Typology and origin of subhorizontal fractures in basalts of Serra Geral Formation, Brzil

Nos derrames basálticos da Formação Serra Geral são reconhecidas numerosas ocorrências de fraturas sub-horizontais de grande continuidade lateral. Tais fraturas, de até centenas de metros de extensão, foram consideradas estruturas típicas em derrames e constituem importantes descontinuidades na estabilidade de obras de engenharia e como rotas de percolação de fluídos. Descritas inicialmente no final da década de 60, as fraturas sub-horizontais em derrames basálticos foram intensamente estudadas até o início da década de 90, por ocasião da construção de grandes barragens sobre os derrames basálticos da Formação Serra Geral. No presente trabalho, a reunião das informações disponíveis sobre as fraturas sub-horizontais em basaltos permitiu estabelecer as relações entre suas formas de ocorrência e seus processos geradores, bem como a análise crítica dos modelos apresentados na literatura no que diz respeito a movimentações sobre fraturas sub-horizontais. As fraturas sub-horizontais possuem uma ampla variação de características, atribuída a diferentes processos genéticos e atuação de agentes secundários. Tais estruturas podem ocorrer como simples juntas sub-horizontais bastante contínuas, de abertura milimétrica, ou constituírem horizontes fraturados com espessura decimétrica a métrica (até 2 metros), apresentando fortes ondulações. Esses horizontes são caracterizados por fraturas pouco persistentes, que delimitam blocos tabulares com terminações em cunha e em forma de lentes. As fraturas sub-horizontais ocorrem em porções específicas dos derrames: abaixo da zona vesiculo-amigdaloidal do topo; em meio ao basalto maciço, normalmente no limite entre diferentes níveis de disjunções colunares; ou próximo à base do derrame. Os diferentes tipos de fraturas sub-horizontais foram classificados dentro do quadro de eventos sin-, tardi- e pós-magmáticos. As fraturas sub-horizontais sin-magmáticas correspondem a feições de fluxo formadas devido a esforços cisalhantes gerados pela diferença de velocidade de fluxo da lava. As fraturas sub-horizontais tardi-magmáticas correspondem a juntas de resfriamento geradas pelo avanço das frentes de resfriamento que se deslocam das periferias para o centro do derrame. As fraturas sub-horizontais pós-magmáticas correspondem a dois principais tipos de estruturas: juntas de alívio e fraturas de cisalhamento. Tais estruturas podem ser neoformadas, ocorrendo em qualquer porção do derrame, ou se desenvolverem sobre fraturas sub-horizontais preexistentes. Na literatura, as fraturas sub-horizontais foram denominadas como juntasfalhas, devido a variedade de estruturas que apresentavam correlações com feições primárias do derrame e sinais de movimentações como estrias de atrito e deslocamentos de diques e fraturas verticais. Os deslocamentos observados nas fraturas sub-horizontais podem estar associados ao processo de alívio de tensões laterais em taludes, pelo entalhamento de vales fluviais, bem como a movimentações decorrentes de esforços tectônicos regionais. Estrias de fricção ao longo de fraturas sub-horizontais preexistentes têm indicado que tais deslocamentos são compatíveis com movimentações transcorrentes na bacia. Fraturas no fundo dos vales apresentam um padrão conjugado com fraturas sub-horizontais podendo apresentar feições de cisalhamento.In the basaltic lava flows of Serra Geral Formation, numerous occurrences of subhorizontal fractures of extensive continuity are recognized. Such fractures, of up to hundreds of meters long, were considered typical structures in lava flows and are relevant discontinuities in the stability of engineering works and as fluid percolation routes. Described initially in the late 60s, the subhorizontal fractures in basaltic lava flows were intensely studied until the early 90s, when large dams were built over the rocks of Serra Geral Formation. In this work, a reunion of available information on subhorizontal fractures in basalts allowed to establish the relations between the ways they take place and their genetic processes, as well as the critical analysis of the models presented in the literature with respect to movements on such subhorizontal fractures. Subhorizontal fractures have a wide variety of characteristics, due to different genetic processes and action of secondary agents. Such structures may occur as quite continuous simple subhorizontal joints, of millimetric opening, or fractured undulate horizons with decimetric to metric (up to 2 meters) thickness. Such horizons are characterized by low lateral continuity, limiting tabular blocks with wedge and lensshaped endings. The subhorizontal fractures occur in specific portions of the flows: below the upper crust zone; in the massive basalt, usually at the boundaries between different levels of columnar joints; or near the base of the flow. The different types of subhorizontal fractures were classified within the syn-, late- and post-magmatic events. The synmagmatic subhorizontal fractures correspond to features of flow formed due to shear stress generated by lava flow speed difference. The late magmatic subhorizontal fractures correspond to cooling joints generated by moving forward of those cooling fronts displacing from the peripheral areas to the middle of the flow. The postmagmatic subhorizontal fractures correspond to two different types of structures: release joints and shear fractures. Such structures may be neoformed, and occur in any portion of the flow, or being developed over the preexisting subhorizontal fractures. In the literature, the subhorizontal fractures were named as joint-faults, due to the variety of structures that presented correlations with the flow primary features and signs of movements such as friction striae and displacement of vertical dikes and fractures. The displacements observed in the subhorizontal fractures may be associated with the process of lateral stress release in slopes, by erosion in river valleys, as well as regional tectonic movements. Friction striae along preexisting subhorizontal fractures have shown that displacements are compatible with transcurrent movements in the basin. Fractures in the valley bottoms present a pattern of conjugate subhorizontal fractures and it may also present shear features