Geologia

Como acabamos de aprender, a crosta terrestre está constantemente sujeita a forças que a empurram, puxam, ou torcem. Estas forças são chamadas de stress. Em resposta à tensão, as rochas da terra sofrem tensão, também conhecida como deformação.

Tensão é qualquer alteração no volume ou na forma.Existem quatro tipos gerais de tensão. Um tipo de tensão é uniforme, o que significa que a força se aplica igualmente em todos os lados de um corpo de rocha. Os outros três tipos de tensões, tensão, compressão e cisalhamento, são tensões não uniformes, ou dirigidas. Todas as rochas na terra sofrem uma tensão uniforme em todos os momentos. Esta tensão uniforme é chamada de pressão lito-estática e vem do peso da rocha acima de um determinado ponto da terra. A pressão lito-estática também é chamada de pressão hidrostática. (Incluído na pressão litrostática está o peso da atmosfera e, se estiver abaixo de um oceano ou lago, o peso da coluna de água acima desse ponto na terra. No entanto, em comparação com a pressão causada pelo peso das rochas acima, a quantidade de pressão devido ao peso da água e do ar acima de uma rocha é insignificante, exceto na superfície da terra). Como a pressão litostática é uma tensão uniforme, uma alteração na pressão litostática não causa fraturamento e deslizamento ao longo das falhas. No entanto, ela pode ser a causa de certos tipos de terremotos. Ao subduzir placas tectônicas, o aumento da pressão de maior profundidade dentro da terra pode fazer com que os minerais da placa se metamorfoseiem espontaneamente em um novo conjunto de minerais mais densos que são estáveis à pressão mais alta. Pensa-se que esta é a causa provável de certos tipos de terremotos profundos em zonas de subducção, incluindo os terremotos mais profundos já registrados.

Rocks também estão sujeitos aos três tipos de tensão direcionada (não uniforme) – tensão, compressão e cisalhamento.

• Tensão é uma tensão direcionada (não uniforme) que puxa a rocha em direções opostas. A tensão (também chamada de extensão) força o afastamento entre si.
• A compressão é uma tensão direcionada (não-uniforme) que empurra as rochas juntas. As forças de compressão empurram umas para as outras.
• Shear é uma tensão dirigida (não-uniforme) que empurra um lado de um corpo de rocha em uma direção, e o lado oposto do corpo de rocha na direção oposta. As forças de cisalhamento estão empurrando de formas opostas.

Em resposta à tensão, a rocha pode sofrer três tipos diferentes de tensão – tensão elástica, tensão dúctil ou fratura.

• A tensão elástica é reversível. A rocha que sofreu apenas tensão elástica voltará à sua forma original se a tensão for liberada.
• A tensão dúctil é irreversível. Uma rocha que tenha sofrido deformação dúctil permanecerá deformada mesmo que a tensão pare. Outro termo para deformação dúctil é deformação plástica.
• A fratura também é chamada de ruptura. Uma rocha que sofreu ruptura rompeu-se abruptamente em pedaços distintos. Se as peças forem deslocadas em sentidos opostos umas das outras – a fractura é uma falha.

Dúctil e Brittle Strain

As rochas da Terra são compostas por uma variedade de minerais e existem em várias condições. Em diferentes situações, as rochas podem agir como materiais dúcteis capazes de sofrer uma grande quantidade de tensão dúctil em resposta ao stress, ou como materiais frágeis, que só sofrerão uma pequena ou nenhuma tensão dúctil antes de se fracturarem. Os fatores que determinam se uma rocha é dúctil ou frágil incluem:

• Composição – alguns minerais, como o quartzo, tendem a ser frágeis e, portanto, são mais propensos a quebrar sob tensão. Outros minerais, tais como calcita, argila e mica, tendem a ser dúcteis e podem sofrer muita deformação plástica. Além disso, a presença de água na rocha tende a torná-la mais dúctil e menos quebradiça.
• Temperatura-Rocks tornam-se mais macias (mais dúcteis) a temperaturas mais elevadas. As rochas a temperatura do manto e do núcleo são dúcteis e não se fracturam sob as tensões que ocorrem nas profundezas da terra. A crosta, e até certo ponto a litosfera, são suficientemente frias para se fracturarem se a tensão for suficientemente elevada.
• Pressão lito-estática – Quanto mais profunda for uma rocha na terra, maior será a pressão lito-estática a que está sujeita. A alta pressão lito-estática reduz a possibilidade de fratura porque a alta pressão fecha as fraturas antes que elas possam se formar ou se espalhar. As altas pressões lito-estáticas do manto sub-litosférico e do núcleo interior sólido da terra, juntamente com as altas temperaturas, são a razão pela qual não há terremotos nas profundezas da terra.
• Pressão lito-estática – Quanto mais rápida for a tensão de uma rocha, maior é a sua chance de fraturar. Mesmo rochas frágeis e minerais, como o quartzo, ou uma camada de basalto frio na superfície da terra, podem sofrer deformações dúcteis se a taxa de deformação for suficientemente lenta.

A maior parte dos terremotos ocorre na crosta terrestre. Um número menor de terremotos ocorre no manto mais alto (até cerca de 700 km de profundidade) onde a subducção está ocorrendo. As rochas nas partes mais profundas da terra não sofrem fraturas e não produzem terremotos porque as temperaturas e pressões lá são altas o suficiente para tornar toda a tensão dúctil. Nenhum terremoto tem origem abaixo do manto superior da terra.

Tensão e tipos de falha

As seguintes correlações podem ser feitas entre os tipos de tensão na terra, e o tipo de falha que provavelmente resultará:

• Tensão leva a falhas normais.
• Compressão leva a falhas de inversão ou de impulso.
• Cisalhamento horizontal leva a falhas de golpe-derrapante.

Correlações entre tipo de tensão e tipo de falha podem ter excepções. Por exemplo, zonas de tensão horizontal provavelmente terão falhas de strike-slip como o tipo de falha predominante. Entretanto, pode haver falhas normais ativas e de empuxo também nessas zonas, particularmente onde há dobras ou espaços nas maiores falhas de strike-slip.

Para dar outro exemplo, em uma região de tensão de compressão na crosta, onde folhas de rocha são empilhadas em falhas de empuxo ativas, as falhas de strike-slip geralmente conectam algumas das falhas de empuxo.

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