10.1038/nature09927
- ↑ Byerlee, J (1978). «Friction of Rocks». Pure and Applied Geophysics. 116 (4–5): 615–626. doi:10.1007/BF00876528
- ↑ a b c d e f Ikari, M; Saffer, D; Marone, C (2009). «Frictional and hydrologic properties of clay-rich fault gouge». Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 114 (B5). doi:10.1029/2008JB006089
- ↑ Morrow, C.A.; Moore, D.E; Lockner, D.A. (2000). «The effect of mineral bond strength and adsorbed water on fault gouge frictional strength». Geophysical Research Letters. 27 (6): 815–818. doi:10.1029/1999GL008401
- ↑ a b c Faulkner, D. R.; Sanchez-Roa, C.; Boulton, C.; den Hartog, S. A. M. (28 dezembro 2017). «Pore Fluid Pressure Development in Compacting Fault Gouge in Theory, Experiments, and Nature». Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 123 (1): 226–241. doi:10.1002/2017JB015130
- ↑ Chester, F.M. (1994). «Effects of temperature on friction: constitutive equations and experiments with quartz gouge». Journal of Geophysical Research. 99: 7247–7261. doi:10.1029/93JB03110
- ↑ a b c d Sibson, Richard. (1977). «Fault rocks and fault mechanisms». Geol. Soc. Lond. 133 (3): 191–213. doi:10.1144/gsjgs.133.3.0191
- ↑ Chester, F. M.; Friedman, M.; Logan, J. (1985). «Foliated Cataclasites». Tectonophysics. 111 (1–2): 139–146. doi:10.1016/0040-1951(85)90071-X
Bibliografia
editar- Peter Heitzmann (1985). Kakirite, Kataklasite, Mylonite - Zur Nomenklatur der Metamorphite mit Verformungsgefügen. Eclogae Geologicae Helvetiae. Bd. 78. [S.l.: s.n.] p. 273–286. doi:10.5169/seals-165656
- Wolfhard Wimmenauer (1985). Petrographie der magmatischen und metamorphen Gesteine. Stuttgart: Enke. pp. 311 ff. ISBN 3-432-94671-6