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Determinando orientação espacial de camadas rochosas com a bússola brunton
 
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Determinando orientação espacial de camadas rochosas com a bússola brunton

Overview

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.

Figure 1
Figura 1. A bússola Brunton.

Principles

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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.

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

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

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Procedure

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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.

O papel da geologia é entender a Terra em quatro dimensões: espacial e tempo.

A bússola brunton, com mais de 100 anos, ainda é a principal ferramenta para a geração de dados de campo geológico. Existem vários componentes-chave da bússola, incluindo o braço de observação, agulha magnética, clinômetro, pino de índice e níveis de bolha e clinômetro. A bússola é usada para coletar dados de campo sobre a orientação geométrica das superfícies das rochas planares, conhecidas como strike and dip. Essas informações são os dados fundamentais para a geração de mapas geológicos.

Este vídeo demonstrará a maneira correta de medir a greve e mergulhar com a bússola brunton.

A maioria das unidades rochosas exibe alguma forma de estrutura de superfície planar, como a cama. Camadas de rocha podem ser descritas como uma superfície planar no espaço. Qualquer desvio angular para a horizontal é conhecido como "mergulho". O mergulho é relatado em graus, com intervalo entre 0 e 90. O valor é seguido pela direção geral do mergulho.

Além do desvio da horizontal, os geólogos também medem o desvio da superfície rochosa do Norte, ou "greve". O ataque pode ser visualizado como a intersecção linear do plano horizontal e a superfície que está sendo estudada. A greve é relatada em graus do Norte.

Agora que você entende os princípios por trás do ataque e mergulho, vamos ver como ele é medido no campo.

Antes que as medidas possam ser coletadas com a bússola, a funcionalidade dos componentes deve ser verificada.

Primeiro, a agulha deve ser desimpedida quando mantida no plano horizontal. Em segundo lugar, verifique se o pino do elevador trava a agulha no lugar quando estiver deprimido.

Terceiro, verifique se o nível do olho do touro pode ser centrado de forma suave e ininterrupta. A bolha é usada para determinar a horizontalidade da bússola.

Finalmente, enquanto o Polo Norte geográfico é um local estático, o polo norte magnético se move ao longo do tempo. Por causa disso, um pino de declinação é usado para corrigir a diferença. Encontre a declinação em um mapa topográfico local e ajuste o parafuso de ajuste ao valor apropriado.

Como as superfícies naturais são inerentemente ásperas, uma superfície plana representativa deve ser estabelecida. Uma maneira de criar a superfície é o lugar de um notebook ou prancheta na rocha em uma orientação representativa.

Coloque a bússola contra a superfície. Gire a bússola até que a bolha esteja centrada no nível do olho do touro.

Com o olho do touro nivelado, a bússola está agora alinhada no plano horizontal. O ataque é indicado pela agulha da bússola. O valor em cada extremidade da agulha está correto, mas por convenção, o valor mais próximo do Norte é usado.

Dip é medido perpendicularmente à greve. Coloque a bússola de lado, alinhada ao longo da inclinação descendente. Ajuste o inclinômetro até que a bolha esteja nivelada. A magnitude do mergulho é indicada como o inclinômetro. Além disso, a direção geral do mergulho é notada.

O processo de cobrança de valores de greve e queda continua para todas as unidades de rocha de interesse.

Ao tomar medidas, é importante praticar uma boa técnica e verificar se a bússola está funcionando corretamente. Isso garantirá uma boa precisão para os dados.

A precisão dos dados depende da uniformidade da superfície natural. Tomar várias medidas da mesma superfície pode aumentar a precisão.

Uma vez que os valores de greve e mergulho foram corretamente registrados no campo, eles são combinados em mapas geológicos. Esses mapas mostram as fronteiras entre as unidades rochosas, e os dados de greve e mergulho fornecem a orientação espacial de cada rocha.

Dados de greve e mergulho são o ponto de partida para entender estruturas geológicas mais complicadas.

Uma vez criados os mapas geológicos, seções geológicas podem ser geradas. As informações no mapa geológico são extrapoladas para determinar a estrutura das rochas abaixo da superfície. Por sua vez, isso pode fornecer informações sobre a evolução física da área.

Outro uso de dados de greve e mergulho é identificar anticlines. As anticlines são dobras ascendentes nos estratos rochosos, causadas pelo estresse compressivo. Quando um dos estratos da anticlina é impenetrável, gás flutuante e óleo ficam presos sob ela. As empresas de perfuração podem usar essas informações para localizar locais de perfuração.

Você acabou de assistir a introdução de JoVE da bússola Brunton. Agora você deve entender a configuração da bússola, o uso adequado e como fazer medições de strike e dip. Obrigado por assistir!

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Results

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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.

Figure 4
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.

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

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Applications and Summary

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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.

Figure 6
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.

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Transcript

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