Deformação das rochas - Falhas e Dobras

Deformação das rochas e o seu comportamento mecânico

As rochas sedimentares e magmáticas quando submetidas a condições de pressão e temperatura diferentes das que presidiram à sua génese, podem sofrer deformação.
Assim, origina-se uma alteração das rochas pela acção de forças de tensão exercidas sobre o material rochoso, com origem na mobilidade da litosfera e no peso de camadas suprajacentes. De acordo com a Teoria da Tectónica de Placas, a litosfera encontra-se fracturada em placas, podendo estas convergir, divergir ou deslizar entre si estando as rochas que as compõem sujeitas assim, a fortes estados de tensão.
A tensão é a força exercida por unidade de área. Em resposta a um estado de tensão as rochas deformam-se, podendo ocorrer a alteração de volume ou alteração da forma das rochas ou, como é comum, alterar simultaneamente os seus volume e forma. As deformações mais comuns apresentam-se sob o aspecto de dobras e falhas. As rochas estão sujeitas a vários tipos de tensões – tensão de compressão, tensão de distensão (ou tensão de torção) e tensão de cisalhamento.

Os materiais rochosos podem apresentar diversos tipos de deformações em resposta às tensões que suportam. Assim, as deformações podem ser elásticas, plásticas ou deformações por ruptura.

As deformações elásticas são proporcionais ao esforço aplicado e são deformações reversíveis, ou seja, quando a força de tensão que provocou a deformação elástica é retirada, o material rochoso volta ao seu estado inicial. Um exemplo de deformação elástica é a sofrida por uma mola ou elástico quando sujeito a tensões.

Quando o limite de elasticidade das rochas é ultrapassado, estas entram em ruptura ou passam a sofrer deformações plásticas, que são irreversíveis, ficando o material rochoso permanentemente deformado. São deformações contínuas, não se verificando descontinuidade entre as partes contíguas do material deformado, tal como acontece nas dobras.

Se o limite de plasticidade das rochas for ultrapassado, estas passam a sofrer deformações por ruptura. As deformações por ruptura são irreversíveis e descontínuas, pois não se verifica continuidade entre as partes contíguas do material rochoso formado, tal como acontece nas falhas. Um exemplo de deformação por ruptura acontece, por exemplo, com o pau de giz quando sujeito a tensão.

O tipo de comportamento que as rochas apresentam, quando estão sob o efeito de tensões, pode ser frágil - quando entram em ruptura, originando falhas - ou dúctil - quando dificilmente entram em ruptura e experimentam deformações permanentes, originando dobras.

De uma forma geral, o comportamento das rochas face às tensões é um comportamento frágil, pois o material rochoso é pouco plástico, entrando facilmente em ruptura, principalmente quando se encontra próximo da superfície.
O comportamento das rochas pode tornar-se dúctil se expostas a temperaturas e pressões elevadas em zonas mais profundas. Em situações extremas de pressão e temperatura, o material rochoso comporta-se de forma semelhante a fluidos muito viscosos.

O comportamento que as rochas apresentam é influenciado pelas condições em que as deformações se processam (tipo de tensão, temperatura, conteúdo em fluidos, tempo de actuação da tensão e composição e estrutura das rochas):
- A tensão que actua sobre as rochas pode ser confinante (litostática) ou dirigida (não litostática). A tensão confinante resulta do peso das camadas suprajacentes e aumenta a ductibilidade da rocha, tornando-a mais resistente à ruptura. A tensão dirigida ocorre quando um corpo está sujeito a forças de intensidade diferente em diversas direcções.
- O aumento da temperatura aumenta a plasticidade das rochas. Como a temperatura aumenta com a profundidade, tal como a pressão, as rochas mais profundas manifestam um comportamento mais dúctil.
- As rochas com um maior conteúdo em fluidos apresentam uma maior plasticidade.
- O tempo de actuação das forças sobre as rochas pode, em princípio, aumentar a sua plasticidade se for longo.
- Alguns aspectos estruturais das rochas podem aumentar a sua plasticidade, como, por exemplo, a xistosidade (termo que será explicado posteriormente).

Os mecanismos de deformação das rochas estão associados, normalmente, a diferentes tipos de limites tectónicos.
No limite tectónico convergente, actua uma tensão de compressão, que altera o volume das rochas, reduzindo-o. Neste caso, se o comportamento da rocha for frágil, origina-se uma falha compressiva; se o comportamento for dúctil, forma-se uma dobra.
No limite tectónico divergente, actua uma tensão de distensão ou de torção, que altera a forma da rocha, alongando-a ou fracturando-a. Se o comportamento da rocha for frágil, forma-se uma falha distensiva; se o comportamento for dúctil ocorre estiramento.
No limite tectónico transformante, actua uma tensão de cisalhamento, que provoca movimentos paralelos em sentidos opostos. Ocorre quando a rocha é fracturada em finas camadas, que deslizam umas em relação às outras.

É de realçar que o comportamento frágil ou dúctil de uma determinada rocha depende das condições ambientais, nomeadamente das condições de pressão e temperatura. A mesma rocha pode ser frágil a pequena profundidade e dúctil a grande profundidade. Por exemplo, o vidro, quando aquecido, torna-se moldável, isto é, adquire um comportamento dúctil.