QUANTIFICACAO DA ZONA DE DANO EM FALHAS GEOLOGICAS POR MODELAGEM BIDIMENSIONAL: APLICACOES A AMBIENTES TRANSCORRENTES E CONTRACIONAIS
simulação numérica, nucleação de zonas de falha, largura da zona de dano, deformação plástica, geomecânica
As zonas de falha são estruturas geológicas complexas que apresentam grande influência na redistribuição de esforços tectônicos na crosta terrestre superior e na consequente migração de fluidos em subsuperfície. Portanto, o entendimento do seu comportamento é imprescindível para a exploração de recursos minerais, estocagem de CO2 e descarte de material radioativo. Nesse trabalho foram utilizadas duas abordagens de modelagem em elementos finitos 2D, sendo a primeira, para investigar a evolução estrutural de falhas sintéticas do tipo transcorrente, sob cinco tensões confinantes e três subtipos de cinemática: transcorrência pura (TP), convergência obliqua (CO) e divergência obliqua (DO), além de determinar como suas larguras de zona de dano (LZD) variam dependendo da cinemática. O segundo cenário numérico, utilizou-se a interpretação geológica de uma zona de falha de empurrão para analisar o papel que as tensões confinantes exercem na evolução estrutural e sua influência na LZD. As duas abordagens consideraram os modelos constitutivos elastoplásticos de Drucker-Prager e Mohr-Coulomb, respectivamente. A determinação da LZD foi realizada em dois métodos empíricos que se baseiam na resposta da deformação plástica. O primeiro, envolve o uso dos pontos de inflexão da curva/função de distribuição normal da deformação plástica para fixar a largura. O segundo método usa a medida de desvio padrão (95% de confiança) para a mesma curva de distribuição normal. Os resultados das simulações da primeira abordagem indicam relações inversamente proporcionais entre a tensão confinante, a porosidade e intensidade da deformação plástica, enquanto demonstram uma relação diretamente proporcional com a LZD. No caso da falha de empurrão, a configuração estrutural da falha se adequa melhor aos resultados apresentados para a tipologia Sem Condições de Contorno Não Físicas (SNF) em ambientes com confinamento superior a 10 MPa. Na primeira abordagem, os resultados da LZD para TP e CO estão bem alinhados com observações de afloramentos de falhas semelhantes da literatura. Além disso, os resultados indicam concordância satisfatória da tipologia (SNF) para os valores de LZD ressaltando a importância da modelagem numérica como ferramenta para estudar a nucleação e propagação de zonas de falha.