Gelologia Aplicada - Apresentação 01 - Paulo Soldera

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GEOLOGIA APLICADAGEOLOGIA APLICADA
Engenharia CivilEngenharia Civil
Prof. Paulo Prof. Paulo Soldera Soldera 
Apresentação 01Apresentação 01
DoutorDoutor
Geologia AplicadaGeologia Aplicada
FaculdadeFaculdade dada DisciplinaDisciplina:: FEAUFEAU -- FACULDADEFACULDADE DEDE
ENGENHARIA,ENGENHARIA, ARQUITETURAARQUITETURA EE URBANISMOURBANISMO..
EmentaEmenta::
AA disciplinadisciplina dede GeologiaGeologia AplicadaAplicada fornecefornece noçõesnoçõesAA disciplinadisciplina dede GeologiaGeologia AplicadaAplicada fornecefornece noçõesnoções
dada composiçãocomposição dodo globoglobo terrestre,terrestre, ee abordaaborda aa
formaçãoformação dosdos solos,solos, possibilitandopossibilitando queque oo futurofuturo
engenheiroengenheiro identifiqueidentifique emem campocampo osos solossolos ee
correlacionecorrelacione suassuas qualidadesqualidades comcom asas
necessidadesnecessidades dodo engenheiroengenheiro civilcivil..
Geologia AplicadaGeologia Aplicada
ObjetivosObjetivos dada DisciplinaDisciplina ::
OBJETIVOSOBJETIVOS GERAISGERAIS::
FornecerFornecer noçõesnoções básicasbásicas sobresobre aa composiçãocomposição
dodo globoglobo terrestreterrestre (estrutura(estrutura internainterna ee tipostipos dededodo globoglobo terrestreterrestre (estrutura(estrutura internainterna ee tipostipos dede
rocha)rocha) ee sobresobre osos processosprocessos dede suasua dinâmicadinâmica
internainterna ee externaexterna responsáveisresponsáveis pelapela
modificaçãomodificação dada paisagempaisagem.. EstudarEstudar aa históriahistória
geológicageológica dodo planeta,planeta, discutindodiscutindo osos princípiosprincípios
básicosbásicos dede ordenaçãoordenação cronológicacronológica dosdos corposcorpos
rochososrochosos..
Geologia AplicadaGeologia Aplicada
ObjetivosObjetivos dada DisciplinaDisciplina ::
OBJETIVOSOBJETIVOS ESPECÍFICOSESPECÍFICOS::
ConhecerConhecer aa estruturaestrutura internainterna dada TerraTerra ee osos tipostipos básicosbásicos dede
rochasrochas queque compõecompõe suasua superfíciesuperfície.. EstudarEstudar osos principaisprincipais
eventoseventos tectônicostectônicos dada históriahistória dodo planeta,planeta, avaliandoavaliando seuseu
impactoimpacto nana evoluçãoevolução dada vidavida.. AnalisarAnalisar oo ciclociclo dada águaágua ee suasuaimpactoimpacto nana evoluçãoevolução dada vidavida.. AnalisarAnalisar oo ciclociclo dada águaágua ee suasua
açãoação nana intemperizaçãointemperização dasdas rochasrochas ee formaçãoformação dodo solosolo..
EstudarEstudar aa dinâmicadinâmica dosdos processosprocessos sedimentaressedimentares nosnos
principaisprincipais tipostipos dede ecossistemasecossistemas dodo planetaplaneta (desérticos,(desérticos,
fluviais,fluviais, glaciais,glaciais, marinhosmarinhos ee costeiros),costeiros), ee suassuas implicaçõesimplicações
nana formaçãoformação dasdas rochasrochas sedimentaressedimentares.. AplicarAplicar aa geologiageologia emem
estudosestudos dede taludes,taludes, estradas,estradas, túneis,túneis, barragensbarragens ee emem
planejamentoplanejamento urbanourbano ee regionalregional..
Geologia AplicadaGeologia Aplicada
BibliografiaBibliografia BásicaBásica ::
LEINZ,LEINZ, VV.;.; AMARAL,AMARAL, SS.. SS.. GeologiaGeologia geralgeral.. SãoSão PauloPaulo::
ImprensaImprensa Nacional,Nacional, 19981998..
QUEIROZ,QUEIROZ, RR.. CC.. GeologiaGeologia ee GeotecniaGeotecnia básicabásica parapara
EngenhariaEngenharia CivilCivil.. SãoSão CarlosCarlos:: Rima,Rima, 20092009..EngenhariaEngenharia CivilCivil.. SãoSão CarlosCarlos:: Rima,Rima, 20092009..
TEIXEIRA,TEIXEIRA, WW.. etet alal.. DecifrandoDecifrando aa TerraTerra.. SãoSão PauloPaulo:: OficinaOficina
dede Textos,Textos, SãoSão Paulo,Paulo, 20002000..
Geologia AplicadaGeologia Aplicada
BibliografiaBibliografia ComplementarComplementar ::
BLOOM,BLOOM, AA.. LL.. SuperfícieSuperfície dada TerraTerra.. SãoSão PauloPaulo:: EdgardEdgard
BlücherBlücher,, 19701970..
MENDES,MENDES, JJ.. CC.. ElementosElementos dede estratigrafiaestratigrafia.. SãoSão PauloPaulo:: TT.. AA..
Queiroz,Queiroz, 19841984..
PETRI,PETRI, SS.;.; FÚLFAROFÚLFARO VV.. JJ.. GeologiaGeologia dodo BrasilBrasil:: FanerozóicoFanerozóico..PETRI,PETRI, SS.;.; FÚLFAROFÚLFARO VV.. JJ.. GeologiaGeologia dodo BrasilBrasil:: FanerozóicoFanerozóico..
SãoSão PauloPaulo:: TT.. AA.. Queiroz/Queiroz/ Edusp,Edusp, 19831983..
SUGUIO,SUGUIO, KK.. RochasRochas sedimentaressedimentares.. SãoSão PauloPaulo:: EdgardEdgard
BlücherBlücher,,19941994..
VARGAS,VARGAS, MM.. IntroduçãoIntrodução àà mecânicamecânica dosdos solossolos.. SãoSão PauloPaulo::
McGrawMcGraw Hill,Hill, 19781978..
O QUE É
GEOLOGIA?
Significado de Geologia
• Geologia vem do grego
– Geos = terra
– Logos = estudo ou conhecimento
• Geologia = Estudo da Terra• Geologia = Estudo da Terra
• Geologia Física
– Composição da Terra (materiais e processos)
• Geologia Histórica
– Evolução da Terra (mudanças ao longo do tempo)
Geologia x Geografia
• Geografia: Descrição da Terra
– Se interessa mais pelo instante atual
– “Fotografia” da Terra atual
• Geografia Física• Geografia Física
– Relevo, Clima, Vegetação, bacias hidrográficas...
• Geografia Humana
– Divisão dos países, populações, línguas, 
expectativas de vida...
• Geografia Ambiental
– Interações entre o meio e os seres humanos
Importância do Estudo da Geologia
• Geologia: determinante em muitos aspectos 
da engenharia civil. Exemplos:
– Características externas das construções
– Escolha de materiais de construção– Escolha de materiais de construção
– Processos de extração de materiais
– Uso de rochas como material
– Projeto de estruturas
– Projeto e construção de túneis
– Localização de petróleo
GEOLOGIA PARA ENGENHARIA
CIVIL
COMPOSIÇÃO E ESTRUTURA 
INTERNA DA TERRA – PARTE IINTERNA DA TERRA – PARTE I
Objetivos
• Apresentar o sistema solar
• Contextualizar a Terra em seus sistema
• Apresentar os princípios do estudo
do interior da Terrado interior da Terra
OORIGEMRIGEM
DADADADA
TTERRAERRA
Como se estuda geologia?
• Ciência de Campo x Laboratório
• Princípio Hutton
– Uma espécie de “CSI”
– Informações do presente descrevem o que – Informações do presente descrevem o que 
ocorreu no passado
• Investigar o interior da Terra?
• Teorias mais difundidas e aceitas
O Sistema Solar
Formação Formação dada TerraTerra
• Terra: 4,5 bilhões de anos
– Presença de elementos que sustentam a vida 
orgânica (baseada em carbono)
• Lua: único satélite natural
– Formado em impacto
– Influencia marés
– Relevo: mares e terras altas– Relevo: mares e terras altas
– Mares: basálticos
– Terras altas: plagioclásios (comuns)
e anortositos (pouco comuns)
plagioclásio
Grupo de minerais feldspáticos, alumo-silicáticos sódico-cálcicos, triclínicos, de fórmula geral (Na,Ca) Al(Si,Al) Si2O8, que
constituem uma série isomórfica completa, variando desde o termo mais sódico (albita-NaAlSi3O8) até o mais cálcico (anortita-
CaAl2Si2O8).
O grupo dos plagioclásios constitui um dos grupos mais importantes da constituição das rochas em geral.
anortosito
Rocha plutônica básica composta essencialmente por plagioclásio (>90%) cálcico a intermediário.
CCARARAACCTERÍTERÍSSTICTICAASS
DADA TTERRAERRA
Características para a Vida
• Litosfera (crosta), Atmosfera, Hidrosfera
Características para a Vida
• Atmosfera: O, N e Ar
– Enriquecida ao longo do tempo
– Emanações gasosas do interior
– Corpos cadentes (água e matéria orgânica)– Corpos cadentes (água e matéria orgânica)
• Temperatura
– Água nos três estados: gelo, água e vapor
– Estufa natural (biosfera)
– Mantida pelo Sol e calor interior
• Sol influencia regime de ventos e chuva
FFORMAÇÃOORMAÇÃO DADA
HHIDROSFERA IDROSFERA EEHHIDROSFERA IDROSFERA EE
AATMOSFERATMOSFERA
Formação: Hidrosfera e Atmosfera
• Não existiam inicialmente
• 4,5 Ga: formação do núcleo e desgaseificação
• 4,3 Ga: resfriamento da crosta (continentes)
• 3,9 Ga: redução de bombardeios meteóricos• 3,9 Ga: redução de bombardeios meteóricos
• 3,8 Ga: atividade biológica e sedimentos(oceanos)
• Atmosfera e Hidrosfera são secundárias
*Gigaannum (Ga) é uma medida de tempo equivalente a um bilhão de anos (um milhão de 
milênios).
Formação: Hidrosfera e Atmosfera
• Composição inicial da Atmosfera
– Rica em CO2 (gás carbônico)
– Rica em CH4 (metano)
• Efeito estufa: altas temperaturas• Efeito estufa: altas temperaturas
• Combustão de CH4
• Fixação do CO2 nos oceanos
– CaCO3 (Carbonato de Cálcio)
EESTUDO STUDO DODO
IINTERIORNTERIORIINTERIORNTERIOR
DADA TTERRAERRA
Estudo do Interior da Terra
• Direto: Túnel
• Túnel mais profundo: 12,4km (Kola)
• Diâmetro da Terra: 6.370km
• Problema?• Problema?
– Temperatura: 30 a 40oC por km
– Alta pressão
– Materiais
• NOTA: calor do Sol é irrelevante no interior da 
Terra
• Estudo por meios indiretos:
– Sismologia, gravidade e geomagnetismo
Sismologia
• Estudo da propagação das ondas de 
terremotos
Sismologia
• Ondas P, S eLove
Sismologia
Ondas volúmicas
Tal como qualquer outro tipo de ondas que se propague através de um
espaço tridimensional e cuja fonte possa ser considerada como uma fonte
pontual, a amplitude das ondas sísmicas decresce com inverso da
distância à fonte.
Ondas P (Primárias)
As ondas P são do tipo compressivo. Uma onda a propagar-se ao longo
de uma mola constitui uma boa analogia para este tipo de ondas
sísmicas.
Ondas S (Secundárias)
Nas ondas S o movimento de vibração dá-se no plano definido pela frente de onda
e, como tal, perpendicularmente à direção de propagação, pelo que são ondas do
tipo transversal (ou de corte). Uma boa analogia para este tipo de ondas é a corda
de uma guitarra que é posta a vibrar. A passagem da onda transversal obriga a que
os planos verticais do meio se movam "para cima e para baixo" e que, por isso, os
elementos adjacentes do meio sofram variações de forma, que alternam entre a de
um retângulo e a de um losango.
As ondas S só se propagam em meios sólidos. A sua velocidade é menor do que aAs ondas S só se propagam em meios sólidos. A sua velocidade é menor do que a
das ondas P. Nos granitos, por exemplo, é de cerca de 3 km/s.
Ondas superficiais
Uma perturbação exercida na superfície livre de um meio propaga-se, a
partir da fonte, sob a forma de ondas sísmicas superficiais. Existem duas
categorias de ondas superficiais, as ondas R (de Rayleigh) e as ondas L
(de Love), que se distinguem entre si pelo tipo de movimento que as
partículas descrevem na frente de onda.
As ondas superficiais deslocam-se a menor velocidade do que as ondas
volúmicas. Em geral, as ondas L têm maior velocidade do que as ondas R.volúmicas. Em geral, as ondas L têm maior velocidade do que as ondas R.
As ondas sísmicas superficiais têm uma gama alargada de frequências,
mas inferiores às das ondas volúmicas. Normalmente, as frequências das
ondas superficiais são inferiores a 1 Hertz.
Ondas R (de Rayleigh)
O movimento das partículas na frente de onda de uma onda de Rayleigh está
polarizado no plano vertical e pode ser visualizado como uma combinação de
vibrações do tipo P e S. O movimento das partículas individuais descreve uma
elipse retrógada alinhada no plano vertical.
Tal como nas ondas do mar, o deslocamento das partículas não está confinado
apenas à superfície livre do meio, sendo as partículas abaixo desta também
afetadas pela passagem da onda. Num semi-espaço homogêneo, a amplitude do
movimento das partículas decresce exponencialmente com o aumento da
profundidade. Ondas com comprimento de onda l têm uma profundidade deprofundidade. Ondas com comprimento de onda l têm uma profundidade de
penetração característica de 0.4 l.
Ondas L (de Love)
O movimento das partículas, nas ondas L (de Love), processa-se apenas no plano 
horizontal
Sismologia
• Ondas Rayleigh (P+S)
Sismologia
• Medição de Propagação
• Ondas P são de propagação mais rápida
Sismologia
• Velocidade de Propagação (física!)
Material Velocidade (m/s)
Areia não saturada 500 a 1.200
Argila 800 a 2.000
Água 1.500
Calcário 3.000 a 6.000
Granito 5.000 a 6.000
Aço 5.000 a 5.500
Basalto 5.500 a 6.500
Sismologia
• Direção de Propagação: Lei de Snell (física!)
Sismologia
• Propagação de Ondas no Subsolo
Velocidade
Pr
of
un
di
da
de
Pr
of
un
di
da
de
Sismologia
• Propagação de Ondas no Subsolo
Gravidade
• Gravitação Universal (física!)
1. 2
2
• Gravimetria
– Gravidade muda de lugar para lugar
– Como?
• Terra como diversas pequenas partículas
– Partículas mais próximas influem mais
– Gravidade cai quando densidade próxima é baixa!
Gravidade
• Isostasia + Gravitação
– Permite medir a espessura da crosta
Gravidade
• Isostasia + Gravitação
– Permite medir a espessura da crosta
• Considerar efeito da rotação! g = acp + ag
Geomagnetismo
• Terra único planeta que se sabe ter 
magnetismo
– Movimento: crosta x núcleo
• Polos Magnéticos ≠ Geográficos• Polos Magnéticos ≠ Geográficos
Geomagnetismo
• Polos Magnéticos ≠ Geográficos
– Importante para engenheiro civil!
– Documentos: referencia é polo geográfico!
– 11,5o de diferença!– 11,5 de diferença!
• Ano de 2005
– Norte Magnético: 83,2oN 118oW
– Sul Magnético: 64,5oS 137,8oE
Geomagnetismo
• Anomalias devem ser consideradas
• Paleomagnetismo