Determinando a Orientação Espacial de Camadas Rochosas com a Bússola de Brunton

Fonte: Laboratório de Alan Lester - Universidade de Colorado Boulder

A maioria das unidades rochosas exibem alguma forma de superfícies planares ou características lineares. Exemplos incluem roupas de cama, falhas, fraturas e superfícies articulares, e várias formas de foliação e alinhamento mineral. A orientação espacial dessas características forma os dados brutos críticos utilizados para restringir modelos que abordam a origem e posterior deformação das unidades rochosas.

Embora agora mais de 100 anos desde sua invenção e introdução, a bússola brunton (Figura 1) continua sendo uma ferramenta central no arsenal moderno do geólogo de equipamentos de campo. É ainda a principal ferramenta usada para gerar dados de campo sobre a orientação geométrica de superfícies de rocha planar ou características de rocha linear. Essas medidas de orientação são referidas como greve e mergulho, e fornecem os dados fundamentais para a confecção de mapas geológicos. Além disso, o Brunton Compass também pode funcionar como uma bússola tradicional para exercícios de localização e triangulação. Finalmente, também pode servir como um trânsito de bolso para medir elevações angulares.

Figura 1. A bússola Brunton.

A maioria das camadas de rocha (ou camadas sedimentares, camadas ígneas ou banda metamórfica/foliação) pode ser descrita como uma superfície planar no espaço. Como tal, a superfície tem um desvio angular da horizontal entre 0° e 90°. Este desvio angular é conhecido como "dip"(Figura 2). Todas as superfícies rochosas que possuem mergulho superior a 0° têm uma intersecção linear com um plano horizontal imaginário, e a direção da bússola dessa intersecção linear (a linha formada pela intersecção da camada rochosa e um plano horizontal) é referida como "strike"(Figura 3).

Para determinar o ataque e o mergulho de uma superfície rochosa, a bússola brunton deve ser devidamente preparada e, em seguida, alinhada com a superfície que está sendo avaliada.

Figura 2. O mergulho, ou desvio da horizontal, de uma característica geológica.

Figura 3. A greve, ou desvio do Norte, de uma característica geológica.

1. Preparação

1. Verifique se há movimento de agulha grátis. Verifique se a agulha não está impedimento quando mantida no plano horizontal. Algumas bússolas possuem botões restritores que seguram a agulha no lugar e, se presentes, verifique se pressionar o restritor não move a agulha.
2. Verifique o centro e a continuidade da "bolha do olho do touro". Esta bolha é uma das duas bolhas de nivelamento e é usada para determinar a horizontalidade da bússola. A outra bolha é usada para medidas de inclinação.
3. Verifique se há ajuste correto de declinação magnética. Uma vez que os polos magnéticos e geográficos da Terra não são coincidência, a fim de avaliar com precisão as direções da bússola (em relação ao norte verdadeiro) o pino de declinação deve ser definido para a recusa magnética correta para a localização do uso.

2. Estabelecer superfície representativa adequada para medição

1. No campo, um geólogo deve estabelecer superfícies representativas adequadas para medição. A ideia é aproximar a orientação geral do recurso que está sendo avaliado (roupa de cama, articulação, foliação, etc.) neste local específico. Uma das maneiras mais simples de fazer isso é colocar um notebook ou prancheta na rocha nesta orientação média e representativa.
   Em uma demonstração de laboratório, qualquer superfície plana pode ser usada como uma superfície representativa (uma placa/modelo em uma mesa, ou um elemento arquitetônico de um edifício).

3. Coloque a bússola na superfície

1. Em seguida, a borda inferior da Bússola brunton é fixada sobre a superfície, de modo que toda a borda está alinhada com a superfície.

4. Centralizar a "Bolha dos Olhos de Touro"

1. Sem tirar nenhuma parte dessa borda da superfície (um erro comum) a Bússola de Brunton é girada até que a "bolha de olho do touro" esteja centrada.

5. Leia a Orientação Azimith, ou Measure Strike

1. Ao centralizar a bolha dos olhos do touro, a Bússola de Brunton fica alinhada no plano horizontal, e isso permite ler a orientação azimith da linha formada pela intersecção da superfície rochosa e da horizontal,ou seja, a definição de "strike".
   Nota: Por convenção a greve é medida no quadrante norte. Por exemplo, uma direção de S30degE (30° a leste do devido Sul) seria relatada como N30W.

6. Medida de Mergulho

1. O passo final é medir a queda. Este é medido perpendicularmente à direção de ataque e é definido como o desvio angular da superfície da horizontal. Por exemplo, uma camada de rocha quase verticalmente orientada pode ter uma magnitude de mergulho de 85SE, indicando que a superfície está mergulhando 85° da horizontal, em direção sudeste.
   Nota: A direção de mergulho é dada em sentido geral (NE, SE, SW, NW) porque sua direção exata é sempre 90° de greve.

Um conjunto de dados de strike e dip para uma camada de rocha que não mergulha tem uma gama de valores. A precisão de uma única medição está, naturalmente, ligada a erros mecânicos de bússola e à experiência do usuário da bússola. A precisão da análise final depende da uniformidade da superfície natural (muitas camadas de rocha nominalmente "planas" têm algum grau de ondulações de superfície inerentes) e o número de medidas totais tomadas.

Os dados de strike e dip são inicialmente registrados em cadernos de campo e, em seguida, transferidos para a forma tabulada e, finalmente, para mapas geológicos(Figura 4). Todos os mapas geológicos mostram as fronteiras entre as unidades rochosas, e os dados de ataque e mergulho (símbolos de barra e vara) fornecem o componente tridimensional, descrevendo a orientação espacial de cada unidade rochosa.

O strike and dip de roupa de cama, o tipo mais comum de dados de orientação de rocha, é mostrado em um local específico com símbolos como os abaixo.

Além da greve e do mergulho de roupa de cama, existem muitos outros tipos de características de rocha planar e/ou linear que têm strike and dip e algumas delas são mostradas na Figura 5.

Figura 4. Greve e mergulho de cama em um mapa. O strike and dip de roupa de cama, o tipo mais comum de dados de orientação de rocha, é mostrado em um local específico com símbolos como os abaixo.

Figura 5. Chave do mapa de ataque e mergulho. Mapa chave para planar e/ou características de rocha demonstrando strike and dip.

Geólogos se esforçam para entender a Terra em quatro dimensões. O objetivo é interpretar a estrutura das rochas na superfície, na subsuperfície e através do tempo. As informações de strike and dip geradas pela Bússola de Brunton é o ponto de partida com o qual geólogos fazem mapas geológicos, e então esses mapas podem ser usados para fazer diagramas transversais, mostrando as estruturas na subsuperfície(Figura 6).

Compreender estruturas rochosas nas três dimensões espaciais e também através do tempo fornece uma janela sobre a evolução física do nosso planeta. Além disso, esse tipo de conhecimento é central para muitas aplicações industriais e econômicas. Um exemplo é a identificação de rochas em dobras, onde camadas foram dobradas em cúpulas ou estruturas de dobras chamadas anticlines, e é no ápice dessas estruturas que o óleo e o gás muitas vezes coletam.

Figura 6. Seção geológica transversal. Seções geológicas transversais são representações da geologia subterrânea. A linha (D-D') no mapa é a linha ao longo da qual a seção transversal foi desenhada. Linhas de travessuras, sincronias e falhas podem ser vistas em seções transversais.