As dobras são feições onduladas de dimensões e formas variadas presentes em uma ou múltiplas camadas estudadas em diferentes áreas da Geociência, desde análise estrutural e tectônica a pesquisas de cunho econômico.
James Hall, o pioneiro no estudo das dobras foi também o criador da modelagem
experimental. Em 1815, tentando explicar a origem das dobras na costa leste da Escócia ele desenvolveu dois modelos. No primeiro, pedaços de tecidos foram empilhados e comprimidos horizontalmente com o auxílio de duas placas móveis de madeira (Fig. 2.1A). No segundo experimento, o autor substituiu tecido por camadas de argilas e as comprimiu com um pistão, produzindo padrões de dobramento semelhantes àqueles encontrados na natureza. Em ambos os casos, foi possível confirmar a importância da compressão horizontal sobre o processo de formação das dobras.
Observando os Apalaches, Willis (1891) deu continuidade ao estudo das dobras com o auxílio da modelagem física (Fig. 2.1B). Sua conclusão reafirmou a ideia proposta por Hall sobre a importância dos esforços horizontais no processo de dobramento. Além disto, o autor introduziu o conceito de competência.
Figura 2.1- Primeiros estudos de dobras e de modelagem física: (A) Modelos experimentais de Hall (1815)
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Os aspectos geométricos das dobras foram abordados inicialmente por Van Hise (1894 e 1896) (In Price & Cosgrove 1990), que propôs classificá-las em dois grupos: concêntricas ou paralelas (as camadas mantêm a espessura constante) e similares (a geometria externa dos estratos dobrados conserva o mesmo padrão) (Fig. 2.2A). Além disto, o autor descreve pela primeira vez dobras de arrasto e propõe a análise geométrica destas para a interpretação das de primeira ordem. Assim, percebeu que dobras de arrasto de traços axiais em leque, que convergem para o núcleo, indicam anticlinais, e aquelas com o padrão oposto, sinclinais.
Ainda com enfoque nos aspectos geométricos das dobras destaca-se Elliot (1965), autor do modelo de dip isógonas (ou isógonas de mergulho). Sua classificação foi posteriormente adaptada por
Ramsay (1967) e ainda é utilizada nos dias de hoje. O traçado das isógonas de mergulho, linhas que
unem pontos de mesmo mergulho de topo e base da camada dobrada, possibilita dividir as dobras em três classes (Fig. 2.2B):
Classe 1: as isógonas de mergulho convergem para o interior da dobra. É subdividida em 1A (isógonas fortemente convergentes), 1B (equivalente às dobras paralelas de Van Hise) e 1C (fracamente convergentes);
Classe 2: as isógonas são paralelas ao traço axial; as dobras desta classe são também conhecidas como similares (de Van Hise) ou de cisalhamento;
Classe 3: as isógonas de mergulho convergem para o arco externo da dobra.
Figura 2.2- Classificações das dobras: (A) de Van Hise (1894): dobras paralelas ou concêntricas (1) e similares
(2); (B) de Elliot (1965) modificado por Ramsay (1967): classes 1, 2 e 3. Imagens de (A) de Johnson 1977 e (B) de Fossen (2012, p.290).
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Segundo Huddleston & Treagus (2010), os processos responsáveis pela formação de dobras são hoje relativamente bem entendidos. No entanto, em função da grande variedade de diferentes feições, produzidas sob diversas condições de pressão e temperatura nas incontáveis rochas de diferentes reologias, trata-se de assunto complexo. As principais teorias sobre os mecanismos de dobramento foram desenvolvidas ao longo dos últimos 50 anos. São relacionadas a fatores tais como: propriedades reológicas dos materiais, tipo de deformação, as tensões e a taxa de deformação. Dentre os principais pesquisadores pioneiros, podem ser citados Ramberg (1959, 1963a e 1970), Biot (1961 e 1965) e Currie et al. (1962). Enquanto os dois primeiros autores assumem para as rochas, durante o dobramento, um comportamento viscoso, Currie et al. (1962) trabalham com modelos de materiais elásticos.
Biot (1961 e 1965) e Ramberg (1963a e 1970) desenvolveram, quase na mesma época,
complexas teorias matemáticas para relacionar a geometria das dobras à razão entre as viscosidades de uma camada competente (µ) (ou várias camadas) inserida em uma matriz menos competente (µo).
Basicamente, os autores mostraram que as diferentes geometrias de dobras dependem do contraste de viscosidades, sendo que contrastes muito altos e muito baixos representariam os membros extremos de uma grande gama de estruturas dobradas (Fig. 2.3).
Figura 2.3- Relação entre a geometria de dobras, geradas experimentalmente, e as viscosidades: (A) Figura de
uma dobra formada por flambagem e respectivos parâmetros geométricos; (B) Esquemas mostrando as diferentes geometrias de dobras em função do contraste de viscosidades (modificado de Hudleston & Treagus 2010, p.2045 e 2050).
Entre os autores que deram continuidade às pesquisas que relacionam o comprimento de onda das dobras a fatores tais como o comportamento reológico, o encurtamento da camada e o tipo de
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dobra, destacaram-se Johnson (1970), Fletcher (1974, 1977, 1979), Twiss (1988), Abbassi et al. (1990), Lisle (1997) além de Schmid and Podladchikov (2006).
Alguns autores, como Bastida et al. (2007), empregam programas computacionais a fim de contribuir para uma melhor compreensão dos processos de dobramento. Neste caso o software
FoldModeler foi aplicado na criação de modelos que explicam a geração das dobras en chevron. A
modelagem numérica é feita a partir do deslocamento das amarrações entre os grids segundo os atributos cinemáticos de referência. A comparação entre os modelos originais e finais sugerem que a dobra en chevron seja produto da combinação dos diferentes mecanismos de dobramento, sendo que, nos estágios inicial e intermediário, predominam deformação tangencial longitudinal associada a dobras abertas e fechadas, com amplitude baixa a intermediária, respectivamente; enquanto que o fluxo flexural tem maior expressão nas fases posteriores, formando dobras mais abertas e de maior amplitude (Fig.2.4).
Figura 2.4- Relação entre a geometria das dobras en chevron e o mecanismo cinemático predominante nas diferentes fases de dobramento. Legenda: α - ângulo interflanquial; h - amplitude; 1- estágio inicial; 2 - estágio intermediário; 3 - estágio final; ETLS - deformação tangencial longitudinal; PTLS - deformação tangencial longitudinal paralela (segundo Bobillo-Ares et al. 2006, é um tipo particular de deformação tangencial longitudinal que gera apenas dobras da classe 1B de Ramsay); FF- fluxo flexural. Imagem de Bastida et al. (2007), p.1193.
A indústria de petróleo também é uma forte aliada na continuidade destas pesquisas, uma vez que parte do sucesso da extração depende do conhecimento sobre a geometria e a cinemática das estruturas em dobras. Trabalhos como os de Suppe (1983), Erslev (1991) e Allmendinger (1998), que
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tem como enfoque as dobras-falhas, foram estimulados por esta demanda e serão discutidos mais adiante.