Desenvolvimento de dobras e falhas em ambiente distensional: Aplicação da modelagem física

The geological modeling allows, at laboratory scaling, the simulation of the geometric and kinematic evolution of geological structures. The importance of the knowledge of these structures grows when we consider their role in the creation of traps or conduits to oil and water. In the present work we simulated the formation of folds and faults in extensional environment, through physical and numerical modeling, using a sandbox apparatus and MOVE2010 software. The physical modeling of structures developed in the hangingwall of a listric fault, showed the formation of active and inactive axial zones. In consonance with the literature, we verified the formation of a rollover between these two axial zones. The crestal collapse of the anticline formed grabens, limited by secondary faults, perpendicular to the extension, with a curvilinear aspect. Adjacent to these faults we registered the formation of transversal folds, parallel to the extension, characterized by a syncline in the fault hangingwall. We also observed drag folds near the faults surfaces, these faults are parallel to the fault surface and presented an anticline in the footwall and a syncline hangingwall. To observe the influence of geometrical variations (dip and width) in the flat of a flat-ramp fault, we made two experimental series, being the first with the flat varying in dip and width and the second maintaining the flat variation in width but horizontal. These experiments developed secondary faults, perpendicular to the extension, that were grouped in three sets: i) antithetic faults with a curvilinear geometry and synthetic faults, with a more rectilinear geometry, both nucleated in the base of sedimentary pile. The normal antithetic faults can rotate, during the extension, presenting a pseudo-inverse kinematics. ii) Faults nucleated at the top of the sedimentary pile. The propagation of these faults is made through coalescence of segments, originating, sometimes, the formation of relay ramps. iii) Reverse faults, are nucleated in the flat-ramp interface. Comparing the two models we verified that the dip of the flat favors a differentiated nucleation of the faults at the two extremities of the mater fault. V These two flat-ramp models also generated an anticline-syncline pair, drag and transversal folds. The anticline was formed above the flat being sub-parallel to the master fault plane, while the syncline was formed in more distal areas of the fault. Due the geometrical variation of these two folds we can define three structural domains. Using the physical experiments as a template, we also made numerical modeling experiments, with flat-ramp faults presenting variation in the flat. Secondary antithetic, synthetic and reverse faults were generated in both models. The numerical modeling formed two folds, and anticline above the flat and a syncline further away of the master fault. The geometric variation of these two folds allowed the definition of three structural domains parallel to the extension. These data reinforce the physical models. The comparisons between natural data of a flat-ramp fault in the Potiguar basin with the data of physical and numerical simulations, showed that, in both cases, the variation of the geometry of the flat produces, variation in the hangingwall geometry

A modelagem geológica permite analisar, na escala de laboratório, a evolução geométrica e cinemática de estruturas geológicas. A importância do conhecimento destas estruturas adquire maior relevo considerando a sua influência na criação de condutos ou trapas de fluidos tais como hidrocarbonetos ou água. No presente trabalho simulou-se a formação de dobras e falhas em ambiente tectônico distensional, através de experimentos de modelagem física, utilizando um aparato do tipo caixa-de-areia , e software de modelagem computacional. A modelagem física de estruturas desenvolvidas no bloco alto de uma falha lístrica, mostrou a formação de zonas axiais ativas e inativas, respectivamente em regiões proximais e distais da falha mestra. Em consonância com a literatura, verificou-se a formação de um anticlinal rollover entre as duas zonas axiais. O colapso da crista do anticlinal forma grabens delimitados por falhas secundárias, de aspecto curviplanar, perpendiculares à distensão. Junto às falhas secundárias foi possível registrar o surgimento de algumas dobras transversais, paralelas à distensão, caracterizadas por um sinclinal no teto da falha. Foram observadas, também, dobras de arrasto junto à superfície das falhas. Estas dobras são paralelas à falha mestra e são representadas por anticlinais no piso e sinclinais no teto da falha. Para observar a influência de variações (largura e mergulho) na geometria do piso de uma falha flat-ramp realizaram-se duas séries experimentais, sendo uma com o piso (flat) variando tanto em inclinação como em largura e a segunda onde o piso é horizontal mas conservou-se a variação de largura entre um extremo e o outro da falha. Esses experimentos desenvolveram falhas secundárias, perpendiculares à direção de distensão, que foram agrupadas em três conjuntos: i) falhas antitéticas com geometria curviplanar, falhas sintéticas, com uma geometria mais retilínea, nucleadas da base para o topo da pilha sedimentar. As falhas normais antitéticas podem rotacionar durante a distensão, passando a apresentar uma cinemática pseudo-inversa. ii) Falhas nucleadas no topo da pilha sedimentar. A propagação dessas falhas é feita pela coalescência de segmentos, às vezes originando rampas de revesamento. iii) Falhas reversas, nucleadas na interface piso-rampa da falha mestra. Comparando os dois modelos verifica-se que a III inclinação do piso favorece uma nucleação diferenciada das falhas nos dois extremos do experimento. Além das falhas, esses dois modelos com falha flat-ramp geraram um par anticlinal/sinclinal, de primeira ordem e dobras de arrasto e transversais, de segunda ordem. O anticlinal forma-se acima do piso da falha subparalelo ao plano da falha mestra, enquanto o sinclinal desenvolve-se em porções mais distais à falha mestra. Com base nas variações geométricas destas dobras ao longo da extensão da falha mestra foi possível definir três domínios estruturais distintos. Usando os modelos físicos como padrão, foi realizada a modelagem computacional de falhas flat-ramp apresentando mudanças geométricas no piso. Foram geradas falhas secundárias antitéticas, sintéticas e reversas de características semelhantes em ambos os modelos. A modelagem computacional gerou duas dobras, um anticlinal na região acima do piso da falha mestra, e um sinclinal mais distal à falha. Com base nas variações geométricas destas dobras é possível definir três domínios estruturais paralelos à direção da distensão. Esses dados reforçam os resultados obtidos com a modelagem física. A comparação de dados reais de uma falha com geometria flat-ramp da Bacia Potiguar com dados das simulações física e computacional, permitiu verificar que, em ambos os casos, uma variação na arquitetura do piso produz, também, variação na arquitetura do teto da falha