Intemperismo: Processos Físicos e Químicos

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Prof. Luis Eduardo Formigheri
Geologia de Engenharia
Engenharia Civil
INTEMPERISMO
Definição
• Processos físicos, químicos e físico-químicos que 
produzem desagregação e alteração da composição 
química e mineralógica das rochas. 
• O solo é o resultado, após milhões de anos, dessa 
alteração das rochas próximas a superfície. 
Schumann
Realce
Formação de novos solos, através da degradação das rochas ! 
Schumann
Realce
Tipos de Intemperismo
• Intemperismo Físico:
– Compreende os processos que fraturam ou fragmentam as 
rochas e desagregam os minerais das rochas.
• Intemperismo Químico:
– Compreende os processos capazes de decomporem os 
minerais das rochas. Essa decomposição transforma os 
minerais primários em minerais secundários (argilo-
minerais).
Schumann
Realce
Schumann
Realce
Água e decomposição vegetal
Schumann
Realce
Fratura dos minerais ! nullCondições climáticas ! 
Conseqüências do Intemperismo
• O intemperismo transforma a rocha do estado 
maciço para estado clástico (fragmentado);
• Os solos e os saprolitos são o resultado final do 
intemperismo físico e químico sobre as rochas.
• O intemperismo químico ou físico pode predominar 
dependendo do clima e do relevo.
Conseqüências do Intemperismo
• Os principais produtos do intemperismo são os 
argilo-minerais.
• O grau de intemperização da rocha diminui sua 
resistência mecânica.
Conseqüências do Intemperismo
Schumann
Realce
Saprolito decomposição das rochasnulle solo decomposição das rochas 
Rocha
Solo
Conseqüências do Intemperismo
Saprolito
Conseqüências do Intemperismo
Processos do Intemperismo Físico
–Variação de temperatura;
–Alívio de pressões;
–Congelamento e degelo;
–Crescimento dos cristais;
–Umedecimento e secagem;
–Hidratação dos minerais;
–Processos físico-biológicos;
–Ação do homem.
Processos do Intemperismo Físico
• Variação de temperatura
– Cada mineral possui um coeficiente de dilatação 
diferenciado, provocando a desagregação da rocha 
devido as tensões de dilatação e compressão 
internas no maciço rochoso (dia – dilatação, noite –
contração).
Processos do Intemperismo Físico
• Variação de temperatura
Processos do Intemperismo Físico
• Alívio de pressões
– Degelo de espessas camadas de gelo após um 
período glacial ou erosões de espessas camadas de 
solos e rochas provocam nos maciços rochosos alívio 
de pressão e consequentemente expansão do 
maciço, originando fraturas paralelas a superfície do 
terreno ou a abertura de fendas existentes.
Processos do Intemperismo Físico
• Alívio de pressões
Processos do Intemperismo Físico
• Alívio de pressões
Processos do Intemperismo Físico
• Alívio de pressões
NA
Processos do Intemperismo 
Físico
• Alívio de pressões
Processos do Intemperismo Físico
• Alívio de pressões
Processos do Intemperismo Físico
• Congelamento e degelo
– A água ao congelar-se, cristaliza-se e aumenta seu 
volume em 9%. A repetição periódica do 
congelamento e degelo das águas intersticiais, que 
ocupam parcialmente ou totalmente os poros e as 
fendas, acaba por fragmentar a rocha, mesmo as 
mais resistentes.
Processos do Intemperismo Físico
• Congelamento e degelo
Processos do Intemperismo Físico
• Congelamento e degelo
Tensõ es nas fraturas 
Devido ao degêlo 
Processos do Intemperismo Físico
• Crescimento dos cristais
– As águas de infiltração e/ou gases podem precipitar, 
de forma lenta e gradual, solutos nas fendas das 
rochas, dando origem a cristalização de sais ou 
minerais. Os minerais, dessa forma, podem exercer 
forças de expansão devido a cristalização similares às 
do congelamento.
Processos do Intemperismo Físico
• Umedecimento e secagem
– A secagem e o umedecimento sucessivos ativam dois 
processos que levam à desagregação. O slaking e a 
expansão:
• Slaking é a desagregação de rochas causada pela 
alternância de secagem e umedecimento.
• A expansão é um aumento de volume devido à 
presença de alguns minerais expansivos quando 
absorvem água, como as esmectitas.
Processos do Intemperismo Físico
• Umedecimento e secagem
Processos do Intemperismo Físico
• Hidratação dos minerais
– A hidratação dos minerais origina tensões internas 
(variação de volume) que são as principais 
responsáveis pela desagregação das rochas, dando 
origem a solos pedregulhosos e arenosos de rochas 
macro-granulares (granitos, gnaisses, arenitos etc.) e 
solos siltosos de rochas micro-granulares (basaltos, 
riolitos etc).
Processos do Intemperismo Físico
• Hidratação dos minerais
Processos do Intemperismo Físico
• Processos físico-biológicos
– Raízes de árvores penetram nas fissuras e alargam ou 
trituram as paredes rochosas.
– Atividade de formigas, roedores e minhocas tornam 
o solo mais permeável.
Processos do Intemperismo Físico
• Processos físico-biológicos
Processos do Intemperismo Físico
• Ação do homem
– O homem, na atualidade, é um dos grandes 
quebradores de rocha, especialmente para obras de 
engenharia civil. Cada nova fratura, assim obtida, 
favorecerá o intemperismo.
Processos do Intemperismo Físico
• Ação do homem
Princípios do Intemperismo Químico
• A água de infiltração, proveniente da chuva, que 
chega até as rochas, é levemente ácida, porque 
incorpora:
– CO2, oxigênio, e nitrogênio, ao atravessar a 
atmosfera;
– Ácidos orgânicos e CO2 provenientes da transpiração 
e putrefação dos organismos em geral 
microorganismos, que existem em abundância nos 
poros da parte superior dos solos sobre as rochas.
Princípios do Intemperismo Químico
• As substâncias em solução, de grande
mobilidade e grande atividade química, são
capazes de realizar uma permuta de radicais
básicos ou ácidos com minerais das rochas;
• Da mesma forma, os colóides, que ocorrem
também em suspensão nas águas de infiltração,
sendo de fácil dispersão e possuindo íons na
capa externa de água absorvida, podem reagir
com os minerais das rochas.
• Assim, o mecanismo do intemperismo químico
consiste na troca lenta e gradual de íons,
durante milhares (ou milhões) de anos entre os
solutos e os colóides das águas de infiltração de
um lado e os minerais das rochas de outro lado.
Princípios do Intemperismo Químico
• O intemperismo químico depende, portanto,
exclusivamente da água, predominando nos
climas úmidos e sendo mínimo nos climas
desérticos.
• Para que a decomposição química dos minerais
se efetue, é necessário que haja um
fornecimento contínuo de íons em solução e/ou
colóides em suspensão pelas águas de infiltração,
que percolam em direção à rocha.
• Além da presença de água, as condições de pH
do ambiente de decomposição contribui para a
velocidade do intemperismo e os minerais que
serão formados, por exemplo: dependendo das
condições o Fe pode se alterar para Fe+2 ou Fe+3.
Princípios do Intemperismo Químico
• Como, abaixo do nível de drenagem de uma
região, as águas não se encontram em
movimento, este nível é o limite inferior do
intemperismo químico, ou seja, abaixo do nível
de drenagem não ocorre decomposição das
rochas.
Processos do Intemperismo Químico
• Na zona de intemperismo, verifica-se um 
grande número de reações químicas e, 
conforme forem estas reações, assim serão 
classificados os processos de intemperismo 
químico. As principais reações responsáveis 
pelo intemperismo químico são:
– Hidrólise
– Oxidação
– Redução
– Dissolução
Processos do Intemperismo Químico
• Hidrólise
– Os íons de H+ nas águas de infiltração, provenientes 
da dissociação das moléculas de água a dos solutos 
ácidos, reagem com os minerais alumino-silicatos das 
rochas quebrando a estrutura cristalina da maioria 
dos minerais, dando origem as argilas.
Processos do Intemperismo Químico
• Hidrólise
Processos do Intemperismo Químico
• Hidrólise
Hidrólise do
Feldspato
Processos do Intemperismo Químico
• Oxidação
– Os íons de oxigênio contidos nas águas de
infiltração, provenientes da atmosfera a da
dissociação das moléculas de água, reagem com
os minerais escuros dasrochas liberando óxidos
de ferro hidratados. É o mais importante.
Processos do Intemperismo Químico
• Oxidação
Processos do Intemperismo Químico
• Redução
– É a extração de íons oxigênio dos minerais, 
dando origem a óxidos ferrosos hidratados. 
Processos do Intemperismo Químico
• Dissolução
– O CO2 dissolvido nas águas de infiltração, 
provenientes da atmosfera a da transpiração, 
secreção e putrefação dos microorganismos 
existentes nos poros dos solos, reage com os 
minerais carbonatados, dissolvendo-os.
Processos do Intemperismo Químico
• Dissolução
Processos do Intemperismo Químico
• Dissolução
Estátua de Mármore
(França)
Processos do Intemperismo Químico
• Processos químico-biológicos
– As plantas contribuem no intermperismo
químico com CO2, O2, e ácidos orgânicos;
– A remoção de certos nutrientes pelas plantas 
cria certo desequilíbrio químico que irá 
atingir os minerais.
Produtos Finais do 
Intemperismo Químico
Produtos Finais do 
Intemperismo Químico
Resistência dos Minerais ao 
Intemperismo Químico
• A resistência a decomposição dos minerais é 
diretamente proporcional ao teor de sílica e 
inversamente proporcional ao teor de cátions 
na estrutura cristalina dos minerais;
• Por esta razão, o quartzo, constituído só de 
SiO2, dificilmente se encontra decomposto na 
natureza. 
Resistência dos Minerais ao 
Intemperismo Químico
Resistência dos Minerais ao 
Intemperismo Químico
Resistência dos Minerais ao 
Intemperismo Químico
Intemperismo diferencial
Resistência dos Minerais ao 
Intemperismo Químico
Intemperismo esferoidal
Resistência dos Minerais ao Intemperismo 
Químico
Intemperismo esferoidal
Velocidade do Intemperismo 
Químico de Rochas Sãs
• A velocidade de intemperismo químico é 
muito pequena. 
• Os dados que se dispõe são de obras muito 
antigas:
– pirâmides do Egito: 1cm/5000 anos
– túmulos de mármore da Inglaterra: 1cm/200 anos 
Velocidade do Intemperismo 
Químico de Rochas Sãs
Velocidade do Intemperismo 
Químico de Rochas Sãs
Velocidade do Intemperismo 
Químico de Rochas Sãs
• Quanto maior a superfície de contato da água com a 
rocha, mais intenso e rápido ocorre o intemperismo 
químico:
Velocidade do Intemperismo 
Químico de Rochas Sãs
• Portanto, toda vez que se empregar rochas sãs e 
duras constituídas de minerais-silicatos, como os 
granitos, os gnaisses, os basaltos, etc., deve-se 
esperar uma velocidade de decomposição maior que 
1cm/1000 anos.
• Assim, não haverá qualquer problema de 
durabilidade dessas rochas, uma vez que a vida útil 
das obras de engenharia é, em geral, bem inferior a 
100 anos.
Velocidade do Intemperismo 
Químico de Saprolitos
• Saprolito: rochas podres ou rochas parcialmente 
decompostas;
• A velocidade do intemperismo químico de um 
saprolito é muito variável, desde desprezível a muito 
grande;
• Há casos em que os saprolitos se desagregam em 
solos em poucos anos e até em poucos dias, 
reduzindo em muito a resistência deles. 
Velocidade do Intemperismo 
Químico de Saprolitos
• Os saprolitos, em geral, possuem a seguinte 
constituição:
Velocidade do Intemperismo 
Químico de Saprolitos
• Composição dos Saprolitos
– esqueleto pétreo resistente
– minerais sãos
– minerais parcialmente decompostos
– argilas nos vazios do esqueleto, provenientes da 
decomposição final dos minerais de fácil decomposição. As 
argilas podem ser:
• caolinitas (não expansiva)
• ilitas (não expansivas)
• esmectitas com Ca = expansão de ± 200%
• esmectitas com Na = expansão de 400 a 700%
Velocidade do Intemperismo 
Químico de Saprolitos
• Mecanismo de Alteração dos Saprolitos:
– As argilas expansivas sob a ação do sol se contraem e 
sob a ação da chuva se expandem;
– Se o esqueleto pétreo não resistir às forças de 
expansão, haverá degradação do saprolito (σc de 200 
a 500 Kgf/cm2) em solo (σc de 0 a 10 Kgf/cm2);
– Se o esqueleto pétreo resistir às forças de expansão 
das argilas ou estas não forem expansivas, o saprolito
não sofrerá degradação, mantendo sua resistência 
inicial.
– A utilização de saprolitos como materiais em obras de 
engenharia requer a consideração cuidadosa da sua 
durabilidade através da realização de ensaios 
tecnológicos específicos.
Intemperismo Predominante
• Os processos de intemperismo físico e químico não
ocorrem isoladamente, mas simultaneamente.
• Dependendo das condições climáticas, podem
predominar os processos de intemperismo físico ou os
processos de intemperismo químico;
• Em climas secos (frios ou quentes) predomina o
intemperismo físico; em climas úmidos predomina o
intemperismo químico;
• As reações químicas são aceleradas pela temperatura,
portanto o intemperismo químico será maior nas
regiões de climas úmidos e quentes do que nos climas
úmidos e frios. Ele é mais intenso, evidentemente, nos
trópicos;
Intemperismo Predominante
• A profundidade do intemperismo físico é
pequena, enquanto a do intemperismo
químico é muito grande, atingindo a mais de
cem metros em climas quentes e úmidos;
• Por esta razão, é que as espessuras máximas
dos mantos de solos de decomposição de
rochas (regolitos) são da ordem de 120 m
entre Curitiba e São Paulo, enquanto no Rio
Grande do Sul são da ordem de 40 m, apesar
da precipitação pluviométrica ser
aproximadamente a mesma.
Intemperismo Predominante