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Guias e Dicas
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Elementos de Geologia, Notas de estudo de Geologia

Introdução a Geologia; Crosta da Terra; Minerais; Rochas; Solos

Tipologia: Notas de estudo

2010
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Compartilhado em 06/05/2010

jose-luiz-filho-8
jose-luiz-filho-8 🇧🇷

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Baixe Elementos de Geologia e outras Notas de estudo em PDF para Geologia, somente na Docsity! Notas de aula Prof. Vânia Lúcia de Oliveira Portes Agosto/2004 Apresentação Tradicionalmente a disciplina Elementos de Geologia transmite uma grande carga de conhecimentos que dará subsídios ao aluno para as disciplinas de Mecânica dos Solos I e II do curso de Engenharia Civil. Como forma de contribuir para uma simplificação dos assuntos abordados, visto o grande acúmulo de material bibliográfico que esta disciplina oferece, e assim melhor organizar os conteúdos da disciplina de Elementos de Geologia, apresenta-se os assuntos em forma de notas de aulas. Porém, ressalta-se que a consulta de livros e outras fontes bibliográficas são de suma importância para um maior conhecimento dos assuntos abordados. O livro texto base para a elaboração destas notas de aula é Geologia Aplicada à Engenharia de Nivaldo José Chiossi (Editora do Grêmio Politécnico). E como grande colaborador, o Prof. Mitsuo Tsutsumi, a quem gostaria de agradecer a cessão de suas notas de aula, sendo de grande contribuição à elaboração desta. A disciplina está estruturada em capítulos a seguir apresentados: Capítulo 01 – Introdução à Geologia Capítulo 02 – Crosta da Terra Capítulo 03 – Minerais Capítulo 04 – Rochas Capítulo 05 – Rochas magmáticas Capítulo 06 – Rochas sedimentares Capítulo 07 – Rochas metamórficas Capítulo 08 – Identificacao macroscópica das rochas Capítulo 09 – Elementos sobre solos Capítulo 10 – Solos e rochas como materiais de construção Capítulo 11 – Estruturas geológicas Capítulo 12 – Investigação do subsolo Capítulo 13 – Mapas geológicos Capítulo 14 – Água subterrânea Capítulo 15 – Geologia prática Prof.ª Vânia Lúcia de Oliveira Portes • Mineralogia – trata das propriedades cristalográficas (formas e estruturas) físicas e químicas dos minerais, bem como da sua classificação; • Petrografia – descrição dos caracteres intrínsecos da rocha, analisando sua origem (composição química, minerais, arranjo dos grânulos minerais, estado de alteração, etc.); • Sedimentologia – é o estudo dos depósitos sedimentares e sua origem. As inúmeras feições apresentadas nas rochas podem indicar os ambientes que existiam no local no passado e assim entender os ambientes atuais; • Estrutural – investiga os elementos estruturais presentes nas rochas e causados por esforços; • Geomorfologia – trabalha com a evolução das feições observadas na superfície da Terra, identificando os principais agentes formadores dessas feições e caracterizando a progressão da ação de agentes como o vento, gelo, água... que afetam bastante o relevo terrestre. Em resumo: estuda a maneira como as formas da superfície da Terra são criadas e destruídas. 2.1.2 HISTÓRICA: estudo da evolução dos acontecimentos e fenômenos ocorridos no passado. • Paleontologia – estuda a vida pré-histórica, tratando do estudo de fósseis de animais e plantas micro e macroscópicos, sendo conhecidos através de seus restos ou vestígios encontrados nas rochas. Os fósseis são importantes indicadores das condições de vida existentes no passado geológico, preservados por meios naturais na crosta terrestre; • Estratigrafia – trata do estudo da seqüência das camadas (condições de sua formação e a correlação entre os diferentes estratos ou camadas). 2.2 GEOLOGIA APLICADA: ligada ao estudo da ocorrência, exploração de minerais e rochas sob o ponto de vista econômico, bem como à aplicação dos conhecimentos geológicos aos projetos e às construções de obras de Engenharia. 2.2.1 A ECONOMIA: envolve a aplicação de princípios geológicos para o estudo do solo, rochas, água subterrânea e sua influência no planejamento e construção de estruturas de engenharia, ou seja, é o estudo dos materiais do reino mineral que o homem extrai da Terra para a sua sobrevivência e evolução (substâncias orgânicas e inorgânicas). • Mineração; • Petróleo. 2.2.2 A ENGENHARIA: emprego dos conhecimentos geológicos para a solução de certos problemas de Engenharia Civil, principalmente na abertura de túneis e canais, implantação de barragens, construção de estradas, obtenção de água subterrânea, projeto de fundações, taludes, etc. ESTRUTURA E CROSTA DA TERRA 1. DEFINIÇÃO A Terra tem um raio médio de 6.370 Km e sua estrutura interna é constituída por três camadas concêntricas distintas: • Litosfera ou Crosta: espessura de 120 Km; A crosta não é uma camada única, sendo constituída de várias placas tectônicas, divididas em três seções: continentes, plataformas continentais (extensões das planícies costeiras que declinam suavemente abaixo do nível do mar) e os assoalhos oceânicos (nas profundidades abissais dos oceanos). Sua espessura varia de 5 a 10 km sob os oceanos e, de 25 a 90 km, nos continentes. É formada por três grandes grupos de rochas: magmáticas ou ígneas, metamórficas e sedimentares. • Manto: espessura de 2.900 Km; Camada pastosa (material magmático) composta de silício, alumínio, ferro e magnésio, sendo estes os elementos químicos predominantes. O manto constitui 83% do volume e 65% da massa interna do nosso planeta. Sua temperatura pode variar de 870º C, junto à crosta, até 2.200º C, junto à parte externa do núcleo. • Núcleo: espessura de 3.300 Km; É constituído de Fe e Ni derretidos e sua temperatura varia de 2.200º C na parte superior até cerca de 5.000º C nas regiões mais profundas. Apesar da alta temperatura, a parte central do núcleo é formada de níquel e ferro em estado sólido – conseqüência da grande pressão do interior do planeta. 2. CONSTITUIÇÃO • Rochas: agregados naturais de um ou mais minerais – magmáticas (ou ígneas), sedimentares e metamórficas; • Em volume: 95 % de rochas magmáticas e 5 % de rochas sedimentares; • Em área: 25 % de rochas magmáticas e 75 % de rochas sedimentares; • 99 % da crosta é constituída por oito elementos químicos: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K e Mg, sendo o oxigênio dominante. • Litosfera ou crosta terrestre é a camada menos densa da Terra e a mais consistente. É constituída de duas camadas: uma mais externa (SIAL) e outra mais interna (SIMA), com uma variação de temperatura de 15ºC até 1.200ºC; ü SIAL: são encontrados os elementos químicos que concentram 90% dos minerais formadores das rochas do subsolo da crosta, como o silício, alumínio, oxigênio e ferro. O SIAL apresenta espessuras variáveis, sendo mais espesso nas áreas continentais (50 Km) e praticamente zero nos oceanos e mares. É também chamado de camada granítica; ü SIMA: os elementos químicos dominantes são silício e magnésio e há o predomínio de rocha vulcânica conhecida como basalto. É também chamado de camada basáltica; • A litosfera nos oceanos tem cerca de 5 km e só apresenta o SIMA, daí as ilhas oceânicas serem de natureza basáltica. 3. CLASSIFICAÇÃO DOS MINERAIS • De acordo com a composição química: ü Silicatos: feldspato, mica, quartzo, serpentina, dorita, talco; ü Óxidos: hematita, magnetita, limonita; ü Carbonatos: calcita, dolomita; ü Sulfatos: gesso, anidrita. • De acordo como o elemento constituinte: Exemplo: hematita – Fe2O3 (trigonal romboédrico), magnetita – Fe3O4 (isométrico), goethita – HFeO2 (ortorrômbico), pirita – FeS2 (isométrico), marcassita – FeS2 (ortorrômbico), etc; • Quanto à densidade: leves (menos densos que o bromofórmio) e pesados (mais densos – d = 2,89). • Segundo a gênese e tipo de ocorrência do mineral: ü Magmáticos: são resultantes da cristalização do magma e constituem as rochas ígneas ou magmáticas. Nota-se n fase cristalina resultante a presença de vários minerais com composições e propriedades diferentes. Exemplo: rochas (basaltos, gabro, granito, etc) e depósitos minerais (magnetita, etc). ü Metamórficos: originam-se principalmente pela ação da temperatura, pressão litostática e pressão das fases voláteis sobre rochas magmáticas, sedimentares e também sobre outras rochas metamórficas. Exemplo: granada, andaluzita, cianita, etc. ü Minerais sublimados: são aqueles formados diretamente da cristalização de um vapor, como também da interação entre vapores e destes com as rochas dos condutos por onde passam. ü Minerais pneumatolíticos: são formados pela reação dos constituintes voláteis oriundos da cristalização magmática, desgaseificação do interior terrestre ou de reações metamórficas sobre as rochas adjacentes. Exemplo: topázio, berilo, turmalina, etc. • Quanto à coloração: podem ser márficos ou fêmicos e félsicos ou cíclicos. 4. PROPRIEDADES DOS MINERAIS 4.1 PROPRIEDADES FÍSICAS 4.1.1 DUREZA • É a resistência que um mineral oferece à abrasão ou ao risco; • A dureza depende da sua composição química e da estrutura cristalina; • Na prática, utilizam-se escalas comparativas, representadas por certos minerais. Ex: Escala de Mohs – comporta dez graus e é constituída apenas por minerais que, quando pulverizados deixam um pó branco. Dureza Mineral Observações 1 Talco Risca-se com a unha. 2 Gipsita Risca-se com plástico comum e prego. 3 Calcita Risca-se com prego e canivete de aço. 4 Fluorita Risca-se com lima de aço e vidro de quartzo. 5 Apatita Material constituinte de ossos de animais. 6 Ortoclásio Não se risca com prego. Dureza do vidro comum. 7 Quartzo Não se risca com canivete de aço e vidro comum. 8 Topázio Não se risca com lima de aço. 9 Coríndon Material correspondente a abrasivo “alundum”. 10 Diamante Nenhum material pode riscar o diamante. 4.1.2 TRAÇO • Propriedade de o mineral deixar um risco de pó, quando friccionado contra uma superfície não polida de porcelana branca, sendo necessário que o mineral tenha dureza inferior à porcelana; • O traço nem sempre apresenta a mesma cor que o mineral. 4.1.3 CLIVAGEM • Propriedade de um mineral se fragmentar segundo direções determinadas; • Esta propriedade é uma boa característica de identificação, pois nem todos minerais apresentam clivagem; • Podem ser: proeminente (Calcita), perfeita (Feldspatos), distinta (Fluorita) e indistinta (Apatita). 4.1.4 FRATURA • É a superfície irregular que alguns minerais apresentam quando rompidos sob a ação de uma força diferente do plano de clivagem ou de partição; • Os termos usados mais comumente para exprimir o tipo de fratura são: ⇒ Concóide ou Conchoidal – é a mais comum, com superfícies lisas e curvadas de modo semelhante à superfície interna de uma concha (quartzo, vidro, galena, pirolusita); ⇒ Acicular – rompimento na forma de agulhas ou fibras finas; ⇒ Serrilhada – rompimento segundo uma superfície de forma dentada, irregular, com bordas angulosas; ⇒ Irregular – rompimento formado por superfícies rugosas e irregulares. 4.1.5 TENACIDADE • É a resistência oferecida pelo mineral ao ser rasgado, moído, dobrado ou triturado. Podem ser classificados em: ⇒ Friável ou Quebradiço – facilmente rompidos e são reduzidos com facilidade a pó (galena, pirolusita); ⇒ Maleável – o mineral é estendido por uma força compressiva, transformando-se em uma lâmina fina ou folha por meio de deformação plástica permanente (ouro, cobre); ⇒ Séctil – o mineral é cortado por faca ou canivete em folhas finas (cobre); ⇒ Dúctil – o mineral é extraído e alongado por uma força distensional formando fios, por deformação plástica (ouro, prata); ⇒ Plástico – diante de um esforço, o mineral se deforma plasticamente, e não retoma a sua forma original mesmo após a retirada do esforço (gesso, clorita); ⇒ Elástico – recupera a forma primitiva ao cessar a tensão que o deforma, desde que não tenha atingido o limite de ruptura (mica). 4.1.6 FLEXIBILIDADE • É uma deformação que pode ser: elástica ou plástica. 4.1.7 PESO ESPECÍFICO • Corresponde ao peso do mineral em relação ao peso de igual volume de água, calculado através: águaar ar .esp PP P − =ρ Onde: Par = peso do mineral no ar; Págua = peso do mineral imersa na água. • O valor é constante para cada tipo de mineral, pois o resultado está relacionado com a sua composição e estrutura cristalina. Algumas dessas rochas, devido à granulação muito fina, a exemplo de alguns tipos de basaltos, mostram-se em um exame a olho nu, com aparência de um único mineral (massas homogêneas). Todavia, quando observado ao microscópio petrográfico e em casos extremos ao microscópio eletrônico, verifica-se que são constituídos por várias substâncias cristalinas e, às vezes, também por material amorfo (vidro). • Segundo a gênese e tipo de ocorrência do mineral: ü Magmáticos: arsenopirita ü Metamórficos: cianita ü Minerais sublimados: enxofre ü Minerais pneumatolíticos: cassiterita Feldspato: mineral formador de rocha. Talco Gipsita Calcita Fluorita Apatita 1 2 3 4 5 Ortoclásio Quartzo Topázio H 10 ja ó 7 8 Corindon 9 ORIGEM E FORMAÇÃO DAS ROCHAS MAGMA: CORRESPONDE AO ESTADO DE FUSÃO DOS CONSTITUINTES FORMADORES DA TERRA E, PRINCIPALMENTE, FORMADORES DA CROSTA (SiO2; Al2O3; FeO; MgO; CaO; Na2O; K2O). ROCHA: É UM AGREGADO NATURAL DE UM OU MAIS MINERAIS, OU VIDRO VULCÂNICO, OU AINDA MATÉRIA ORGÂNICA, E QUE FAZ PARTE IMPORTANTE DA CROSTA SÓLIDA DA TERRA. MAGMA ROCHA ÍGNEA PELA ORIGEM DA TERRA, AS ROCHAS ÍGNEAS TERIAM SIDO AS PRIMERIAS A SE FORMAREM. APÓS A SUA FORMAÇÃO, AS ROCHAS ÍGNEAS PASSARAM A SOFRER A AÇÃO FÍSICO-QUÍMICA E BIOLÓGICA DOS AGENTES ATMOSFÉRICOS, O QUE LEVA A INSTABILIZAÇÃO DE SEUS MINERAIS E A FORMAÇÃO DO SOLO RESIDUAL. A ESTE PROCESSO, DENOMINAMOS DE INTEMPERISMO . ROCHA ÍGNEA SOLO RESIDUAL O SOLO RESIDUAL FORMADO FICA SUJEITO A AÇÃO DE FLUXO DA ÁGUA, DO AR, DO GELO, DO IMPACTO DOS GRÃOS E COMEÇA A SOFRER EROSÃO. O GRÃO SOLTO PASSA A SER TRANSPORTADO, ATRAVÉS DE UM AGENTE TRANSPORTADOR, E DEPOSITA-SE EM REGIÕES BAIXAS E PLANAS, PASSANDO A SER DENOMINADO DE SEDIMENTO. SOLO RESIDUAL SEDIMENTO O SEDIMENTO FORMADO PODE SER LEVADO A GRANDES PROFUNDIDADES POR SITUAÇÕES TAIS COMO A CHOQUE DE PLACAS, DE FORMA QUE FICA SUJEITO A AÇÃO DE ALTAS TEMPERATURAS E PRESSÃO. NESTE CASO, O SEDIMENTO PASSA A SOFRER O PROCESSO DE LITIFICAÇÃO, TORNANDO-SE UMA ROCHA SEDIMENTAR. RESFRIAMENTO + CONSOLIDAÇÃO INTEMPERISMO EROSÃO + TRANSPORTE + DEPOSIÇÃO SEDIMENTO ROCHA SEDIMENTAR CASO HAJA A CONTINUIDADE DO CHOQUE DE PLACAS (SUBSIDÊNCIA) A ROCHA SEDIMENTAR OU ÍGNEA PODERÁ ATINGIR PROFUNDIDADES DE 5 A 20 Km, ONDE AS TEMPERATURAS E PRESSÕES PROVOCAM MUDANÇAS MINERALÓGICAS QUE SÃO DENOMINADAS DE METAMORFISMO . AS ROCHAS RESULTANTES DA AÇÃO DESTES PROCESSOS SÃO DENOMINADAS DE ROCHAS METAMÓRFICAS. ROCHA SEDIMENTAR ROCHA METAMÓRFICA TENDO CONTINUIDADE O AUMENTO DE PROFUNDIDADE, A ROCHA ATINGIRÁ TEMPERATURAS E PRESSÕES TAIS QUE PODEM PROVOCAR A SUA FUSÃO TOTAL OU PARCIAL, FORMANDO NOVAMENTE O MAGMA . ROCHA METAMÓRFICA MAGMA RESUMO: A FORMAÇÃO DAS ROCHAS SE DÁ POR REFRIAMENTO DO MAGMA, CONSOLIDAÇÃO DE DEPÓSITOS SEDIMENTARES E METAMORFISMO. LITIFICAÇÃO METAMORFISMO FUSÃO 1. SEQÜÊNCIA DE CRISTALIZAÇÃO DAS ROCHAS ÍGNEAS: AS ROCHAS ÍGNEAS SÃO CARACTERIZADAS POR SE ORIGINAREM ATRAVÉS DO RESFRIAMENTO E CONSOLIDAÇÃO DO MAGMA, QUE É UMA SOLUÇÃO SILICATADA COMPLEXA, QUENTE, EM ESTADO TOTAL OU PARCIAL DE FUSÃO. • ROCHAS DE COMPOSIÇÃO DIFERENTES FUNDEM EM TEMPERATURAS DIFERENTES; • MINERAIS RESULTANTES DA SOLIFICAÇÃO DE UMA FUSÃO DEPENDEM DA: - COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA FUSÃO - PRESSÃO TOTAL - PRESSÃO PARCIAL DOS VOLÁTEIS 2. NATUREZA DOS MAGMAS: AS LAVAS SÃO MAGMAS QUE ATINGEM A SUPERFÍCIE DA TERRA, ATRAVÉS DOS VULCÕES. VELOCIDADE – 100 m/dia a 50 km/h. TEMPERATURA – 900 a 1200oC 3. MODO DE OCORRÊNCIA DAS ROCHAS ÍGNEAS: EXTRUSIVAS: FORMADAS NA SUPERFÍCIE TERRESTRE - DERRAMES VULVÂNICOS – extravasamento e resfriamento da lava; corpos magmáticos de forma tabular que cobrem certas áreas que dependem da fluidez do magma, que por sua vez depende da composição química. Ex: ü Magmas básicos: pobres em Si e ricos em Fe e Mg – são mais móveis, como por exemplo, o basalto ü Magmas ácidos: ricos em Si e pobres em Fe e Mg – são mais viscosos dando origem às estruturas vulcânicas - DEPÓSITOS PIROCLÁSTICOS – ocorrem explosões Ex: brechas vulcânicas, tufos, cineritos. ROCHAS ÍGNEAS OU MAGMÁTICAS 4.6 Classificação das rochas ígneas em Geologia de Engenharia 4.6.1 Rochas graníticas ou ácidas Pegmatito Granito Granodiorito Aplito Granulação Muito grossa Grossa a média Média a fina Fina Modo de ocorrência Diques Grandes massas Massas e diques Diques Cor mais comum Clara Tons de cinza-róseo Cinza Cinza-clara e rósea 4.6.2 Rochas básicas Gabro Diabásio Basalto maciço Basalto vesicular Granulação Grossa Média a fina Fina Fina, com cavid. Modo de ocorrência Massa de rochas e diques Diques Derrames Derrames Cor mais comum Preta-cinza-esverdeada Preta Preta, cinza, esverdeada Marron 4.6.3 Rochas intermediárias ou alcalinas Nefelina-Sienito Tinguaíto, Fonólito Granulação Média a grossa Fina a média, com cristais maiores Modo de ocorrência Intrusões Intrusões Cor mais comum Tons de cinza Verde-escura preta APLICAÇÕES PRÁTICAS DAS ROCHAS ÍGNEAS a) CONSTRUÇÃO CIVIL – EDIFICAÇÕES: O GRANITO É A ROCHA MAIS EMPREGADA COMO PEDRA DE CONSTRUÇÃO: GRANDES BLOCOS PARA PEDESTAL DE MONUMENTOS, PEDRAS PARA MUROS E MEIO-FIOS, PARALELEPÍPEDOS E PEDRAS IRREGULARES PARA PAVIMENTAÇÃO, BRITA PARA CONCRETO, PLACA POLIDAS PARA REVESTIMENTO DE PAREDES, PIAS, LAVABOS, ETC. O BASALTO TAMBÉM SE PRESTA PARA AS MESMAS UTILIDADES. b) ATERROS: OS SOLOS ORIGINADOS DE ROCHAS GRANÍTICAS, POR MISTURAREM GRÃOS DE QUARTZO COM LAMELAS DE ARGILA, APRESENTAM-SE COMO EXCELENTES MATERIAIS PARA A CONSTRUÇÃO DE ATERROS COMPACTADOS, POIS ALIAM ATRITO E COESÃO. SOLOS PROVENIENTES DE BASALTO POSSUEM GRÃOS PURAMENTE ARGILOSOS, RESISITINDO SOMENTE À COESÃO. H SOLO DE GRANITO SOLO DE BASALTO c) ESTRADAS: AS ROCHAS GRANÍTICAS TÊM A GRANDE VANTAGEM DE FORNECER GRAGMENTOS DE BRITA DE FORMA CUBÓIDE, IDEAIS PARA O EMPREGO EM BASES DE ESTRADAS, FACE À ELEVADA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO E AO DESGASTE QUE A ELAS CONFERE. O PAVIMENTO É UMA ESTRUTURA CONSTRUÍDA APÓS A TERRAPLENAGEM E DESTINADA, ECONÔMICA E SIMULTANEAMENTE, EM SEU CONJUNTO A: - RESISTIR E DISTRIBUIR AO SUBLEITO OS ESFORÇOS VERTICAIS E HORIZONTAIS PRODUZIDOS PELO TRÁFEGO; - MELHORAR AS CONDIÇÕES DE ROLAMENTO E SEGURANÇA; SOLO NATURAL OU SUB-LEITO PAVIMENTO P Ep REVESTIMENTO (asfalto, concreto) BASE (Brita Graduada) SUB-BASE (Rachão ou Macadame Seco) RODOVIAS FERROVIAS AEROPORTOS - COMPACTAÇÃO: COMPRESSÃO DOS SEDIMENTOS DEVIDO AO PESO DAQUELES SOBREPOSTOS, HAVENDO GRADUAL DIMINUIÇÃO DA POROSIDADE (REDUÇÃO DOS VAZIOS); - AUTIGÊNESE: FORMAÇÃO DE NOVOS MINERAIS IN SITU. ESTRUTURA DAS ROCHAS SEDIMENTARES O QUE MAIS CARACTERIZA AS ROCHAS SEDIMENTARES É A SUA ESTRATIFICAÇÃO, POIS SÃO GERALMENTE FORMADAS DE CAMADAS SUPERPOSTAS QUE PODEM DIFERIR UMA DAS OUTRAS EM COMPOSIÇÃO, TEXTURA, ESPESSURA, COR, RESISTÊNCIA, ETC. OS PLANOS DE ESTRATIFICAÇÃO, TAMBÉM CHAMADOS DE PLANOS DE SEDIMENTAÇÃO, SÃO NORMALMENTE PLANOS DE FRAQUEZA DA ROCHA, QUE MUITO INFLUEM NO SEU COMPORTAMENTO MECÂNICO. PLANO DE ESTRATIFICAÇÃO x PLANO DE FRAQUEZA DA ROCHA 3. INTEMPERISMO OU METEORIZAÇÃO É O CONJUNTO DE PROCESSOS MAIS GERAL QUE OCASIONA A DESINTEGRAÇÃO E DECOMPOSIÇÃO DAS ROCHAS E DOS MINERAIS POR AÇÃO DE AGENTES ATMOSFÉRICOS E BIOLÓGICOS. MAIOR IMPORTÂNCIA GEOLÓGICA: DESTRUIÇÃO DAS ROCHAS PARA ORIGINAR SOLOS, SEDIMENTOS E AS ROCHAS SEDIMENTARES. BENEFÍCIOS ECONÔMICOS: • CONCENTRAÇÃO DE MINERAIS ÚTEIS OU MINÉRIOS (ouro, platina, pedras preciosas, etc); • FORMAÇÃO DE DEPÓSITOS ENRIQUECIDOS DE Cu, Mn, Ni, etc. DIFERENÇA ENTRE INTEMPERISMO E EROSÃO: • INTEMPERISMO: fenômeno de alteração das rochas executado por agentes essencialmente imóveis; • EROSÃO: remoção e transporte dos materiais por meio de agentes móveis (água, vento). PRODUTO FINAL DA INTEMPERIZAÇÃO: REGOLITO OU MANTO DE DECOMPOSIÇÃO. 3.1 AGENTES DO INTEMPERISMO 3.1.1 FÍSICOS OU MECÂNICOS (DESAGREGAÇÃO) - VARIAÇÃO DA TEMPERATURA - CONGELAMENTO DA ÁGUA - CRISTALIZAÇÃO DE SAIS - AÇÃO FÍSICA DE VEGETAIS 3.1.2 QUÍMICOS (DECOMPOSIÇÃO) - HIDRÓLISE - HIDRATAÇÃO - OXIDAÇÃO - CARBONATAÇÃO - AÇÃO QUÍMICA DOS ORGANISMOS E DOS MATERIAIS ORGÂNICOS 3.2 FATORES QUE INFLUEM NO INTEMPERISMO 3.2.1 CLIMA REGIÕES QUENTES E ÚMIDAS: PREDOMINA INTEMPERISMO QUÍMICO REGIÕES GELADAS E NOS DESERTOS: PREDOMINA INTEMPERISMO FÍSICO 3.2.2 TOPOGRAFIA 3.2.3 TIPO DE ROCHA 3.2.4 VEGETAÇÃO 3.3 TIPOS DE INTEMPERISMO 3.3.1 INTEMPERISMO FÍSICO A) AÇÃO DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA: EXPANSÃO-CONTRAÇÃO → DESINTEGRAÇÃO B) CONGELAMENTO DA ÁGUA: AUMENTO DE VOLUME - 10% C) CRISTALIZAÇÃO DE SAIS: FORÇA DE CRISTALIZAÇÃO D) AÇÃO FÍSICA DOS VEGETAIS: CRESCIMENTO DE RAÍZES 3.3.2 INTEMPERISMO QUÍMICO ÁGUA + O2, CO2, E ÀS VEZES NITRATOS E NITRITOS – PODEM FICAR IMPREGNADOS DE ÁCIDOS, SAIS E PRODUTOS ORGÂNICOS E INICIAR ATAQUES ÀS ROCHAS. A) HIDRÓLISE COMBINAÇÃO DE ÍONS DA ÁGUA COM OS COMPOSTOS – FORMAÇÃO DE NOVAS SUBSTÂNCIAS. Exemplo: KALSI3O8 + H2O → HALSI3O8 + KOH (FELDSPATO ORTOCLÁSIO) B) HIDRATAÇÃO ADIÇÃO DE MOLÉCULAS DE ÁGUA AOS MINERAIS FORMANDO NOVOS COMPOSTOS. Exemplo: CASO4 + H2O → CASO4.2H2O PROVOCA TAMBÉM O AUMENTO DE VOLUME – DESINTEGRAÇÃO C) CARBONATAÇÃO (DECOMPOSIÇÃO POR CO2) CO2 CONTIDO NA ÁGUA FORMA ÁCIDO CARBÔNICO Exemplo: CO2 + H2O → H2CO3 CACO3 + H2CO3 → CA(HCO3)2 (CALCITA) + (ÁC. CARB.) → (BICARBONATO DE CÁLCIO) D) OXIDAÇÃO DECOMPOSIÇÃO DOS MINERAIS PELA AÇÃO OXIDANTE DE O2 E CO2 DISSOLVIDOS NA ÁGUA – HIDRATOS, ÓXIDOS, CARBONATOS, ETC. MINERAIS CONTENDO FE, MN, S, CU – MAIS SUSCEPTÍVEIS À OXIDAÇÃO Exemplo: FE++ → FE+++ FE(HCO3)2 + O2 → FE2O3NH2O + HCO3 (LIMONITA) E) DECOMPOSIÇÃO QUÍMICO-BIOLÓGICA AÇÃO QUÍMICA DOS ORGANISMOS – MUITO VARIADA SUBDIVISÕES DE ACORDO COM DIÂMETROS PREDOMINANTES: A. GROSSEIRA B. ARENOSAS C. ARGILOSAS 5.1.1 Rochas grosseiras φ ≥ 2 ?mm e são originadas por depósitos coluviais de tálus e os de aluvião. Tipos: a) Conglomerados – fragmentos arredondados, transportados e depositados. O tamanho dos fragmentos varia de seixos até matacões. b) Brechas – fragmentos angulosos e cimentados por sílica, carbonato de cálcio, etc; o que demonstra que o transporte não foi muito grande. 5.1.2 Rochas arenosas São as mais representativas e comuns, com diâmetros entre 0,01 e 2 mm. Tipos: a) Arenitos – constituídas substancialmente de partículas ou grânulos de quartzo detrítico, sub- angulares ou angulares. O cimento pode ser sílica, carbonato e cálcio, substâncias ferruginosas, etc. b) Siltito – granulação finíssima φ ≈ 0,01 mm, formados por erosão fluvial, lacustre ou glacial. Apresentam camadas muito finas identificadas por diferentes faixas coloridas (películas de óxido de ferro). 5.1.3 Rochas argilosas São representadas pelos mais finos sedimentos mecanicamente formados, com φ < 0,01 mm até dimensões coloidais. São divididos em três grupos: a) Grupo do caulim b) Grupo da montmorillonita c) Grupo das illitas (hidrômicas) Exemplos: folhelhos (camadas horizontais bem destacadas em planos) e argilito (planos horizontais são menos comuns). EM RESUMO: AS ROCHAS SEDIMENTARES CLÁSTICAS FORMAM A GRANDE FAMÍLIA DAS ROCHAS SEDIMENTARES. O TIPO DE SEDIMENTO ORIGINÁRIO CONCEDE O NOME A ROCHA FORMADA. CLASSE SEDIMENTO ROCHA FORMADA BLOCO, PEDRA OU SEIXO CASCALHO CONGLOMERADO OU BRECHA AREIA GROSSA, MÉDIA OU FINA AREIA ARENITO SILTE SILTE SILTITO ARGILA ARGILA ARGILITO 5.2 ROCHAS DE ORIGEM QUÍMICA ALÉM DOS PRODUTOS CLÁSTICOS DEPOSITADOS MECANICAMENTE, RESULTAM DO INTEMPERISMO COMPOSTOS SOLÚVEIS QUE TEM DESTINOS DIVERSOS. ESTES COMPOSTOS PODEM PRECIPITAR JUNTO COM AS FRAÇÕES DETRÍTICAS E SOFRER CIMENTAÇÃO. ENTRETANTO, É IMPORTANTE FRIZAR QUE A MAIOR PARTE DOS COMPOSTOS SOLÚVEIS SÃO LEVADOS AOS MARES (SALINIDADE). EXISTEM 4 GRUPOS DE ROCHAS: a) Calcárias – precipitados em bacias através de mudanças físico-químicas do meio. Ex. mármore travertino, crescimento de estalactites e estalagmites, dolomitos, etc. b) Ferruginosas – origem inorgânica e química. c) Silicosas – precipitação de soluções cujo constituinte predominante é a sílica. Ex. sílex de origem química. d) Salinas – produto da precipitação química das bacias. Ex. cloretos, sulfatos, boratos, nitratos, etc. 5.3 ROCHAS DE ORIGEM ORGÂNICA SÃO AQUELES DEPÓSITOS SEDIMENTARES DEVIDOS, DIRETA OU INDIRETAMENTE, À ATIVIDADE ANIMAL E/OU VEGETAL DE NATUREZA DIVERSA. ESSES MATERIAIS ACUMULAM-SE PRINCIPALMENTE NO FUNDO DOS MARES. PRINCIPAIS TIPOS: a) Calcárias – acúmulo de conchas ou carapaças de composição carbonatada. b) Carbonosas – acúmulo de matéria vegetal com posterior carbonização, total ou parcial, e consolidada. Compreende as turfas e carvão. Os carvões são classificados em lignito, carvão betuminoso e antracito conforme diminuição da porcentagem de matéria volátil e o aumento do conteúdo de carbono. - ROCHAS CARBONATADAS CALCÁREO, GIZ - ROCHAS FOSFATADAS FOSFORITO, GUANO - RICHAS FERRÍFERAS LIMONITA - ROCHAS SILICOSAS DIATOMITOS - ROCHAS CARBONOSAS CARVÃO, ANTRACITO 5.4 ROCHAS SEDIMENTARES NÃO CLÁSTICAS RESIDUAIS NA CONDIÇÃO DE AÇÕES CLIMÁTICAS, TOPOGRÁFICAS E DE VEGETAÇÃO, OS SOLOS DE UMA DETERMINADA REGIÃO PODEM SOFRER SENSÍVEIS MODIFICAÇÕES. A RETIRADA E AUMENTO DE DETERMINADOS COMPONENTES PODE LEVAR O SOLO AO CONCRECIONAMENTO EM UM PRIMEIRO ESTÁGIO E A CRUSTIFICAÇÃO (GERAÇÃO DE CROSTAS) EM UM ESTÁGIO FINAL. EX: CANGAS. A) CONSTRUÇÃO CIVIL – EDIFICAÇÕES: AS ROCHAS SEDIMENTARES BEM CIMENTADAS PODEM SE CONSTITUIR EM BOM MATERIAL PARA BLOCOS DE FUNDAÇÃO E DE ALVENARIA, CALÇADAS, MEIOS FIOS, ETC. Ex: ARENITO DE BOTUCATU. QUANDO POUCOS CIMENTADOS OU TRABALHADOS POR AGENTES GEOLÓGICOS, AS ROCHAS SEDIMENTARES PODEM DAR ORIGEM A DEPÓSITOS DE AREIAS E PEDREGULHOS OU DE LAMITOS, COM IMENSA UTILIZAÇÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL, OS PRIMEIROS NO CONCRETO E OS ÚLTIMOS, NA FABRICAÇÃO DE TIJOLOS E CERÂMICAS. B) ATERROS: OS SOLOS ORIGINADOS DE ROCHAS SEDIMENTARES, ESPECIALMENTE AS ARGILO-ARENOSAS, PODEM SER UTILIZADAS COM CERTA TRANQUILIDADE EM ATERROS, JÁ QUE COMBINANDO O ATRITO DAS AREIAS COM A COESÃO DAS ARGILAS DÃO, COMO PRODUTO FINAL, UM MATERIAL COM BOA RESISTÊNCIA E DE RELATIVAMENTE FÁCIL TRABALHABILIDADE. OS PROBLEMAS SURGEM QUANDO SOLOS SÃO PREDOMINANTEMENTE ARENOSOS, POIS SÃO VULNERÁVEIS À EROSÃO PELA ÁGUA DAS CHUVAS E VENTOS. C) TALUDES: A ESTABILIDADE DO TALUDE ESTÁ DIRETAMENTE ASSOCIADA À DIREÇÃO DO PLANO DE ESTRATIFICAÇÃO DA ROCHA. APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS SEDIMENTARES PROBLEMAS DE EROSÃO: A EROSÃO INTERNA É PROVOCADA PELA PERCOLAÇÃO DE ÁGUAS ÁCIDAS ATRAVÉS DAS CAMADAS, DISSOLVENDO O CARBONATO DE CÁLCIO E DEIXANDO NAS CAMADAS VAZIOS QUE IRÃO PROGRESSIVAMENTE AUMENTANDO ATÉ ATIINGIREM CAVERNAS DE GRANDES DIMENSÕES. A EROSÃO EXTERNA É AQUELA PROVOCADA PELAS ÁGUAS QUE SAEM DA BARRAGEM, VIA ESTRUTURAS HIDRÁULICAS COMO O VERTEDOURO, A DESCARGA DE FUNDO, ETC. ESSAS CORRENTES TURBILHONADAS, VIA DE REGRA DOTADAS DE GRANDE VELOCIDADE, PODERÃO LEVAR, EM POUCO TEMPO, UM VOLUME ENORME DE ROCHAS SEDIMENTARES POUCO OU MEDIANEMTNE CIMENTADAS. F) FUNDAÇÕES: OS SEDIMENTOS RECENTES, ATUALMENTE CONCENTRADOS NAS PLANÍCIES DE INUNDAÇÃO DOS CURSOS D’ÁGUA (QUE ESTÃO EM PLENO PROCESSO DE EROSÃO-TRANSPORTE-DEPOSIÇÃO E QUE AINDA NÃO SOFRERAM MAIS DIAGÊNESE, SENÃO A PRESSÃO DO PRÓPRIO PESO DAS CAMADAS SOBREPOSTAS), MOSTRAM ALGUMAS CARACTERÍSTICAS QUE INFLUEM NOS PROJETOS DE FUNDAÇÕES: PRESENÇA D’ÁGUA MUITO PRÓXIMA DA SUPERFÍCIE E A PRESENÇA DE CAMADAS LENTICULARES DE ARGILA NO PERFIL (ARGILA MOLE). OUTROS PROBLEMAS ESTÃO ASSOCIADOS A ROCHAS CALCÁREAS EM CONTATO COM ÁGUAS ÁCIDAS, PROVOCANDO EROSÃO INTERNA, E ARENITOS POUCO CIMENTADOS QUE ESTÃO SUJEITOS A EROSÃO EXTERNA. PERCOLAÇÃO DE ÁGUAS ÁCIDAS TOMBAMENTO DA BARRAGEM EROSÃO REGRESSIVA CARVÃO MINERAL: O CARVÃO MINERAL É UMA ROCHA SEDIMENTAR COMBUSTÍVEL, DE COR PRETA E DE VITAL IMPORTÂNCIA NA MODERNA INDÚSTRIA, POIS, ALÉM DA SUA UTILIZAÇÃO EM USINAS TERMELÉTRICAS E NA SIDERURGIA, CONSTITUI UMA DAS PRINCIPAIS MATÉRIAS-PRIMAS NA FABRICAÇÃO DE VÁRIOS TIPOS DE PLÁSTICOS E COMPOSTOS QUÍMICOS. CALCÁRIO ARENITO ROCHAS ÍGNEAS / SEDIMENTARES ROCHAS METAMÓRFICAS METAMORFISMO: META = MUDANÇA MORPHO = FORMA METAMORFISMOS SÃO ALTERAÇÕES OU METAMORFOSES NO ESTADO SÓLIDO DA COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA, TEXTURA E/OU ESTRUTURA DAS ROCHAS PRÉ- EXISTENTES (SEDIMENTARES, ÍGNEAS OU METAMÓRFICAS ANTERIORES), DEVIDO À AÇÃO DE AGENTES ENERGÉTICOS (ALTAS TEMPERATURAS, PRESSÕES E/OU SOLUÇÕES QUÍMICAS, DITOS “AGENTES DO METAMORFISMO”), SEM NO ENTANTO SOFREREM FUSÃO. AGENTES DO METAFORMISMO: a) TEMPERATURA: AO APROFUNDAREM-SE PROGRESSIVAMENTE SOB UM CRESCENTE NÚMERO DE CAMADAS DE SEDIMENTOS AS ROCHAS VÃO SOFRENDO TEMPERATURAS CADA VEZ MAIS ELEVADAS. - CALOR RESIDUAL DA TERRA – GRAU GEOTÉRMICO (1ºC a cada 33 m); - INTRUSÕES ÍGNEAS – GRANDES MASSAS DE ROCHAS – COZINHAMENTO PRODUZEM ALTAS TEMPERATURAS; - DESINTEGRAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS RADIOATIVAS – ENERGIA LIBERADA; - ATRITO ENTRE CAMADAS – ENERGIA DE FRICÇÃO. b) PRESSÃO: A SIMPLES ELEVAÇÃO DE TEMPERATURA NÃO É UM FATOR DETERMINANTE DO METAMORFISMO, MAS É PRINCIPALMENTE A PRESSÃO EM COMBINAÇÃO COM A TEMPERATURA QUE MAIS CONTRIBUI PARA AS PROFUNDAS MODIFICAÇÕES DAS ROCHAS. - PRESSÕES ORIENTADAS – SOBRECARGA DE ROCHAS SOBREJACENTES; - PRESSÕES HIDROSTÁTICAS – ZONAS PROFUNDAS DA CROSTA, ONDE AS ROCHAS TRABALHAM HIDROSTATICAMENTE; - OUTRAS PRESSÕES – PRESSÃO DA ÁGUA, GASES, VAPORES (CO2, O2). EFEITOS DA PRESSÃO: ELIMINAÇÃO DA POROSIDADE EXPLUSÃO DE VOLÁTEIS DESAPARECIMENTO DE FÓSSEIS APARECIMENTO DE MINERAIS MAIS DENSOS c) FLUIDOS: OS FLUIDOS, TAIS COMO ÁGUA, GÁS CARBONO, OXIGÊNIO, FLUOR, ETC DESEMPENHAM A FUNÇÃO DE FACILITAR AS REAÇÕES E TRANSFORMAÇÕES MINERALÓGICAS → ATIVIDADE QUÍMICA. ROCHAS METAMÓRFICAS METAMORFISMO PLANO DE XISTOSIDADE: XISTOSIDADE É UMA EXPRESSÃO DA MEDIDA EM QUE MINERAIS MICÁCEOS, LAMELARES OU PRISMÁTICOS PARALELOS OU SUB-PARALELOS CARACTERIZAM A APARÊNCIA DE UMA ROCHA METAMÓRFICA. A XISTOSIDADE É EVIDENCIADA PELO ACHATAMENTO E ORIENTAÇÃO DOS GRÃOS DA ROCHA DURANTE O PROCESSO DE METAMORFISMO. TIPOS DE ROCHAS METAMÓRFICAS: ROCHA ÍGNEA OU SEDIMENTAR ORIGINAL ROCHA METAMÓRFICA RESULTANTE CONGLOMERADO METACONGLOMERADO ARENITO QUARTZITO ARENITO ARGILOSO QUARTZITO MICÁCEO ARGILITO & SILTITO (LAMITOS) ARDÓSIA FILITO MICAXISTO GNAISSE CALCÁREO PURO MÁRMORE BRANCO CALCÁREO ARGILOSO MÁRMORE MICÁCEO CALCÁREO DOLOMÍTICO MÁRMORE VERDE CARVÃO ANTRACITO GRAFITE GRANITO GNAISS BASALTO XISTOS VERDES ANFIBOLITOS ULTRABÁSICAS SERPENTINOS TALCO-XISTOS PEDRA SABÃO PLANO DE XISTOSIDADE x PLANO DE FRAQUEZA DA ROCHA PROPRIEDADES MECÂNICAS DAS ROCHAS METAMÓRFICAS: É EVIDENTE QUE AS CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS DOS MACIÇOS E DAS ROCHAS METAMÓRFICAS IRÃO DEPENDER, FUNDAMENTALMENTE, DA XISTOSIDADE (AUSENTE, FRACA OU BEM PRONUNCIADA), DA COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA E DA TEXTURA QUE ELAS APRESENTAREM. POR SUAS CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS SITUA-SE ENTRE AS SEDIMENTARES E AS ÍGNEAS: TEM MAIOR DENSIDADE E SÃO MAIS RESISTENTES QUE AS SEDIMENTARES ORIGINAIS E SÃO MENOS RESISTENTES E MAIS DEFORMÁVEIS QUE AS ÍGNEAS, ESPECIALMENTE DEVIDO À XISTOSIDADE. É IMPORTANTE SALIENTAR QUE O ARRANJO ORIENTADO DOS GRÃOS E A XISTOSIDADE FACILITAM ALTAMENTE O ATAQUE DOS AGENTES DO INTEMPERISMO , FACILITANDO BASTANTE A PROFUNDA ALTERAÇÃO DAS ROCHAS METAMÓRFICAS, GERANDO SOLOS ESPESSOS. OUTRO ASPECTO IMPORTANTE PARA PRÁTICA DE ENGENHARIA É A EXTREMA RAPIDEZ DE VARIAÇÃO LATERAL E VERTICAL DE SUAS CAMADAS EM TERMOS DE NATUREZA E CARACTERÍSTICAS. ARDÓSIA – XISTOSIDADE E CLIVAGEM BEM DESENVOLVIDAS MICAXISTO – XISTOSIDADE E CLIVAGEM BEM DESENVOLVIDAS GNAISSE – POBRE CLIVAGEM E XISTOSIDADE SEQÜÊNCIA DE CAMPO: GRANITO ROCHA SEDIMENTAR GNAISSE MICAXIST FILITOS ARDÓSIA MINERAIS METAMÓRFICOS 1 – INFLUÊNCIA DA COMPOSIÇÃO ORIGINAL AS TRANSFORMAÇÕES MINERAIS DEPENDEM: A) COMPOSIÇÃO DA ROCHA ORIGINAL; B) NATUREZA OU TIPO DE METAMORFISMO SUBMETIDO. TIPOS DE ROCHAS SEGUNDO COMPOSIÇÃO INICIAL: A) ARGILOSAS – MUDANÇAS SÃO BEM CARACTERIZADAS DE ACORDO COM A ELEVAÇÃO DE TEMPERATURA E PRESSÃO. SERVEM PARA O ESTABELECIMENTO DOS SUCESSIVOS GRAUS DE METAMORFISMO. B) ARENOSAS, ÍGNEAS ÁCIDAS E TUFOS; XISTOS ÁCIDOS E GNAISSES – MENOS SENSÍVEIS ÀS MUDANÇAS, PORTANTO DIFÍCEIS DE SEREM ACOMPANHADAS. C) CALCÁRIOS E OUTRAS ROCHAS CARBONATADAS – SÃO ROCHAS CONSTITUIDAS DE CARBONATO DE CÁLCIO PURO: AS MUDANÇAS SÃO PEQUENAS EXCETO RECRISTALIZAÇÃO. D) ÍGNEAS INTERMEDIÁRIAS, BÁSICAS E SEUS TUFOS – SÃO DO TIPO MAGMÁTICO BÁSICO. 2 – PROCESSOS AS REAÇÕES SE PROCESSAM NO ESTADO SÓLIDO (NÃO SOFREM FUSÃO). PROVA: CONSEVAÇÃO DE VESTÍGIOS DE ESTRATIFICAÇÃO E PELA PRESENÇA DE RESTOS FÓSSEIS EM ROCHAS COMPLEMENTE RECRISTALIZADAS. OS CRISTAIS CRESCERÃO NA DIREÇÃO PERPENDICULAR À DIREÇÃO DA MAIOR PRESSÃO (ALONGADAS PARALELAMENTE À DIREÇÃO DE MENOR PRESSÃO). RESUMO DE IDENTIFICAÇÃO MACROSCÓPICA DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ROCHAS OS QUATRO GRUPOS APRESENTADOS SÃO DE ACORDO COM A GRANULAÇÃO E TIPO DE ESTRUTURA. DE ACORDO COM A GRANULAÇÃO: FINÍSSIMA – não se consegue observar cristais POUCO A MUITO GROSSEIRA – percebe-se cristais a olho nu GRUPO I ROCHAS COM ESTRUTURA MACIÇA. GRANULAÇÃO FINÍSSIMA. NÃO SE OBSERVAM MINERAIS. SEM ORIENTAÇÃO PREFERENCIAL. 1. DUREZA: RISCÁVEL PELA UNHA Descrição Composição Rocha Origem Odor característico, quando molhada (moringa). Macia ao tato. Não efervesce com HCl. Argila Argilito Sedimentar 2. DUREZA: RISCÁVEL PELO AÇO Descrição Composição Rocha Origem Cheiro de moringa quando molhada. Não efervesce com HCl Mica (sericita) Quartzo Ardósia Metamórfica Odor de argila ausente ou fraco. Forte efervescência com HCl. Cores diversas Calcita Calcário Sedimentar Idem. Efervescente somente a quente. Dolomita Dolomito Sedimentar 3. DUREZA: NÃO RISCÁVEL, OU DIFICILMENTE, PELO AÇO Descrição Composição Rocha Origem Muito duras. Sem odor característico de argila. Não efervesce com HCl. Calcedônia Sílex Sedimentar Densas. Não efervescem. Cores: pretas, verde-escura, marrom. Feldspato e Piroxênio Basalto Magmática Claras: róseas, creme, branca. Maciça. Duras. Risca o vidro. Quartzo Quartzito Metamórfica GRUPO II ROCHAS COM ESTRUTURA MACIÇA. GRANULAÇÃO MÉDIA A GROSSA. SÃO OBSERVADOS CRISTAIS. SEM ORIENTAÇÃO PREFERENCIAL. 1. DUREZA: FACILMENTE RISCÁVEL PELO AÇO Descrição Composição Rocha Origem Efervescem com HCl. Granulação fina a grossa. Cores diversas. Calcita Calcário Sedimentar (met.) Efervescem com HCl. Granulação fina a grossa. Cores diversas. Efervesce a quente. Dolomita Dolomito Sedimentar (met.) 2. DUREZA: DIFICILMENTE OU NÃO RISCÁVEL PELO AÇO a) Textura eqüigranular (minerais com tamanho semelhante) Descrição Composição Rocha Origem Cores claras, em tons róseo e cinza. Quartzo comum. Granulação milimétrica. Quartzo, Feldspatos e Micas Granito Magmática Cores claras, em tons róseo e cinza. Quartzo comum. Granulação finíssima. Quartzo, Feldspatos e Micas Aplito Magmática Cores escuras. Granulação milimétrica. Feldspato e Piroxênio (magnetita) Gabro Magmática Cores escuras. Granulação ligeiramente menor. Feldspato e Piroxênio (magnetita) Diabásio Magmática Cor clara. Granulação milimétrica e superior. Nefelina e Feldspato (Fêmicos) Nefelina- sienito Magmática Cores diversas, claras. Risca o vidro. Formada de fragmentos. Quartzo Quartzito, Arenito silicificado Magmática (Sedimentar) Cores escuras. Cor verde e preta. Anfibólios Anfibolito Metamórfica b) Textura ineqüigranular (minerais de diferentes tamanhos) Descrição Composição Rocha Origem Cores claras Feldspato, Quartzo (Mica) Granitos (ácidas) Magmática Cores escuras Feldspato, Piroxênio Basaltos (Básicas) Magmática Cores médias a escuras Feldspatos Fêmicos (sem quartzo) Nefelina-sienitos (Alcalina) Magmática GRUPO III ROCHAS ORIENTADAS EM PLANOS OU LINHAS. 1. CAUSADAS POR ESTRUTURA GNAISSICA OU XISTOSA Descrição Composiçã o Rocha Origem Cores claras. Granulação grossa a média. Grandes cristais de feldspato. Cores variadas. Riscável pelo aço. Minerais placóides de mica. Quartzo, Feldspato (Fêmicos), Micas Gnaisse Metamórfica Cores claras a média. Cor cinza-esverdeada. Tato macio de pote, quando molhada. Quartzo e Sericita Filito (xistos) Metamórfica Cores claras. Branca ou creme. Granulação média a finíssima. Divisibilidade em placas, às vezes boa. Risca o vidro. Às vezes, com micas. Quartzo (Mica) Quartzito (micáceo) Metamórfica Cor cinza, média a escura. Divisibilidade em placas. Micas Ardósia Metamórfica GRUPO IV ROCHAS COM CAMADAS PRÓXIMAS DA HORIZONTAL. ESTRATIFICADAS. CLÁSTICAS. GRANULAÇÃO VARIÁVEL. FRIÁVEIS. Descrição Composição Rocha Origem Fragmentos ou seixos de tamanho maior que 2mm, semi-arredondados, cimentados por limonita, argila, etc. Cascalho e material cimentante Conglomerado Sedimentar Fragmentos ou seixos de tamanho maior que 2mm, em fragmentos angulares, ligados por material cimentante. Fragmentos e material cimentante Brecha Sedimentar Grãos semi-arrendondados, por vezes angu- losos, com tamanho entre 2mm e 0,1mm (visíveis a olho nu).Cor variada, às vezes estratificada, áspera ao tato. Areia grossa Areia média Arenito Sedimentar Grãos semi-arrendondados, por vezes angu- losos, com grãos entre 0,1mm e 0,01mm, friáveis, ásperas ao tato, dificilmente distingüíveis a olho nu. Transição entre arenito e argilito. Silte Siltito Sedimentar Odor característico, quando molhada (moringa). Macia ao tato. Não efervesce com HCl. Cores diversas. Argila Folhelho Sedimentar Odor de argila ausente ou fraco. Forte efervescência com HCl. Cores diversas. Calcita Calcário Sedimentar PROPRIEDADES DAS ROCHAS I – QUÍMICAS Composição química Reatividade Durabilidade II – FÍSICAS Cor Densidade Porosidade Permeabilidade Absorção Dureza Módulo de Elasticidade Coeficiente de Poisson III – GEOLÓGICAS Composição mineralógica Textura Estrutura Estado de alteração Fraturas Gênese IV - MECÂNICAS Resistência à compressão Resistência ao choque Resistência ao desgaste Resistência ao corte Resistência à britagem V - GEOTÉCNICAS Grau de alteração Grau de resistência à compressão simples Grau de consistência Grau de fraturamento I. PROPRIEDADES QUÍMICAS 1. COMPOSIÇÃO QUÍMICA • Por si só não é um elemento suficiente par definir uma rocha; • A composição varia muito de uma amostra pra outra; • Existem limites de erros permitidos nas diferentes dosagens. 2. REATIVIDADE • Algumas rochas possuem elementos químicos capazes de reagir, como por exemplo, o silicato e a sílica mineral (reagem com álcalis do cimento Portland); • Reações – cimento/agregado: provocam a deteriorização do concreto; • Outros tipos: transformação do anidrito em gesso (túneis), dissolução dos carbonatos, lixiviação de rochas em obras hidráulicas, etc. 3. DURABILIDADE • Resistência da rocha à ação do intemperismo; • Julgamento é feito na prática pela preservação de monumentos antigos e por meio de ensaios. II. PROPRIEDADES FÍSICAS 1. COR • Fator de classificação fraco devido a grande variabilidade, até mesmo dentro de uma mesma jazida; • Podem ser: monócronas (uma única coloração uniformemente distribuída) e polícronas (duas ou mais cores); • Rochas compactas (sedimentares) → coloração devido a pigmentações ou difusão de grãos; • Amarela, alaranjada ou vermelha → pigmentação de hidróxido de ferro; • Cinzenta e preta → pigmentos carbonosos ou betuminosos; • Verde → depende de compostos de ferro (sulfetos) e de níquel. 2. PESO ESPECÍFICO • Depende do peso específico dos seus elementos constituintes e de sua porosidade; • Determinado em laboratório: - Peso específico aparente (d ou p.e.) = sa 0 WW W − Onde: Wo = peso da amostra Ws = peso da amostra saturada Wa = peso da amostra dentro da água - Peso específico real (d ou p.e.) = sa 0 WAW W −− Onde: A = Wa-Wo • Fatores que influenciam na densidade das rochas: a) Estado de alteração: • reações químicas dos minerais densos em minerais menos densos; • aumento de volumes desses minerais. b) Porosidade e compacidade: • rocha porosa com vazios isolados diminui a densidade real, enquanto que, se interligados, a densidade real será maior; • rochas muito porosas são de baixa densidade; • resistência à compressão cresce com a densidade; • resistência ao desgaste cresce com a densidade; • dificuldade de corte cresce com a densidade. 3. POROSIDADE • É a propriedade das rochas em conter espaços vazios (relação entre o volume dos vazios e o volume total da rocha); • Dependente de: a) Tipo de rocha: • sedimentares: grande volume de vazios dando-lhes maior porosidade mas, quanto cimentadas, a porosidade diminui; • ígneas: extrusivas possuem maior porosidade que as intrusivas; • Medida pelo produto do peso pela altura de queda que provoca a ruptura do corpo-de-prova; • Importância quando a rocha for usada para pavimentação de estradas e aeroportos; • Ensaio – Resistência ao Impacto Treton; • É dado por: 100x peso pesopeso Rc inicial finalinicial −= 3. RESISTÊNCIA AO DESGASTE • Resistência ao desgaste por atrito mútuo → resistência da rocha sob a forma de agregado, quando submetida a atrito mútuo de seus fragmentos. Em alguns métodos são acrescentada esferas de ferro fundido ou aço. Conforme o tipo de máquina: resistência ao desgaste Los Angeles, Deval, etc; • Resistência ao desgaste por abrasão → resistência da rocha quando submetida à abrasão de abrasivos especificados. Importância especial quando a rocha for empregada sob a forma de pavimentos. Método utilizado é o de resistência à abrasão Los Angeles; • É dado por: 100x peso pesopeso Ra inicial finalinicial −= 4. RESISTÊNCIA AO CORTE • É a resistência de uma rocha se deixar cortar em superfícies lisas; • Normalmente a resistência ao corte cresce com a dureza da rocha. 5. COMPORTAMENTO ANTE A BRITAGEM • Propriedade da rocha em apresentar maior ou menor dificuldade de se fragmentar quando submetida à britagem; • Fatores de influência: fissuramentos, leitos de estratificação, planos de xistosidade, estados de alteração, etc; • Pedra britada para pavimentação deve possuir um mínimo de fragmentos lamelares e alongados. IV. PROPRIEDADES GEOTÉCNICAS 1. GRAU DE ALTERAÇÃO • São classificados em: praticamente sã, alterada e muito alterada; • Tal classificação é muito subjetiva; • Não está incluso na classificação a rocha extremamente alterada (considerada material de transição ou solo de alteração de rocha). 2. GRAU DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO SIMPLES • São divididos em: Grau de resistência à compressão simples Rocha Resistência (kg/cm2) muito resistente > 1.200 resistente 1.200 – 600 pouco resistente 600 – 300 branda 300 – 100 muito branda < 100 3. GRAU DE CONSISTÊNCIA • São baseados em características físicas: resistência ao impacto (tenacidade), resistência ao risco (dureza), friabilidade; • São divididos em: Grau de consistência Rocha Características muito consistente • quebra com dificuldade ao golpe de martelo; • o fragmento possui bordas cortantes que resistem ao corte por lâmina de aço; • superfície dificilmente riscada por lâmina de aço. consistente • quebra com relativa facilidade ao golpe do martelo; • o fragmento possui bordas cortantes que podem ser abatidas pelo corte com lâmina de aço; • superfície riscável por lâmina de aço. quebradiça • quebra facilmente ao golpe de martelo; • as bordas do fragmento podem ser quebradas pela pressão dos dedos; • a lâmina de aço provoca um sulco acentuado na superfície do fragmento. friável • esfarela ao golpe do martelo; • desagrega sob pressão dos dedos. 4. GRAU DE FRATURAMENTO • Apresentado em número de fraturas por metro linear ao longo de uma dada direção; • São consideradas somente as “originais”. Grau de Fraturamento Rocha Número de fraturas por metro ocasionalmente fraturada < 1 pouco fraturada 1 – 5 medianamente fraturada 6 – 10 muito fraturada 11 – 20 extremamente fraturada > 20 em fragmentos torrões ou pedaços de diversos tamanhos, caoticamente dispostos 5. CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA DA ROCHA • Expresso pela reunião dos parâmetros anteriores. Caracterização geotécnica da rocha Classificação petrográfica Grau de alteração Grau de resistência Grau de consistência Grau de fraturamento Granito (muito alterado) (brando) (quebradiço) (medianamente fraturado) Xisto (praticamente são) (resistente) (consistente) (muito fraturado) Arenito (alterado) (pouco resistente) (consistente) (ocasionalmente fraturado) • Apresentam duas formas distintas: terraços (ao longo do próprio vale do rio) e planícies de inundação (forma depósitos mais extensos); • São fontes de materiais de construção, mas péssimos materiais de fundação. b) SOLOS ORGÂNICOS • Formados em áreas de topografia bem caracterizada (bacias e depressões continentais, nas baixadas marginais dos rios e baixadas litorâneas); • Mistura do material transportado com quantidades variáveis de matéria orgânica decomposta; • Normalmente são identificados pela cor escura, cheiro forte e granulometria fina; • Quando a matéria orgânica provém de decomposição sobre o solo de grande quantidade de folhas, caules e troncos de plantas forma-se um solo fibroso, essencialmente de carbono, de alta compressibilidade e baixíssima resistência, que se chama turfa. Provavelmente este é pior tipo de solo para os propósitos do engenheiro geotécnico. c) SOLOS COLUVIAIS (ou depósito de tálus) • O transporte se deve exclusivamente à gravidade e o solo formado possui grande heterogeneidade; • São de ocorrência localizada, geralmente ao pé de elevações e encostas, provenientes de antigos escorregamentos; • Apresentam boa resistência, porém elevada permeabilidade; • Sua composição depende do tipo de rocha existente nas partes elevadas; • Colúvio: material predominantemente fino; • Tálus: material predominantemente grosseiro. d) SOLOS EÓLICOS • Formados pela ação do vento e os grãos dos solos possuem forma arredondada; • É o mais seletivo tipo de transporte de partículas de solo; • Não são muito comuns no Brasil, destacando-se somente os depósitos ao longo do litoral. 3. PROPRIEDADES GERAIS DOS SOLOS Devem ser consultados livros sobre “Mecânica dos Solos” 3.1 ÍNDICES FÍSICOS SOLO = SÓLIDOS + VAZIOS = SÓLIDOS + ÁGUA + AR Índices físicos são relações entre pesos, entre volumes e entre pesos e volumes das 3 fases que compõem o solo e servem para identificar o estado em que o solo se encontra. a) Porosidade (n) ( )% Vt Vv n = → varia de 0 a 1 b) Índice de vazios (e) Vs Vv e = → varia de 0 a ∞ c) Grau de saturação (Sr) ( )% Vv Vw Sr = → varia de 0 a 1 d) Umidade natural (w) ( )% Ps Pw w = e) Peso específico (γ) em t/m3 ou g/cm3 VvVs PwPs Vt Pt + + ==γ • Peso específico natural do solo: Vt Pt n =γ • Peso específico dos grãos sólidos: Vs Ps s =γ=δ • Peso específico da água: Vw Pw w =γ 3.2 FORMAS DAS PARTÍCULAS a) Esferoidais Dimensões aproximadas em todas as direções, podendo ser angulosas (com arestas vivas) ou polidas. Ex.: pedregulhos, areias e a maioria dos siltes b) Lamelares Há predomínio de duas dimensões sobre a terceira (partículas em forma de placas). Ex.: Solos de constituição granulométrica mais fina c) Fibrilares Há predomínio de uma dimensão sobre as outras duas (forma de fibra). Ex.: Solos orgânicos (turfosos) 4. CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA DE SOLOS 4.1 TAMANHO DAS PARTÍCULAS 6. ENSAIOS DE SIMPLES CARACTERIZAÇÃO Consistem na determinação da umidade natural, limites de Atterberg (ou de consistência) e granulometria de um solo. 6.1 UMIDADE NATURAL Realizado no laboratório pesando-se uma cápsula contendo 50 g de amostra de solo (P1), coloca-se na estufa a 105ºC durante tempo necessário para evaporação da água. Retira-se da estufa e pesa-se novamente (P2). %100x PP PP h 32 21 − − = , sendo P3 = peso da cápsula 6.2 GRANULOMETRIA Ensaio granulométrico – curva granulométrica Peneiramento e Sedimentação 6.3 PLASTICIDADE Plasticidade: propriedade que o solo possui de ser submetido a grandes deformações sem sofrer ruptura ou fissuramento. Isto ocorre porque, a forma lamelar das partículas permite um deslocamento relativo entre elas, sem necessidade de variação de volume. É um estado de consistência circunstancial, que depende do teor de umidade do solo. • Estado líquido: o solo se apresenta como um fluido denso (flui entre os dedos); não possui resistência ao cisalhamento. • Estado plástico: o solo apresenta comportamento plástico, podendo sofrer grandes deformações sem apresentar rupturas ou fissuramento; perde a capacidade de fluir, adquirindo uma certa resistência ao cisalhamento. • Estado semi-sólido: o solo mostra-se quebradiço ao ser deformado, não apresentando mais comportamento plástico. • Estado sólido: o solo não sofre mais redução de volume com o processo de secagem, deixando, portanto de ser saturado. Ou simplesmente, o volume do solo não varia por variações em sua umidade. • Índice de plasticidade: IP = LL – LP ⇒ fisicamente representaria a quantidade de água que seria necessário acrescentar a um solo para que ele passasse do estado plástico ao líquido. 1 < IP < 7 ⇒ fracamente plástico 7 < IP < 15 ⇒ medianamente plástico 15 < IP ⇒ altamente plástico • Índice de consistência: LPLL wLL IC − − = ⇒ busca situar o teor de umidade do solo no intervalo de interesse para a utilização na prática. Não representa com fidelidade os valores reais. IC < 0 ⇒ argila muito mole 0 < IC < 0,5 ⇒ argila mole 0,5 < IC < 0,75 ⇒ argila média 0,75 < IC < 1,0 ⇒ argila rija 1,0 < IC ⇒ argila dura 7. TABELA RESUMIDA PARA IDENTIFICAÇÃO DO SOLO NO CAMPO Tipos de solos Propriedades Arenosos Siltosos Argilosos Turfosos Granulação grossa (olho nu) fina (tato) muito fina fibrosa Plasticidade nenhuma pouca grande pouco a média Compressibilidade (carga estática) pouca média grande muito grande Coesão nenhuma média grande pouca Resistência do solo seco nenhuma média grande pouca a média Resumo para identificação tato e visual 1. tato 2. seco, esfarela 3. seco, desgrega quando submerso 1. tato 2. plásticos se molhados 3. seco não desagrega 1. cor preta 2. plásticos se molhado; fibroso UTILIZAÇÃO DE SOLOS E ROCHAS COMO MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1. INTRODUÇÃO Os materiais rochosos na forma granular são denominados de agregados. Estes materiais devem possuir dimensões e propriedades adequadas para o seu uso em construção civil. Três fatores básicos para utilização: a) Qualidade do material: durabilidade, resistência e baixo custo; b) Volume de material útil; c) Transporte, ou seja, a localização geográfica da jazida. 2. EXPLORAÇÃO DE ROCHAS PARA CONSTRUÇÃO a) Afloramento: é a emergência de uma rocha à superfície da terra; b) Ocorrência: é toda a presença de rocha suscetível de fornecer material para as finalidades visadas; c) Jazidas: é toda ocorrência economicamente explorável; d) Pedreira: é toda ocorrência de rocha em exploração industrial. 3. QUALIDADES EXIGIDAS NAS ROCHAS Em geral, a falta de homogeneidade é indício de má qualidade. 3.1 Resistência mecânica: é a capacidade de suportar a ação das cargas aplicadas sem entrar em colapso; 3.2 Durabilidade: é a capacidade de manter suas propriedades físicas e mecânicas com o decorrer do tempo e sob ação de agentes agressivos; 3.3 Trabalhabilidade: é a capacidade de ser afeiçoada com o mínimo de esforço; 3.4 Estética: é a aparência da pedra para fins de revestimento ou acabamento. 4. PROPRIEDADES FÍSICAS 4.1 Absorção: é a capacidade dos vazios da rocha (total ou parcial) de serem preenchidos por uma certa quantidade de líquido (absorvido por capilaridade). ( ) osec osecsaturado osec água peso pesopeso peso peso i − == L l X x ∆ ∆ =υ 5.10 Deformabilidade: quando frágil, muito baixa deformabilidade; dútil, deformabilidade baixa; rastejo plástico, muito alta deformabilidade. Deformabilidade de rochas duras e moles em termos de módulo de deformação D Classe Deformabilidade (MPa) Termo 1 menos que 5 muito alta 2 5 – 15 alta 3 15 – 35 moderada 4 35 – 60 baixa 5 mais que 60 muito baixa 6. PROPRIEDADES QUÍMICAS 6.1 Reação álcali-agregado: reação de alguns minerais com os álcalis livres do cimento portland provoca uma expansão após a pega do concreto. 6.2 Adesividade: é a qualidade que o agregado deve possuir de se deixar recobrir por uma película betuminosa, a qual deve resistir à ação da água, sem se romper. Podem ser classificados em hidrofílicos (má) e hidrofóbicos (boa). 7. AGREGADOS E BLOCOS DE PEDRA O grande volume de rochas utilizados na construção civil é constituídos por fragmentos irregulares. Logo, estes materiais devem satisfazer às exigências de resistência mecânica, durabilidade e de alguma trabalhabilidade, não importando a estética. 7.1 Modalidade em que o material é oferecido e usado. • Agregado – material natural de propriedades adequadas ou obtido por fragmentação artificial de pedra. Dimensões: miúdo (0,075 e 4,8 mm) e graúdo (4,8 a 100 mm) • Pedra britada ou brita – proveniente do britamento de pedra. Dimensões: 4,8 e 100 mm. Classificação da brita de acordo com as dimensões nominais (ABNT – NBR 7225) • Pedrisco – dimensões: 0,075 a 4,8mm. • Pó de pedra ou filer – dimensão inferior a 0,075mm. • Pedregulho – é o material natural inerte, de forma arredondada. Dimensões: entre 2,0 e 100 mm. • Areia – é o material natural Dimensões: entre 0,075 e 2,0 mm. Areia Tamanho (mm) Grossa > 1,2 Média 1,2 – 0,42 Fina < 0,42 • Bloco de pedra – é a pedra angulosa, em geral, obtida por fragmentação artificial Dimensão: > que 10 cm. • Matacão – é a pedra arredondada Dimensão: > que 10 cm. • Pedra amarroada (de mão) – é a pedra bruta. 7.2 Lastro de vias férreas e pavimentos Usada como brita em tamanhos progressivos de baixo para cima, sobre o solo. Função: suportar dormentes, distribuir as cargas das rodas, constituir um meio de drenagem da água sob os dormentes, constituir como um meio para aplainamento da pista, permitir que os trilhos movam verticalmente sob as cargas aplicadas repentinamente, reduzir os efeitos dos impactos, retardar ou evitar o crescimento dos vegetais. • Pedra britada – pavimentos das estradas, na base, no macadame hidráulico, no revestimento betuminoso e de concreto de cimento. • Paralelepípedos e pedras irregulares – calçamento de ruas ou estradas. Pedra britada Tamanho nominal (mm) Número Mínimo Máximo 1 4,8 12,5 2 12,5 25 3 25 50 4 50 76 5 76 100 7.3 Enrocamentos e filtros • Enrocamentos – é o acúmulo de fragmentos de rocha, com função de constituir o corpo de uma obra, formar uma proteção contra a erosão. Solicitações: 1. Forças mecânicas de elevada compressão devido a cargas pontuais, forças de descompressão de tensões pontuais, atrito; 2. Ação da intempérie acima da zona de saturação por umidecimento e secagem, variação da temperatura, ação de sais em obras marinhas. Propriedades exigidas: resistência à compressão, resistência à tração, resistência ao desgaste e resistência ao intemperismo. Ensaios recomendados: compressão simples, tração (diamentral, flexão ou puntual), abrasão a Los Angeles, avaliação da alteração e alterabilidade. • Filtros – função de permitir a passagem da água e impedir a passagem de partículas finas. Normalmente construídos com areia limpa. Solicitações: 1. Atrito, abrasão e impacto, na fase de execução, e à compressão, conforme a sua posição num enrocamento ou aterro maior; 2. Possíveis reações químicas. Propriedades exigidas: resistência à compressão, resistência à abrasão e insolubilidade. Ensaios recomendados: análise petrográfica, resistência à compressão e resistência à abrasão. 7.4 Concreto A brita ou pedras maiores constitui o maior volume do concreto. Funções do agregado no concreto: 1. Contribuir com grãos capazes de resistir aos esforços solicitantes; 2. Desgaste e ação de intempéries; 3. Reduzir as variações de volume de qualquer natureza; 4. Contribuir para a redução do custo do concreto. ESTRUTURAS GEOLÓGICAS 1. INTRODUÇÃO Forma e posicionamento dos corpos rochosos → estruturas geológicas e são representadas por dobras, falhas, fraturas, xistosidade e acamamento das rochas sedimentares e provocam zonas de fraqueza ou ruptura. 2. DEFORMAÇÕES DAS ROCHAS Definição de deformação: qualquer variação da forma e/ou de volume quando sujeita à ação de pressões, tensões, variações de temperatura, etc. Podem ser elásticas, plásticas ou por ruptura (ou fratura). Normalmente, as variações de temperatura causam deformação elástica, e as dobras, falhas, fraturas causam deformações plásticas e de ruptura. 2.1 ZONAS DE PLASTICIDADE E DE FRATURA • Plasticidade: mudança gradual na forma e na estrutura interna de uma rocha efetuada por reajuste químico e por fraturas microscópicas, enquanto a rocha permanece rígida (não produz fusão); • Zona de plasticidade: a grande profundidade, dando origem às dobras, estruturas gnáissicas, xistosas, etc; • Zona de fratura: próxima à superfície, produzindo fraturas, falhas e fendas. 2.2 ROCHAS COMPETENTES E INCOMPETENTES • Competentes: possuem maior facilidade de se dobrarem e transmitirem os esforços recebidos, tais como os folhelhos e calcários; • Incompetentes: possuem maior tendência de se fraturarem, tais como as rochas arenosas. 3. ATITUDE DOS PLANOS ESTRUTURAIS (direção + mergulho) • Direção: é a orientação em relação ao norte, da linha resultante da interseção do plano da camada com o plano horizontal; • Mergulho: é o ângulo diedro formado pelo plano da camada com o plano horizontal, tomado perpendicularmente a sua direção. Exemplo: camadas horizontais apresentam um mergulho de 00. 4. DOBRAS São ondulações, convexidade ou concavidades, que aparecem em rochas originalmente planas, com amplitudes variando de cm a centenas de km. Ex.: Cordilheira do Himalaia. 4.1 CAUSAS DOS DOBRAMENTOS: QUANTO À ORIGEM: a) Tectônicas: resultam de movimentos da crosta terrestre; b) Atectônicas: resultante de movimentos localizados (deslizamentos, acomodações, escorregamentos, etc) sob influência da gravidade e na superfície terrestre. São de âmbito local e inexpressivas. 4.2 PARTES DE UMA DOBRA a) Plano ou superfície axial: é o plano ou superfície imaginária que divide uma dobra em duas partes similares, que pode, ou não, ser simétricas. Podem ser vertical, inclinado ou horizontal; b) Eixo axial ou charneira: é a interseção da superfície axial com qualquer camada ou é a linha em torno do qual se dá o dobramento. O ângulo que esta linha forma com a horizontal é o mergulho ou inclinação da dobra; c) Flancos ou limbos: são os dois lados da dobra; d) Crista: é a linha resultante da ligação dos pontos mais elevados de uma dobra, podendo ou não coincidir com o eixo da mesma; e) Plano da crista: é o plano que, numa dobra, passa por todas as cristas. 4.3 TERMINOLOGIA GERAL DAS DOBRAS: ASPECTO GEOMÉTRICO a) Antiforma: convexidade voltada para cima; b) Sinforma: convexidade voltada para baixo. 4.4 TIPOS DE DOBRAS a) Anticlinal: é a dobra alongada, na qual os flancos abrem-se para baixo e a convexidade está voltada para o alto, podendo ser simétrica ou não; Anticlinal simétrica Anticlinal assimétrica b) Sinclinal: é a dobra alongada, cujos flancos abrem-se para cima e a convexidade está voltada para baixo, podendo ser simétrica ou não; Sinclinal simétrica Sinclinal assimétrica 5. FALHAS São rupturas e deslocamentos ao longo de um plano, e pelo qual as paredes opostas se movem uma em relação à outra, com dimensões que variam de mm até dezenas de km. Sua atitude ou posição é dada pela direção e mergulho. Ex: Falha de San Andreas 5.1 ELEMENTOS DE UMA FALHA a) Plano de falha: é a superfície ao longo do qual se deu o deslocamento; b) Zona ou espelho de falha: é uma faixa que acompanha o plano de falha, representada por um fraturamento ou esmigalhamento mais intenso das rochas; c) Linha de falha: é a linha formada pela interseção do plano de falha com a topografia; d) Rejeito: é a medida do deslizamento linear resultante do movimento que ocasionou a falha; • Rejeito vertical (D – C): é o afastamento vertical de pontos contíguos, medido em um plano perpendicular à direção do plano de falha. • Rejeito horizontal (A – D): é o afastamento de pontos contíguos, medido horizontalmente em um plano perpendicular à direção do plano de falha. • Rejeito direcional (C – A’): é o afastamento de pontos contíguos, medido paralelamente à direção do plano de falha. • Rejeito total (A – A’): é o afastamento de pontos contíguos, medido no plano de falha. • Rejeito de mergulho (B – A’): é o afastamento de pontos contíguos, medido paralelamente à direção de mergulho do plano de falha. e) Capa ou teto: é o bloco que fica acima do plano de falha (inclinado); f) Lapa ou muro: é o bloco que fica abaixo do plano de falha (inclinado). 5.2 TIPOS DE FALHA a) Baseado no movimento aparente • Falha normal ou direta: capa ou teto se movimenta para baixo em relação à lapa ou muro; • Falha inversa: capa ou teto se movimenta para cima em relação à lapa ou muro; • “Graben”: bloco afundado entre duas falhas; • “Horst”: bloco que se ergueu entre duas falhas. Horst e Graben – representados pela elevação e depressão, respectivamente. b) Baseado na classificação genética • De empurrão: teto sobe realmente em relação ao muro, havendo compressão horizontal; • De gravidade: teto desce em relação ao muro, ocasionando alívio de pressão na horizontal e o bloco cai por gravidade; • De rejeito direcional ou falhas transcorrentes: movimento dominante na horizontal, através de compressão e alívio de tensões. 5.3 RECONHECIMENTO DE FALHAS Observações de escarpas e espelhos de falha, problemas de erosão, fotografias aéreas, amostras de sondagens. 6. FRATURAS É uma deformação por ruptura. É um plano que separa em duas partes um bloco de rocha ou de uma camada, e ao longo do qual não se deu deslocamento. O espaçamento entre elas pode ser de cm a metros. Podem ser abertas ou fechadas, com ou sem preenchimento (pode ou não favorecer na recuperação da coesão entre os blocos). A atitude e o espaçamento é importante para a qualificação do maciço, e representam o enfraquecimento. 6.1 NOMENCLATURA a) Diáclase: fraturas ou rupturas de causas tectônicas; b) Junta: fraturas cuja origem é a contração por resfriamento. 6.2 TIPOS INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO 1. OBJETIVO Esclarecer as condições geológicas da subsuperfície e seus elementos estruturais. 2. MÉTODOS São classificados em: indiretos (ou geofísicos) e diretos (mecânicos). A importância de se conhecer estes métodos está ligada basicamente à avaliação do que cada método pode fornecer. São em número muito variados, porém em geologia de engenharia ficam reduzidos a um número não muito grande. 3. MÉTODOS INDIRETOS OU GEOFÍSICOS Definição: fornecer os valores de alguma propriedade física permitindo detectar a posição e algumas propriedades de interesse geotécnico dos corpos rochosos. Constituem a Geofísica Aplicada – ciência que tem por objetivo definir os tipos de rochas e as estruturas geológicas presentes no subsolo para fins de projeto de engenharia civil. 3.1 CAMPOS DE APLICAÇÃO • Exploração de petróleo (métodos gravimétricos e sísmicos); • Prospecção de minérios (métodos elétricos, magnéticos e radioativos); • Estudos para prospecção de água subterrânea e investigações em projeto de engenharia civil (métodos da resistividade elétrica e sísmico). 3.2 PROCEDIMENTOS • Medir na superfície do terreno campos de força, de acordo com o método usado, com o objetivo de detectar possíveis anomalias nesses campos; • Predizer a configuração dos materiais e das estruturas geológicas subterrâneas, causadores das anomalias. 3.3 MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS Método de prospecção geofísica cuja finalidade é investigar estruturas geológicas através do conhecimento das variações do campo gravitacional da Terra produzidas por irregularidades na distribuição de massa nas partes superiores da crosta terrestre. Exemplos de aplicação: • Domos-salinos: estrutura resultante do movimento ascendente de massa salina com pequena área, erguendo-se com flancos abruptos até profundidades superiores a 200 m da superfície da água do mar; • Anticlinais; • Configuração do embasamento cristalino de bacias sedimentares. 3.4 MÉTODOS MAGNÉTICOS Método de prospecção geofísica que consiste basicamente na medida de anomalias magnéticas devidas à variação na concentração de minerais magnéticos nas rochas da crosta terrestre (mede as variações do campo magnético da Terra – susceptibilidade magnética de certas rochas próximas à superfície). 3.5 MÉTODOS ELÉTRICOS Os métodos elétricos fazem uso de uma grande variedade de técnicas, cada uma baseada nas diferentes propriedades elétricas e características dos materiais que compõem a crosta terrestre. 3.5.1 TIPOS: CAMPOS ELÉTRICOS NATURAIS OU ARTIFICIAIS Método de aplicação da energia Método Correntes naturais (CC) − da polarização espontânea − das correntes telúricas Correntes artificiais (CA ou CC) − das linhas equipotenciais − do perfil de potencial − do quociente da queda de potencial (QQP) − da resistividade Campo eletromagnético (somente CA) − galvânico − indutivo 3.5.2 O MÉTODO DE ELETRORRESISTIVIDADE Esse método geofísico emprega uma corrente elétrica artificial que é introduzida no terreno através de dois eletrodos laterais (eletrodos de corrente) com o objetivo de medir o potencial gerado em outros dois eletrodos centrais (eletrodos de potencial) nas proximidades do fluxo de corrente. As relações entre corrente elétrica, potencial elétrico e disposição geométrica dos eletrodos no terreno permitem calcular a resistividade real ou aparente em subsuperfície. A resistividade de solos e rochas é afetada principalmente por quatro fatores: • Composição mineralógica; • Porosidade; • Teor em água; • Quantidade e natureza dos sais dissolvidos. Utilização: • Estudo geológico de traçados rodoviários e ferroviários; • Resolução de problemas estratigráficos e estruturais; • Determinação da espessura e profundidade de aluviões aqüíferas; • Pesquisas de áreas de material de empréstimo; • Trincheiras: escavação horizontal, relativamente rasa, permite uma seção contínua horizontal; • Galerias de inspeção: seções horizontais em subsuperfície, limitadas a rochas ou solos muito consistentes. • Normatização: ABNT – NBR 9604/86 4.1.2 TRADOS Processo simples rápido e econômico para investigações preliminares das camadas mais superficiais dos solos. Permite a obtenção de amostras deformadas ao longo da profundidade (de metro em metro – máximo 15 m). Utilização: prospecção de solos em obras rodoviárias, na determinação do nível d’água e na perfuração inicial de sondagens mecânicas. Normatização: ABNT – NBR 9603/88 4.2 MÉTODOS MECÂNICOS 4.2.1 SONDAGENS A PERCUSSÃO Método para investigação dos solos em que o terreno é perfurado através do golpeamento do fundo do furo com peças de aço cortantes. Obtêm-se amostras deformadas do solo e índices de resistência a penetração, até 40 m de profundidade. Ensaios: penetração padronizada (SPT), ensaio de lavagem por tempo e ensaios de permeabilidade (infiltração, rebaixamento, bombeamento e recuperação). Normatização: ABNT – NBR 6484/97 e ABNT – NBR 7250/82. Classificação da compacidade e consistência dos solos pelo índice de resistência à penetração (SPT) – ABNT– NBR 7250 Solo Índice de resistência à penetração (N) Designação Areia e silte arenoso < 4 5 a 8 9 a 18 19 a 40 > 40 fofo pouco compacto medianamente compacto compacto muito compacto Argila e silte argiloso menos que 2 3 a 5 6 a 10 11 a 19 mais que 19 muito mole mole média rija dura 4.2.2 SONDAGENS ROTATIVAS Consiste no uso de um conjunto moto-mecanizado projetado para obtenção de amostras contínuas de materiais rochosos através de ação perfurante dada for forças de penetração e rotação. Empregadas quando a sondagem de simples reconhecimento atinge estrato rochoso, matacões ou solos impenetráveis à percussão. Informações obtidas: tipos de rochas e de seus contatos, elementos estruturais presentes e o estado da rocha (grau de fraturamento e de alteração ou decomposição). • Grau de fraturamento: número de fraturas por metro linear de sondagem; • Fratura: qualquer descontinuidade separando blocos com distribuição espacial caótica; • Diáclase: descontinuidade com distribuição espacial regular. Segundo o grau de fraturamento (ABGE) Estado da rocha Número de fraturas por metro Ocasionalmente fraturada 1 Pouco traturada 1 – 5 Medianamente fraturada 5 – 10 Muito fraturada 11 – 20 Extremamente fraturada 20 Em fragmentos torrões ou pedaços de diversos tamanhos caoticamente dispostos Segundo grau de decomposição ou alteração (ABGE) Grau de alteração Estado da rocha
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