Introdução ao mapa geológico-topográfico

Curvas de nível conectam pontos de igual altura sobre a superfície da Terra acima de um determinado nível de referência, normalmente o "nível do mar". As curvas de nível são frequentemente subparalelas umas às outras e a projeção da sua distância horizontal (vertical) em um mapa é uma função do declive (gradiente) da superfície.

Nos esquemas abaixo são mostrados a secção transversal (isto é, um corte vertical) ao longo da linha A - B e um gráfico que ilustra a inclinação da superfície de uma ilha.

Figura 1, representando uma ilha, à esquerda, a seção topográfica A-B e os graus de declividade.

Direção e Mergulho

Usam-se direção e mergulho para descrever a orientação de um plano. A direção é a intersecção desse plano com um plano horizontal imaginário. Lembre-se - a interseção de dois planos é uma linha.

O ângulo entre o plano horizontal e de acamamento (medido em uma secção perpendicular à direção) é o mergulho.

O diagrama da esquerda, a seguir, ilustra o plano do acamamento e seu mergulho (verdadeiro), α, que é de 40 graus no sentido S, e sua direção, que é de 90 graus, ou seja, EW.

O ângulo β é a diferença entre a direção da camada e a direção da seção vertical. No lado direito do diagrama, β é inferior a 90 graus e o ângulo de inclinação, quando medido na secção oblíqua, é agora menor que o verdadeiro mergulho. Este ângulo α‘ é o mergulho aparente.

Figura 2 - Mergulho verdadeiro e mergulho aparente

Introdução aos Contornos Estruturais

Em Geociências contornos estruturais - como o nome sugere - são curvas que ligam pontos de igual altura acima de um nível dado, que estão contidos dentro de uma estrutura (camada, discordância, dobra, falha...). Contornos estruturais e contornos topográficos (curvas de nível) são semelhantes, no sentido de que eles são curvas que unem pontos de igual altura acima de um nível de referência.

O diagrama de blocos abaixo ilustra os contornos estruturais de uma superfície perfeitamente plana (azul). Note-se que os contornos estruturais são: (i) as linhas retas, (ii) paralelas uma à outra e (iii) igualmente espaçados. Estas três características são as características fundamentais dos contornos estruturais de uma estrutura planar!

Figura 3 - Contorno estrutural de uma superfície plana (tabular)

Estruturas geológicas  nem sempre são planas. Uma família muito comum de estruturas são as dobras.

Os contornos estruturais exibem características que são muito diferentes em comparação com o diagrama de uma camada planar. Você vai notar que os contornos estruturais são paralelos entre si (embora esta seja uma exceção e não uma regra para as camadas dobradas!),  que é típico de dobras cilíndricas sem caimento.

Outra característica dos contornos estruturais é que (i) o seu espaçamento varia e (ii) as suas altitudes variam progressivamente em ordem descendente a ascendente ou vice-versa. Esta mudança sistemática para cima e para baixo nas elevações dos contornos estruturais é a principal característica das camadas dobradas!

O diagrama a seguir mostra uma camada dobrada e seus contornos estruturais.

Figura 4 - Contorno estrutural de uma superfície dobrada

Introdução ao Mapa Geológico

Depois de definir os contornos topográfico e estrutural, podemos agora cruzar estes dois contornos de modo a obter o mapa geológico. Voltemos à nossa ilha (Figura 1) para definirmos a geologia na seção transversal (veja o diagrama na figura seguinte).

A ilha é composta por duas formações (calcário e arenito), que estão mergulhando 40 graus em direção ao oeste (a direção de camada é NS). Usando a construção mostrada logo abaixo (os contornos estruturais estão marcados com linhas vermelhas), podemos obter o mapa geológico.

Mergulho de camada e representação em mapa

Quanto menor o mergulho da camada, maior sua espessura em mapa. Veja a ilustração abaixo.

Mergulho Verdadeiro versus Mergulho Aparente 

Observe na ilustração abaixo que o mergulho da camada muda conforme a seção geológica. Quando a seção é perpendicular à direção da camada, o mergulho é verdadeiro (maior valor); quando a seção é oblíqua à direção da camada, o mergulho é aparente e diminui quanto mais a seção se aproxima da direção da camada, de maneira que se iguala a 0º (zero grau) quando se estabelece o paralelismo entre a seção geológica e a direção da camada.

Relação entre a atitude de camada e topografia: a Regra dos “V”.

A forma como uma camada aparece em um mapa geológico pode variar, dependendo do modelado da superfície e da forma e atitude da camada.

No caso de uma camada tabular e de uma superfície plana, a camada aparecerá de forma também tabular, com limites retos, variando, apenas, sua espessura de afloramento em função, unicamente, da intensidade do seu mergulho.

No caso de uma superfície irregular, podem-se ter as situações mais variadas possíveis.

Ao se imaginar o modelado de um curso d’água atravessando uma planície, formar-se-á um vale com um gradiente de inclinação para jusante do riacho. Variando-se a atitude de uma camada tabular desde a verticalidade até a horizontalidade, a representação cartográfica desta camada em relação às curvas de nível é denominada, comumente, de regra dos V e pode ter os seguintes aspectos:

a)    Para camadas verticais os seus contatos (topo e base) serão, independentemente do relevo, linhas retas que cortam as curvas de nível. A espessura de afloramento será igual à espessura verdadeira da camada 

.

b)    Se a camada é horizontal, seus contatos serão paralelos às curvas de nível. A espessura de afloramento vai depender da espessura da camada, do gradiente do curso d’água e das encostas do vale.

c)     Se a camada mergulha no sentido da montante do curso d’água, seus contatos descreverão uma linha curva cuja convexidade apontará para o sentido do mergulho da camada.

d)    Se a camada mergulha para jusante do riacho, podem-se ter duas situações:

– se a camada possui ângulo de mergulho mais forte que o gradiente fluvial, seus contatos descreverão uma linha curva cuja convexidade apontará no sentido do mergulho da camada;

– se a camada possui ângulo de mergulho mais suave que o gradiente do curso d’água, seus contatos descreverão uma linha curva cuja convexidade apontará em sentido contrário ao mergulho da camada.

Este material foi extraído de:

Fault Analysis Grooup – School of Geological Sciences at University College of Dublin (http://www.fault-analysis-group.ucd.ie/)

MARANHÃO, Carlos Marcelo Lôbo. Introdução à interpretação de mapas geológicos. Fortaleza :  Editora da Universidade Federal do Ceará, 1995.

MATTA, Milton. Geologia Estrutural – Prática. Universidade Federal do Pará.

SEÇÕES GEOLÓGICAS

Os cortes geológicos visualizam a disposição e as relações entre as diferentes rochas que se encontram em profundidade, facilitando assim a leitura das estruturas que ocorrem na carta.

Para construir um corte geológico, procede-se do mesmo modo que foi descrito para um perfil topográfico. Feito o traçado da localização do corte que deve ser, tanto quanto possível, perpendicular à direção das camadas ou aos eixos das estruturas, se ajusta a borda de uma tira de papel. Nesta, além de se marcarem as intersecções com as curvas de nível, linhas de água, e outras de interesse, são marcadas também as intersecções com os limites geológicos e com os acidentes tectônicos.

Ao conjunto representado pelo perfil topográfico e as informações geológicas contidas ao longo do mesmo, denomina-se seção (perfil, corte) geológica. As suas extremidades são indicadas no mapa, por exemplo, A – B.

A escolha mais apropriada do local (ou locais no caso de mais de uma seção) onde será realizado este corte deverá obedecer a alguns critérios:

- representar da melhor maneira as feições geológicas da área, seccionando o maior número de litologias ou estruturas possíveis;

- deve ser o mais perpendicular possível à direção das camadas.

Na sua construção a partir do mapa (figura 2.3.2.), são transportados para o perfil topográfico os pontos correspondentes à interseção da linha de corte com as informações geológicas existentes, neste caso, os contatos litológicos e mergulhos das camadas.

Observe que a linha tracejada (A – B) só foi inserida na figura para auxiliar o entendimento do desenho, portanto, ela não deve aparecer na arte final.

Na transferência de informações do mapa para a seção, a geologia representada ao longo do perfil topográfico A – B deverá ser igual ao que está contido na correspondente linha de corte do mapa (figura 2.3.3.), ou seja, se uma determinada litologia (L) apresentar uma espessura aparente no mapa, deverá ter a mesma espessura aflorante (L¹) na linha da seção (desde que mantidas as mesmas escalas).

Observar que a camada de folhelho não aparece na linha de corte A – B do mapa, consequentemente, não irá aparecer no perfil topográfico correspondente, o que não impede que essa mesma litologia seja representada na seção geológica, logo abaixo do arenito.

O mesmo mapa geológico é representado na figura 2.3.4., porém, com uma alteração no ângulo de mergulho das camadas, que passou de 56 para 30 graus. Com esta mudança, a camada de conglomerado (c) que não aparecia na seção anterior (figura 2.3.3.a.), está representada na seção.

Na construção da seção deve-se inserir informações sobre a escala horizontal (igual à escala do mapa) e vertical (não necessariamente a mesma escala) utilizadas. As cotas topográficas devem ser indicadas no eixo vertical (figura 2.3.5.). Observar que no mesmo desenho que a representação das litologias não foi até a base do perfil, o que eventualmente poderia ter sido feito.

A simbologia deve acompanhar a estrutura geológica interpretada (figura 2.3.5.). As interpretações acima do perfil topográfico devem ser feitas sempre que houver uma ou mais estruturas geológicas a serem mostradas (tracejado ou pontilhado).

Observe as figuras abaixo:

Na primeira figura a simbologia indica que a rocha calcária está horizontalizada. No segundo exemplo a simbologia não está paralela à linha do contato litológico e no último desenho as simbologias referentes às diversas litologias, estão desenhadas acima do perfil topográfico, e nesta situação, o correto é representar somente os contatos.

Quando um determinado elemento geológico é definido, aproximado ou inferido no mapa, deve-se representá-lo da mesma forma na seção, portanto, um contato aproximado no mapa deverá ser aproximado na seção, uma falha definida no mapa deverá ser definida em seção (figura 2.3.6.).  Se for necessário indicar uma informação planimétrica no perfil, como por exemplo a estrada do Sumidouro, a mesma deverá ser discreta (letras pequenas) para não chamar muita atenção.

Representações de falhas

Análise, Leitura e Interpretação de uma Carta Geológica

As cartas de pequena escala dão uma visão global da geologia de um determinado continente, país ou região. No entanto, não são precisas para marcar qualquer ponto ou traçar uma linha na carta e, quando se pretende utilizá-las em trabalhos que exijam detalhe, podem não conter informações suficientes. O seu maior interesse é principalmente científico-didático.

As cartas de grande escala, mais detalhadas, são as mais usadas nas aplicações práticas da geologia. Uma Carta Geológica chama atenção a diversidade de cores que geralmente apresenta, e com contornos variados. Cada cor tem o seu significado, representando um conjunto de características que determinam a natureza e/ou a idade da formação rochosa aflorando na região da carta. Geralmente, cada cor é assinalada com um símbolo, letra normal ou grega - esta para rochas magmáticas, seguido ou não de outras letras ou algarismos, que permitem identificar melhor as cores.

Na legenda, onde estão representadas, dentro de pequenos retângulos, todas as cores e todos estes símbolos, é descrita de forma resumida, a natureza e o nome da unidade cartografada. A ordem como se dispõem estes retângulos, quando referidos a rochas sedimentares e metamórficas, é geralmente, segundo o “princípio da sobreposição”: as unidades mais modernas vão-se sobrepondo às unidades mais antigas.

Em geral, incluem-se, na parte inferior desta escala estratigráfica, os terrenos de idade desconhecida. Para a interpretação da carta e estabelecimento de cortes geológicos, a consideração deste escalonamento é fundamental.

As rochas magmáticas são colocadas separadamente, podendo estar ordenadas na vertical, conforme a sequência da idade. Além da legenda referente ao conteúdo colorido da carta, existem símbolos convencionais que identificam e posicionam estruturas ou outros elementos de interesse geológico, mineiro e arqueológico que se encontram na carta: limites geológicos; dados referentes à tectônica, como falhas, cavalgamentos, carreamentos; dados relativos às estruturas, como direção e inclinação de camadas, xistosidades, eixos de dobras, e ainda poços, nascentes de água normal ou mineromedicinal, sondagens, furos de captação de águas, pedreiras, jazidas fossilíferas, estações arqueológicas, entre outros.

A coluna estratigráfica

As cartas apresentam geralmente, a coluna estratigráfica referente à área a que dizem respeito, bem como cortes geológicos representativos das principais estruturas geológicas que ocorrem na carta.

Na coluna estratigráfica são representadas, graficamente, as formações que se encontram na carta, dispostas na vertical e pela ordem que se supõe ocorrerem em profundidade, bem como as relações geométricas entre elas. As estruturas e o conteúdo fossilífero podem estar indicados por símbolos, e as espessuras das formações devem ser desenhadas conservando as proporções. A coluna é como que a representação do testemunho de uma sondagem gigante e profunda que, supostamente, fosse realizada na região e englobasse todas as formações nela existentes.

Cortes geológicos

Os cortes geológicos visualizam a disposição e as relações entre as diferentes rochas que se encontram em profundidade, facilitando assim a leitura das estruturas que ocorrem na carta.

Para construir um corte geológico, procede-se do mesmo modo que foi descrito para um perfil topográfico. Feito o traçado da localização do corte que deve ser, tanto quanto possível, perpendicular à direção das camadas ou aos eixos das estruturas, se ajusta a borda de uma tira de papel. Nesta, além de se marcarem as intersecções com as curvas de nível, linhas de água, e outras de interesse, são marcadas também as intersecções com os limites geológicos e com os acidentes tectônicos.

Seção de uma carta geológica simplificada mostrando a localização do corte geológico A-B que se pretende realizar

Embora ainda não sejam usuais, os blocos diagrama figuram em algumas cartas geológicas. Um bloco diagrama procura dar uma visão tridimensional em perspectiva, de uma determinada região mostrando a continuidade das rochas que afloram em superfície com as mesmas rochas em profundidade, por intermédio de dois cortes geológicos mais ou menos perpendiculares.

Estabelecido o perfil topográfico, estas intersecções dos limites e acidentes vão ser assinaladas na linha do perfil. Esta linha é recoberta nos espaços delimitados pelos pontos com as cores correspondentes às diferentes formações intersectadas.

Analisando, na carta geológica, a relação entre as formações identificadas pelas diferentes cores, as direções e inclinações das camadas, os limites, as idades e, ainda, os dados referentes às estruturas estima-se o comportamento das camadas em profundidade

As rochas magmáticas cortam todas as camadas e estruturas pré-existentes.

Interpretação de uma Carta Geológica

A leitura da carta geológica é feita observando a sobreposição das camadas, a relação entre os limites geológicos e as curvas de nível - topografia, e na forma dos contornos das cores que representam as formações. São também importantes, a indicação da direção e inclinação das camadas, xistosidades, eixos das dobras e a representação dos eixos dos sinclinais e anticlinais.

Esta leitura nem sempre é fácil pois os acidentes resultantes de fenômenos de compressão e distensão, que atingiram as rochas depois da sua deposição, podem dobrar e inclinar as camadas, e até inverter a posição original ou provocar rupturas, com deslocamentos das massas rochosas. Nestas condições extremas, a interpretação das estruturas existentes requer conhecimentos especializados.

Para compreender as estruturas presentes na carta, é feita uma distinção entre as rochas magmáticas que geralmente afloram em maciços mais ou menos arredondados, as rochas de cobertura como depósitos de cascalhos, dunas e aluviões, e as rochas sedimentares e metamórficas.

Enquanto as rochas magmáticas vieram da profundidade, cortando as rochas encaixantes até chegar à superfície, os depósitos recentes recobrem as rochas pré-existentes formando uma camada superficial.

Só as rochas de origem sedimentar e metamórfica, permitem fazer a interpretação das estruturas, de acordo com o conhecimento da idade relativa destas formações e ainda com os elementos de ordem estrutural como, direções e inclinações das camadas, xistosidades e eixos de dobras.

Observando como os limites geológicos das rochas sedimentares cortam as curvas de nível, são tiradas algumas conclusões.

Quando os limites geológicos são aproximadamente paralelos às curvas de nível, as camadas devem encontrar-se mais ou menos horizontais.

Quando o limite geológico corta as curvas de nível em linha reta nos terrenos de declives mais ou menos acentuados e as curvas são muito juntas e abundantes, as camadas de rochas devem estar quase verticais.

Quando a inclinação das camadas é no mesmo sentido do declive topográfico, a linha de intersecção do limite geológico tem um aspecto curvo, inverso ao das curvas de nível.

Quando a curva de intersecção tem o mesmo aspecto das curvas de nível, mas corta obliqüamente com abertura menor, a inclinação das camadas é no mesmo sentido do declive topográfico, mas inferior ao declive.

Quando a inclinação das camadas se faz no sentido contrário ao declive topográfico, a curva de intersecção do limite tem o mesmo aspecto que as curvas de nível, mas corta-as obliqüamente com uma abertura maior.

Duas situações podem acontecer juntas e ser visualizadas quando se examina uma mesma carta geológica: formações onde os limites formam faixas coloridas paralelas e alinhadas, ou formações em que os limites, embora desenhem também faixas coloridas paralelas, formam, curvas acentuadas.

No primeiro caso, é muito provável a presença de uma estrutura monoclinal onde as camadas estão inclinadas no mesmo sentido. No segundo caso são zonas de dobramentos, cujas regiões de curvaturas máximas devem corresponder a zonas de charneira de dobras, intersectadas pela superfície topográfica.

As dobras são, essencialmente, de dois tipos, sinclinais - estrutura dobrada em que a concavidade da dobra está voltada para cima e anticlinais - dobras em que a concavidade está voltada para baixo. Deste modo as camadas mais antigas estão posicionadas por baixo das camadas mais recentes. Assim nos sinclinais, o núcleo da dobra é ocupado por formações mais recentes enquanto que, nos anticlinais, no núcleo localizam-se as formações mais antigas.

A observação dos símbolos indicativos da direção e inclinação das camadas, bem como da leitura da inclinação dos eixos das dobras facilitam, ou podem confirmar a leitura realizada.

Os cortes geológicos que acompanham as cartas geológicas, representam a interpretação, feita pelos seus autores, das estruturas mais características da região estudada.

A Nota Explicativa

A Nota Explicativa de uma carta é um pequeno livro que a acompanha, destinado a completar as informações contidas na carta e a facilitar a sua interpretação.

Na Nota Explicativa se acrescentam muitos conhecimentos que foram colhidos durante os levantamentos de campo e que não puderam ser incluídos devido à escala utilizada. Embora escrita numa linguagem técnica, esta publicação não se destina unicamente aos geólogos, mas também a outros campos

profissionais, e aos curiosos por assuntos geológicos. Uma Nota Explicativa começa com uma Introdução, na qual são nomeados os autores e colaboradores na elaboração da carta e da Nota, onde se cita a localização da região no que diz respeito às vias de acesso, hidrografia, relevo, geomorfologia, e ainda uma referência aos trabalhos publicados anteriormente.

No capítulo Estratigrafia ou Geologia é feita uma descrição pormenorizada das rochas que ocorrem na carta, apresentando as formações de origem sedimentar por ordem cronológica, da mais antiga para a mais recente e descrevendo o seu conteúdo fossilífero. Menciona-se também a natureza e a composição química das rochas aflorantes, como petrografia e geoquímica.

O capítulo Geologia pode ainda conter informações relativas aos  metassedimentos, depósitos de cobertura e rochas ígneas. Capítulos especiais são, ou poderão ser dedicados à Tectônica, Magmatismo, Metamorfismo, Hidrogeologia, Geologia Econômica ou Recursos Minerais e Arqueologia.

No final, a Nota contém a bibliografia temática relativa à região abrangida pela carta.

Notas Finais

A Carta Geológica e a sua Nota Explicativa são os produtos finais de uma longa e complexa atividade destinada a tornar acessível ao público um valioso conjunto de informações científicas e técnicas sobre uma determinada região, com aplicação na resolução de inúmeros problemas econômicos e ambientais.

Os resultados justificam os custos da cartografia geológica. Na verdade, esta cartografia constitui um bom investimento para o Estado: estudos econômicos feitos em vários países, comprovaram que o seu investimento tem um breve retorno, só pelos benefícios econômicos diretos dela resultantes.

Toda a Carta Geológica, como qualquer outro documento científico, nunca é definitiva. O progresso das Ciências Geológicas requer revisões periódicas das cartas já publicadas.

Outros dados da carta geológica

Material extraído de:

·         VAINE, Maria E. Eastwood. O trabalho do geólogo e a importância das cartas geológicas para o desenvolvimento. Série Geologia na Escola, Caderno 2. Curitiba : Mineropar, 2005.

·         Métodos gráficos. UFPR. www.geologia.ufpr.br/graduacao2/.../metodosgraficosalunos.doc