Aula 1 Eng Civil

Prévia do material em texto

GEOLOGIA
ProfaMAISAProf MAISA
Curso de Engenharia Civil
UNIFEV
2013/2
• A Usina Hidrelétrica (UHE) Campos Novos, atualmente em fase de conclusão, exigiu a construção da maior 
barragem do tipo enrocamento e face de concreto já executada no Brasil. Com crista de 592 m e 202 m de altura, 
será a terceira mais alta do mundo na modalidade, escolhida em virtude do local onde está inserida ser muito 
chuvoso, com pouca presença de argila
Usina Belo Monte (PA)
Itaipu
Outras obras
Dubai
Ponte p/ Ilhas Russky (Russia)
Contenção de escorregamento de blocos
Perfurações em rochas-diferentes maciços 
Frente escavação-tunel rodoviário no RS
Material heterogeneo
Túnel em rocha homogênea
A GEOLOGIA
• Significado de Geologia
• • Geologia vem do grego
• – Geos = terra
• – Logos = estudo ou conhecimento
• • Geologia = Estudo da Terra
• É a ciência da Terra, de seu arcabouço, de sua composição, de seus processos internos e externos e de sua 
evolução.
• Os estudos da composição focalizam:
- Processos de superfície como erosão, transporte e sedimentação- Dinâmica externa;
- -Processos internos que formaram as rochas atualmente expostas, mas formadas em profundidade ou - -Processos internos que formaram as rochas atualmente expostas, mas formadas em profundidade ou 
aquelas formadas em superfície, como as lavas- Dinamica interna (endógena)
• Diversos Aspectos desse Estudo
• Um corpo no espaço
• Interior da Terra
• Transformações dinâmicas
• Constituintes essenciais: minerais e rochas
• Suas superfícies e processos que a moldam
• História geológica
• Objeto da Geologia
• O estudo dos agentes de formação e transformação das rochas, da composição e disposição das 
mesmas na crosta terrestre.
•
• Alguns Termos Iniciais
•
• - Petrografia e Petrologia - são as ciências que estudam as rochas no sentido restrito. Aspectos descritivos 
e genéticos, respectivamente.
• - Paleontologia - é a ciência que descreve e classifica os antigos seres que se encontram nas rochas 
(fósseis).
• - Geologia Histórica - descreve os eventos geológicos, biológicos e estruturais cronologicamente.
• Estratigrafia - é a ciência que ordena as rochas, sistematizando-as a partir das mais antigas até as mais • Estratigrafia - é a ciência que ordena as rochas, sistematizando-as a partir das mais antigas até as mais 
jovens
• Geologia de Engenharia
• Geologia Ambiental
• Geologia Econômica e do Petróleo
• E outros
Importância do Estudo da Geologia
• • Geologia: determinante em muitos aspectos da engenharia civil. 
• Exemplos:
• – Características externas das construções
• – Escolha de materiais de construção
• – Processos de extração de materiais
• – Uso de rochas como material
• – Projeto de estruturas
• – Projeto e construção de túneis• – Projeto e construção de túneis
• – Localização de petróleo
• As obras de Engenharia Civil são a mais evidente intervenção do homem na natureza.Os processos 
naturais podem interferir nas obras de engenharia, em sua execução e utilização, devendo ser previstos e 
considerados no projeto, planejamento e muitas vezes durante a execução. 
• Do ponto de vista do meio físico, a Geologia é a disciplina que oferece o conteúdo 
• necessário para a construção do conhecimento a respeito da Natureza
Planeta Terra-Origem
• - A Terra é um dos planetas do Sistema Solar, o qual é parte da Via Láctea, uma entre milhões de galáxias
que compõem o Universo. Considera-se que há vinte bilhões de anos, toda a matéria do Universo se
encontrava concentrada num pequeno e único ponto, que explodiu no chamado "Big Bang" (grande
explosão).
• Então, uma vasta nuvem de pó espalhou-se em todas as direções. Ao se dispersar, partes da nuvem
reuniram-se em aglomerados. Estes evoluíram dando origem às estrelas. O Universo está repleto de
grupos de bilhões e bilhões de estrelas, e é a estes grupos que denominamos de galáxias.
• A Via Láctea é uma destas galáxias e surgiu há cerca de 12 bilhões de anos
• Após a sua formação nasceram algumas de suas estrelas e outras desapareceram, por vezes em súbitas
explosões, liberando energia e matéria. Considera-se que o Sol, uma destas estrelas, era envolto por uma
nebulosa constituída de gases e diminutas partículas sólidas, no seu estágio primitivo. No interior dessanebulosa constituída de gases e diminutas partículas sólidas, no seu estágio primitivo. No interior dessa
massa surgiram movimentos que concentraram a matéria. Surgiram, desse modo, núcleos sólidos cercados
por envoltórios gasosos. Os núcleos maiores evoluíram para os protoplanetas e os menores para
componentes de pequeno tamanho do Sistema Solar (satélites, meteoritos e planetóides). Posteriormente
graças à radioatividade, desenvolveu-se calor interno no núcleo dos protoplanetas. Um desses
protoplanetas evoluiu para a Terra. Isso se deu há 4,6 bilhões de anos.
• A Terra graças a seu tamanho e localização pôde reter parte do envoltório gasoso primitivo. Esta é a
hipótese nebular e é, hoje, uma das teorias mais aceitas para explicar a origem dos planetas e da Terra
Planeta Terra
• Composição química
• A densidade média do nosso planeta é de 5.53, sendo que as rochas que ocorrem com maior freqüência,
próximo à sua superfície apresentam densidades em torno de 2.7, o que indica que a sua densidade varia
em profundidade.
• → Composição química do globo terrestre não é homogênea, concentrando-se os elementos mais pesados
no seu interior.
• Os elementos mais abundantes no globo terrestre são (% em peso): Fe - 36.9; 0 - 29.3; Si - 14.9; Mg - 6.7;
Al - 3.0; Ca - 3.0; Ni - 2.9Al - 3.0; Ca - 3.0; Ni - 2.9
• Estrutura
• A distribuição heterogênea de elementos no planeta (evidenciada pela variação da densidade) mostra que
o globo terrestre não é homogêneo física e quimicamente.
• As informações hoje existentes sobre o seu zoneamento interno foram obtidas através da sismologia e da
meteorítica, estudo de meteoritos (meteoritos são corpos celestes que atingem a Terra esporadicamente).
• - Sismologia consiste no estudo de terremotos, particularmente do estudo das ondas elásticas produzidas
por um terremoto, que se propagam na Terra em todas as direções. Dentre os diversos tipos de ondas
sísmicas, interessam ao estudo do interior da Terra, as ondas P e as ondas S (figura 2)
Estrutura da Terra
• As ondas P são ondas longitudinais do tipo das ondas sonoras- sua velocidade cresce com o aumento da
densidade e diminui bruscamente ao passar para um meio líquido. São chamadas primárias porque são as
primeiras que podem ser observadas nos sismogramas.
• As ondas S são ondas transversais cuja velocidade aumenta com a densidade do meio não se propagando
emmeios líquidos
• A meteorítica fornece informações sobre as geosferas internas da Terra, considerando que os meteoritos
sejam pedaços de planetas que iniciaram a sua evolução à mesma época da Terra, mas não a
completaram, tendo se desintegrado.
• Em termos de composição química são reconhecidos:
• - os meteoritos metálicos (sideritos e siderólitos), compostos por Fe (~92%) e Ni (~8%)
• - meteoritos rochosos (condritos e acondritos), de composição muito similar às rochas terrestres básicas e
ultrabásicas.
• Os primeiros correspondem a 1/3 e os últimos a 2/3 dos meteoritos encontrados na Terra, sugerindo que
o núcleo desse proto-planeta era menor que o seu manto, o que é também observado na Terra
Estrutura interna da Terra
• A Terra apresenta forma aproximada de uma esfera, tendo cerca 6.370 km de raio na linha do Equador. Seu
interior é dividido em esferas concêntricas, que possuem características de composição e parâmetros
físicos diferentes (Almeida & Ribeiro, 1998).
• Essas esferas são separadas por descontinuidades, identificadas pela análise da propagação das ondas
sísmicas naturais e artificiais, principalmente das ondas sísmicas primárias (P) e das ondas sísmicas
secundárias (S), ou transversais, já referidas.
• LITOSFERA: zona constituída na sua porção inferior por material mantélico e na superior pelacrosta. Sua
ductilidade aumenta com a profundidade, se deformando menos que Astenosfera.
• ASTENOSFERA: zona situada abaixo da litosfera, constituindo a parte do manto que se apresenta mais
dúctil, possuindo baixa velocidade sísmica. As profundidades limites não são bem definidas, mas estão
entre 60-70 até 200kms (sob os oceanos) e de 80-120 a 300kms (sob os continentes).
• A Sismologia identificou duas descontinuidades que separam as tres camadas internas (figura 1):
• DESCONTINUIDADE DE MOHOROVICIC ou MOHO: denominação para descontinuidade que separa a
crosta do manto, estando entre 30 a 40 kms da superfície dos continentes, chegando há 70 kms em
algumas cadeias de montanhas.
• DESCONTINUIDADE DE GUTENBERG-WIECHERT: denominação para a descontinuidade que separa o
núcleo externo líquido do manto sólido.
• A figura a seguir ilustra as divisões do planeta Terra (modificado de Almeida & Ribeiro, 1998).
Camadas internas da Terra
Figura 1
Figura 02
CARACTERISTICAS DAS CAMADAS DA TERRA
• CROSTA- A crosta superior ou crosta continental- é formada de rochas graníticas caracterizadas pelos elementos Si e Al e 
porisso chamada Sial, sua espessura varia entre 30e 50 km, chegando a 70-80 km nas regiões antigas. 
• A crosta inferior ou crosta oceânica- possui constituição basáltica com predominância dos elementos Si e Mg, chamada por 
isso de Sima. Sua espessura nas áreas oceânicas é de apenas 6 km.
• A crosta perfaz 0,375% da massa total da Terra e é a sede dos fenômenos geológicos relacionados à dinâmica interna, como 
movimentos tectônicos, sísmicos, magmáticos e metamórficos. Sua zona inferior passa gradativamente para as zonas 
superaquecidas, mas sujeitas a pressões hidrostáticas consideráveis, o que impede a existência de uma fase líquida.
Temperatura no interior da Terra- túneis e sondagens mostram que a temperatura aumenta progressivamente para
o interior da Terra.
Estima-se que a temperatura no centro da Terra é que ela seja aproximadamente igual à temperatura da superfície
solar, de cerca de 6000oC.
Grau geotérmico- número de metros em profundidade na crosta terrestre necessários para haver o aumento da
temperatura de 1o C.
superaquecidas, mas sujeitas a pressões hidrostáticas consideráveis, o que impede a existência de uma fase líquida.
• MANTO- é o envoltório intermediário, que envolve o núcleo. Inicia-se em média a 35 km de profundidade (descontinuidade 
de Mohorovich) e estende-se até 2900 km (descontinuidade de Gutenberg). 
• Sua estrutura é igualmente estudada pela interpretação de ondas sísmicas. Ele compreende duas partes cujo limite se dá a 
aproximadamente 1000 km de profundidade. O manto superior tem influencia direta e importante sobre a dinâmica da 
crosta terrestre. Nele localizam-se as células de convecção, que fazem com que os materiais quentes das grandes 
profundidades subam em direção à superfície, espalhando-se lateralmente e retornam posteriormente às profundidades do 
manto. São essas correntes lentas e poderosas que movem os continentes e fundos oceânicos desde os primórdios da 
história geológica da Terra.No manto superior (50 a 250 km) situa-se uma região muito quente, com rochas próximas ao 
ponto de fusão e que constitui a fonte dos magmas que penetram na crosta terrestre, nas intrusões ou extravasam na 
superfície terrestre através dos vulcões.
• NUCLEO- formado por materiais submetidos a elevadas pressões e altas temperaturas, composto principalmente de ferro e 
níquel, possivelmente associados a elementos menos densos como o silício e enxofre. O magnetismo terrestre origina-se de 
correntes que fluem no externo. Apresenta-se dividido em 2 partes c/ propriedades distintas: a central, entre 5000 e 6400 
km de profundidade e 1 parte externa entre 2900 e 5000 km, como mostra figura a seguir.
Essas correntes de convecção impulsionam as placas tectônicas,
promovendo sua movimentação
Placas tectônicas
• Uma parte importante da geodinâmica interna trata dos aspectos relacionados à deriva dos continentes e
à expansão do assoalho oceânico. A teoria mais aceita atualmente e que aborda esses temas é a Teoria da
Tectônica das Placas.
• A Teoria da Tectônica das Placas foi estabelecida a partir de 1967/1968, e abrange um grupo de conceitos
para explicar as complexidades da crosta terrestre através das interações de placas litosféricas em
movimento (Loczy & Ladeira, 1981).
• As porções sólidas da crosta terrestre e do manto superior (litosfera) são formadas por grandes placas
litosféricas mais ou menos rígidas (incluindo tanto a crosta continental quanto a oceânica), que se movemlitosféricas mais ou menos rígidas (incluindo tanto a crosta continental quanto a oceânica), que se movem
relativamente entre si sobre a astenosfera (menos viscosa). Essas placas são delimitadas entre si por:
dorsais meso-oceânicas, falhas transformantes, trincheiras oceânicas e cinturões orogênicos de
montanhas (Loczy & Ladeira, 1981).
• A figura a seguir apresenta as principais placas tectônicas, mostrando os locais de subducção e as dorsais,
além do movimento relativo das mesmas (modificada de Montgomery, 1992; organizada por Fábio Reis).
Teoria da Tectônica de Placas
• Segundo Leinz & Amaral (1989), a dinâmica interna é estudada sob dois aspectos: o magmático e o
tectônico. O primeiro tratando o magma em termos químicos, físicos, físico-químicos e do seu movimento
no interior e exterior da crosta sólida, além das relações com as rochas adjacentes a ele. Já a tectônica
aborda as conseqüências dos diversos tipos de esforços internos que deixam marcas e feições
reconhecíveis nas rochas da superfície terrestre, ou seja, dobras, falhas, diáclases (fraturas), entre outras.
• Neste contexto, os processos de dinâmica interna originam novos relevos e depressões, com a formação
de cadeias orogênicas, planaltos, fossas tectônicas e cadeias vulcânicas, ou seja modificaram e modificam
continuamente as paisagens do globo terrestre (Almeida & Ribeiro, 1998).
• Essas modificações se dão principalmente pela movimentação das placas da litosfera, impulsionadas pela
atuação de forças das células de convecção provenientes do manto, que transportam material dúctil do
mesmo para zonas litosféricas. Esse material rompe a litosfera e extravasa pelas dorsais oceânicas,mesmo para zonas litosféricas. Esse material rompe a litosfera e extravasa pelas dorsais oceânicas,
empurrando as rochas já existentes e movimentando a litosfera para lados opostos (Almeida & Ribeiro,
1998).
• Existem 3 tipos de bordas de placas tectônicas, que são as seguintes (Keller, 2000):
• Borda Divergente: localizam-se em geral nas dorsais meso-oceânicas, sendo caracterizadas pela
movimentação das placas em direções opostas, devido à formação de novas rochas litosféricas que
empurram as antigas, em processo denominado de expansão do assoalho oceânico.
• Borda Convergente: ocorre quando existe a colisão de placas. Se a colisão for entre uma placa oceânica e
uma continental, a oceânica (devido a sua maior densidade) afunda sob a continental, ocorrendo em geral
nas zonas de subducção, com formação de cadeias de montanhas (Cadeia do Andes, Alpes, etc). Quando
há a colisão de duas placas continentais, a subducção é mais difícil de acontecer devido a densidade das
placas serem semelhantes, portanto neste caso temos a colisão continental, formando também grandes
sistemas de cadeias de montanhas (Cadeia do Himalaia, entre outras).
• Borda Transformante: ocorre quando duas porções em uma mesma placa movimentam-se com
velocidades diferentes, formando uma falha transformante. Esse tipo de borda é mais comum nas placasvelocidades diferentes, formando uma falha transformante. Esse tipo de borda é mais comum nas placas
oceânicas, porém existem algumas em placas continentais, sendo a mais conhecida a existente ao longo
da Falha de San Andreas, na California.
• A figura a seguir ilustra a formação de rochas litosféricas nas cadeias meso-oceânicas, a movimentação das
placas tectônicas e as zonas de subducção (modificadode Montgomery, 1992; organizada por Fábio Reis
Tipos de bordas
• BIBLIOGRAFIA:
• Leinz, V. & Amaral, S E. Geologia Geral: São 
Paulo, Companhia Nacional, 1988
• Teixeira, W, Fairchild (T. (org). Decifrando a • Teixeira, W, Fairchild (T. (org). Decifrando a 
Terra: São Paulo, Oficina de Textos, 2000
• www.iag.usp.br